过程控制系统的组成

过程控制系统概述杨峰电信学院06自动化3班学号：40604010321所谓过程控制（Process Control）是指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程自动化。

一﹑过程控制的特点随着生产过程的连续化﹑大型化和不断强化, 随着对过程内在规律的进一步了解,以及仪表﹑计算机技术的不断发展, 生产过程控制技术近年来发展异常迅速.所谓生产过程自动化, 一般指工业生产中(如石油﹑化工﹑冶金﹑炼焦﹑造纸﹑建材﹑陶瓷及热力发电等)连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制.凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数(如温度﹑压力﹑流量等)进行的自动控制统称为过程控制.生产过程的自动控制, 一般要求保持过程进行中的有关参数为一定值或按一定规律变化. 由于被控参数不但受内﹑外界各种条件的影响, 而且各参数之间也会相互影响, 这就给对某些参数进行自动控制增加了复杂性和困难性. 除此之外, 过程控制尚有如下一些特点:1. 被控对象的多样性.对生产过程进行有效的控制, 首先得认识被控对象的行为特征, 并用数学模型给以表征, 这叫对象特性的辨识. 由于被控对象多样性这一特点, 就给辨识对象特性带来一定的困难.2. 被控对象存在滞后.由于生产过程大多在比较庞大的设备内进行, 对象的储存能力大, 惯性也大. 在热工生产过程中, 内部介质的流动和热量转移都存在一定的阻力, 因此对象一般均存在滞后性. 由自动控制理论可知, 如系统中某一环节具有较大的滞后特性, 将对系统的稳定性和动态质量指标带来不利的影响, 增加控制的难度.3. 被控对象一般具有非线性特点.当被控对象具有的非线性特性较明显而不能忽略不计时, 系统为非线性系统, 必需用非线性理论来设计控制系统, 设计的难度较高. 如将具有明显的非线性特性的被控对象经线性化处理后近似成线性对象, 用线性理论来设计控制系统, 由于被控对象的动态特性有明显的差别, 难以达到理想的控制目的.4. 控制系统比较复杂.控制系统的复杂性表现之一是其运行现场具有较多的干扰因素. 基于生产安全上的考虑, 应使控制系统具有很高的可靠性.由于以上特点, 要完全通过理论计算进行系统设计与控制器的参数整定至今乃存在相当的困难, 一般是通过理论计算与现场调整的方法, 达到过程控制的目的.二﹑过程控制系统的组成过程控制系统的组成, 一般可用如下框图表示被控参数（变量）y(t ) ;控制（操纵）参数（变量）q(t) ;扰动量f(t) ;给定值r(t) ;当前值z(t); 偏差e(t) ;控制作用u(t)三、过程控制系统的分类按系统的结构特点来分反馈控制系统，前馈控制系统，复合控制系统（前馈-反馈控制系统）按给定值信号的特点来分定值控制系统，随动控制系统1.反馈控制系统偏差值是控制的依据，最后达到减小或消除偏差的目的。

过程控制系统过程控制的主要控制对象：温度（Temperature），压力（Pressure），液位（Liquid level），成分（Component）和物性（Physical property）等参数控制系统首要的要求：系统稳定性，所有参数必须保证系统能够运行正常且具有一定的稳定裕度，通常可取衰减比作为稳定指标，随动系统，常取衰减比为10:1；定值系统常取衰减比为4:1；过程控制的任务:在了解，掌握生产工艺和系统综合指标的要求基础上，根据安全性、稳定性、经济性的要求，应用控制理论、最优控制、系统论的理论知识对系统进行分析与设计，提出合理的控制方案，设计报警和联锁保护系统，选择最优的控制器参数及生产过程现场调试方案等！过程控制系统的基本要求：○1安全性:一个控制系统的必要条件，无安全性保证不谈控制系统○2稳定性：如何有效抑制或减小系统外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的是设计控制系统的要求○3经济性：随着市场竞争力以及资源匮乏的情况下，在满足安全性及稳定性的前提下，要求控制系统低成本，高效益过程控制系统的组成：○1被控对象（过程）:指需要控制的生产过程、设备或装置。

如锅炉锅筒、水槽○2被控变量（被控量）:被控对象中要控制的某个物理量或生产过程中的某个参数，如加热炉的温度、水槽的液位○3检测和变送器:用于检测被控对象的被控量，并将检测信号转换为统一标准电信号输出○4控制器（调节器）:将检测信号与设定值信号进行比较，产生偏差信号，按一定的控制规律对偏差信号进行运算，产生控制信号输出到执行器○5执行器：将控制信号进行放大，转换为控制操纵变量的执行信号，以驱动控制阀。

气动调节阀，电动调节阀○6控制阀：接受执行器的输出信号变换为控制进给量。

有气开阀和气关阀○7干扰：凡是影响被控量的各种作用信号称为干扰或者扰动，内干扰，外干扰○8偏差：被控量的给定量与实际量之差，但能够直接得到的信号是被控量的测量值，通常把给定值与测量值之差成为偏差○9辅助装置：报警装置，连锁保护装置过程控制系统的特点：1.被控对象的多样性:过程控制设计各个工业领域（如石油，化工，冶金，机械，电力，建材等领域）2.对象特性的难辨性：过程控制被控对象的内在机理较为复杂，具有严重的非线性，具有多变量过程，要想完全从机理上揭示其内在规律，几乎不可能，所以，根据过程输入、输出数据确定过程模型的结构和参数的系统辨识方法建模，构成白箱模型，黑箱模型和灰箱模型。

1.自动控制1.1．概述本项目采用分散型控制系统（DCS）及子系统完成，在中心控制室进行集中操作和管理。

过程数据通过MODBUS-485进行通讯。

其它主要控制系统如：安全仪表系统（SIS）、压缩机组控制系统（CCS）、可燃气体检测系统（GDS）均独立于 DCS 系统单独设置。

采用独立报警画面，独立联锁动作，更利于采取相关预防控制措施。

生产装置，公用工程及辅助设施，实现集中操作和维护，采用信息系统（CIMS）实现全厂集中操作、控制、监视和管理，建立生产操作控制层网络结构平台，同时考虑集散控制系统（DCS）的先控和网络接口平台，为工厂信息化管理提供实时的过程数据。

过程数据和信息经OPC接口与工厂管理网进行通讯，建立相关的实时数据库。

生产操作自动化及工厂管理信息化进一步实现数字化、网络化，从其过程检测、常规控制及先进控制（APC）方面达到石化行业领先水平，并具有可扩展和提高的空间。

装置区将采用中心控制室（CCR）、现场机柜室（FAR）和现场控制室（FCR）相结合的配置方式。

全厂设置一个中心控制室（CCR）、各装置区域内设置一个现场机柜室（FAR）。

空分、热电装置、装卸站根据需要分别设置现场控制室（FCR）。

1.2．装置自动控制水平1.2.1．控制系统的选择原则（1）全厂将实现生产控制、管理、经营一体化，工艺生产装置、公用工程及辅助设施的自动控制具有国内先进水平。

（2）全厂工艺生产装置的监视、控制和管理将通过采用分散型控制系统（DCS）及子系统完成，在中心控制室进行集中操作和管理。

其它主要控制系统如安全仪表系统（SIS）、压缩机组控制系统（CCS）、可燃气体检测系统（GDS）分别独立于 DCS 系统单独设置。

DCS 系统是基础，部分成套设备包将采用相互独立的并可与 DCS 控制系统网络通讯的设备包控制系统（PLC）。

（3）主要控制系统均设置与全厂管理网络通讯的接口，提供全厂信息管理系统（CIMS）所需的数据和网络结构基础。

化工仪表的过程控制系统的发展、组成1、过程控制的发展概况在过程控制发展的历程中，生产过程的需求、控制理论的开拓和控制技术工具和手段的进展三者相互影响、相互促进，推动了过程控制不断的向前发展。

纵观过程控制的发展历史，大致经历了以下几个阶段：20世纪40年代：手工操作状态，只有少量的检测仪表用于生产过程，操作人员主要根据观测到的反映生产过程的关键参数，用人工来改变操作条件，凭经验去控制生产过程。

20世纪40年代末～50年代：过程控制系统：多为单输入、单输出简单控制系统过程检测：采用的是基地式仪表和部分单元组合仪表（气动Ⅰ型和电动Ⅰ型）；部分生产过程实现了仪表化和局部自动化控制理论：以反馈为中心的经典控制理论20世纪60年代：过程控制系统：串级、比值、均匀、前馈和选择性等多种复杂控制系统。

自动化仪表：单元组合仪表（气动Ⅱ型和电动Ⅱ型）成为主流产品。

60年代后期，出现了专门用于过程控制的小型计算机，直接数字控制系统和监督计算机控制系统开始应用于过程控制领域。

控制理论：出现了以状态空间方法为基础，以极小值原理和动态规划等最优控制理论为基本特征的现代控制理论，传统的单输入单输出系统发展到多输入多输出系统领域。

20世纪70～80年代：微电子技术的发展，大规模集成电路制造成功且集成度越来越高（80年代初一片硅片可集成十几万个晶体管，于是32位微处理器问世），微型计算机的出现及应用都促使控制系统发展。

过程控制系统：最优控制、非线性分布式参数控制、解耦控制、模糊控制自动化仪表：气动Ⅲ型和电动Ⅲ型，以微处理器为主要构成单元的智能控制装置。

集散控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器 (PLC) 、工业PC机、和数字控制器等，已成为控制装置的主流。

集散控制系统实现了控制分散、危险分散，操作监测和管理集中。

控制理论：形成了大系统理论和智能控制理论。

模糊控制、专家系统控制、模式识别技术20世纪90年代至今：信息技术飞速发展。

过程控制系统：管控一体化现场，综合自动化是当今生产过程控制的发展方向。

《过程控制系统》习题解答1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？过程控制的特点是与其它自动控制系统相比较而言的。

一、连续生产过程的自动控制连续控制指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量控制，而且应是连续可调的。

若控制动作在时间上是离散的（如采用控制系统等），但是其被控量需定量控制，也归入过程控制。

二、过程控制系统由过程检测、控制仪表组成过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。

一个过程控制系统是由被控过程和检测控制仪表两部分组成。

三、被控过程是多种多样的、非电量的现代工业生产过程中，工业过程日趋复杂，工艺要求各异，产品多种多样；动态特性具有大惯性、大滞后、非线性特性。

有些过程的机理（如发酵等）复杂，很难用目前过程辨识方法建立过程的精确数学模型，因此设计能适应各种过程的控制系统并非易事。

四、过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制因为大惯性、大滞后等特性，决定了过程控制的控制过程多属慢过程；在一些特殊工业生产过程中，采用一些物理量和化学量来表征其生产过程状况，故需要对过程参数进行自动检测和自动控制，所以过程控制多半为参量控制。

五、过程控制方案十分丰富过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。

过程特性：多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等。

单变量控制系统、多变量控制系统；仪表过程控制系统、计算机集散控制系统；复杂控制系统，满足特定要求的控制系统。

六、定值控制是过程控制的一种常用方式过程控制的目的：消除或减小外界干扰对被控量的影响，使被控量能稳定控制在给定值上，使工业生产能实现优质、高产和低耗能的目标。

1-3 什么是过程控制系统，其基本分类方法有哪些？过程控制系统：工业生产过程中自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位、成分、粘度、湿度和pH等这样一些过程变量的系统。

过程控制系统复习题一.选择题（每题2分，共10题，共20分）1.过程控制系统由几大部分组成，它们是：( C )A.传感器、变送器、执行器B.控制器、检测装置、执行机构、调节阀门C. 控制器、检测装置、执行器、被控对象D. 控制器、检测装置、执行器2. 在简单控制系统中，接受偏差信号的环节是( B )。

A .变送器 B. 控制器, C. 控制阀 D. 被控对象3. 串级控制系统主、副对象的时间常数之比，T01/T02＝( )为好，主、副回路恰能发挥其优越性，确保系统高质量的运行。

A. 3～10B. 2～8C. 1～4D. 1～24. 过渡过程品质指标中，余差表示( )。

A.新稳态值与给定值之差B.测量值与给定值之差C.调节参数与被调参数之差D.超调量与给定值之差5.PID调节器变为纯比例作用，则( )。

A. 积分时间置∞、微分时间置∞B. 积分时间置0、微分时间置∞C. 积分时间置∞，微分时间置0D. 积分时间置0，微分时间置06.( )在阀芯行程比较小时，流量就比较大，随着行程的增加，流量很快地达到最大。

A. 快开流量特性B. 线性流量特性C. 抛物线流量特性D. 等百分比流量特性7.闭环控制系统是根据( )信号进行控制的。

A.被控量B.偏差C.扰动D.给定值8.衡量控制准确性的质量指标是( )。

A.衰减比B.过渡过程时间C.最大偏差D.余差9.对象特性的实验测取常用的方法是( )。

A.阶跃响应曲线法B.频率特性法C.比例积分法D．最小二乘法10.用于迅速启闭的切断阀或两位式调节阀应选择( )的调节阀。

A.快开特性B．等百分比特性C．线性 D.抛物线特性11.调节具有腐蚀性流体，可选用( )阀。

A.单座阀B.双座阀C.蝶阀D．隔膜阀12.调节阀接受调节器发出的控制信号，把( )控制在所要求的范围内，从而达到生产过程的自动控制。

A. 操纵变量B.被控变量C. 扰动量D. 偏差13.串级调节系统主调节输出信号送给( )。

第一章过程控制系统概述1.五大参量：温度、压力、流量、物位（液位）、成分2.过程控制系统的组成：控制器，执行器，被控过程和测量变送等组成；除被控对象外都是变送单元。

过程控制系统由两大部分组成:过程仪表和被控对象过程控制系统由三大部分组成:检测变送单元，控制器，被控对象。

系统中的名词术语：1）被控过程：生产过程中被控制的工艺设备或装置（即从被控参数检测点至调节阀之间的管道或设备）。

2）检测变送器：检测量转换为统一标准的电信号。

3）调节器（控制器）：实时地对被控系统施加控制用。

4）执行器：将控制信号进行放大以驱动调节阀。

5）被控参数：被控过程内要求保持稳定的工艺参数。

6）控制参数：使被控参数保持期望值的物料量或能量。

7）设定值：被控参数的预定值。

8）测量值：测量变送器输出的被控参数值。

9）偏差：设定值与测量值之差。

10）扰动作用：作用于被控对象并引起被控变量变化的作用。

11）控制作用：调节器的输出（控制调节阀的开度）。

控制器，执行器和检测变送环节称为过程仪表；过程控制系统由过程仪表和被控过程组成。

3.性能指标：包含了对控制系统的稳定性、准确性和快速性三方面的评价。

稳态误差ess：描述系统稳态特性的唯一指标（静态指标）。

衰减比n：n<1,表示过渡过程为发散振荡;n=1,表示过渡过程为等幅振荡;n>1,表示过渡过程为衰减振荡。

一般为4:1-10:1，4:1为理想指标，也是用来调试的。

前馈，反馈控制特点（1）反馈控制系统：根据系统被控参数与给定值的偏差进行工作；是按照偏差进行调节，达到减小或消除偏差的目的；偏差值是系统调节的依据；可以有多个反馈信号；属于闭环控制系统。

（2）前馈控制系统：根据扰动大小进行控制，扰动是控制的依据；控制及时；属于开环控制系统；实际生产中不采用第二章过程检测仪表控制器输出:1.电动仪表：4-20mA，DC（远距离）；1-5V，DC（短距离）气动仪表：20-100Kpa（100m）直流电流4-20mA，空气压力20-100Kpa为通用标准信号。

《过程控制技术基础知识概述》一、引言过程控制技术在现代工业生产中起着至关重要的作用，它能够确保生产过程的稳定、高效运行，提高产品质量，降低生产成本。

随着科技的不断进步，过程控制技术也在不断发展和创新，从传统的模拟控制到现代的数字化、智能化控制，其应用范围越来越广泛。

本文将对过程控制技术的基础知识进行全面的阐述与分析，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势。

二、基本概念1. 过程控制的定义过程控制是指对生产过程中的物理量（如温度、压力、流量、液位等）进行自动控制，使其在一定的范围内保持稳定，以满足生产工艺的要求。

2. 控制系统的组成过程控制系统通常由被控对象、传感器、变送器、控制器和执行器等部分组成。

被控对象是指需要进行控制的生产过程或设备；传感器用于检测被控对象的物理量，并将其转换为电信号；变送器将传感器输出的电信号转换为标准信号，以便传输和处理；控制器根据给定值和测量值的偏差，按照一定的控制规律计算出控制信号；执行器根据控制信号对被控对象进行控制，如调节阀门开度、改变电机转速等。

3. 控制方式过程控制的方式主要有开环控制和闭环控制两种。

开环控制是指控制信号只根据给定值进行计算，不考虑被控对象的实际输出；闭环控制则是将被控对象的实际输出反馈到输入端，与给定值进行比较，根据偏差进行控制。

闭环控制具有较高的控制精度和稳定性，但系统结构相对复杂。

三、核心理论1. 反馈控制理论反馈控制是过程控制的核心理论之一，它基于被控对象的输出反馈，通过调整控制信号来减小给定值与实际输出之间的偏差。

反馈控制可以分为比例控制、积分控制和微分控制三种基本控制方式，分别对应着对偏差的比例、积分和微分响应。

通过合理组合这三种控制方式，可以实现不同的控制性能要求。

2. 现代控制理论现代控制理论是在经典控制理论的基础上发展起来的，它采用状态空间法对控制系统进行描述和分析。

现代控制理论可以处理多输入多输出系统、非线性系统和时变系统等复杂控制问题，具有更高的控制精度和鲁棒性。

第1章 思考题与习题1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？解答：1．控制对象复杂、控制要求多样2. 控制方案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？解答：过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。

组成：参照图1-1。

1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？解答：通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统1-5 什么是定值控制系统?解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。

1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？解答：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。

被控对象的动态特性：。

系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。

二者之间的关系：1-10 某被控过程工艺设定温度为900℃，要求控制过程中温度偏离设定值最大不得超过80℃。

现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-4所示。

试求该系统过渡过程的单项性能指标：最大动态偏差、衰减比、振荡周期，该系统能否满足工艺要求？解答：最大动态偏差A：衰减比n：振荡周期T：A<80, 且n>1 (衰减振荡)，所以系统满足工艺要求。

2-5 有两块直流电流表，它们的精度和量程分别为1) 1.0级，0～250mA2）2.5级，0～75mA现要测量50mA的直流电流，从准确性、经济性考虑哪块表更合适？解答：分析它们的最大误差：1）∆max＝250×1％＝2.5mA；2）∆max＝75×2.5％＝1.875mA；选择2.5级，0～75mA的表。

过程控制系统第一章&第二章1.过程控制系统：为了实现过程控制，以控制理论和生产要求为依据，采用模拟仪表、数字仪表或计算机构成的总体，称为过程控制系统。

2.过程控制系统的组成：系统输出、受控过程的输入、外部扰动、受控过程、广义过程、控制器。

3.过程控制系统的分类：a)按过程控制系统的结构特点来分类i.反馈控制系统 ii.前馈控制系统 iii. 前馈-反馈控制系统b)按给定信号的特点来分类i. 定制控制系统 ii. 程序控制系统 iii. 随动控制系统4.过程建模数学模型a). 机理建模法 b). 实验建模法5.过程输入量与输出量之间的信号联系，称为“通道”；控制作用与受控参数之间的信号联系，称为“控制通道”；扰动作用与受控参数之间信号联系，称为“扰动通道”。

6.自衡特性：在扰动作用破坏平衡工况后，被控过程在没有外部干预的情况下自动恢复平衡的特性。

表示。

7.有自衡能力的单容过程的数学模型，都可用传递函数G(s)=&'()*8.题2-4、2-6（P29）什么是过程的自平衡能力？第三章1.一次仪表：测量体将被测参数成比例地转换为另一便于计量的物理量，所用的仪表叫做一次仪表。

2.二次仪表：显示被计量的物理量的仪表。

3.准确度等级：任何自动化仪表均有一定误差。

常用仪表精度等级：0.1、0.2、0.35、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等（工业常用0.5~4.0）。

4.热电偶测温计a)测温原理：热电效应b)补偿导线：用两根不同的金属丝，它在0----100摄氏度温度范围和所连接的热电偶具有相同的热电性能，其材料是廉价金属，用它将热电偶的冷端延伸出来。

c)冷端补偿：为了消除冷端温度变化对测量精度的影响。

i.计算矫正法 ii. 补偿电桥桥5.热电阻温度计a)工作原理：利用导体或半导体的电阻值随温度变化的性质来测量温度的。

b)特点：性能稳定、测量精度高、测量范围宽、同时还不需要冷端温度补偿，一般可在—270~900ºC 范围内使用。

过程控制系统的组成和分类过程控制系统（Process Control System）由一系列硬件和软件组成，它们协同工作以监测和控制制造过程中的各种变量。

控制系统通常包括传感器、执行器、控制器、通信设备和操作界面等组件。

过程控制系统主要分为以下几类：1.基于PLC的控制系统可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一种数字化的工业控制器，以逻辑操作实现自动化控制，广泛应用于制造业中。

PLC控制系统通常由多个可编程控制器、I/O模块、通信模块等构成，具有模块化、可扩展、高可靠性等特点。

2.集散式控制系统（DCS）集散式控制系统（Distributed Control System，DCS）是一种大型工业控制系统，通常由多个分布式控制节点、多个I/O模块、通信网络等组件构成。

DCS控制系统能够方便地实现过程控制和数据采集，适用于需要实现复杂控制的生产工艺。

3.计算机集成制造系统（CIM）计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing，CIM）是一种将计算机技术与制造工艺相结合的控制系统。

CIM控制系统包含了计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工艺计划（CAPP）等多个模块，实现了制造流程的自动化、信息化和集成化控制。

4.人机交互控制系统（HMI）人机交互控制系统（Human Machine Interface，HMI）主要由操作终端和控制器组成。

HMI控制系统通过触摸屏、鼠标、键盘等设备提供操作界面，方便操作人员对制造过程进行控制和监测。

HMI控制系统适用于制造过程的小批量生产和多品种生产。

总而言之，过程控制系统的组成和分类十分丰富，不同类型的控制系统适合不同的工业生产场景。

随着人工智能、物联网等技术的发展，过程控制系统的应用也将不断发展和创新。

概述过程控制系统的组成（P2）四个基本组成部分：被控对象、检测与变送仪表、调节器（控制器）、执行机构。

过程控制系统基本结构图;控制系统系统的性能指标（工程意义是什么，给出阶跃响应，会计算相应的指标值）过程控制系统建模方法什么是对象的数学模型？（表达对象输出与输入关系的数学表达式）过程控制系统建模的基本方法有哪些？其基本原理是什么？要求：掌握机理法的建模步骤，会用机理法对简单对象进行建模。

要求：记住自衡单容对象、双容对象、无自衡单容对象的数学模型及其单位阶跃响应曲线。

时域法测定对象动态特性的数据处理：作图法、两点法（主要针对一阶对象的K、T、τ）过程控制系统的设计1.掌握过程控制系统设计的步骤;2.掌握被控量、控制量的选择原则;3.根据工艺条件，能够设计简单控制系统（选择控制量、被控量、执行机构的气开、气关特性、调节器的正反作用、画控制原理图、方框图）;4.调节阀流量系数P50、流量特性P53、可调比5.根据调节阀的理想流量特性，可以分为哪几种？6.调节阀气开、气关是如何规定的？选择原则是什么？PID调节原理1.比例度的定义。

）2.PID参数对调节过程的影响。

3.调节器的正、反作用是如何规定的？如何确定控制系统中调节器的正、反作用？4.调节器参数的工程整定方法有哪些？了解其整定过程。

1、有一台PI调节器，δ=100%，Ti=1分，若将P改为200%时：（1）调节系统稳定程度提高还是降低？为什么？（2）动差增大还是减小？为什么？（3）静差能不能消除？为什么？（4）调节时间加长还是缩短？为什么？答案：∵ΔU=Kp*e+Kp/Ti∫edt其中：ΔU—输出变化量，e—输入变化量，Kp—比例常数，Kp=1/δ ;当δ从100%变为200%、Ti不变时，偏差e不变，输出信号ΔU变小。

所以：（1）稳定程度提高（因为δ增大后，ΔU变小，不易振荡）。

（2）动差增大（由于ΔU变小后，调节幅度小即调节作用弱，造成动差增大）。

过程控制系统的组成和分类
过程控制系统是一种用于监控和控制实时过程的自动控制系统。

该系统由多个组成部分组成，可以根据其功能和应用领域进行分类。

一般而言，过程控制系统由传感器、执行器、控制器和通信网络组成。

传感器用于检测和测量过程中的物理量（如温度、压力、流量等），将信号传递给控制器。

控制器则根据测量的物理量和预设的控
制策略，产生控制信号控制执行器对过程进行调节。

根据应用领域不同，过程控制系统可以分为工业自动化控制系统、环境控制系统、交通运输控制系统等。

其中，工业自动化控制系统又可以分为离散型控制系统和连续型控制系统。

离散型控制系统主要用于控制离散事件的发生和处理（如开关、门、计数器等），而连续型
控制系统则主要用于控制连续变化的过程（如液体、气体、电力等）。

另外，过程控制系统还可以按照控制策略的不同进行分类，如反馈控制系统、前馈控制系统、模型预测控制系统等。

其中，反馈控制系统是最常见的一种控制策略，它通过比较实际测量值和设定值之间的差异，对过程进行调节。

前馈控制系统则根据预测模型的输出值，提前对过程进行调节，以达到更好的控制效果。

模型预测控制系统则通过对过程进行数学建模，预测未来的过程行为，并对控制器进行优化调整。

总之，过程控制系统的组成和分类因应用场景和控制策略的不同而异。

通过了解和熟悉各类过程控制系统的组成和工作原理，可以更好地设计和实现控制系统，提高过程的自动化水平和控制效果。

复杂过程控制系统复杂过程控制系统是在工业生产中广泛应用的一种自动化控制系统。

它通常由多个子系统和分布式控制单元组成，用于监测和控制物理过程中的各种参数和变量。

这些系统通常用于化工、石油、电力、冶金和制药等行业，帮助提高生产效率、降低生产成本，并确保产品质量的稳定性。

1.传感器和执行器：传感器用于监测和测量物理过程中的各种参数，如温度、压力、流量和浓度等。

执行器用于控制各种执行设备，如阀门、开关和电机等。

2.控制器：控制器是系统的核心组件，负责处理传感器采集到的数据，并根据预定的控制算法进行计算和决策。

常见的控制算法包括PID控制、模糊逻辑控制和模型预测控制等。

3.通信网络：复杂过程控制系统通常是分布式的，需要通过通信网络将各个子系统和分布式控制单元连接起来，实现数据的传输和共享。

通信网络可以采用以太网、现场总线和无线通讯等多种技术。

4.数据存储和处理：复杂过程控制系统通常需要处理大量的实时数据，这些数据需要进行存储和处理，以便后续分析和优化。

常见的数据存储和处理技术包括数据库、数据仓库和大数据分析等。

5.人机界面：复杂过程控制系统通常需要人机界面来展示和操作控制系统的状态和参数。

人机界面可以采用计算机监视器、触摸屏和报警器等多种设备，以便操作员及时了解系统的运行状况并进行调整。

在复杂过程控制系统中，通常还需要考虑以下几个方面的问题：1.安全性：复杂过程控制系统通常处于高风险的工业环境中，因此安全性是一个重要考虑因素。

系统需要采取措施来防止任何非法、损坏或恶意的访问，并确保系统的稳定性和可靠性。

2.可靠性：复杂过程控制系统通常需要长时间的运行，因此可靠性是一个重要指标。

系统需要设计合理的备份机制和冗余系统，以防止单点故障导致系统的停机或数据丢失。

3.故障诊断和维护：系统需要具备故障诊断和维护功能，以便快速发现和解决系统中的故障。

这可以通过自动化的故障诊断系统和远程监控系统来实现。

4.系统集成：复杂过程控制系统通常由多个子系统和分布式控制单元组成，系统集成是一个重要的工作。

《过程控制》课程笔记第一章概论一、过程控制系统组成与分类1. 过程控制系统的基本组成过程控制系统主要由被控对象、控制器、执行器、检测仪表四个部分组成。

（1）被控对象：指生产过程中的各种设备、机器、容器等，它们是生产过程中需要控制的主要对象。

被控对象具有各种不同的特性，如线性、非线性、时变性等。

（2）控制器：控制器是过程控制系统的核心部分，它根据给定的控制策略，对检测仪表的信号进行处理，生成控制信号，驱动执行器动作，从而实现对被控对象的控制。

控制器的设计和选择直接影响控制效果。

（3）执行器：执行器是控制器与被控对象之间的桥梁，它接收控制器的信号，调节阀门的开度或者调节电机转速，从而实现对被控对象的控制。

执行器的响应速度和精度对控制系统的性能有很大影响。

（4）检测仪表：检测仪表用于实时测量被控对象的各项参数，如温度、压力、流量等，并将这些参数转换为电信号，传输给控制器。

检测仪表的准确性和灵敏度对控制系统的性能同样重要。

2. 过程控制系统的分类根据控制系统的结构特点，过程控制系统可以分为两大类：开环控制系统和闭环控制系统。

（1）开环控制系统：开环控制系统没有反馈环节，控制器根据给定的控制策略，直接生成控制信号，驱动执行器动作。

开环控制系统的优点是结构简单，成本低，但缺点是控制精度较低，容易受到外部干扰。

（2）闭环控制系统：闭环控制系统具有反馈环节，控制器根据检测仪表的信号，实时调整控制策略，生成控制信号，驱动执行器动作。

闭环控制系统的优点是控制精度高，抗干扰能力强，但缺点是结构复杂，成本较高。

二、过程控制系统性能指标1. 稳态误差：稳态误差是指系统在稳态时，输出值与设定值之间的差值。

稳态误差越小，表示系统的控制精度越高。

稳态误差可以通过调整控制器的参数来减小。

2. 动态性能：动态性能是指系统在过渡过程中，输出值随时间的变化规律。

动态性能指标包括上升时间、调整时间、超调量等。

动态性能的好坏直接影响到系统的响应速度和稳定性。