下载文档原格式
过程控制系统课程设计一、设计任务书1. 题目PH控制系统2. 设计要求①设计义某化工过程中废液中和的pH控制系统；②对控制系统稳定性进行分析；③对控制系统的参数进行整定；④控制系统Simulink仿真。
3 . 仪器设备A3000现场控制系统，pH控制系统。
二、基本原理pH控制系统子工业，尤其是化工等行业，应用非常广泛。
利用pH控制可以实现化工过程的正常生产过程、造纸厂等化工厂废液达标排放等。
1. pH的特点PH控制系统的主要方式有：有一种碱（或酸）滴定另一种物质使pH值保持在某一值上；对两种分别呈酸性和碱性物质的流量进行控制使pH值保持在某一值上；控制两种物质使混合溶液保持在一定的pH值上。
PH控制和其他控制参数的不同主要有以下两点：●PH滴定曲线的高度非线性；●滴定过程的测量纯滞后特性。
图01为典型的酸碱滴定特性曲线。
从图01知，溶液的pH值随中和流量非线性变化。
图01 典型的酸碱滴定特性曲线显然在控制系统中将pH值的变化转化为中和反应酸碱的控制流量变化，是根据滴定特性曲线进行的。
将滴定特性曲线转化为酸碱流量变化规律的方法主要有三种：●利用非线性阀补偿过程的非线性；●采用三段式滴定调节器，用三条相接的线性段代替非线性滴定曲线；●采用滴定曲线的非线性调节器精确描述滴定曲线。
随着技术的进步，利用非线性阀补偿滴定曲线非线性用的越来越少；而基于计算机功能元器件或计算机的第二种方法和第三种方法应用越来越多。
对滞后的补偿常采用以下三种方法：●微分Smith补偿方法，由于该方法本身适应能力较差，较少使用；●改进的Smith补偿方法；●自适应方法，应用较多的是增益自适应的Smith法。
为了提高控制系统的误差跟踪能力，pH控制系统经常采用的控制策略是PI或PID，不能采用P调节。
2. 三段式非线性调节器和采用滴定曲线的非线性调节器（1）三段式非线性调节器实际中，酸碱中和后通过pH计测得pH值的大小，控制系统当前pH值大小折算成溶液中酸碱量的多少，并调节系统酸碱流量的大小实现要求的pH值。
1、列举4种以上热工参数答：温度、压力、流量、液位、成分、物性2、单回路控制系统方框图（构成）3、工业生产对过程控制的要求（简答）答：安全性:确保生产过程中人身与设备安全,保护或减少生产过程对环境的影响。
稳定性:具有抑制外部干扰、保持生产过程长期稳定运行的能力。
经济性：实现效益最大化或成本最小化。
4、过程控制系统的组成 (广义和常规定义)答： 广义对象:检测元件、变送器、执行器和被控对象5．控变量/受控变量/过程变量（Controlled Variable - CV , Process Variable - PV ）、设定值/给定值 (Setpoint - SP, Setpoint Value - SV )、操纵变量/操作变(ManipulatedVariable, MV)扰动/扰动变量 (DisturbanceVariable ，DV)控制器G c (s )执行器G v (s)控制通道G p (s)测量变送G m (s )设定值y sp 偏差 e +_控制变量u 操纵变量q 被控变量y 测量值y m 扰动 D 干扰通道G D (s )++被控对象测量/测量信号 (Measurement )控制/控制信号/控制变量（Control Variable ）6、干扰和扰动的概念答：干扰（扰动）：除操纵变量以外，作用于对象并能引起被控变量变化的因素，称为干扰或扰动。
7、过程控制系统按结构如何分类（画出结构图）答：反馈控制系统前馈控制系统前馈-反馈控制系统7、按设定值如何分类答：定值控制系统：设定值固定不变或在规定的小范围内变化随动控制系统：设定值随时间任意变化程序控制系统：设定值按预定的时间程序变化，也称为顺序控制系统8、过程控制单项性能指标有哪些？分别表征什么特性（会算）答：最大偏差和超调量（准确性指标）、衰减比（稳定性指标）、余差（准确性指标）、过渡时间（快速性指标）、振荡周期或频率（快速性指标）9、数学模型要素答：输出量和输入量10、有自衡过程和无自衡过程（含传递函数）答：当原来处于平衡状态的过程出现干扰时，其输出量在无人或无控制装置的干预下，能够自动恢复到原来或新的平衡状态，则称该过程具有自衡特性，否则，该过程则被认为无自衡特性。
关于化工行业智能化应用的展望摘要：现代化工业水平持续上升，对过程控制提出严格要求。
工业领域应用过程控制方式，已经成为自动化重要分支。
热工、化工工艺设备持续革新，为了全面发挥出工艺效能，增加经济效益，需要配置自动化装置。
文章在对化工智能化仪表特点与功能分析基础上，介绍了化工智能仪表应用的优势，重点对智能化仪表在化工过程控制中的应用进行分析。
关键词：智能化仪表；化工过程控制；应用要点引言在化工生产中，智能化仪表具备重要作用，能够全面促进现代化建设发展。
现代工业发展速度加快，自动化控制提出较多严格要求，对仪表智能化提出重要指示。
现阶段，化工企业生产规模持续扩大，且生产技术、工艺内容日益复杂，合理应用智能化仪表，全面促进化工发展。
1.智能化仪表特点与功能1.1 数据存储功能在智能化仪表中配置微处理器，只需针对仪表实施通电操作，就可以恢复到断电数据状态。
对于传统仪表来说，通过组合逻辑电路、时序电路方式，可以高效采集数据。
然而仪表断电之后，需要从初始状态计算应用仪表，人力与物力消耗大。
智能化仪表具备记忆功能，能够存储多个数据参数。
1.2 计算功能在传统仪器使用中，操作人员可以获取基础参数，之后通过模拟算法电路实行运算。
通过此种方式，只能对简单数据进行分析。
如果需要处理海量、复杂数据，则操作消耗时间比较多，相应降低计算精度。
应用智能化仪表，需要采用数字电路控制法，能够实现准确数学运算。
1.3 可编程特性利用编辑方式，可以实现程序功能，植入系统能够代替硬件结构，全面实现仪器仪表功能。
按照逻辑电路可知，计算机软件程序替代后，属于硬件软件化处理。
尤其是接口芯片复杂控制。
当选用程序编写时，则操作较为简单[3]。
如果应用硬件编写，需要依赖定时电路和控制电路，相应增加系统复杂度。
1.4 误差修正功能微处理器应用软件，可以实现自主计算与分析，处理检测过程的抗干扰问题、线性化问题，有效缓解硬件负担。
计算机系统存储容量大，所以采用远程控制方式，合理引入计算机系统，能够获取仪表检测结果，同时做出相关处理反应。
集散控制系统复习题一、填空题1.集散控制系统是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。
集散控制系统的主要特点是集中管理和分散控制。
2.TPS和PKS是Honeywell公司的集散控制系统产品，Delta V是Emerson公司的集散控制系统产品，I/A S是Invensys公司的集散控制系统产品。
国产集散控制系统的产品有浙大中控的SUPCON、新华公司的XDPF、国电智深的EDPF等。
3.集散控制系统基本构成由分散过程控制装置、操作管理装置、通信系统组成。
4.分级递接控制系统结构分为多层结构、多级结构、多重结构。
P165.开放系统的标志是可移植性、可操作性、可适宜性和可用性。
6.集散控制系统的分散控制结构表现为组织人事的分散、地域的分散、功能的分散和负荷的分散。
P187.常用的冗余方式有同步运转方式、待机运转方式、后退运转方式和多级操作方式。
8.现场总线是在过程自动化和制造自动化中，实现智能化现场设备与高层设备之间互联的、全数字、串行、双向传输的、多分枝结构的通信系统。
9.现场总线可分为执行器传感器现场总线、设备现场总线和全服务现场总线三类。
10.现总线的特点是开放性、智能化、互操作性、环境适应性和分散控制等。
11.采用现场总线控制系统的主要因素是节省硬件数量和投资、节省安装费用与维护费用、多变量检测和运输、缩短安装时间和投运时间、等。
P2112.现场总线控制系统与传统集散控制系统的相同点包括分散控制集中管理和综合自动化组成部分等；主要差别包括通信和传输的差别和数字传输技术等。
13.影响现场总线实时性的主要因素有现场总线数据传输速率和主战应用程序的大小与复杂程度；主要解决措施包括减少网络通信的吞吐量，保证一旦有通信要求就能够立即实现通信、提高有效通信量、减少通信冲突的发生，保证通信的实时性、采用全双工通信模式和交换式以太网、采用塌缩的通信模型和通信协议、选用合适的现场总线仪表，减少通信量、采用发布方/预约接收方的通信结构、设置优先级、采用虚拟局域网和引入质量服务等。
《自动化技术与应用》2006年第25卷第4期工业控制与应用Industry Control and Applications死区非线性系统特性分析及补偿控制王印松,田瑞丽(华北电力大学自动化系,河北 保定 071003)摘要:针对含有非线性“死区”环节的热工控制对象,用线性系统理论和描述函数方法分析了系统的动态特性,给出了可选择的控制器的类型和参数的极限值;为了克服“死区”对闭环系统性能的影响,建立了偏差信息与死区参数之间的关系,构造了一个动态“死区逆模型”来修正控制器的输出,试验结果表明,所设计的动态逆模型可以完全补偿死区特性的影响,这种方法简单、可行。
关键词:死区;极限环;补偿控制中图分类号:TP273 文献标识码:B 文章编号:100327241(2006)0420064204Analysis a n d Co mp e ns atio n f or N o nline arS ys te m s wit h De a d -zo neWANG Yin -song ,TIAN Rui -li(Automation Department of N orth China E lectric P ower University ,Baoding 071003,China )Abstract :The dynamic performance of a thermal plant with dead-zone is analyzedbased on the describing function method.T o eliminate the dead-zone effect a Dead-zone inverse m odel is established.The result of simulation shows that this compensation method is feasible and effective.K ey w ords :Dead-zone ;Limit-cycle ;C ompensation control1 引言由于机械设计和制造方面的原因,在许多典型的工业控制系统的执行机构中通常包含“死区”环节,这些环节的存在会恶化系统的调节品质,影响系统的输出精度;如果调节器参数选择不当,甚至可能会使系统出现自激振荡,无法正常工作。
《自动化仪表与过程控制》习题及思考题习题一1、设有一温度测量仪表，量程为0%~1100。
g精度为0.5级，试求该仪表允许的最大绝对误差、分格值的下限值和灵敏限的上限值？2、为什么热电偶测温时要进行冷端温度补偿？如何进行补偿？3、用热电偶测温时，为什么要用补偿导线？补偿导线能起冷端温度补偿的作用吗？4、用镖铭-镖硅(分度号：K)热电偶工作时，冷端温度TO=30 %,测得热电偶的电势：E (T, T0) =39.29mv,求被测介质的实际温度?5、热电偶冷端温度补偿桥路如下图所示。
已知∕∣=∕2=0∙5"Z A,热电偶为镖铭-铜银热电偶。
试求补偿电阻扁,在基准温度"=20%时的阻值。
习题二1、已知粕错-伯、铜-康铜热电偶具有下图所示温度特性，其中& < & < ( <储,试设计一个非线性反馈电路，并简述其工作原理。
2、DDZ-IIl型热电阻温度变送器的线性化器原理图及热电阻非线性特性如下两图所示。
求，,与用的关系表达式，并简述其线性化原理.RN3、有两只DDZ-Ill型温度变送器，一只变送范围为IoOo°c,另一只变送范围为1500°c,这两只表的精度等级均为0.5级,若用这两只表去测量500°C ~15OO o c 的温度，试问用哪只表测量时误差小些？(配合热电偶使用)习题三1、什么是绝对压力、表压力和真空度？其关系如何？2、为什么一般工业上的压力计都做成测表压或真空度，而不做成测绝对压力的形式？3、某压力表的测量范围为O-IPa,精度等级为1级，试问此压力表允许的最大绝对误差是多少？若采用标准压力计来校验该压力表，在校验点为0∙5Pa时, 标准压力计的读数为0,508Pa,试问被校压力表在这一点是否符合1级精度？为什么？4、若测量某容器压力，工艺要求压力为：L5±0∙05VPα,现可供选择的弹簧管压力表的精度有：LO、1.5、2.5X及4.0,可供选择的量程有：0~1.6, 0-2.5, 及0~4.0 (MPa),试选择弹簧管压力表的量程及精度等级？5、现有一只测量范围在0~L6MPa,精度为1.5级的普通弹簧压力表，校验后, 其结果如下：标准表MPa00.3850.79 1.21 1.595上行程MPa00.40.8 1.2 1.6下行程MPa00.380.78 1.195 1.59试问这只表是否合格?6、液位检测系统如图所示。
DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.07.022基于阀门非线性补偿的亚临界机组主蒸汽温度控制王航（国家能源投资集团有限责任公司，北京100011）摘要：为保证火电机组的安全稳定运行，需维持主蒸汽温度处在正常范围内。
利用减温水调节主蒸汽温度，若在设计控制方案时不考虑减温水调节阀的流量特性，会出现由于减温水调节阀的非线性特性导致控制品质下降。
通过搭建某亚临界机组的主蒸汽温度超前区、惰性区和阀门对象仿真模型，研究了带有阀门非线性补偿的主蒸汽温度控制。
通过采集阀门输入输出数据，拟合阀门流量特性曲线，设计了基于多项式拟合方法的阀门开度补偿器。
仿真结果表明，此方法可在一定程度上克服阀门流量特性引起的非线性，使整个系统的控制效果更加快速和平稳，提升主蒸汽温度控制的品质。
关键词：火电厂亚临界机组；主蒸汽温度；阀门流量特性；非线性补偿中图分类号：TP273；TM621 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）07-0085-04根据中国当前电力能源结构的构成，火电机组在国内总装机容量中仍占50%以上[1]。
主蒸汽温度控制对于火电机组的安全、稳定和高效运行起着非常关键的作用，而主蒸汽温度对象是一个非线性、大惯性、大迟延对象，其参数会随着工况的变化而变化，要建立其精确的数学模型相对困难[2-3]，从而导致主蒸汽温度的有效控制成为火电机组运行中的一个难题。
目前火电机组主要通过调节减温水调节阀来进行主蒸汽温度控制。
阀门是工业生产中广泛使用的流量控制设备。
阀门具有非线性特性，在控制系统分析设计过程中，如果不将其非线性加以考虑，会导致控制品质下降，甚至对工艺回路系统造成冲击，导致控制系统的预期控制效果与实际控制效果出现较大差异[4]。
常见的阀门非线性因素包括限位、死区、间隙、行程时间、开关特性、黏滞特性和流量特性[5]。
针对阀门死区的非线性特性，文献[6]通过对阀门模型的非线性特性进行辨识，确定了模型的相关参数，通过克服死区非线性特性对系统的影响，提高了系统的动态性能；文献[7]对阀门的非线性特性进行建模，以模拟阀门的限位、死区、黏滞和开关特性等非线性特性，从而更深入地分析调节阀的非线性动态模型。
