过控复习

总复习第一章的概念1、典型的反馈控制系统基本组成框图：2、自动控制系统基本控制方式：(1)、反馈控制方式；(2)、开环控制方式；(3)、复合控制方式。

3、基本要求的提法：可以归结为稳定性（长期稳定性）、准确性（精度）和快速性（相对稳定性）。

第二章要求:1、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法；2、牢固掌握传递函数的概念、定义和性质；3、明确传递函数与微分方程之间的关系；4、能熟练地进行结构图等效变换；5、明确结构图与信号流图之间的关系；6、熟练运用梅逊公式求系统的传递函数；例1 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数:)()(,)()(1211s R s C s R s C ，)()(,)()(2122S R S C s R s C 。

串连补偿元件放大元件执行元件被控对象反馈补偿元件测量元件输出量主反馈局部反馈输入量－－43213211243211111)()(,1)()()(G G G G G G G s R s C G G G G s G s R s C --=-=例2 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数：)()(,)()(,)()(,)()(s N S E s R s E s N s C s R s C 。

例3：将上图汇总得到：1()i t 2()i t 1()u t ()c t ()r t 1R 2R 1C 2C +_+_+_Ka11C s21C s21R 1R()R s ()C s 1()U s 1()U s 1()U s 1()I s 1()I s 2()I s 2()I s 2()I s ()C s (b)(t)i R(t)u r(t)111=-⎰-=(t)]dti (t)[i C 1(t)u 2111(t)i R c(t)(t)u 221=-⎰=(t)dt i C 1c(t)22+_+_+-11C s21R 21C s11R ()R s ()C s (s)H(s)(s)G G 1(s)(s)G G R(s)C(s)2121+=(s)H(s)(s)G G 1(s)G -N(s)C(s)212+=例4、一个控制系统动态结构图如下，试求系统的传递函数。

一、过程控制系统性能指标1.评价指标概括为：平稳、准确、迅速2.时域性能指标：衰减比n 、衰减率ϕ、超调量和最大动态偏差、余差、回复时间和震荡频率①稳定性指标（1）衰减比n ：相邻同方向两个波峰的幅值之比。

（随动系统：n=10:1；定值系统：n=4:1） n=B 1/B 2（n 越大，系统越稳定）n=1，等幅震荡，临界稳定；n<1，发散震荡，不稳定；n>1，衰减震荡，稳定（2）衰减率ψ：（3）超调量δ（随动）： 最大动态偏差A （定值）： ②准确性指标（1）余差e(∞)：控制系统的最终稳态偏差（反映系统的控制精度，余差越小，精度越高，控制质量越好） 在阶跃输入下：e(∞)=r- y(∞)=r-C 在定值系统：r=0，e(∞)=C ③快速性指标（1）回复时间t s ：从扰动开始作用之时起，直至被控变量进入新稳态值的±5%或±2%范围内所经历的时间 （2）振荡周期T ：过渡过程的第一个波峰与相邻的第二个同向波峰之间的时间间隔振荡频率f ：f=1/T （n 相同时：T 越大，t s 越大；f 越大，t s 越小。

T 相同时：n 越大，t s 越小；）二、建模（自衡单、双模，无自衡单、双模）1.单容对象 （1）有自平衡 求传递函数步骤：①设各量定义及单位。

Q i ：输入水流量，m 3/s∆Q i ：输入水流量的增量， m 3/s Q o ：输出水流量， m 3/s∆Q o ：输出水流量的增量， m 3/s h ：液位的高度，m h0：液位的稳态值，m ∆h ：液位的增量，m u ：调节阀的开度，m 2 A ：水槽横截面积， m 2②列写基本方程式。

tt y(t) y(t)%100121⨯-=B B B ϕ%1001⨯=CBσCB A +=1初始时刻处于平衡状态： Qi= Qo ，h=ho当进水阀开度发生阶跃变化∆u 时： ③消去中间变量。

当阀前后压差不变时，∆Qi 与∆u 成正比：Qi= Ku ∆u ， （Ku ：阀门流量系数，m/s ）设液位与流出量之间为线性关系：（液位越高，水箱内水的静压力增大，流出量亦增大）∆Qo=∆h/R （R ：阀门的阻力，即液阻，s/m 2，与工作点处流出量的值有关）④由以上式子，得： 令：A=C ，容量系数T=RC ，时间常数K=KuR ，放大倍数对应的传递函数为：该对象对应的方框图：（2）无自平衡 求传递函数：响应速度2.双容对象 （1）有自平衡 求传递函数：① 以q1作为输入量，h2为输出量② 消去中间变量，可得传递函数。

过程控制总复习绪论1、简单控制系统有哪几局部组成？简述各个局部的作用。

答：由被控对象、测量变送器、执行机构、控制器组成作用：被控对象：是指需要控制其工艺参数的生产设备或装置测量变送器：检测被控变量的数值，并将其转化成一种特定的输出信号送给控制器。

控制器：接受测量装置送来的信号，与给定量进行比拟得出偏差，并按一定的运算规律算出结果送往执行器。

执行器：能自动根据控制器送来的控制信号来改变操纵变量的数值，以到达控制被控量的目的2、过程控制的任务、要求是什么？要求：平安性、稳定性、经济性。

任务：在了解掌握工艺流程和生产过程的静动态特性的根底上，根据平安性、经济性、稳定性的要求，应用理论对控制系统进行分析和综合，最后采用适宜的技术手段加以实现。

第一章生产过程的动态特性1、稳态、动态、过度过程、衰减比、衰减率的概念。

〔第8页〕2、掌握教材第10～15页的内容。

3、工业过程动态特性的特点是什么？1 对象的动态特性是不振荡的2对象的动态特性有迟延3被控对象本身是稳定的或者中性稳定的4被控对象往往具有非线性特性第二章比例积分微分控制及其调节过程1、简述PID控制的优点。

原理简单、使用方便，适应性强，鲁棒特性强2、调节器的正、反作用。

〔第32页〕正作用：是指调节器的输出信号U随被调量Y的增大而增大，称整个调节器的增益为正反作用：是指调节器的输出信号U随被调量Y的增大而减小，称整个调节器的增益为负3、什么是调节器的动作规律？ P、I、D控制规律各有何特点？P调节：有差调节，快速消除干扰I调节：无差调节，稳定作用比P调节差D调节：根据被调量的变化速度来调节，具有一定的预见性，提高系统的稳定性ＰＩ调节：利用Ｐ调节快速抵消干扰的影响，同时利用Ｉ调节消除残差！4、掌握教材第33～34页的内容。

〔第33页〕5、积分饱和现象。

〔第39页〕具有积分作用的调节器，只要被调量和设定值之间有偏差，其输出就会不停的变化，如果由于某种原因是偏差一时无法消除，然而调节器还是要试图校正这个偏差，结果经过一段时间后，调节器输出将进入深度饱和状态。

8道大题，24道小题一、传感器、执行器（18分）1、为什么传感器在使用中经常使用温度、压力、流量等，而不用成分？2、为什么传感器和控制器相比总是出问题？3、为什么为了保证调节阀的正常使用有专门的安装方式？4、调节阀气开、气关的概念，正向、反向的概念，有什么区别？5、调节阀和变频器有什么关系，什么场合用调节阀？什么场合用变频器？6、用变频器会带来什么好处？又会带来什么害处？7、传感器、调节阀中经常使用的现场总线会带来什么好处？以前用的是什么信号？现在用的电信号是什么信号？为什么要用通讯？使用通讯会带来哪些好处？那些害处？8、流量计、压力计怎么安装？安装时要注意什么？调节阀安装时要注意什么？（为什么温度计要那么安装等）9、传感器选型时（如同样液位）有超声静压等，什么时候用超声的？什么时候用静压的？这样做相比有什么好处？二、Pid(工业中使用90%以上)Pid的数学表达式、离散差分形式、模拟的带积分的连续形式、改进的pid：积分分离、微分先行什么情况下能用微分？什么情况下不能用微分？控制什么样的过程——流量压力要微分？还是温度要微分？特别是改进的pid一定要掌握！Benefits三、串级控制1、给个单回路控制，它有什么问题？如何改进？（反过来就是串级控制）2、改进设计结构，包括什么地方加检测3、画图schematic图、control block图四、前馈控制1、前馈的必要条件、为什么用？2、为什么不能单独用？3、给模型计算前馈表达式4、给图隐含说存在什么问题，加前馈五、安全1、哪个阀气开、哪个阀气关，为什么？（如防压力、温度过高）2、分程系统有气开有气关，行程怎么决定？画图3、选择性控制（为保证安全的选择性处理）、超弛控制六、多变量解耦1、RGA计算，keep in mind！特别两入两处2、怎样配对，配对当中会对那些因素有影响、配对后基于什么设计控制器、另一个环开环或闭环情况下会带来什么影响？算出来增益非常大怎么处理？七、模型预测1、怎么建动态矩阵，怎么写？八、控制系统投运1、设计中什么最重要2、投运大概步骤内模控制有可能考~。

1、串级控制系统与单回路系统相比有那些特点？如何选择副对象和主对象？主、副控制器的类型怎么选择？2、一个自动控制系统，在比例控制的基础上分别增加：①适当的积分作用；②适当的微分作用。

（１）这两种情况对系统的稳定性、最大动态偏差、残差分别有何影响？（２）为了得到相同的系统稳定性，应如何调整调节器的比例度？说明理由。

3、Smith 补偿的出发点是什么？如何实现Smith 补偿？试绘制系统的结构框图来说明，并给出全补偿时的Smith 预估器的传递函数。

4、何为积分饱和？试分析产生的原因，并指出切除积分饱和的措施。

5、 前馈控制与反馈控制各有什么特点？如何用反馈回路来整定前馈静态放大倍数K ？6、通常在什么场合下选用比例（P ），比例积 （PI ）,比例积分微分（PID ）调节规律？7、简单控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？8、前馈控制和反馈控制各有什么特点？为什么采用前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质？9、简述建立对象的数学模型两种主要方法。

10、简述什么是有自衡能力的被控对象。

11、所示的两图各属于什么类型的控制系统？说明理由。

左图为前馈-反馈控制；右图为串级控制系统12、两个结构不同的比值控制系统如图所示，优缺点．（a ）Q(b)Q(a)（b ）13、压力选择性控制系统。

其中燃料压力控制是防止压力过高产生“脱火”，蒸汽流量控制则是根据用户所需蒸汽量而设置的。

确定阀、两控制器的正、反作用及选择器的类型，系统的工作原理。

供水14、分程控制系统。

15、双冲量均匀控制系统。

工作原理，与单冲量区别等。

16、单容过程数学模型建立。

过控复习重点第一章1.过控的定义：过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、原子能等工业部门生产过程的自动化。

2.过程控制的特点：①连续生产过程的自动化②过程控制系统由过程检测、控制仪表组成③被控过程是多种多样的、非电量的④过程控制的控制工程多属慢过程、而且多半为参量控制⑤过程控制方案十分丰富⑥定值控制是过程控制的一种常用形式3.过程控制系统的组成：测量元件、变送器、调节器、调节阀（过程检测控制仪表）和被控对象4.过程控制的分类：按过程控制系统的结构特点分①反馈控制系统②前馈控制系统③前馈—反馈控制系统 按给定值信号的特点分①定值控制系统②程序控制系统③随动控制系统5.过程控制的任务在了解、熟悉、掌握生产工艺流程与生产过程静态和动态特性的基础上，根据工艺要求，应用控制理论、现代控制技术，分析、设计、整定过程控制系统。

第二章1.过程的数学建模:是设计过程控制系统，确定方控制案、分析质量指标、整定调节器参数等等的重要依据。

2.建模的目的：①设计过程控制系统和整定调节器参数②指导设计生产工艺设备③进行仿真实验研究④培训运行操作人员3.被控过程输入量与输出量之间的信号联系称为过程通道4.控制作用与被控量之间的信号联系称为控制通道5.建模的方法：①机理分析法建模②实验法建模③最小二乘法建模6.自衡建模（1）单容过程：单容过程是指只有一个贮蓄容量的又具有自平衡能力的过程。

传递函数：1)(000+=s T K s W（2）多容过程：在工业生产过程中，被控过程往往由多个容积和阻力构成的过程称为多容过程传递函数：)1)(1()(2100++=s T s T K s W 7.非自衡过程建模（1）单容过程：传递函数：s T s W a 1)(0=(2) 多容过程：传递函数：)1(1)(0+=Ts S T S W a8.最小二乘法的基本原理：出发点是在获得过程或系统的输入、输出数据后，希望求得最佳的参数值，以使系统方程在最小方差意义上与输入、输出数据相拟合，采用实际观察值替代模型的输出从上式所示的一类模型中找出过程参数向量的估计值，能使模型误差尽可能小的模型。

1、过程控制是根据工业生产过程的特点，采用测量仪表执行机构计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程系统，实现工业生产过程自动化。

2、过程控制有多种方案，包括单回路控制系统前馈控制系统3、控制系统按照结构特点可分为反馈控制系统前馈控制系统复合控制系统。

按给定值信号特点分为定值控制系统、随动控制系统。

4、防爆技术的种类包括隔爆型本安型正压型油浸型充砂型等5、过程控制中压力检测方法有应变片式，压阻式，弹性式，液柱式。

6、半导体热敏电阻包括正温度系数PTC 负温度系数NTC 临界温度电阻CTR。

7、节流流量计基于节流变压降原理，由节流件、导压管及差压检测仪表组成。

8：物位测量方法静压式浮力式电气式超声波式。

9：过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模。

10调节阀由阀芯阀体组成《11调节阀的流量特性有直线流量特性、对数（等百分比）流量特性、抛物线流量特性和快开流量特性四种。

12：DCS的设计思想是控制分散、管理集中。

13：在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭环比值控制和变比值控制三种。

14、Smith预估补偿原理是预先估计出被控过程的数学模型，然后将预估器并联在被控过程上，使其对过程中的纯滞后进行补偿。

15、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环节组成。

16、仪表的精度等级又称准确等级，通常用引用误差作为判断仪表精度等级的尺度。

17、过程控制系统动态质量指标主要有衰减比n 、超调量σ和过渡过程时间ts。

静态质量指标有稳态误差ess。

18、真值是指被测变量本身所具有的真实值，在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。

19、绝对误差是指仪表输出信号所代表的被测值与被测参数真值之差20、引用误差是绝对误差与仪表量程的百分比。

21、^22、调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀、和液动调节阀三大类23、积分作用的优点是可消除稳态误差（余差），但引入积分作用会使系统稳定性下降。

过控⾃动化考前复习第⼀章1.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？闭环⾃动控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制⼜有反向联系的⾃动控制。

操纵变量通过被控对象去影响被控变量，⽽被控变量⼜通过⾃动控制装置去影响操纵变量。

从信号传递关系上看，构成了⼀个闭合回路。

开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向控制⽽没有反向联系的⾃动控制系统。

即操纵变量通过被控对象去影响被控变量，但被控变量并不通过⾃动控制装置去影响操纵变量。

从信号传递关系上看，未构成闭合回路。

2.⾃动控制系统怎样构成？各组成环节起什么作⽤？⾃动控制系统主要由两⼤部分组成。

⼀部分是起控制作⽤的全套⾃动化装置，它包括检测元件及变送器、控制器、执⾏器等；另⼀部分是受⾃动化装置控制的被控对象。

检测元件及变送器来感受被控变量的变化并将它转换成⼀种特定的信号。

控制器将检测元件及变送器送来的测量信号与⼯艺上需要保持的设定值信号进⾏⽐较得出偏差，根据偏差的⼤⼩及变化趋势，按预先设计好的控制规律进⾏运算后，将运算结果⽤特定的信号发送给执⾏器。

执⾏器根据控制器送来的信号值相应地改变流⼈(或流出)被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。

3.试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量。

被控对象是对象的输出被控变量是⽣产过程中所要保持恒定的变量给定值是⼯艺上希望保持的被控变量数值操纵变量是具体实现控制作⽤的变量4.什么叫负反馈？它在⾃动控制系统中有什么意义？把系统(或环节)的输出信号直接或经过⼀些环节重新引回到输⼈端的做法叫做反馈。

反馈信号的作⽤⽅向与设定信号相反，即偏差信号为两者之差，这种反馈叫做负反馈。

当被控变量y受到⼲扰的影响⽽升⾼时，负反馈使负反馈信号z升⾼，经过⽐较到控制器的偏差信号e降低，此时控制器发出信号⽽使控制阀的开度发⽣变化，变化的⽅向为负，从⽽使被控变量下降回到给定值x，这样就达到了控制的⽬的。

5.什么是控制系统的静态与动态？为什么说研究动态⽐研究静态更为重要？在⾃动化领域内，把被控变量不随时间⽽变化的平衡状态称为控制系统的静态。