過程控制復(fù)習(xí)重點(diǎn)

1、過控復(fù)習(xí)重點(diǎn)第一章1. 過控的定義：過程控制通常是指石油、化工、電力、冶金、輕工、紡織、建材、原子能等工業(yè)部門生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。2. 過程控制的特點(diǎn)：連續(xù)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化過程控制系統(tǒng)由過程檢測(cè)、控制儀表組成被控過程是多種多樣的、非電量的過程控制的控制工程多屬慢過程、而且多半為參量控制過程控制方案十分豐富定值控制是過程控制的一種常用形式3. 過程控制系統(tǒng)的組成：測(cè)量元件、變送器、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥（過程檢測(cè)控制儀表）和被控對(duì)象4. 過程控制的分類：按過程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分反饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)前饋反饋控制系統(tǒng) 按給定值信號(hào)的特點(diǎn)分定值控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)隨動(dòng)控制系統(tǒng)5. 過程控制的任務(wù)在了解、熟

2、悉、掌握生產(chǎn)工藝流程與生產(chǎn)過程靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性的基礎(chǔ)上，根據(jù)工藝要求，應(yīng)用控制理論、現(xiàn)代控制技術(shù)，分析、設(shè)計(jì)、整定過程控制系統(tǒng)。第二章1. 過程的數(shù)學(xué)建模:是設(shè)計(jì)過程控制系統(tǒng)，確定方控制案、分析質(zhì)量指標(biāo)、整定調(diào)節(jié)器參數(shù)等等的重要依據(jù)。2. 建模的目的：設(shè)計(jì)過程控制系統(tǒng)和整定調(diào)節(jié)器參數(shù)指導(dǎo)設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝設(shè)備進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)研究培訓(xùn)運(yùn)行操作人員3. 被控過程輸入量與輸出量之間的信號(hào)聯(lián)系稱為過程通道4. 控制作用與被控量之間的信號(hào)聯(lián)系稱為控制通道5. 建模的方法：機(jī)理分析法建模實(shí)驗(yàn)法建模最小二乘法建模6. 自衡建模 （1）單容過程：?jiǎn)稳葸^程是指只有一個(gè)貯蓄容量的又具有自平衡能力的過程。 傳遞函數(shù)： （2）多

3、容過程：在工業(yè)生產(chǎn)過程中，被控過程往往由多個(gè)容積和阻力構(gòu)成的過程稱為多容過程 傳遞函數(shù)：7. 非自衡過程建模（1）單容過程： 傳遞函數(shù)： (2) 多容過程： 傳遞函數(shù)：8. 最小二乘法的基本原理：出發(fā)點(diǎn)是在獲得過程或系統(tǒng)的輸入、輸出數(shù)據(jù)后，希望求得最佳的參數(shù)值，以使系統(tǒng)方程在最小方差意義上與輸入、輸出數(shù)據(jù)相擬合，采用實(shí)際觀察值替代模型的輸出 從上式所示的一類模型中找出過程參數(shù)向量的估計(jì)值，能使模型誤差盡可能小的模型。即估計(jì)出來的參數(shù)能使方程組誤差平方和最小：9. 兩點(diǎn)法建模步驟 第一，求過程的靜態(tài)放大系數(shù)K0； 第二，T1、T2可根據(jù)階躍響應(yīng)曲線上的兩個(gè)點(diǎn)的位置來確定1）作y(t)穩(wěn)態(tài)值的漸近

4、線y()2）讀取曲線上y(t1)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間t1值3）讀取曲線上y(t2)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間t2值4）運(yùn)用如下公式計(jì)算T1、T2，即、 （）第三章1. 過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟：建立被控過程的數(shù)學(xué)模型選擇控制方案控制設(shè)備選型實(shí)驗(yàn)和仿真2. 熱電偶工作原理：利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的熱電效應(yīng)，將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢(shì)的變化。即：當(dāng)兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A、B連接成一個(gè)閉合回路時(shí)，只要兩連接點(diǎn)溫度不同，回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，并產(chǎn)生電流。3. 執(zhí)行器熱電偶保持冷端溫度的方法：補(bǔ)償導(dǎo)線法、冰浴法、補(bǔ)償電橋法、計(jì)算法4. 執(zhí)行器的分類：電動(dòng)執(zhí)行器、氣動(dòng)執(zhí)行器、液動(dòng)執(zhí)行器5. 常用壓力檢測(cè)器有哪些：彈性式壓力表和電氣

5、式壓力表液柱式壓力表、活塞式壓力表6. 常用壓力檢測(cè)器分類方法：根據(jù)彈性元件受力變形原理、根據(jù)流體學(xué)原理、根據(jù)液壓機(jī)傳遞原理、將壓力轉(zhuǎn)化為電勢(shì)等電量的原理7. 調(diào)節(jié)閥的理想流量特性及其方程：8. 力平衡式壓力傳感器的工作原理：差壓變送器式根據(jù)力平衡原理工作的。被測(cè)壓差經(jīng)膜片轉(zhuǎn)換成作用于主杠桿下端的一個(gè)向左的推力F，使主杠桿以密封膜片為支點(diǎn)作順時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)，以力F1沿水平方向推動(dòng)矢量機(jī)構(gòu)。矢量機(jī)構(gòu)是一個(gè)角度可變的力分解器，將F1分解成F2和F3。F3消耗在支點(diǎn)上，F(xiàn)2使矢量機(jī)構(gòu)的推板向上移動(dòng)，帶動(dòng)副杠桿以M為作支點(diǎn)逆時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)，這樣使固定在副杠桿上的檢測(cè)片向檢測(cè)變壓器靠近，從而減小磁路氣隙，使

6、檢測(cè)變壓器輸出增加，并通過放大器放大為420mA的直流電輸出。同時(shí)此電流通過反饋圈，產(chǎn)生電磁反饋力，此力的方向與測(cè)量力F相反，故稱為反饋力。當(dāng)反饋力矩與測(cè)量力矩平衡時(shí)，則變送器的輸出電流與被測(cè)壓差成正比，從而實(shí)現(xiàn)壓差與電流間的轉(zhuǎn)換。9. 溫度變送器的工作原理：第四章1.PID理想傳遞函數(shù)2.P、PI、PD、PID具體物理意義： 比例控制規(guī)律P:采用P控制規(guī)律能較快地克服擾動(dòng)的影響，使系統(tǒng)穩(wěn)定下來，但有余差。 比例積分控制規(guī)律PI:在工程上應(yīng)用最廣泛，積分能消除余差，適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、被控參數(shù)不允許有余差的場(chǎng)合。 比例微分控制規(guī)律PD：微分具有超前作用，對(duì)于具有容量滯后的控制

7、通道，能有效改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。對(duì)于控制通道的時(shí)間常數(shù)或容量滯后較大的場(chǎng)合，如溫度或成分控制，選用比例微分控制規(guī)律可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減小動(dòng)態(tài)偏差。 比例積分微分控制規(guī)律PID: PID控制規(guī)律是一種較理想的控制規(guī)律，它在比例的基礎(chǔ)上引入積分，可以消除誤差，再加入微分作用，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。適用于控制通道時(shí)間常數(shù)或容量滯后較大、控制場(chǎng)合。3.模擬位置型PID算式與增量型PID算式的推導(dǎo)及優(yōu)缺點(diǎn)： 在模擬過程控制中，PID控制算式為 將積分與微分項(xiàng)分別改寫成差分方程： T：采樣周期 K：采用序號(hào)，K=0,1,2,. e(k-1)、e(k)-第(k-1)和第k次采樣所得的偏差信號(hào) 可得數(shù)字P

8、ID算式： u(k):第k時(shí)刻的控制輸出 位置型PID算式： 增量型PID算式： -得： KC：比例增益 KI ：積分增益 KD：微分增益 位置型PID算式的優(yōu)點(diǎn)：數(shù)字PID控制器的輸出u(k)通常都送給D/A轉(zhuǎn)換器；缺點(diǎn)：算式不夠方便，因?yàn)橐奂悠頴(j)，不僅要占用較多的存儲(chǔ)單元，而且不便于編程序。增量型PID算式的優(yōu)點(diǎn)：編程序簡(jiǎn)單，占用存儲(chǔ)單元少，運(yùn)算速度快；缺點(diǎn)：4. PID的改進(jìn)：（1）積分項(xiàng)的改進(jìn)積分分離抗積分飽和消除積分不靈敏區(qū)（2）微分項(xiàng)的改進(jìn)偏差平均測(cè)量值微分先行第五章 1.過程控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)：（1）系統(tǒng)階躍響應(yīng)性能指標(biāo)余差（靜態(tài)偏差）衰減率最大偏差A(yù)（或超調(diào)量）過渡過

9、程時(shí)間ts（2）偏差積分性能指標(biāo)偏差絕對(duì)值積分偏差絕對(duì)值與時(shí)間乘積德積分偏差平方值積分時(shí)間乘偏差平方積分2. 偏差積分性能指標(biāo)的定義及物理意義3. 控參數(shù)選測(cè)的一般原則：答：控制通道放大系數(shù)K0要適當(dāng)大一些，時(shí)間常數(shù)T0要適當(dāng)小一些，純滯后0 越小越好擾動(dòng)通道放大系數(shù)Kf要盡可能小，時(shí)間常數(shù)Tf要大一些,擾動(dòng)作用點(diǎn)位置要遠(yuǎn)離被控量的檢測(cè)點(diǎn) 過程本身存在多個(gè)時(shí)間常數(shù)時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)法使他們?cè)藉e(cuò)開越好 控制量應(yīng)具有可控性，工藝操作合理性，經(jīng)濟(jì)性。4. 控制器參數(shù)整定方法動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法穩(wěn)定邊界法阻尼振蕩法現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)整定法極限環(huán)自整定法第六章1. 串級(jí)控制系統(tǒng)的工作原理：（以加熱爐控制為例）當(dāng)處在穩(wěn)定工況時(shí)

10、，被加熱物料的流量和溫度不變，燃料的流量與熱值不變，煙囪抽力也不變，爐出口溫度和爐膛溫度均處于相對(duì)平衡狀態(tài)，調(diào)節(jié)閥保持一定開度，此時(shí)爐出口溫度穩(wěn)定在給定值上，當(dāng)擾動(dòng)破壞了平衡工況時(shí)，串級(jí)控制系統(tǒng)變開始了其控制過程。2. 串級(jí)控制系統(tǒng)的框圖 3. 串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：改善被控對(duì)象過程的動(dòng)態(tài)特性 大大增強(qiáng)了對(duì)二次擾動(dòng)的克服能力 對(duì)一次擾動(dòng)有較好的克服能力4. 主副回路的工作特點(diǎn)及作用：主回路具有后調(diào)、細(xì)調(diào)、慢調(diào)的特點(diǎn)，并對(duì)于副回路沒有完全克服掉的干擾影響能徹底加以克服。 副回路具有先調(diào)、粗調(diào)、快調(diào)的特點(diǎn)；主回路具有后調(diào)、細(xì)調(diào)、慢調(diào)的特點(diǎn)，并對(duì)于副回路沒有完全克服掉的干擾影響能徹底加以克服。因此，在

11、串級(jí)控制系統(tǒng)中，由于主、副回路相互配合、相互補(bǔ)充，充分發(fā)揮了控制作用，大大提高了控制質(zhì)量。5. 怎樣避免主副回路控制效應(yīng)6. 大滯后預(yù)估補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟恚碚撏茖?dǎo)和框圖 Smith預(yù)估補(bǔ)償控制是克服純滯后的一個(gè)有效的控制方法。其基本原理是與控制器Wc(s)并聯(lián)接一個(gè)補(bǔ)償環(huán)節(jié)，用來補(bǔ)償被控對(duì)象中的純滯后部分。這個(gè)補(bǔ)償環(huán)節(jié)稱為預(yù)估器。 其傳遞函數(shù)為單回路系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：（1）Smith預(yù)估器原理圖：輸出給定值的閉環(huán)傳遞函數(shù)：由此可見，經(jīng)預(yù)估補(bǔ)償，其特征方程已消去，及消除了純滯后對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的不利影響。2）Smith預(yù)估補(bǔ)償環(huán)節(jié)： （3）Smith等效圖： 4、 分程與選擇的特點(diǎn)？答：分程控制特

12、點(diǎn)：將兩個(gè)調(diào)節(jié)閥當(dāng)作一個(gè)調(diào)節(jié)閥使用，可擴(kuò)大其調(diào)節(jié)范圍，改善其特性，提高控制質(zhì)量。選擇性控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：采用了選擇器，可適應(yīng)不同生產(chǎn)過程的需要。  5、 前饋工作的特點(diǎn)，對(duì)于復(fù)雜的被控系統(tǒng)，要求會(huì)寫前饋控制器？答：特點(diǎn)前饋控制器是基于擾動(dòng)來消除對(duì)被控量的影響 對(duì)抑制量由于擾動(dòng)引起的動(dòng)、靜態(tài)偏差比較有效 前饋控制屬于開環(huán)控制 只適用于克服可測(cè)不可控的擾動(dòng)，而對(duì)系統(tǒng)中的其它擾動(dòng)無抑制作用 前饋控制器的控制規(guī)律，取決于被控對(duì)象的特性。 Wm(s):前饋控制器 Wf(s):擾動(dòng)通道傳遞函數(shù)Wo(s):控制通道傳遞函數(shù) F(s):擾動(dòng)由圖可得：Y(s)=Wf(s)F(s)+Wm(s)Wo(s)F(s)故Y(s) / F(s)=Wf(s)+Wm(s)Wo(s)要使Y(s) / F(s)=0，則前饋控制器模型： Wm(s)= Wf(s) / Wo(s)第七章1、智能控制特點(diǎn)答：同時(shí)具有以