《过程控制系统》(方康玲版)复习讲义

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第四章 PID调节原理
1.比例度的定义。P71（会计算） 2.PID参数对调节过程的影响。 3.调节器的正、反作用是如何规定的？ 如何确定控制系统中调节器的正、反 作用？ 4.调节器参数的工程整定方法有哪些？ 了解其整定过程。 5.作业：4.1、4.4、4.7、4.9
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第四章 PID调节原理
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第二章 过程控制系统建模方法
作业：P37 2.10 2.13 2.14 （分别用作图法和两点法）
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第三章 过程控制系统的设计
1. 掌握过程控制系统设计的步骤;
2. 3.
4. 5. 6. 7.
掌握被控量、控制量的选择原则; 根据工艺条件，能够设计简单控制系统（选择控制量、 被控量、执行机构的气开、气关特性、调节器的正反 作用、画控制原理图、方框图）; 调节阀流量系数P50、流量特性P53、可调比p51的定义 根据调节阀的理想流量特性，可以分为哪几种？P53 调节阀气开、气关是如何规定的？选择原则是什么？ 第三章做过的作业。
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综合
1. 如图示加热炉，采用控制燃料气流量来保证加热炉出 口温度恒定。20分。 1.若进料量是主要扰动且不可控制时，设计合理的控 制方案，并作简要说明。 2.当燃料气阀前压力是是主要扰动且不可控时，设计 合理的控制方案，并作简要说明。
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答：当总进料量是主要扰动时，控制方案如图所示。该方 案为前馈－反馈控制系统方案。如果负荷是主要扰动， 我们将总进料量测出，将流量信号送到前馈补偿装置， 其输出与温度控制器的输出相迭加，作为总的控制作用。 这时，当进料量发生变化后，不需要等到出现偏差，燃 料量就会及时作相应的调整，结果使控制过程中的温度 偏差大为减小。 当燃料压力是主扰动时，控制方案如图年示。该方 案为被加热物料出口温度对燃料气流量的串级控制系统 方案。当燃料气压力发生变化是，利用副环的作用，可 以迅速地对扰动作出反应，调整燃料阀的开度，调整较 为及时。但是这只是一个粗略的调整，扰动对温度的影 响还需通过主环作进一步的细调，使被控的主变量―― 被加热物料出口温度保持在期望值。
1. 掌握串级控制系统的结构形式 2. 5.3、5.7、5.8
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第六章 特殊控制系统
1. 比值控制系统的定义、工艺比值与比值系数的含义有什 么不同？比值系数的计算与什么有关？（并说明二者 之间的关系。 ） 2. 比值控制系统的结构形式，各有什么特点？ 3. 均匀控制系统的概念。 4. 分程控制系统的概念、应用于哪些场合？信号分程如何 实现？ 5. 如何处理分程信号的衔接问题？ 6. 什么是自动选择性系统？有哪些结构形式？
总复习
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第一章 概述
过程控制系统的组成（P2）
四个基本组成部分：被控对象、检测与变送 仪表、调节器（控制器）、执行机构。
过程控制系统基本结构图; 控制系统系统的性能指标（工程意义是什么， 给出阶跃响应，会计算相应的指标值）
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第二章 过程控制系统建模方法
什么是对象的数学模型？（表达对象输出 与输入关系的数学表达式） 过程控制系统建模的基本方法有哪些？其 基本原理是什么？P9 要求：掌握机理法的建模步骤，会用机理 法对简单对象进行建模。 要求：记住自衡单容对象、双容对象、无 自衡单容对象的数学模型及其单位阶跃响应 曲线。 时域法测定对象动态特性的数据处理：作 图法、两点法（主要针对一阶对象的 K 、 T 、 τ）
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第四章 PID调节原理
2. 一般常规调节系统在负荷变动或变动较大时， 为什么调节质量会变坏？如何解决？ 答案：一般常规调节系统中的调节参数只能人工 调节，在工艺正常运行是调整好的PID参数， 只能保证在这种状态下的调节质量，而调节对 象特性都为非线性的，在负荷工况变动较大时， 对象特性将发生变化，因此原来的调节器参数 就不再适应，这时要根据具体情况重新整定调 节器参数才有可能使调节质量变好。
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第六章 特殊控制系统
6.1 分程调节系统常要加装（ ）来达到分程的目的。 A．调节器 B.变送器 C.阀门定位器 D.测量仪表 6.2 设制分程调节系统的目的是（ ） A．为了满足工艺的特殊要求 B． 扩大可调比 C．为了满足工艺的特殊要求，扩大可调比 D. 为了系统安全 6.3 均匀调节系统调节器参数应为（ ）。 A．比例度小于100% B． 比例度大于100% C．比例度等于100% D. 比例度大于100%～200％
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• 前馈控制适用于什么场合？为什么它常与反馈控制构成前馈－反 馈控制系统？对于扰动通道传递函数，控制通道传递函数的前馈 －反馈控制系统，求前馈控制器Gff(s)。 • 答：1.前馈控制是按扰动而进行的控制，因此，前馈控制常用于 以下场合：一是扰动必须可没，否则无法实施控制;二是必须经常 有比较显著和比较频繁的扰动，否则没有必要。三是存在对被控 参数影响较大且不易直接控制的扰动。 • 2.前馈控制是一种补偿控制。一般来讲，前馈控制无法全部 补偿扰动对被控量的影响。因此，单纯的前馈控制系统在应用中 具有一定的局限性。为克服这一弊端，前馈控制常与反馈控制联 用，构成前馈－反馈控制系统。对最主要的、显著的、频繁的无 法直接控制的扰动，由前馈来进行补偿控制;对无法完全补偿的扰 动影响，由反馈控制根据被控制量所产生的偏差的大小来进行控 制。 • 3.系统原理图如图所示。
F2 2 F1max 2 K ' ( ) ( ) 0.5625 F1 F2max
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第七章 补偿控制
1. 2. 3. 掌握前馈控制系统的基本结构。 静态前馈、动态前馈控制器的的数学模型。
前馈－反馈控制在哪些优点？P170（或者： 工业控 制中为什么不用纯前馈，而选用前馈加反馈。 ） 4. 何为大迟延过程系统？如何对大迟延对象进行控制？ 5. Smith预估器的设计思想是什么？ 6. 7.3题 、7.4题。 7. 引入前馈必须遵循哪些原则？P171 答：1）系统中的振动量是可测不可控的。2）系统中的振 动量的变化幅值大、频率高。3）控制通道的滞后时 间较大或干扰通道的时间常数较小。
1、有一台PI调节器，δ=100%，Ti=1分，若将P改为200%时，： 1、调节系统稳定程度提高还是降低？为什么？ 2、动差增大还是减小？为什么？ 3、静差能不能消除？为什么？ 4、调节时间加长还是缩短？为什么？ 答案： ∵ΔU=Kp*e+Kp/Ti∫edt 其中：ΔU—输出变化量，e—输入变化量，Kp—比例常数， Kp=1/δ ; 当δ从100%变为200%、Ti不变时，偏差e不变，输出信号ΔU变小。 所以： 1、稳定程度提高（因为δ增大后，ΔU变小，不易振荡）。 2、动差增大（由于ΔU变小后，调节幅度小即调节作用弱，造 成动差增大）。 3、静差会消除（因有积分作用存在）。 4、调节时间加长（因Kp是调节器的放大系数，当比例度P增大 即Kp减小时，调节器灵敏度降低，则克服动、静差的时间加长）。
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第六章 特殊控制系统
6.6 如图控制系统为（ ） A．单回路控制系统 B．分程控制系统 C．串级控制系统、 D、均匀控制系统
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第六章 特殊控制系统
6.7 甲的正常流量为240Kg/h，仪表量程为0-360Kg/h； 乙的常用流量为120Nm3/h，仪表量程为0-240Nm3/h， 设计控乙的单闭环比值控制系统，画出流程图并计算 引入开方运算与不引入开方运算所分别设置的比值系 数。15分。 解：单比值控制流程图： 引入开方器： F2 F1max 120 360 K' 0.75 F1 F2max 240 240 无开方器：
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第六章 特殊控制系统
6.4 如图控制系统为（ B ） A．单闭环控制系统 B．单闭环比值控制系统 C．开环比值系统、 D、均匀控制系统
TC
× RF
RV
凝液
工艺 介质
6.5 如图控制系统为（ C ） A．双闭环比值控制系统 B．单闭环比值控制系统 C．变比值控制系统、 D、串级控制系统
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第四章 PID调节原理
3、炉出口温度调节，当适当引入微分作用 后，有人说比例度可以比无微分时小些， 积分时间也可短些，对吗？为什么？ 答案：这样说是对的。因为微分作用是超 前的调节作用，其实质是阻止被调参数 的变化，提高系统的稳定性，适当的减 小比例度和积分时间有利于提高系统的 质量。
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第五章 串级控制系统