过程控制复习
过程控制复习资料
过程控制复习资料* 过程控制系统课后习题解答(不完全版注：红⾊为未作答题⽬)1.1过程控制系统中有哪些类型的被控量？答：被控量在⼯业⽣产过程中体现的物流性质和操作条件的信息。
如：温度、压⼒、流量、物位、液位、物性、成分。
1.2过程控制系统有哪些基本单元组成？与运动控制系统有⽆区别？答：被控过程或对象、⽤于⽣产过程参数检测的检测仪表和变送仪表、控制器、执⾏机构、报警保护盒连锁等其他部件构成。
过程控制系统中的被控对象是多样的，⽽运动控制系统是某个对象的具体控制。
1.3简述计算机过程控制系统的特点与发展。
答：特点：被控过程的多样性，控制⽅案的多样性，慢过程，参数控制以及定值控制是过程控制系统的主要特点。
发展：⼆⼗世纪六⼗年代中期，直接数字控制系统(DDC )，计算机监控系统(SCC );⼆⼗世纪七⼗年代中期，标准信号为4?20mA 的DDZ 川型仪表、DCS 、PLC ;⼋⼗年代以来，DCS 成为流⾏的过程控制系统。
1.4衰减⽐n 和衰减率①可以表征过程控制系统的什么性能？答：⼆者是衡量震荡过程控制系统的过程衰减程度的指标。
1.5最⼤动态偏差与超调量有何异同之处？答：最⼤动态偏差是指在阶跃响应中，被控参数偏离其最终稳态值的最⼤偏差量，⼀般表现在过渡过程开始的第⼀个波峰，最⼤动态偏差站被控量稳态值的百分⽐称为超调量，⼆者均可作为过程控制系统动态准确性的衡量指标。
2.2通常描述对象动态特性的⽅法有哪些？答：测定动态特性的时域⽅法；测定动态特性的频域⽅法；测定动态特性的统计相关⽅法。
2.4单容对象的放⼤系数 K 和时间常数T 各与哪些因素有关，试从物理概念上加以说明，并解释 K , T 的⼤⼩对动态特性的影响？答： T 反应对象响应速度的快慢，T 越⼤，对象响应速度越慢，动态特性越差。
K 是系统的稳态指标，K 越⼤，系统的灵敏度越⾼，动态特性越好。
2.5对象的纯滞后时间产⽣的原因是什么？答: 被控参数位置有⼀段距离，产⽣纯滞后时间。
过程控制复习重点
过程控制复习重点热点偶：当两种不同的导体或半导体连接时，若两个接点温度不同，回路中会出现热电动势，并产生电流；通常将一端温度T0维持恒定，称为冷端或自由端。
另外一端放在需要测温的地方，称为热端或工作端。
温度补偿:只有当热电偶冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数;热电偶的冷端温度补偿：只有将冷端温度保持为0℃，或者进行一定的修正才能得到准确的测量结果。
热电阻：在中、低温区，热电偶输出的热电动势很小；而在中、低温区，用热电阻比用热电偶做为测温元件时的测量精确度更高；热电阻特点：性能稳定、测量精度高，一般可在-270～900℃范围内使用（推荐在150℃以下时选用）。
1习题1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种什么热电偶的分度号在什么情况下要使用补偿导线答:a.当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时,若两个接点温度不同,回路中就会出现热电动势,并产生电流.b.铂极其合金,镍铬-镍硅,镍铬-康铜,铜-康铜.c.分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列.d.在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时,自动补偿冷端温度变化,以保证测量精度,为了节约,作为热偶丝在低温区的替代品.1-2热电阻测温有什么特点为什么热电阻要用三线接法答:a.在-200到+500摄氏度范围内精度高,性能稳定可靠,不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低,存在非线性.b. 在使用平衡电桥对热电阻进行测量时,由电阻引出三根导线,一根的电阻与电源E相连接,不影响电桥的平衡,另外两根接到电桥的两臂内,他们随环境温度的变化可以相互抵消.（在中、低温区，热电偶输出的热电动势很小；而在中、低温区，用热电阻比用热电偶做为测温元件时的测量精确度更高；热电阻特点：性能稳定、测量精度高，一般可在-270～900℃范围内使用（推荐在150℃以下时选用）。
）1-3说明热电偶温度变送器的基本结构.工作原理以及实现冷端温度补偿的方法.在什么情况下要做零点迁移答:a.结构:其核心是一个直流低电平电压-电流变换器,大体上都可分为输入电路.放大电路及反馈电路三部分.b.工作原理:应用温度传感器进行温度检测其温度传感器通常为热电阻,热敏电阻集成温度传感器.半导体温度传感器等,然后通过转换电路将温度传感器的信号转换为变准电流信号或标准电压信号.c.由铜丝绕制的电阻Rcu安装在热电偶的冷端接线处,当冷端温度变化时,利用铜丝电阻随温度变化的特性,向热电偶补充一个有冷端温度决定的电动势作为补偿.桥路左臂由稳压电压电源Vz(约5v)和高电阻R1(约10K欧)建立的恒值电流I2流过铜电阻Rcu,在Rcu上产生一个电压,此电压与热电动势Et串联相接.当温度补偿升高时,热电动势Et下降,但由于Rcu增值,在Rcu两端的电压增加,只要铜电阻的大小选择适当,便可得到满意的补偿.d.当变送器输出信号Ymin下限值(即标准统一信号下限值)与测量范围的下限值不相对应时要进行零点迁移.1-4什扰共模干扰为什么会影响自动化仪表的正常工作怎样才能抑制其影响么叫共模干扰和差模干扰为什么工业现场常会出现很强的共模干答:共模干扰:电热丝上的工频交流电便会向热电偶泄漏,使热电偶上出现几伏或几十伏的对地干扰电压,这种在两根信号线上共同存在的对地干扰电压称为~.差模干扰:在两根信号线之间更经常地存在电磁感应、静电耦合以及电阻泄漏引起的差模干扰.工业上会出现共模干扰是因为现场有动力电缆,形成强大的磁场.造成信号的不稳.共模干扰是同时叠加在两条被测信号线上的外界干扰信号,是被测信号的地和数字电压表的地之间不等电位,由两个地之间的电势即共模干扰源产生的.在现场中,被测信号与测量仪器间相距很远.这两个地之间的电位差会达到几十伏甚至上百伏,对测量干扰很大使仪表不能正常工作有时会损坏仪表.共模干扰在导线与地(机壳)之间传输,属于非对称性干扰,共模干扰幅度大.频率高.还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大.消除共模干扰的方法包括:(1)采用屏蔽双绞线并有效接地(2)强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽(3)布线时远离高压线,更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线(4)不要和电控锁共用同一个电源(5)采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV).2.1 什么是调节器的调节规律？PID 调节器的数学表达式是怎样的？比例、积分、微分三种调节规律有何特征？为什么工程上不用数学上理想的微分算式？规律：确定调节器的动态特性称为调节器的调节规律，是调节器的输入信号与输出信号之间的动态关系。
过程控制复习
1. 过程控制系统中，需要控制的工艺设备(塔、容器、贮糟等)、机器称为被控对象。
（√）2. 扰动量是作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。
（×）答案：扰动量是除操纵变量外作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。
3. 由调节器输出至被调参数间的所有环节称为干扰通道。
（×）答案：由调节器输出至被调参数间的所有环节称为调节通道。
4. 过程控制系统的偏差是指设定值与测量值之差。
（√）5. 由控制阀操纵，能使被控变量恢复到设定值的物料量或能量即为操纵变量。
（√）6. 按控制系统的输出信号是否反馈到系统的输入端可分为开环系统和闭环系统。
（√）7. 在闭环控制系统中，按照设定值的情况不同，可分为定值控制系统、前馈控制系统、程序控制系统。
（×）答案：在闭环控制系统中，按照设定值的情况不同，可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。
8. 在一个定值控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态，也即被控变量变化率等于零的状态，称为系统的动态。
（×）答案：在一个定值控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态，也即被控变量变化率等于零的状态，称为系统的静态，静态是一种相对静止状态。
9. 对一个系统总是希望能够做到余差小，最大偏差小，调节时间短，回复快。
（√）10. 时间常数越小，被控变量的变化越慢，达到新的稳态值所需的时间也越长。
（×）答案：时间常数越大，被控变量的变化越慢，达到新的稳态值所需的时间也越长。
11. 时间常数指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新稳态值的63.2 %所需要的时间。
（√）12. 对干扰通道时间常数越小越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易。
（×）答案：时间常数越大越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易。
13. 放大倍数K 取决于稳态下的数值，是反映静态特性的参数。
（√）14. 对于控制通道来说希望τ越大越好，而对扰动通道来说希望τ适度小点好。
过程控制复习资料
1、过程控制是根据工业生产过程的特点，采用测量仪表执行机构计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程系统，实现工业生产过程自动化。
2、过程控制有多种方案，包括单回路控制系统前馈控制系统3、控制系统按照结构特点可分为反馈控制系统前馈控制系统复合控制系统。
按给定值信号特点分为定值控制系统、随动控制系统。
4、防爆技术的种类包括隔爆型本安型正压型油浸型充砂型等5、过程控制中压力检测方法有应变片式，压阻式，弹性式，液柱式。
6、半导体热敏电阻包括正温度系数PTC 负温度系数NTC 临界温度电阻CTR。
7、节流流量计基于节流变压降原理，由节流件、导压管及差压检测仪表组成。
8：物位测量方法静压式浮力式电气式超声波式。
9：过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模。
10调节阀由阀芯阀体组成《11调节阀的流量特性有直线流量特性、对数（等百分比）流量特性、抛物线流量特性和快开流量特性四种。
12：DCS的设计思想是控制分散、管理集中。
13：在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭环比值控制和变比值控制三种。
14、Smith预估补偿原理是预先估计出被控过程的数学模型，然后将预估器并联在被控过程上，使其对过程中的纯滞后进行补偿。
15、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环节组成。
16、仪表的精度等级又称准确等级，通常用引用误差作为判断仪表精度等级的尺度。
17、过程控制系统动态质量指标主要有衰减比n 、超调量σ和过渡过程时间ts。
静态质量指标有稳态误差ess。
18、真值是指被测变量本身所具有的真实值，在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。
19、绝对误差是指仪表输出信号所代表的被测值与被测参数真值之差20、引用误差是绝对误差与仪表量程的百分比。
21、^22、调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀、和液动调节阀三大类23、积分作用的优点是可消除稳态误差（余差），但引入积分作用会使系统稳定性下降。
过程控制复习题整理
一、填空1、一般一个简单控制系统是由控制器、执行机构、被控对象、传感器等环节组成。
2、惯性环节的传递函数是1/(TS+1) ,微分环节的传递函数是TS.3、控制装置与被控对象之间只有顺向控制而无反向联系时，称这种控制方式为开环控制。
4、某两线制电流输出型温度变送器的产品说明书注明其量程为0～200摄氏度，对应输出的电流为4～20mA，当测的输出电流I=12mA时的被测温度为100摄氏度。
5、阀门气开、气关的选择主要从工艺生产上安全要求出发，考虑原则是：信号压力中断时，应保证设备和操作人员的安全，控制进入设备易燃气体的控制阀，应选用气开方式，以防爆炸。
（气开、气关）6、闭环控制系统是通过设定值与测量值的差值来实现控制作用，故这种控制被称为按误差控制或反馈控制。
7、过渡过程的品质指标有最大偏差或超调量、衰减比、余差等。
8、常用热电阻有铂热电阻和铜热电阻。
9、执行器按其能源形势可分为液动、气动、电动三大类。
10、调节阀的理想流量特性有直线、对数、抛物线、快开。
→，微分时间T D=0时，调节器呈P 调节特性。
11、对PID调节而言，当积分时间Tot∞12、在PID调节器中，调节器的K C越大，表示调节作用越强，Ti值越大表示积分作用越弱，TD值越大表示微分作用越强。
13、过程控制系统常用的参数整定方法有：衰减曲线、相应曲线、经验法、临街比列法。
14、生产过程对控制系统的要求可归纳为稳定性、快速性、准确法。
二、判断1、（×）等幅振荡是过渡过程基本形式之一，如果系统出现等幅振荡，则该系统是稳定的。
2、（√）过程控制系统中，需要控制的工艺设备（塔、容器、贮槽等）、机器称为被控对象。
3、（×）扰动量是作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。
答：扰动量是除操纵变量外作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。
4、（√）过程控制系统的偏差是指设定值与测量值之差。
5、（√）由控制阀操纵，能使被控变量恢复到设定值的物料量或能量即为操纵变量。
过程控制复习
过程控制的特点：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形式5、过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成系统阶跃响应的综合性能指标—偏差积分（偏差积分IE 、绝对偏差积分IAE 、平方偏差积分ISE 、时间与绝对偏差乘积积分ITAE ）不能保证控制系统具有合适的衰减率DDZ 定义：电动单元组合仪表变送器：将各种不同的检测信号转换成为标准信号输出压力测量的表示方法有绝对压力、表压、压差、负压流量：指单位时间内流过管道某一截面的流体数量，即瞬时流量流量按原理分有节流式、速度式、容积式、电磁式2-17 什么叫标准节流装置？试述差压式流量计测量流量的原理；并说明哪些因素对差压式流量计的流量测量有影响？解答：1）标准节流装置：包括节流件和取压装置。
2）原理：基于液体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。
3）影响因素：P47○1流量系数的大小与节流装置的形式、孔口对管道的面积比m 及取压方式密切相关；○2流量系数的大小与管壁的粗糙度、孔板边缘的尖锐度、流体的粘度、温度及可压缩性相关；○3 流量系数的大小与流体流动状态有关。
椭圆齿流量计精度最高3-10 试分析比例、积分、微分控制规律各自的特点，积分和微分为什么不单独使用？解答：1）比例控制及时、反应灵敏，偏差越大，控制力越强；但结果存在余差。
2）积分控制可以达到无余差；但动作缓慢，控制不及时，不单独使用。
3）微分控制能起到超前调节作用；但输入偏差不变时，控制作用消失，不单独使用。
3-7 比例控制器的比例度对控制过程有什么影响？调整比例度时要注意什么问题？解答：P741）控制器的比例度P 越小，它的放大倍数p K 就越大，它将偏差放大的能力越强，控制力也越强，反之亦然，比例控制作用的强弱通过调整比例度P 实现。
2）比例度不但表示控制器输入输出间的放大倍数，还表示符合这个比例关系的有效输入区间。
过程控制复习资料
1、试述串级控制系统的的工作原理,它有哪些特点?2、某加热炉出口温度控制系统，经运行后发现扰动主要来自燃料流量波动，试设计控制系统克服之，如果发现扰动主要来自原料流量波动，应如何设计控制系统以克服之？画出带控制点工艺流程图和控制系统框图。
3、为什么一些液位控制系统中，减小控制器的增益反而使系统出现持续震荡，是从理论角度分析之。
4、液位均匀控制系统与简单液位控制系统有什么异同？那些场合需要采用液位均匀控制系统？5、某加热炉出口温度控制系统中，副被控变量是炉膛温度，温度变送器的量程都选用0--500℃，控制阀选用气开阀。
经调试后系统已经正常运行，后因副回路的的温度变送器损坏，该用量程为200--300℃的温度变送器，问对控制系统有什么影响？6、题5中，如果损坏的是主回路温度变送器，问改用量程为200--300℃的温度变送器，对控制系统有什么影响？如何解决？7、某反应器由A和B两种物料参加反应，已知，A物料时供应有余，B物料可能供用不足，他们都可测可控。
采用差压变送器和开方器测量它们的流量，工艺要求正常工况时，Fa=300Kg/h,Fb=600Kg/h,拟用DDZ-III型仪表，设计双闭环（相乘方案）控制系统，确定乘法器的输入电流，画出控制系统框图和带控制点的工艺流程图。
8、题7中，控制系统已正常运行，后因两台差压变送器均损坏，改用相同量程的变送器（注：量程能够满足工艺要求），试问控制系统应作什么改动？为什么？9、什么情况下前馈控制系统需要设置偏置信号？应如何设置？10、某加热炉出口温度控制系统，原采用出口温度和燃料油流量的串级控制方案，为防止阀后压力过高造成脱火事故，是设计有关控制系统，说明该控制系统是如何工作的？1．调节器的Kc值愈大，表示调节作用（），Ti值愈大，表示积分作用（），Td值愈大表示微分作用（）。
答案：越强;减弱;增强。
2．选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（增益）（），干扰通道的放大倍数（增益）（）。
过程控制复习
（5）按控制变量的名称区分 温度控制系统 压力控制系统 …… （6）按调节规律区分 P、PI、PD、PID、预估控制 ……
1.4 过渡过程和品质指标
（1）静态（稳态）和动态
静态――被控变量不随时间变化的平衡状态（变化率为0，不 是静止）。 如果控制系统是稳定的，假设设定值和干扰都保持不变 ，经过足够长的时间，控制系统中各参数必然会到达一个“ 相对”平衡状态，这种状态就是所谓的“静态”，在控制领 域中更多的称之为“稳态”。 。
· 一阶线性对象
问题：求右图所示的对象模型（输入输出模型）。 解： 该对象的输入量为qi 被控变量为液位h
qi
A h
q0
根据物料平衡方程： 单位时间内水槽体积的改变＝输入流量 — 输出流量
dV V Ah q q i o dt A dh qi h dt R
dh A q q i o dt
对象机理数学模型的建立
问题：处于平衡状态的对象加入干扰以后，不经控制系统能否自行达到新的平衡状态？
qi qi q0
q0
左图：假设初始为平衡状态qi=qo，水箱水位保持不变。 当发生变化时(qi＞qo)，此时水箱的水位开始升高 根据流体力学原理，水箱出口流量与H是存在一定的对应关系的： q0
H /R
非周期衰减过程 衰减振荡过程 √ √
等幅振荡过程 发散振荡过程
？ X
一般是不允许的 除开关量控制回路
单调发散过程
X
（3）过渡过程的品质指标
通常要评价和讨论一个控制系统性能优劣，其标准有二大类：
· 以系统受到阶跃输入作用后的响应曲线的形式给出。主要包括： 最大偏差（超调量）、 衰减比 余差 过渡时间 振荡周期（振荡频率）……
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PD调节器是有差调节器
微分调节的动作总是力图抑制被调的振荡，它有助于提高控制系统 的稳定性。但对某些系统TD过大也可能造成不稳定。
适度引入微分动作可以允许稍许减小比例带，同时保持衰减率不变。 （减少了短期最大偏差，减小了残差、提高了振荡频率。）
动作太强容易导致调节阀开度向两端饱和。(建议以P调节为主，D 辅助) 抗干扰能力差，只能应用于被调量的变化非常平稳的过程，(一般 不用于流量和液位的控制) 对于纯延迟（滞后）过程是无效的。
2 1.5
3 2 1
1
0 -1
0.5 -2 0 0 10 20 30 40 -3 0 10 20 30 40
参数整定找最佳，从小到大顺序查 先是比例后积分，最后再把微分加 曲线振荡很频繁，比例度盘要放大 曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳 曲线偏离回复慢，积分时间往下降 曲线波动周期长，积分时间再加长 曲线振荡频率快，先把微分降下来 动差大来波动慢。微分时间应加长 理想曲线两个波，前高后低4比1 一看二调多分析，调节质量不会低 参数整定的方法 理论计算整定法 工程整定法 前馈，单闭环，串级，比值，解耦，大延迟各考一个
采用调节阀来控制燃料量: 气动调节阀：调节阀的类型？
调节器是正作用还是反作用？
选择其他复杂的控制方案的目的是为了提高性能； 在选择新的控制方案之前，必须明确系统的性能受到那些因素的影响；分析干扰的类型和 作用方式。 然后设计控制方案。
比值控制系统
基本要求是要学会计算比值系数
IB
R
IB* IA
QAC
平方误差积分(ISE)
便于优化理论分析
时间与绝对误差的乘积 强调过渡过程时间 积分(ITAE)
确定控制方案
保证热油温度恒定 保证加热炉安全运行 不能干烧 最基本的测量量为温度 通过调节阀来调节流量
θC
θT
θ
热油
燃料 Qg
最基本的就是单闭环
调节器 调节阀 热油 加热器
温度变 送器
最基本的就是PID类调节器 P调节器： PI调节器： PD调节器： PID调节器
主要针对六大参数： 温度、压力、流量、液位(或物位)、成分、物性 过程控制的要求： 安全性、经济性、稳定性、环保性
设定值 偏差 控制器输出 操纵变量
f
被控 扰动 变量
x
e = x- z 控制器 + z 测量值
p
执行器
q
被控对象
y
检测仪表或变送器
过程控制系统设计过程：确定控制目标、选择测量参数、选择 操作量、确定控制方案、设计控制算法、选择执行器、设计 报警和连锁装置、控制系统的调试和投运
1 K
1 s G( s ) e Ts
自平衡能力
非自平衡过程
如何用测试法对自平衡系统建模
作图法
y B y()
两点法
y y()
0.63y() 0.39y()
p
A
0
T
tLeabharlann 0t1t2
T 2(t2 t1 ) t 2t1 t2 y ( ymax ymin ) K u (umax umin )
第四章
调节阀的作用是接受调节器送来的控制信号，调节管道中介质的流量(即改变调节量)，从 而实现生产过程的自动化。 分类:气动、液动和电动 气动调节阀以压缩空气为能源，由于其结构简单，动作可靠，维修方便，价格低廉、适用 于防火防爆场所。 正作用：信号压力增加，推杆向下移动叫正作用； 反作用：信号压力增大，推杆向上移动叫反作用； 气开式调节阀：有信号压力时阀开启 气关（闭）式调节阀：有信号压力时阀关闭 注：调节阀的气开和气关是由气动执行机构的正、反作用与调节阀的正、反安装决定的。 典型的4种理想流量特性 1）直线流量特性 2）等百分比（对数）流量特性 3）抛物线流量特性 4）快开流量特性
DT
DT
物料A
QA QB
物料B
解耦控制系统
基本要求是要学会计算相对增益矩阵
PC QC
p1
PT DT
h
p0 µ 1 µ 2
p2
1 2 ( p0 p2 ) h 1 ( p0 p1 ) 2 ( p1 p2 ) 1 2
大迟延控制系统
基本要求是掌握Smith预估器的原理，有
1
1
Kp增大 阻尼比 减小
0.5
0.5
0 10
5
10
15
20
0 0 1
5
10
15
20
0.5 0.5
0 0 1.5 1 0.5 0 0
5
10
15
20
0 0 5
5
10
15
20
0
5
10
15
20
-5 0
5
10
15
20
Ti增大 阻尼比 增大
1.5 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 10 20 30 40 0 0 10 20 30 40 0.5 1
如何衡量对象的控制难度
G( s ) e
s
K G( s ) Ts 1
上述两个对象哪一个难于控制？ 纯迟滞对象最难控制，单容对象最易控制。
y
K 自衡系统 T
1 非自衡系统 T
如何从PID控制器参数看控制难度
比例带！
从对象控制难度VS控制器
如果广义对象可用带滞后的一阶惯性环节 近似： 当 当 当 满足 选择P或PI 选择PD或PID 简单控制系统往往不能
效性和局限性。
R(s) + Gc(s) U(s)
D
K p g p ( s )e d s
Y(s) +
K p g p ( s )e d s
e d s
Y’(s)
动态模型：描述事物在动态下的规律
静态模型：描述事物在稳态下的规律
机理建模法、测试建模法
积分饱和现象和抗积分饱和的措施 积分饱和现象的产生： 误差-〉积分作用-〉不断累积-〉深度饱和。 抗饱和措施 最直观的方法就是直接限制幅度，但造成了积分失效，不能消除残差 PD调节器特点：
总要求 从系统的原理图画出系统的方框图 扰动对于控制系统性能的影响 调节器调节规律分析 设计控制方案，并分析性能。 工业过程动态特性的特点 对象的动态特性是不振荡的(慢过程) 对象动态特性有延迟 被控对象本身是稳定的或中性稳定的 自平衡过程 非自平衡过程 对象具有一定的非线性 自平衡过程
K s G( s) e Ts 1
串级控制系统的作用 1. 对二次干扰有很强的克服能力。 2. 改善了对象的动态特性，提高了系统的工作频率。 3. 对负荷或操作条件的变化有一定的自适应能力。 副环在控制过程中起到“粗调”作用 主环在控制过程中完成“细调”的任务
比值系数的计算
QB IB IB*
变送器
比值器
IA
调节器
调节阀
管路
QA
变送器
比例P：加快系统响应速度、有静差，过大可能造成不稳定；残差 随着比例增益增大而减小 积分I：消除静态误差、稳定性降低，时间常数过小可能造成不稳 定，调节速度较比例调节慢，稳定作用比比例调节差
微分D：抑制波动，抗干扰能力差，时间常数过大可能造成不稳定， 对纯滞后无效 总的一点，P,I,D的增益值不能太大。
过程控制系统的性能指标
名称 数学表达 指标
衰减比
衰减率 最大动态 偏差 超调量
4:1 ~ 10:1
75% ~ 90%
过程控制系统的性能指标
名称 数学表达 指标
残余偏差
调节时间 被调量进入稳 态值的正负5% 范围内
振荡频率
过程控制系统的性能指标
误差积分(IE) 绝对误差积分(IAE) 等幅振荡无法评价 能够确保衰减，并消除 偏差