过程控制复习资料

Q2 Q1 Q
Q = (I − 4) ∙
Qmax 16
=
I 2 −4 Q 2 max I 1 −4 Q 1 max
∙
仪表比值K =
I 2 −4 I 1 −4
K=
Q2 Q1
=
I 2 −4 Q 2 max I 1 −4 Q 1 max
∙
2 流量与测量信号成非线性关系 流量监测信号未经过开方处理时，流量与后差的关系为 Q=C ∆P当差压由零变到最大值 ∆Pmax 时，仪表处处电流为 4~20mA ，主动仪表输出电压为 0.001~0.1MP 对于电动仪表
I −4 16
=
∆φ ∆Pmax
=
Q2 Q2 max
Q2 = I − 4 ∙
R2 MAX 16
Q2 2 Q2 1
= K2 =
2 I 2 −4 Q 2 max
I 1 −4
∙
Q 1 max
2
= K′ = K2
Q 2 2 max Q 1 2 max
均匀控制，适用场合 两个被调量，一个控制量 整定 ：调节作用不能强 分程控制系统适用场合 目的：扩大可调比，适用 I（间歇 Q，不灵敏区） 自动选择控制系统：有选择器 无扰切换方法：跟踪，选择控制 场合：系统间，平自动切换，执行机构间切换 第七章 不变性原理：控制系统的被调量与扰动量绝对无关或在一定的准确度下无关 前馈反馈区别：1）控制依据不同，前馈：干扰（一对一） 反馈：偏差 2） 结构不同：前馈：开环，反馈：闭环 3） 对系统的影响不同：前馈：与稳定性无关 反馈：绝对系统的性能， 4） 经济性不同，前馈：只能针对单个干扰信号 反馈：对切干扰，反馈都可控制 前馈—反馈控制
第一章 1，过程控制的任务与目标：生产过程的总目标：应该是在可能获得的原料和能源条件下， 以最经济的途径将原物料加工的合格产品。 生产过程总目标具体表现为：生产过程的安 全性，稳定性和经济性。 2，过程控制系统有哪些部分，作用 答：1 被调量：表征生产过程是否正常运行并需要加以调节的物理量 2 给定值：按生产要求被调量必须维持的希望值，简称给定值 3 控制对象：被调节的生产过程或设备称为控制对象。 4 调节机构：可用来改变进入控制对象的物质或能量的装置 5 控制量（调节量） ：由调节机构（阀门，挡板等）改变的流量或能量，用以控制被调 量的变化 6 扰动：引起被调量偏离其给定值的各种原因 7 控制过程（调节过程） ：原来处于平衡状态的控制对象，一旦受到扰动作用，被调量 就会偏离给定值， 要通过自动控制仪表或运行人员的调节作用便被调量重新恢复到新的平衡 状态的过程。 8 自动控制系统：自动控制仪表和控制对象通过信号的传递互相联系起来构成的一个自 动控制系统。 3 控制系统的分类方法 1 按被控参数分类：可分为温度，压力，流量，液位，物位，物性，成分控制系统 2 按被控量数分类：可分为单变量过程控制系统，多变量过程控制系统 3 按设定值分类：定值控制系统，随动（伺服）控制系统 4 按参数性质分类：集中参数控制系统，分布参数控制系统 5 按控制算法分类：简单，复杂，先进或高级控制系统 6 按控制器形式分类：常规仪表过程控制系统，计算机过程控制系统。 第二章 1 过程典型动态特性分为有自平衡能力和无自平衡能力。 2 建模目的：设计控制系统，参数的设置，离线研究，模型的在线辨识，设备厂家对产品研 发的依据 如何建模： 1 理论建模， 2 实验建模 如何利用： 1 离线： 实验室， matlab 仿真研究 2 在线：在线研究 3 第三章 1 控制通道对象 W(s)=(1+Ts )n ≈ 1+Ts e−τ s 1)k 增加，稳定性下降 2）T 增加控制灵敏度下降过 渡过程加长，2/T≥0.5 时为大纯滞后系统 3）τ增加动态性能下降 干扰通道对象 W(s)=
大纯延迟控制 1）微分先行控制方案 2）中间反馈控制方案 3）smith 预估器：局限性：模型参数与 现场不完全一致：模型不精确 ；模型精确面过程特性 非线性
即 R=Qmax/Qmin。 压降比：S=
∆Pon ∆P 总
=
阀门最大开度时阀上的压差 管洛系统的总压降值
(0.3~0.5) 旁路程度：B 为阀全
开时通过的流量与总管最大流量之比值 4 控制系统结构的确定：单回路（低阶系统）串级（高阶系统，有τ ，T 消除内扰）前馈（依 据干扰）反馈控制算法确定：τ过大，smith 预估 D~τ T 大时， （串级系统：W 内> W 外， 是 3~10 倍） 第四章 1 PID 传函表达式：WPID(s)=Kp +
K Ts +1
e−τ s 。2）稳定边界法 1 置调节器积
分时间 T1 带最大值（T1=∞） ，微分时间 TD 比例带δ置较大值，使控制系统投入运行，2 稳定 后，减小比例带，到系统出现等幅震荡，即临界振荡过程，记下此时δpr，并计算两波峰间 的时间 Tpr 临界比例带，Tpr 临界振荡周期，利用δpr 和 Tpr 算δ T TD 3)衰减曲线法 1 置 调节器积分时间 T1 到最大值（T1=∞） ，微分时间 TD 为零，比例带δ为较大值，投入运行，2 待稳定后作设定阶跃陶冬，并观察系统的响应，若响应衰减太快，则减小比例带，直到系统 出现 4:1 衰减振荡记下δs Ts 3 利用δs Ts 整定δ T TD 单回路系统设计
控制系统性能指标
1）动态性能指标：φ = min τ=
u 1 −u 3 u1
× 100% =≥ 75%或 90% τ= e t tdt = min τ=
积分性能指标：τ = e2 t tdt = min
e t dt =
e2 t dt = min
2)静态 ess /∆x ∙ ∆xmax ≤ ey （允许值） 2 程整定：三种方法：1）动态特性参数法，G(s)=
kx (1+Txs )n k k
=
kx 1+Txs
e 增加，干扰强度下
降，对系统有利，3）τ上升对系统有利 2 过程系统的设计步骤 1）确定目标。2 选择控制变量 被控变量（W.H） 3）确定控制方 案 4）确定控制算法（PID smith 预估补偿） 5）执行机构选择 6）设计报警，联锁保护 系统，7）控制装置的选择及组态 8）测量变送器的选择 3 调节阀： 流量特性：指流体流过阀门的相对流量。和相对开度 Lv 之间的函数关系，即 Q(r)=f(Lv) 理想流量特性：阀前后压差，压包成不变的特性，实际，调节阀前后压差总是变 化的 可调比 ： 指该阀所能调节的最大流量 Rmax 和最小流量 Rmin 的比值， 用 R 表示，
WPID=δ 1 + Tis + TD s
1
1
Td Ti
∈ (0.15~0.25)
Ti =
Kp KI
D Td = Kp
K
第五章 串改系统结构内外回路的作用 结构：单回路组成部分，增加一个 PI 和测量变送器，两个控制首位相接，主调的输出时副 调的设定值，由两个回路构成，内回路是外回路的组成部分
DI
作用：内回路：快速消除内扰，改善对象特性，提高自适应能力，使用场合，内扰频繁
P：比例：m(t)=kpe(t)
de (t) dt Ki s
+ K D = (1 +
δ
1
1 Kis
+ Td s)
w(s)=kp
比例增益
优点：最基本，最正确的， 缺点：存在静差
I：积分： m(t)=Ki e(t) dt D：微分 m(t)=k D
优点：能消除静差， 缺点：会使系统稳定性下降 优点：改善动态性能（稳定性上升，超调量下降，过渡时间减少）
串级好：快速消除内扰，改善对象特性，提高自适应能力 串级的设计：
串系的整定 1） 首先整定内回路， 2）整定主回路 3）再次整定副回路 4 重新整定主回路 第六章 比例系数的确定 1 流量与测量信号成线性关系，当流量由零度到最大值 Qmax 时，仪表对应的输出信号 4~20mA （PS） 则流量的在一值 Q 所对应的输出电流 I=Qmax × 16 + 4 mA K=