過程控制知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

緒論氣動(dòng)限制：儀表信號(hào)的傳輸標(biāo)準(zhǔn)：電動(dòng)限制：DDZ-2信號(hào)的傳輸標(biāo)準(zhǔn)：O-lOmADCDDZ-3信號(hào)的傳輸標(biāo)準(zhǔn)：4-20mADC計(jì)算機(jī)限制:DCS,PLC（模擬量4-20mA,1-5V）FCS（標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議）穩(wěn)定性指標(biāo)：衰減比（衰減率）精確性指標(biāo)：殘余偏差，最大動(dòng)態(tài)偏差，超調(diào)量快速性指標(biāo)：調(diào)整時(shí)間（振蕩頻率）第一章1,被控對(duì)象：即被限制的生產(chǎn)設(shè)備或裝置被控變量一被控對(duì)象需限制的變量2,執(zhí)行器：直接用于限制操縱變量變化。執(zhí)行器接收到限制器的輸出信號(hào)，通過改變執(zhí)行器節(jié)流件的流通面積來改變操縱變量。常用的是限制閥。3,限制器（調(diào)整器）：按肯定限制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，將結(jié)果輸出至執(zhí)行器。4,測量變送器：用于檢測被控量，并將檢測到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。穩(wěn)態(tài)：系統(tǒng)不受外來干擾，同時(shí)設(shè)定值保持不變，因而被調(diào)量也不會(huì)隨時(shí)間變化，整個(gè)系統(tǒng)處于穩(wěn)定平衡的工況動(dòng)態(tài)：系統(tǒng)受外來干擾或設(shè)定值改變后，被控量隨時(shí)間變化，系統(tǒng)處于未平衡狀態(tài)。過度過程：從一個(gè)穩(wěn)態(tài)到達(dá)另一個(gè)穩(wěn)態(tài)的過程。過渡過程的形式：非周期過程（單調(diào)發(fā)散和單調(diào)衰減）；振蕩過程（發(fā)散，等幅振蕩，衰減振蕩）評(píng)價(jià)限制系統(tǒng)的性能指標(biāo)：穩(wěn)定性，精確性，快速性穩(wěn)定性：穩(wěn)定性是指系統(tǒng)受到外來作用后，其動(dòng)態(tài)過程的振蕩傾向和系統(tǒng)復(fù)原平衡的實(shí)力。精確性：志向狀況下，當(dāng)過渡過程結(jié)束后，被控變量達(dá)到的穩(wěn)態(tài)值（即平衡狀態(tài)）應(yīng)與設(shè)定值一樣?？焖傩裕嚎焖傩允峭ㄟ^動(dòng)態(tài)過程持續(xù)時(shí)間的長短來表征的。多數(shù)工業(yè)過程的特性可分為下列四種類型：自衡的非振蕩過程；無自衡的非振蕩過程；有自衡的振蕩過程具有反向特性的過程放大系數(shù)K對(duì)系統(tǒng)的影響：限制通道（放大系數(shù)越大，限制作用對(duì)擾動(dòng)的補(bǔ)償實(shí)力強(qiáng)，有利于克服擾動(dòng)的影響，余差就越?。?。擾動(dòng)通道（當(dāng)擾動(dòng)頻繁出現(xiàn)且幅度較大時(shí)，放大系數(shù)大，被控變量的波動(dòng)就會(huì)很大，使得最大偏差增大；）滯后時(shí)間t對(duì)系統(tǒng)的影響：限制通道（滯后時(shí)間越大，限制質(zhì)量越差）擾動(dòng)通道（擾動(dòng)通道中存在容量滯后，可使階躍擾動(dòng)的影響趨于緩和，對(duì)限制系統(tǒng)是有利的）工業(yè)過程動(dòng)態(tài)特性的特點(diǎn)（1）對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性是不振蕩的（2）對(duì)象動(dòng)態(tài)特性有拖延。拖延包括容積拖延，傳輸拖延。（3）被控對(duì)象本身是穩(wěn)定的或中性穩(wěn)定的（4）被控對(duì)象往往具有非線性特性第二章限制規(guī)律：限制器的輸出信號(hào)隨偏差信號(hào)的變化而變化的規(guī)律。正作用限制器：yt,ut,故Kc為負(fù)；反作用限制器：yt,ul,故Kc為正氣開閥的增益為正，氣關(guān)閥的增益為負(fù)比例調(diào)整（P調(diào)整）動(dòng)作規(guī)律：反應(yīng)及時(shí)，超調(diào)量小，有差調(diào)整比例度5的物理意義：假如輸出u直接代表調(diào)整閥開度的變化量,則6就代表使調(diào)整閥開度改變100%,即從全關(guān)到全開時(shí)所需的被調(diào)量的變化范圍3越大：過渡過程越平穩(wěn)，殘差大，穩(wěn)定性t,調(diào)整時(shí)間to6減?。赫袷幖觿。€(wěn)定性I,殘差小。3減到某一數(shù)值時(shí)，出現(xiàn)等幅振蕩，此時(shí)稱為臨界比例度積分調(diào)整（I調(diào)整）的特點(diǎn)：滯后性，無差調(diào)整，穩(wěn)定性差。.增大積分速度將會(huì)降低限制系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，直到最終出現(xiàn)發(fā)散的振蕩過程.Ti愈小，積分部分所占比重愈大。比例積分調(diào)整的動(dòng)作規(guī)律：利用P調(diào)整快速抵消干擾，同時(shí)利用I調(diào)整消退殘差積分飽和現(xiàn)象：假如調(diào)整器能夠隨著輸出的變化而變化，則偏差e也就會(huì)漸漸變化，最終為0,但是假如由于某種緣由（如閥門關(guān)閉，泵故障）被調(diào)量偏差無法消退，而調(diào)整器還是試圖要校正這個(gè)偏差，因此積分項(xiàng)不停增大（肯定值增大），經(jīng)過一段時(shí)間后，調(diào)整器輸出將進(jìn)入深度飽和狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為積分飽和現(xiàn)象微分調(diào)整總是力圖抑制被調(diào)量的振蕩，它有提高限制系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用.適度引入微分動(dòng)作可以允許略微減小比例帶，同時(shí)保持衰減率不變.微分調(diào)整具有超前作用。運(yùn)用微分作用時(shí)，要留意以下幾點(diǎn)：（1）微分作用的強(qiáng)弱要適當(dāng)：TD太小，調(diào)整作用不明顯，限制質(zhì)量必改善不大。TD太大,調(diào)整作用過強(qiáng)，引起被調(diào)量大幅度振蕩，穩(wěn)定性下降。（2）微分調(diào)整動(dòng)作對(duì)于純拖延過程是無效的。（3）PD調(diào)整器的抗干擾實(shí)力很差，這只能應(yīng)用于被調(diào)量的變化特別平穩(wěn)的過程，一般不用于流量和液位限制系統(tǒng)。6越?。↘C越大），比例作用越強(qiáng)；TI越小，積分作用越強(qiáng)；TD越大，微分作用越強(qiáng)；TD=0,則為PI限制;TI=8,則為PD限制;t/T<0.2：選擇比例或比例積分動(dòng)作。0.2<t/T^1.0：選擇比例微分或比例積分微分動(dòng)作。t/T>1.0：采納簡單限制系統(tǒng)不能滿意限制要求，應(yīng)選用困難限制系統(tǒng)，如串級(jí)，前饋限制等.第三章限制系統(tǒng)的限制質(zhì)量的確定因素:被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性整定的實(shí)質(zhì)：通過選擇限制器參數(shù)，使其特性和過程特性相匹配，以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)最佳的限制效果整定的前提條件：設(shè)計(jì)方案合理，儀表選擇得當(dāng)，安裝正確IE（誤差積分）簡單，也稱為線性積分準(zhǔn)則，但是不能抑制響應(yīng)等幅波動(dòng)IAE（肯定誤差積分）：抑制響應(yīng)等幅波動(dòng)ISE（平方誤差積分）抑制響應(yīng)等幅波動(dòng)和大誤差，但是不能反映微小誤差對(duì)系統(tǒng)的影響ITAE（時(shí)間與肯定誤差乘積積分）：著重懲處過度時(shí)間過長常用的工程整定法有以下幾種：動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法；穩(wěn)定邊界法；衰減曲線法；閱歷法動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法（響應(yīng)曲線法）整定步驟：（1）在手動(dòng)狀態(tài)下，改變限制器輸出（通常采納階躍變化），記錄下測量變送環(huán)節(jié)Gm（s）的輸出響應(yīng)曲線y（t）o（2）由開環(huán)響應(yīng)曲線獲得單位階躍響應(yīng)曲線，并求取“廣義對(duì)象”的近似模型與模型參數(shù);（3）依據(jù)限制器類型與對(duì)象模型，依據(jù)閱歷公式選擇PID參數(shù)并投入閉環(huán)運(yùn)行。在運(yùn)行過程中，可對(duì)增益作調(diào)整穩(wěn)定邊界法（臨界比例度法）整定步驟：1）使調(diào)整器僅為比例限制，比例帶6設(shè)為較大值，TI二8,td=0,讓系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行.2）待系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，漸漸減小比例帶，直到系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩，即臨界振蕩過程.此時(shí)的比例帶為3cr,振蕩周期為Ter3）利用8er和Ter值，按穩(wěn)定邊界法參數(shù)整定計(jì)算公式表，求調(diào)整器各整定參數(shù)8,TI,TD衰減曲線法整定步驟：1）使調(diào)整器僅為比例限制，比例帶5設(shè)為較大值,TI=8,TD=0,讓系統(tǒng)投入運(yùn)行.2）待系統(tǒng)穩(wěn)定后，作設(shè)定值階躍擾動(dòng)，并視察系統(tǒng)的響應(yīng).若系統(tǒng)響應(yīng)衰減太快，則減小比例帶；反之，若系統(tǒng)響應(yīng)衰減過慢，應(yīng)增大比例帶.如此反復(fù)，直到系統(tǒng)出現(xiàn)4:1衰減振蕩過程或者如圖b所示的衰減比為10：1的振蕩過程時(shí).記錄下此時(shí)的3值（設(shè)為3s）,以及Ts值（如圖a中所示），或者Tr值（如圖b中所示）。閱歷法：簡單牢靠，能夠應(yīng)用于各種限制系統(tǒng)，特殊適合擾動(dòng)頻繁，記錄曲線不太規(guī)則的限制系統(tǒng)；缺點(diǎn)是需反復(fù)湊試，花費(fèi)時(shí)間長。臨界比例度法：簡便而易于推斷，整定質(zhì)量較好，適用于一般的溫度，壓力，流量和液位限制系統(tǒng)；但對(duì)于臨界比例度很小衰減曲線法：優(yōu)點(diǎn)是較為精確牢靠，而且平安，整定質(zhì)量較高第四章1,啟動(dòng)調(diào)整閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正反作用形式是如何定義的？在結(jié)構(gòu)上有何不同？正作用：信號(hào)壓力增加時(shí)，推桿向下移動(dòng)（ZMA）；反作用：信號(hào)壓力增大時(shí)，推桿向上移動(dòng)（ZMB）o正作用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)：限制器輸出增加，閥桿下移。反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)：限制器輸出增加，閥桿上移。2,調(diào)整閥的流量系數(shù)C是什么含義？如何依據(jù)C選擇調(diào)整閥的口徑？流量系數(shù)C:在給定行程下，閥兩端壓差為0.IMpa,水密度為lg/cm3時(shí)，流經(jīng)調(diào)整閥的水的流量，以m3/h表示（體積流量）o流量系數(shù)是表示調(diào)整閥通流實(shí)力的參數(shù)。它依據(jù)流量,閥兩端的差壓和流體的密度等確定。是選擇閥門口徑的參數(shù)。調(diào)整閥口徑選定的詳細(xì)步驟:確定主要計(jì)算數(shù)據(jù)：正常流量Qn,正常閥壓降△pn,正常閥阻比Sn,運(yùn)行中可能出現(xiàn)的最大穩(wěn)定流量Qmax3,什么事調(diào)整閥的結(jié)構(gòu)特性，志向流量特性和工作流量特性？如何選擇調(diào)整閥的流量特性？調(diào)整閥的結(jié)構(gòu)特性：閥芯與閥座間節(jié)流面積與閥門開度之間的關(guān)系。志向流量特性：在調(diào)整閥前后壓差固定（aP二常數(shù)）狀況下得到的流量特性。工作流量特性：調(diào)整閥在實(shí)際運(yùn)用條件下，其流量q與開度1之間的關(guān)系.此時(shí)閥壓降不是常數(shù).選擇調(diào)整閥的流量特性是:L從改善限制系統(tǒng)限制質(zhì)量考慮。2.從配管狀況（S100）考慮。調(diào)整閥的作用：接受調(diào)整器送來的限制信號(hào)，調(diào)整管道中介質(zhì)的流量（即改變調(diào)整量），從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化.調(diào)整閥的分類：氣動(dòng)，電動(dòng)和液動(dòng)三類.氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式和活塞式兩種.常見的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)均為薄膜式閥（或稱閥體組件）它由閥體，上閥蓋組件，下閥蓋組件和閥內(nèi)件組成氣開閥：信號(hào)壓力增加，流量增加；氣關(guān)閥：信號(hào)壓力增加，流量減小閥門定位器的功能：定位功能；改善閥的動(dòng)態(tài)特性；改變閥的流量特性；改變氣壓作用范圍,滿意分程限制要求；用于閥門的反向動(dòng)作閥芯形態(tài)有快開（靈敏度最差，很少運(yùn)用），直線，拋物線（特性與等百分比接近）和等百分比四種。主要運(yùn)用直線和等百分比兩種。直線結(jié)構(gòu)特性的特點(diǎn)：①斜率在全行程范圍內(nèi)是常數(shù)。②閥芯位移變化量相同時(shí)，節(jié)流面積變化量也相同。③直線特性的調(diào)整閥在開度變化相同的狀況下：當(dāng)流量小時(shí)，流量的變化值相對(duì)較大，調(diào)整作用較強(qiáng)，易產(chǎn)生超調(diào)和引起振蕩；流量大時(shí)，流量變化值相對(duì)較小，調(diào)整作用進(jìn)行緩慢，不夠靈敏。等百分比結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①曲線的放大系數(shù)是隨開度的增大而遞增的.。②在同樣的開度變化值下：流量小時(shí)（小開度時(shí)）流量的變化也?。ㄕ{(diào)整閥的放大系數(shù)?。?，調(diào)整平穩(wěn)緩和流量大時(shí)（大開度時(shí)）流量的變化也大（調(diào)整閥的放大系數(shù)大），調(diào)整靈敏有效。③無論是小開度還是大開度，相對(duì)流量的變化率都是相等的，流量變化的百分比是相同的.流過調(diào)整閥的流量的確定因素有:①閥的開度。②閥前后的壓差。③所在的整個(gè)管路系統(tǒng)的工作狀況。調(diào)整閥在選型時(shí)應(yīng)當(dāng)留意以下幾點(diǎn)：（1）選擇調(diào)整閥的結(jié)構(gòu)形式和材質(zhì)。（2）選擇流量特性。（3）選擇閥門口徑第五章1,試分析串級(jí)限制系統(tǒng)的特點(diǎn)，及其應(yīng)用場合。（1）副回路（內(nèi)環(huán)）具有快速調(diào)整作用，它能有效地克服二次擾動(dòng)的影響；（2）由于內(nèi)環(huán)起了改善對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的作用，因此可以加大主調(diào)整器的增益，提高系統(tǒng)的工作頻率。（3）對(duì)負(fù)荷或操作條件的變化具有肯定的自適應(yīng)實(shí)力。串級(jí)限制系統(tǒng)主要應(yīng)用于：對(duì)象的滯后和時(shí)間常數(shù)很大，干擾作用強(qiáng)而頻繁，負(fù)荷變化大，對(duì)限制質(zhì)量要求較高的場合。串級(jí)限制系統(tǒng)：就是采納兩個(gè)限制器串聯(lián)工作，主限制器的輸出作為副限制器的設(shè)定值，由副限制器的輸出去操縱限制閥，從而對(duì)主被控變量具有更好的限制效果。通用串級(jí)限制系統(tǒng)的方框圖：見教材P107圖5.11串級(jí)限制系統(tǒng)具有較好的限制性的緣由：1）在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，它是由兩個(gè)串接工作的限制器構(gòu)成的雙閉環(huán)限制系統(tǒng).其中主回路是定值限制，副回路是隨動(dòng)限制。2）副回路的引入，大大克服了二次擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)被調(diào)量的影響。3）副回路的引入，提高了整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度,使其快速性得到了提高。4）串級(jí)限制系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷或操作條件的變化有肯定的自適應(yīng)實(shí)力.副回路的設(shè)計(jì)主要是如何選擇副參數(shù).其設(shè)計(jì)原則為：副參數(shù)的選擇應(yīng)使副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)比主對(duì)象的時(shí)間常數(shù)小，調(diào)整通道短，反應(yīng)靈敏；副回路應(yīng)包含被控對(duì)象所受到的主要干擾；盡可能將帶有非線性或時(shí)變特性的環(huán)節(jié)包含于副回路中。主回路的主要任務(wù)是：滿意主參數(shù)的定值限制要求。副回路的主要任務(wù)是：要快速動(dòng)作以快速抵消落在副環(huán)內(nèi)的二次干擾。共振現(xiàn)象：假如主回路的工作頻率接近副回路的諧振頻率，則副回路將呈現(xiàn)出很高的增益和較大的相位滯后，這時(shí)反過來將嚴(yán)峻影響主回路的穩(wěn)定性，從而使主副參數(shù)長時(shí)間地大幅度地波動(dòng)的現(xiàn)象。為避開共振現(xiàn)象，一般:Wd2>3Wdl；Tdl>3Td2;一般選?。篧d2=（3?10）Wdl；Tdl=（3~10）Td2串級(jí)限制系統(tǒng)常采納的整定方法：逐步靠近法和兩部整定法。常見的比值系統(tǒng)：單閉環(huán)比值限制系統(tǒng)和雙閉環(huán)比值限制系統(tǒng)比值限制系統(tǒng)：用來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或以上物料之間保持肯定比值關(guān)系的過程限制系統(tǒng)教材P120公式（5-27）和（5-30）

第八章1,前饋限制和反饋限制各有什么特點(diǎn)？為什么采納前饋限制-反饋復(fù)合系統(tǒng)能較大地改善系統(tǒng)的限制品質(zhì)？反饋限制的特點(diǎn)：基于偏差來消退偏差；“不及時(shí)”的限制；存在穩(wěn)定性問題；對(duì)各種擾動(dòng)均有校正作用；限制規(guī)律通常是P,PI,PD或PID等典型規(guī)律。前饋限制的特點(diǎn)：（1）前饋限制是按干擾作用的大小進(jìn)行限制的，假如限制作用恰倒好處,一般比反饋限制及時(shí)。（2）前饋限制屬于開環(huán)限制系統(tǒng)。（3）前饋限制運(yùn)用的是依對(duì)象特性而定的專用限制器。（4）一種前饋限制作用只能克服一種干擾前饋一反饋限制的優(yōu)點(diǎn)：1）增加了反饋回路，簡化了前饋限制系統(tǒng)，只須要對(duì)主要的干擾進(jìn)行前饋補(bǔ)償，其他干擾可由反饋限制予以校正。2）反饋回路的存在，降低了前饋限制模型的精度要求。3）負(fù)荷或工況變化時(shí),對(duì)象特性也要變化,可由反饋限制加以補(bǔ)償,具有肯定的自適應(yīng)實(shí)力反饋限制系統(tǒng)的不足:在被控對(duì)象呈現(xiàn)大拖延，多干擾等難以限制的特性,而又盼望得到較好的過程響應(yīng)時(shí),反饋限制難以得到好的效果.（穩(wěn)定性,精確性，快速性）前饋限制系統(tǒng)的不足之處：1）靜態(tài)精確性難保證要達(dá)到高度的靜態(tài)精確性，須要有精確的數(shù)學(xué)模型，精確的測量儀表和計(jì)算裝置，而且，模型中的系數(shù)也可能隨運(yùn)行條件而變化.2）前饋限制是針對(duì)詳細(xì)的擾動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?一種前饋限制作用只能克服一種干擾.3）屬于開環(huán)限制，對(duì)被調(diào)量無檢驗(yàn)控制類型

反饋控制

前饋控制控制類型

反饋控制

前饋控制控制類型

反饋控制

前饋控制控制的依據(jù)

被控變量的偏建干擾量的大小檢測的信號(hào)被控變量干擾量控制作用的發(fā)生時(shí)間

偏差出現(xiàn)后