化工仪表及自动化知识点整理

化工仪表及自动化

试卷分值分布：

一、单选题（2分10=20分）二、填空题（2分×5 =10分）三、简答题（5分5=25分）四、计算题（10分3=30分）五、综合分析题（15分×1=15分）

CH1

1.自动控制系统的主要组成环节各组成环节的作用

控制系统的4个基本环节：被控对象、检测仪表(测量变送环节)、控制器、执行器

被控对象：需要实现控制的设备、机械或生产过程称为被控对象，简称对象（

检测仪表(测量变送环节)：感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的、统一的输出信号(如气压信号或电压、电流信号等)。控制器：将检测元件及变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值相比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定信号(气压或电流信号)发送给执行器。执行器：能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变注入(或流出)被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。

2.

3.~

4.自动控制系统的分类

(1)按被调参数分类：流量调节、温度调节、压力调节、物位调节等；

(2)按调节规律分类：比例调节、比例微分调节、比例积分调节、比例微分积分调节；

(3)按被调参数的变化规律分类：定值调节系统(给定值为常数)、随动调节系统(给定值为变数，

要求跟随变化)和程序控制调节系统(按预定时间顺序控制参数)

(4)按信号种类分类：气动调节系统，电动调节系统

5.自动控制系统的过渡过程形式

过渡过程：受到干扰作用后系统失稳，在控制系统的作用下，被控变量回复到新的平衡状态

的过程。

'

阶跃干扰作用下几种典型的过渡过程：

非周期(振荡)衰减过程(允许) 衰减振荡过程(允许) 单调发散(非振荡)过程(不允许)

被控对象

测量变送装置

－

z

;

给定值

x

偏差

e

控制器输出

p

：

操纵变量

p

被控变量

y

f 干扰作用

测量值

等幅振荡过程(一般是不允许的，除开关量控制回路) 发散振荡过程(不允许) 6. 由阶跃扰动作用下的过渡过程曲线确定系统的品质指标

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和以误差性能指标的形式给出。 ；

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)等。

以误差性能指标的形式给出，一般指偏差对某个函数的积分。主要包括：平方误差积分指标

21 0

()J e t dt ∞=⎰、时间乘平方误差积分指标 22 0

()J te t dt ∞

=⎰、绝对误差积分指标

3 0

|()|J e t dt ∞=⎰、时间乘绝对误差积分指标 4 0

|()|J t e t dt ∞

=⎰。优化控制的策略：min J →

当这些值达到最小值的系统是某种意义下的最优系统。

最大偏差e max (被控量偏离给定值的最大数值)：max e B C =+

—

衰减比n(前后相邻两个峰值的比)：/n B B '=

余差 e(∞)(稳态值与给定值的偏差)：()()e C y ∞==∞ 过渡时间tp ：

3

p t t =

振荡周期(其倒数为振荡频率)：21t t -

阶跃干扰作用下的过渡过程（设定值固定，加一阶跃干扰）——定值系统

t

()

y t

B '

B ()

e ∞3

t 2

t 1

t C

25±±稳定误差范围：％或者％的新稳态值

-

超调量σ：/*100%B C σ=

衰减比n ：/n B B '= 余差 e(∞)：()e ∞ 过渡时间tp ：3p t t =

振荡周期(其倒数为振荡频率) ：21t t - 自动控制系统希望的结果：

1)、最大偏差(超调量)：越小越好

！

2)、衰减比：为了保持有足够的稳定程度，衰减比一般取为4：1至10：1；这种过渡过程不是最优的结果，但操作人员容易掌握，一般也是操作人员所希望的过程。

3)、不振荡：不便于操作人员掌握。 4)、余差：越小越好 5)、过渡时间：越小越好 6)、振荡周期：短好

CH2

1. 建立对象的数学模型有哪些方法机理建模和实验建模(对象的实验测取方法：阶跃反应曲线法和矩形脉冲法)

机理建模：通过对对象内部无能运动机理的分析。根据对象中物理或化学变化的规律如物料、能量平衡、传热传质等基本方程，在忽略一些次要因素或做出一些近似处理后推导出的对象特性方程，建立的数学模型。

;

实验建模(实验测取法)：在所要研究的

对象上，人为施加一个输入作用，然后用仪表记录表征对象特性的物理量(输出)随时间变化的规律，得到一系列实验数据或曲线，后对这些数据或曲线进行必要的数据处理，

t

()

y t Sp

B '

B

()

e ∞3

t 2

t 1

t C

25±±稳定误差范围：％或者％的新稳态值

t 0

A

t 0 、

t 1

A