大滞后 比值
过程控制思考题(填空简答)
1、列举4种以上热工参数答：温度、压力、流量、液位、成分、物性2、单回路控制系统方框图（构成）3、工业生产对过程控制的要求（简答）答：安全性:确保生产过程中人身与设备安全,保护或减少生产过程对环境的影响。
稳定性:具有抑制外部干扰、保持生产过程长期稳定运行的能力。
经济性：实现效益最大化或成本最小化。
4、过程控制系统的组成 (广义和常规定义)答： 广义对象:检测元件、变送器、执行器和被控对象5．控变量/受控变量/过程变量（Controlled Variable - CV , Process Variable - PV ）、设定值/给定值 (Setpoint - SP, Setpoint Value - SV )、操纵变量/操作变(ManipulatedVariable, MV)扰动/扰动变量 (DisturbanceVariable ，DV)控制器G c (s )执行器G v (s)控制通道G p (s)测量变送G m (s )设定值y sp 偏差 e +_控制变量u 操纵变量q 被控变量y 测量值y m 扰动 D 干扰通道G D (s )++被控对象测量/测量信号 (Measurement )控制/控制信号/控制变量（Control Variable ）6、干扰和扰动的概念答：干扰（扰动）：除操纵变量以外，作用于对象并能引起被控变量变化的因素，称为干扰或扰动。
7、过程控制系统按结构如何分类（画出结构图）答：反馈控制系统前馈控制系统前馈-反馈控制系统7、按设定值如何分类答：定值控制系统：设定值固定不变或在规定的小范围内变化随动控制系统：设定值随时间任意变化程序控制系统：设定值按预定的时间程序变化，也称为顺序控制系统8、过程控制单项性能指标有哪些？分别表征什么特性（会算）答：最大偏差和超调量（准确性指标）、衰减比（稳定性指标）、余差（准确性指标）、过渡时间（快速性指标）、振荡周期或频率（快速性指标）9、数学模型要素答：输出量和输入量10、有自衡过程和无自衡过程（含传递函数）答：当原来处于平衡状态的过程出现干扰时，其输出量在无人或无控制装置的干预下，能够自动恢复到原来或新的平衡状态，则称该过程具有自衡特性，否则，该过程则被认为无自衡特性。
串级、比值、前馈-反馈、选择性、分程以及三冲量六种复杂控制系统
1、串级控制系统
串级控制系统是应用最早，效果最好，使 用最广泛的一种复杂控制系统，它的特点 是两个调节器相串联，主调节器的输出作 为副调节器的设定，当对象的滞后较大， 干扰比较剧烈、频繁时，可考虑采用串级 控制系统。
1、基本概念
串级控制系统(Cascade Cont ro1System)是一 种常用的复杂控制系统，它根据系统结构
主回路(外回路)：断开副调节器的反馈回路 后的整个外回路。
副回路(内回路)：由副参数、副调节器及所 包括的一部分对象所组成的闭合回路（随
动回路)
主对象(惰性区)：主参数所处的那一部分工 艺设备，它的输入信号为副变量，输出信 号为主参数(主变量)。
副对象(导前区)：副参数所处的那一部分工 艺设备，它的输入信号为调节量，其输出 信号为副参数(副参数 将要达到危险值时，就适当降低生产要求， 让它暂时维持生产，并逐渐调整生产，使 之朝正常工况发展。能实现软限控制的控 制系统称为选择性控制系统，又称为取代 控制系统或超驰控制系统。
通常把控制回路中有选择器的控制系统称 为选择性控制(selective control)系统。选择 器实现逻辑运算，分为高选器和低选器两 类。高选器输出是其输入信号中的高信号， 低选器输出是其输入信号中的低信号。
控制系统一般又可分为简单控制系统和复 杂控制系统两大类，所谓复杂，是相对于 简单而言的。凡是多参数，具有两个以上 变送器、两个以上调节器或两个以上调节 阀组成多回路的自动控制系统，称之为复 杂控制系统。
目前常用的复杂控制系统有串级、比值、 前馈-反馈、选择性、分程以及三冲量等， 并且随着生产发展的需要和科学技术进步， 又陆续出现了许多其他新型的复杂控制系 统。
路外，使调整k时不影响控制回路稳定性。
过程控制题库
一、填空题1. 过程控制系统按给定值特点分为定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统三种。
2. 通常随动控制系统的衰减比建议调整在10:1 以上，而定值控制系统的衰减比则建议调整在4:1 。
3. 无自平衡单容过程的传递函数可用积分环节表示，自平衡单容过程的传递函数可用一阶惯性或一阶惯性加纯滞后表示。
4. 对于检测变送元件，可以通过零点调整和量程调整，来提高仪表的测量精度。
5．检测变送仪表中，电动仪表和气动仪表的信号标准分别是4— 20mA 和20— 100MP 。
6. 被调介质流过阀门的相对流量（ Q/Qmax）与阀门相对行程（ l/L ）之间的关系称为调节阀的流量特性；若阀前后压差保持不变时，上述关系称为理想流量特性，实际使用中，阀门前后的压差总是变化的，此时上述关系为工作流量特性。
7. 凡是两个或多个参数制动维持一定比值关系的过程控制系统，统称为比值控制系统。
8. 选择性控制系统的特点是采用了选择器。
9. 扰动通道静态放大系数越大，则系统的稳态误差越大。
控制通道的静态放大系数越大，表示控制作用越灵敏，克服扰动能力。
10. 气开控制阀指当输入到执行机构的信号增加时，流过控制阀的流量增加，因此，故障时，气开控制阀处于关闭状态。
11. 当阶跃扰动发生后，被控过程能达到新的平衡，该过程称为自衡过程，如果未能达到新的平衡，则称该过程为非自衡过程。
12. 正作用执行机构是指当输入气压信号增加时，阀标向下移动；反作用执行结构是指当输入气压信号增加时，阀标向上移动。
13. 描述对象特性的参数是时间常数 T 、放大系数 K 和滞后时间。
14. 执行器由执行机构和调节机构两部分组成。
15. 电动单元组合仪表 DDZ-III 的信号标准是4~20mA （ DC）或 1~5v（ DC）。
16. 在过程控制系统中，执行器接受调节器输出的控制信号，并转换为直线位移或角位移来改变阀芯与阀座间的流通截面积以控制流入式流出被控过程的流体介质流量从而实现过过程参数的控制。
功率因数0.4滞后 -回复
功率因数0.4滞后-回复什么是功率因数？功率因数是衡量交流电路中有功功率和视在功率之间关系的参数。
在交流电路中，电流和电压不一定同相位，如果电流滞后于电压，就会导致有功功率降低，无效功率增加，从而影响电路的运行效率。
功率因数是指有功功率与视在功率之比。
具体计算公式为：功率因数（PF）= 有功功率（P）/ 视在功率（S）。
为什么功率因数为0.4滞后？滞后是指电流滞后于电压，使得电流波形相对于电压波形向后移动。
功率因数为0.4滞后意味着电流与电压之间的相位差为arccos(0.4)≈66.42。
当电路中存在电感元件，或存在容性元件导致电感时，就会出现功率因数滞后的情况。
滞后的功率因数在工业和商业电路中可能是正常现象，但过低的功率因数会导致电路效率下降，并给电力系统带来负面影响。
功率因数0.4滞后对电路和电力系统有何影响？功率因数0.4滞后的电路将面临以下几个方面的问题：1. 降低的有功功率：有功功率是电路中产生实际功效的功率，它与通过电路产生能量的速率成正比。
功率因数滞后导致有功功率下降，意味着电路内能量的利用效率降低。
2. 增加的无效功率：无效功率是电路中未能转化为有用功率的功率，即电路中不产生功效的功率。
功率因数滞后会导致无效功率的增加，这会使电路的运行效率降低。
3. 线路过载：功率因数滞后会使得电路中的电流增大，相对而言，视在功率保持不变。
这样电路中的线路将承受较大的电流负荷，可能导致线路过载。
4. 提高供电能力要求：由于功率因数滞后导致电路中的电流增大，电力系统需要提供更大的电流来满足电路需求。
这将增加电力系统的供电能力要求，可能需要更新、加强电力设备与电网。
如何改善功率因数0.4滞后的问题？为了改善功率因数为0.4滞后的问题，可以采取以下几种措施：1. 安装功率补偿设备：可以使用电力电子器件（如电容器、静止无功发生器等）来改善功率因数滞后的情况。
这些装置通过补偿无功功率，使得电路中有功功率和视在功率之间的比值得到提高。
过程控制工程复习题(附答案)
过程控制工程复习题（附答案）一、单选题（共102题，每题1分，共102分）1.串级调节系统中，由于()存在，改善了对象的特性。
A、副调节器B、主调节器C、主回路D、副回路正确答案：D2.通常串级控制系统主调节器正反作用选择取决于()。
A、副调节器B、副对象C、主对象D、调节阀正确答案：C3.前馈控制中，扰动可以是不可控制的，但必须是()。
A、可测量的B、变化的C、维一的D、固定的正确答案：A4.某生产工艺要求两种物料的流量比值维持在0.4，已知Q1max=3200kg/h，Q2max=800kg/h，流量采用孔板配压差变送器进行测量，并在变送器后加开方器。
试分析采用何种控制方案最合理？仪表比值系数()A、单闭环比值控制系统，K’=1.6B、双闭环比值控制系统，K’=1C、变比值控制系统，K’=4D、开环比值控制系统，K’=0.4正确答案：A5.双闭环比值控制系统中，主流量控制系统是一个()控制系统。
A、定值B、随动C、变比值D、前馈正确答案：A6.为了提高调节品质，调节器的选型依据()来选择。
A、调节器的结构形式B、调节回路的组成C、调节器的规律D、调节规律对调节质量的影响正确答案：D7.在自控系统中，确定调节器.控制阀.被控对象的正.反作用方向必须按步骤进行，其先后排列次序是()A、被控对象.调节器.控制阀B、控制阀.被控对象.调节器C、被控对象.控制阀.调节器D、调节器.控制阀.被控对象正确答案：B8.在PI控制规律中，过渡过程振荡剧烈，可以适当()A、减小比例度B、增大积分时间C、增大输入信号D、增大开环增益正确答案：B9.主调节器控制严格，副调节器要求不高允许有较大波动时，主.副调节器的调节规律应选()。
A、主调节器PI或PIB、副调节器PC、主调节器P.副调节器PID、主调节器PI.副调节器PE、主调节器PI.副调节器PI正确答案：A10.属于极限控制范畴的是()A、前馈控制B、串级控制C、均匀控制D、选择性控制正确答案：D11.PID调节器变为纯比例作用，则()。
过程控制练习题（带答案）2（1）
过程控制练习题（带答案）2（1）练习题⼀、填空题1．定⽐值控制系统包括：（开环⽐值控制系统）、（单闭环⽐值控制系统）和（双闭环⽐值控制系统）。
2．控制阀的开闭形式有（⽓开）和（⽓关）。
3．对于对象容量滞后⼤和⼲扰较多时，可引⼊辅助变量构成（串级）控制系统，使等效对象时间常数（减少），提⾼串级控制系统的⼯作频率。
4．测量滞后包括测量环节的（容量滞后）和信号测量过程的（纯滞后）。
5．锅炉汽包⽔位常⽤控制⽅案为：（单冲量⽔位控制系统）、（双冲量控制系统）、（三冲量控制系统）。
6．泵可分为（容积式）和（离⼼式）两类，其控制⽅案主要有：（出⼝直接节流）、（调节泵的转速）、（调节旁路流量）。
7．精馏塔的控制⽬标是，在保证产品质量合格的前提下，使塔的总收益最⼤或总成本最⼩。
具体对⼀个精馏塔来说，需从四个⽅⾯考虑，设置必要的控制系统，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（约束条件控制）和（质量控制）。
1. 前馈控制系统的主要结构形式包括：单纯的前馈控制系统、（前馈反馈控制系统）和（多变量前馈控制系统）。
2. 反馈控制系统是具有被控变量负反馈的闭环回路，它是按着（偏差）进⾏控制的；前馈控制系统是按（扰动）进⾏的开环控制系统。
3. 选择性控制系统的类型包括：（开关型）、（连续型）和（混合型）。
4. 常⽤控制阀的特性为（线性）、（快开）、（对数）、和（抛物线）特性。
5. 阀位控制系统就是在综合考虑操纵变量的（快速性）、（经济性）、（合理性）、和（有效性）基础上发展起来的⼀种控制系统。
6. 压缩机的控制⽅案主要有：（调速）、（旁路）和节流。
7. 化学反应器在⽯油、化⼯⽣产中占有很重要的地位，对它的控制⼀般有四个⽅⾯，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（质量控制）和（约束条件控制）。
⼆、简答题1．说明⽣产过程中软保护措施与硬保护措施的区别。
答：所谓⽣产的软保护措施，就是当⽣产短期内处于不正常情况时，⽆须像硬保护措施那样硬性使设备停车，⽽是通过⼀个特定设计的⾃动选择性控制系统，以适当改变控制⽅式来达到⾃动保护⽣产的⽬的。
时滞系统的控制方法研究
图１－４对象调节通道含有纯滞后的闭环系统
同理可以得到：
Ｃ（ｓ）一 Ｇ。（ｓ）Ｇ。（５）ｅ１ Ｒ（ｓ） １＋Ｇ。（ｓ）Ｇ。（ｓ）日０弦一
∽ 即Ｄ
Ｃ（引一
Ｇ。（ｓ）
三（ｓ） １＋Ｇｃ（Ｊ）Ｇ。（ｓ）Ⅳ（ｓ）Ｐ１
∽扣动
它们的特征方程式都可以表示为：
ｌ＋Ｇｃ（ｓ）Ｇ。（５）日（５）Ｐ一＝０
（１－２—６）
３．反馈通道有纯滞后
此外若仅反馈通道中测量元件Ｈ（ｓ）具有纯滞后， 此时闭环传递函数为：
皇盟： 鱼！！狂盟
Ｒ（５） １＋Ｇ。（５）Ｇ０（ｓ）Ｈ（ｓ）ｅ１
（卜２—７）
Ｃ（ｓ）
Ｇ。（ｓ）
Ｌ（ｓ） ｌ＋Ｇ。Ｏ）Ｇ。（ｓ）日（ｓ弦１
（１－２—８）
其特征方程式的形式与式（１－２—６）相同。
后和控制存在滞后的时滞系统的变结构控制。仿真研究均说明了所设计的模糊自
适应控制算法和变结构控制算法的有效性。最后论文讨论了电厂锅炉过热汽温的 模糊控制系统，并设计了其硬件电路实现图。
关键词： 纯滞后 模糊控制 变结构控制 锅炉
塑更查兰堡主兰堡笙茎
Ａｂｓｔｒａｅｔ
Ｔｉｍｅ－ｄｅｌａｙ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆｉｅｌｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅｏｒｙ．
Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｔｉｍｅ－ｄｅｌａｙ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ ｏｆｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｔｉｍｅ—ｄｅｌａｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．
过程控制系统概述
原料（混合）
TC M
TT
T
冷却液输出
产品 冷却液
⑵ 串级控制系统
原料（混合）
TC1
外给
TT1
T
冷却液输出
TC2
M
TT2
T′
产品 冷却液
㈡、管式加热炉温度控制 1.管式加热炉原理
出口
炉膛 T 燃料
原料油
2.控制方案
⑴ 单回路控制系统 T TT 出口
TC M 燃料 炉膛
原料油
⑵ 串级控制系统
2.局限性：
⑴、不可能针对每一个干扰都设计并应用一套独立的前馈控 制系统。 ⑵、对不可测的干扰无法实现前馈控制。 ⑶、前馈控制调节规律难以实现。
五、前馈控制的几种形式 1.单纯前馈控制控制系统 ⑴ 换热器温度控制
FC
FT
M
∑
TC
TT
⑵ 锅炉汽包液位控制
LT
FT1
FT1
M
FC ∑ LC
※
前馈控制一般不单独使用（因为达不到预期效果），实际上 常与反馈控制混合使用，即组成前馈—反馈控制系统。
TC1 外给 TT1 T 出口
TC2
M 燃料
TT2 T′ 炉膛
原料油
㈢、锅炉主蒸汽温度控制
1.锅炉原理
2.控制方案
⑴ 单回路控制系统
饱和蒸汽 T′ T 过热蒸汽
TT
给水 减温水
M
TC
给定
⑵ 串级控制系统
饱和蒸汽
T′ T 过热蒸汽
TT2
TT1
给水
给定
M TC2 TC1
外给
减温水
二、串级控制系统典型方框图
3.2.2 简单控制系统设计