热工控制系统

1、被调量（被控制量）：表征生产过程是否正常运行并需要加以调节的物理量。

2、给定值：按生产要求被调量必须维持的希望值，简称给定值。

3、控制对象（被控对象）：被调节的生产过程或设备称为控制对象。

4、调节机构：可用来改变进入控制对象的物质或能量的装置称为调节机构。

5、控制量（调节量）：由调节机构（阀门、挡板等）改变的流量（或能量），用以控制被调量的变化，称为控制量。

6、扰动：引起被调量偏离其给定值的各种原因称为扰动。如果扰动不包括在控制回路内部（例如外界负荷），就称为外扰。如果扰动发生在控制回路内部，称为内扰。其中，由于调节机构开度变化造成的扰动，称为基本扰动。变更控制器给定值的扰动称为给定值扰动，有时也称控制作用扰动。

7、控制过程：（调节过程）：原来处于平衡状态的控制对象，一旦受到扰动作用，被调量就会偏离给定值。要通过自动控仪表或运行人员的调节作用使被调量重新恢复到新的平衡状态的过程，称为调节过程。

8、自动控制系统：自动控制仪表和控制对象通过信号的传递互相联系起来就构成一个自动控制系统。

9、自动控制系统分类：一 按系统结构特点分类：①反馈控制系统、②前馈控制系统、③前馈—反馈控制系统 二 按给定值特点分类：①定制控制系统（给定值保持不变，或给定值在某一很小范围内变化）例如：锅炉汽包水位控制系统、炉膛负压控制系统 ②随动控制系统（给定值是按预先不能确定的一些随机因素而变化（变化规律事先未知）的，因而要求其被调量以一定精度跟随给定值变化。）例如：锅炉燃烧控制系统。 ③程序控制系统（给定值是预定的时间函数）。

10、热工控制系统类型：有自平衡能力和无自平衡能力。

11、单回路控制系统由测量变送器、调节器、执行器及控制对象组成。

12、热工对象的动态特性一般具有以下特点：（1）对象的动态特性是不震荡的 （2）对象的动态特性在干扰发生的开始阶段有迟延和惯性 （3）在阶跃响应曲线的最后阶段，被调量可能达到新的平衡（有自平衡能力）；也可能不断变化而不在平衡下来（无自平衡能力） （4）描述对象动态的特性参数有放大系数K ，时间常数T （无自平衡能力用飞升时间Ta ）,迟延时间（包括迟延和容积迟延）或另一组参数飞升速度ε，自平衡率ρ和迟延时间η

13、PID 调节器传递函数表达式：)11(1

)()

(PID s T s

T S E s W d i ++==δμ 14、比例作用（P 作用）：比例作用能单独的执行调节任务，并能使控制过程趋于稳定，但使被调量产生静态偏差。

15、积分作用（I 作用）：积分作用只有极少的情况（对象自平衡能力大，惯性和迟延很小等）才能单独使用，会使控制过程变成震荡甚至不稳定，但能使被调量无静态偏差。

16、微分作用（D 作用）：微分作用不能单独使用，但能提高控制系统的稳定性，有效的减少被调量的动态偏差。

17、调节阀的理想流量特性：（理想流量特性是指在调节阀进出口压差固定不变情况下的流量特性）①等百分比特性、②线性特性、③抛物线特性

18、调节阀的工作流量特性：（在实际系统中，阀门两侧的压力降并不是恒定的，使其发生变化的原因主要有两个方面。一方面，由于泵的特性，当系统流量减小时由泵产生的系统压力增加。另一方面，当流量减小时，盘管上的阻力也减小，导致较大的泵压加于阀门。因此调节阀进出口的压差通常是变化的，在这种情况下，调节阀相对流量与相对开度之间的关系，称为工作流量特性）

19、调节阀工作流量特性满足什么调节才能工作：

20、电动调节阀大致工作原理：通过接收工业自动化控制系统的信号（如：4~20mA ）来驱动阀门改变阀芯和阀座之间的截面积大小控制管道介质的流量、温度、压力等工艺参数，实现自动化调节功能。 21、气动调节阀大致工作原理：气动调节阀就是以压缩空气为动力源，以气缸为执行器，并借助于电气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件去驱动阀门，实现开关量或比例式调节，接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的：流量、压力、温度等各种工艺参数。

22、控制系统性能指标：①静态偏差e(∞) ②最大动态偏差y m 或超调量ζ ③衰减率ψ和衰减比η ④控制过程时间t s

23、控制系统整定：控制系统的结构已经确定、控制仪表与控制对象都处于正常的情况下，适当选择调节器的参数（δ、Ti 、Td)使控制仪表的特性和控制对象的特性配合，从而使控制系统的运行达到最佳状态，取得最好的控制效果。

24、工程整定法：①响应曲线法：

②临界曲线法：

③衰减曲线法：

25、P 、I 、D 约束关系：

26、单回路控制系统选择什么样的动作规律：比例+积分/比例+积分+微分

27、串级系统结构：结构生形成了两个闭环，一个闭环在里面，被称为内回路或者副回路，在控制过程中起着粗调的作用；一个闭环在外面，被称为外回路或者主回路，用来完成细调作用，以最终保证被调量满足生产要求。

内回路（作用：快速消除内扰）如何设定：

用在内扰频繁，要求控制精度高的场合。

28、串级系统与单回路系统比较：串级控制系统比单回路控制系统多了一个调节器，增加的仪表投资并不多，但却能快速消除内扰，改善了对象的动态特性，提高了系统的工作频率，使控制效果得到明显改善。

29、串级内外回路调节器的动作规律如何选择：内回路用比例或比例微分 外回路用：比例积分或比例积分微分

30、内外回路动作频率关系（内回路是外回路的3—10倍）。

31、串级系统例子：给水系统、过热气温控制系统、

串级系统设计 ：100

32、前馈、反馈区别：

33、前馈控制器规律：如果加到入口用纯微分，加到出口用比例或比例微分

34、设计前馈反馈系统：178

35、比值控制系统：凡使两个或两个以上参数维持一定比值关系的控制系统称为比值控制系统。

36、比值系数如何确定：（1）流量与测量信号成线性关系max

2max 1'Q Q k k = （2）流量与其测量信号成非线性关系max 22max 122'Q Q K

K =

37、比值控制系统种类：单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、串级比值控制系统、有逻辑规律的比值控制系统

38、大迟延系统：5.0~3.0≥Tc τ

的控制系统。

39、大迟延过程常用控制方案：微分先行控制方案、中间反馈控制方案、Smith 预估补偿控制方案。

40、什么情况下切换（切换场合）：①手动与自动 ②系统1/系统2切换

41、如何实现无扰切换：跟踪、选择控制

42、过热汽温控制任务：维持过热器出口蒸汽温度在允许范围内，并且保护过热器，使管壁温度不超过允许的工作温度。

43、过热汽温控制对象的动态特性：①蒸汽流量扰动下过热气温对象的动态特性：有滞后、有惯性、有自平衡能力，且η/Tc 较小 ②烟气热量扰动下过热气温对象的动态特性：有迟延、有惯性、有自平衡能力 ③减温水量过热气温对象的动态特性：有迟延、有惯性、有自平衡能力

44、过热汽温控制手段：喷水减温 再热汽温控制手段：a 、改变尾部烟气挡板位置 b 、改变燃烧器倾斜角度（结合喷水减温）

45、过热气温控制方案：（1）串级控制系统 （2）导前气温微分信号的双回路汽温控制系统

46、串级气温控制工作原理：在串级控制系统中，内回路的任务是快速消除内扰，对系统的稳定器粗调作用，副调节器一般采用P 或者PD 调节器；而外回路的任务是保持被调量等于给定值，住调节器可采用PI 或PID 调节器。

47、给水控制系统任务：（1）维持汽包水位在给定值 （2）保护给水设备安全

48、给水控制对象的动态特性：（1）给水流量扰动下水位的动态特性：有迟延、有惯性、无自平衡能力 （2）蒸汽流量扰动下水位的动态特性：有虚假水位、无自平衡能力 （3）炉膛负荷扰动下水位的动态特性：有虚假水位、无自平衡能力、迟延时间η较强（炉膛负荷扰动下虚假水位大）

49、给水串级三冲量 三冲量是：汽包水位H 、蒸汽流量D 、给水流量W