(11[1].02)过程控制
过程控制第一章动态特性
在工作点线性化处理：
d dtHF 1(k2kH0 H)
传递函数：
G (s) = H (s) =
K
μ (s) T s 1
水容
C F
水阻
T CR K kR
2 R
H0
k
（2）双容水箱
Qi
H1 F1
R1
Q1
H2
F2
对物质平衡方程在工作点处进行 线性化处理后达到传递函数为：
G (s)=H μ 2 (s (s ))=T 1 T 2s2 k (T 1 R 2T 2)s1
-
广义被控对象
被调量
jω ω
β -α
σ
一般地，通过对控制器调节规律和参数选择，可以使 使得控制系统的闭环极点发生改变。在相同的衰减率下，振 荡频率越高则恢复时间越短；而在相同的振荡频率下，衰减 率越大则恢复时间越短。因此振荡频率也在一定程度上可作 为衡量控制快速性的一个指标。
§1-2 被控对象的动态特性
用正弦响应建模（开环）
其他辨识方法建模
1 阶跃响应获取应注意的问题
1 建模的目的：分析、设计、调试控制系统
2 被控对象数学模型的表达形式
按系统的连续性划分：连续系统模型
离散系统模型 输入输出模型
按模型结构划分：
状态空间模型
时域：微分方程、阶跃响应 频域：传递函数
3 被控对象数学模型的利用方式
离线方式：数学模型只是在进行控制系统的设计研究时或调试整定阶段中发挥
作用
给定值
控制器
-
广义被控对象
被调量
稳态
稳态
动态
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
控制要求 安全性 经济性 稳定性
评价指标 稳定性 准确性 快速性
过程与控制部分课后题答案
（2）什么是过程控制系统？试用方框图表示其一般组戒。
答：过程控制系统：一般定指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力.流量、液位、成份等这样一些变量的系统。
过程控制系统的一般性框图如图1-1所示^（3）单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？答：各个单元模块之问用统一的标准信号进行脫络。
1）模拟仪表的信号：气动0.02 '0. IMPa；电动III型：4~20mADC或1 ~5V DC。
（4）试将图卜2加热炉控制系统流程图用方框图表示。
答：加热炉控制系统流程图的方框图如图1-3所示：图1-2加热炉过程控制系统流程（5）过程控制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？答:I）单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、棘差.调节时问、振荡频率.上升时问和峰值时问等。
2）各自定义为：衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比m超调量。
：第一个波峰值儿与最终穩态值y（°°）之比的百分数： a = ^^xl00%y（oo）最大动态偏差A：在设定值阶跃响应中，系统过渡过程的第一个峰值超出稳态值的幅度：静差，也称残余偏差C：过渡过程结束后，被控参数所达到的新穩态值y （8）与设定值之问的偏差C称为残余偏差，简称残差:调节时问・：系统从受干扰开始到被控量进入新的稳态值的±5%（±2%）围所需要的时问；振荡频率过渡过程中相邻两同向波峰（或波谷）之问的时问问隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率；上升时问°:系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时问；峰值时问一:过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时问。
（9）两个流量控制系统如图卜4所示。
试分别说明它们是属于什么系统？并画出各自的系统框图。
图1-4两个流量控制回路示意图答：系统1是前馈控制系统，系统2是反馈控制系统。
系统框图如图卜5如下：热油出口火嘴I—©卜-T燃汕©--©-I图1・3•加热炉过程控制系统涼程方框图•,2）数字式仪表的信号：无统一标准。
统计过程控制(1)
极差控制图主要用于判断生产过程的标准 差是否处于或保持在所要求的统计控制状态。
两张图一起用，称为均值-极差控制图。
统计过程控制(1)
1. 控制界限：
为制订控制界限，首先要收集k个子组数 据（即k个样本），每一组的大小（即样本容 量）为 n，第 i 组的数据记为xij，并对每一样 本计算样本均值与样本极差。
的费用要高，但是使用计量值控制图时，每
一个样本的容量(也称子组大小)较小，一般
仅取n=4或5，这样便于缩短抽样间隔，可
以较及时发现异常
统计过程控制(1)
计量值控制图基于正态分布，正态分布有两 个参数：
均值与标准差 因此需要两张图，分别控制均值与标准差。
统计过程控制(1)
（一）均值-极差控制图（ -R图）
当Cp大Cpk小的时候，可以减少过程中心 与规范中心的偏离ε
当Cp小的时候应该减少标准差
统计过程控制(1)
2）长期的过程能力指数： (1) 潜在的过程性能指数Pp ： 这是对双边规范来讲的，设规范要求特性 值的下限与上限分别为LSL与USL，那么
其中 是长期的标准差的估计，可以用
估计
统计过程控制(1)
Prediction
统计过程控制(1)
注意：
从某种意义上讲，各种过程能力指数是将 “顾客的呼声”与“过程的呼声”进行比较， 努力使两者一致是我们的努力方向。
对i=1,2, …,k有： ，Ri ，再计算它们的平 均值：
用极差控制图时要求n<10
统计过程控制(1)
由于
因此均值-极差控制图的中心线分别是 上下控制界限分别是
统计过程控制(1)
过程控制试题库.
过程控制期末试题库一、填空题（本题共计10分，包括3小题，10个填空，每空1分）1．一般一个简单控制系统由（检测/变送）装置、（被控对象）、（调节）器和（执行）机构组成。
2．过程控制系统常用的参数整定方法有：（经验法）、（衰减曲线法）、（稳定边界法/临界比例度法）和（响应曲线法）。
3．在PID调节器中，调节器的Kc越大，表示调节作用（越强），Ti值越大，表示积分作用（减弱），Td值越大表示微分作用（增强）。
4．常见的过程计算机控制系统分为下列几种典型形式：（操作指导控制系统）、直接数字控制系统、（监督计算机控制系统）、（集散控制系统）和现场总线控制系统。
5．在闭环控制系统中，根据设定值的不同形式，又可分为定值控制系统，随动控制系统和程序控制系统。
1）定值控制系统特点：设定值是（固定不变）；作用：保证在（扰动）作用下使被控变量始终保持在设定值上。
2）随动控制系统特点：设定值是一个（变化量）；作用：保证在各种条件下系统的输出（及时跟踪设定值变化）。
3）程序控制系统特点：设定值是一个（按一定时间程序变化的时间函数）；作用：保证在各种条件下系统的输出（按规定的程序自动变化）。
6．热电偶温度计的基本组成部分部分是（热电偶）、（测量仪表）、（连接热电偶）和（测量仪表的导线）。
7．串级控制系统能迅速克服进入（副）回路的扰动，改善（主）控制器的广义对象特性，容许（副）回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系统的控制品质。
8．定值控制系统是按（偏差）进行控制的，而前馈控制是按（扰动）进行控制的；前者是（闭）环控制，后者是（开）环控制。
二、选择题（本题共计10分，包括5小题，每题2分）1.由于微分调节规律有超前作用，因此调节器加入微分作用主要是用来（C）:A.克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后τc和纯滞后τ0.B.克服调节对象的纯滞后τ0.C.克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后τc.2.定值调节是一种能对（A ）进行补偿的调节系统。
《过程控制与自动化仪表(第2版)》课后答案
V / cm3
P / ( Pa / cm2 )
54.3 61.2
61.8 49.5
72.4 37.6
88.7 28.4
118.6 19.2
194.0 10.1
试用最小二乘一次完成算法确定参数 α 和 β 。要求： （1） 写出系统得最小二乘格式。 P / ( Pa / cm 2 ) （2） 编写一次完成算法得 MATLAB 程序并仿真。 解： （1） 因为 PV
（2）该过程的框图如下：
−
−
Q1 (s )
−
1 C1S
H 1 (s )
1 R12
Q12 (s )
−
1 C2S
H 2 (s )
Q2 (s )
1 R2
Q3 (s )
1 R3
（3）过程传函： 在（1）中消去中间变量 ∆q2 、 ∆q3 、 ∆q12 有：
∆h1 ∆h1 ∆h2 d∆h1 ⎧ ⎪ ∆q1 − R − R + R = C1 dt (1) ⎪ 2 12 12 ⎨ ⎪ ∆h1 − ∆h2 − ∆h2 = C d∆h2 (2) 2 ⎪ R3 dt ⎩ R12 R12
H (s )
Q1 (s )
。
R1 q1 h
R2
q2
R3
q3
解：假设容器 1 和 2 中的高度分别为 h1 、 h2 ， 根据动态平衡关系，可得如下方程组：
d ∆h1 ⎧ (1) ⎪∆q1 − ∆q2 = C dt ⎪ ⎪∆q − ∆q = C d ∆h2 ( 2 ) 3 ⎪ 2 dt ⎪ ∆h ⎪ ( 3) ⎨∆q2 = R2 ⎪ ⎪ ∆h (4) ⎪∆q3 = 2 R3 ⎪ ⎪∆h = ∆h − ∆h (5) 1 2 ⎪ ⎩
11[1].3ERP系统IT一般性控制流程
![11[1].3ERP系统IT一般性控制流程](https://img.taocdn.com/s3/m/6da94a69a98271fe910ef9a0.png)
11.3 ERP系统IT一般性控制流程①一、业务目标1 经营目标1.1 保证系统长期稳定、安全、高效运行。
1.2 保证系统数据的准确性、实时性和完整性。
1.3 保证业务流程的通流效率，为企业的经营和发展提供技术支撑。
2 合规目标2.1 遵守保护知识产权的有关法律法规，使用合法软件。
2.2 信息技术合同符合合同法等股份公司制度、国家法律和法规。
2.3 系统数据的收集、提供、使用和转让符合股份公司有关制度以及国家安全、保护知识产权、合同法等法律、法规的要求。
2.4 业务系统的生成报表、合并报表编制过程的真实性、完整性、可靠性符合国家规定及上市地监管机构要求。
二、业务风险1 经营风险1.1 技术方案不合理，业务流程不规范，系统功能存在①本流程适用于股份公司ERP单轨运行企业ERP系统IT一般性控制。
问题，导致系统不能满足业务需求。
1.2 系统登录访问机制不健全、用户权限管理不规范等，导致对系统的非法或非授权访问。
1.3 数据收集、转换和清理的管理不完善，导致系统存在大量垃圾数据和系统数据失真。
1.4 变更管理不规范，客户化开发、测试和传输管理不完善，导致系统故障、影响系统正常运作或系统功能不能满足业务需求。
1.5 系统运行状态监控不到位，系统潜在故障处理不及时，支持体系不健全，影响系统正常运行。
1.6 备份策略和备份方案不完善，导致数据丢失或数据、系统无法恢复。
1.7 培训工作不到位，导致用户操作不熟练，无法保证业务处理的正确性。
1.8 没有建立完善的应急预案，影响到业务处理。
2 合规风险2.1 侵犯知识产权，导致诉讼及股份公司声誉受到损害。
2.2 系统数据的收集、提供、使用、转让违反国家法律法规及股份公司内部规章制度等，导致系统无法正常运行。
2.3 重要业务报表的编制不符合规定，导致股份公司声誉受到损害及受相关机构处罚。
三、业务流程步骤与控制点1 程序和数据访问1.1 总部各部门、分（子）公司依据《中国石油化工股份有限公司管理信息系统应用管理办法（试行）》（以下简称《信息系统应用管理办法》）等，制定程序和数据访问管理制度,主要包括用户权限管理、用户帐号管理、用户登录管理、超级用户管理及第三方人员管理等内容。
第三章 统计过程控制和控制图
控制图的原理的两种解释： 控制图的原理的两种解释： （1）统计学的 原理 ）统计学的3σ原理
（2）异波说 ） 偶波和异波
3. 控制图简介
控制图记录的是要研究的过程的质量特征 这个过程可以是一道工序， （这个过程可以是一道工序，可以是生产过程也 可以是服务过程） 可以是服务过程） 。这个质量特征的数值我们 把它做成一个统计量（或本身就是一个统计量）。 把它做成一个统计量（或本身就是一个统计量）。 统计量的数值描点与三条控制线有一定的位置联 通过这个联系我们来做质量特征值的分析。 系，通过这个联系我们来做质量特征值的分析。
3.SPC的步骤 3.SPC的步骤
步骤1 培训SPC和SPD。 步骤 培训 和 。 步骤2 确定关键变量。（每道工序的， 。（每道工序的 步骤 确定关键变量。（每道工序的，并按流程 列出过程控制网图） 列出过程控制网图） 步骤3 提出或改进规范标准。 步骤 提出或改进规范标准。 步骤4 编制控制标准手册。 步骤 编制控制标准手册。 步骤5 对过程进行统计监控。 步骤 对过程进行统计监控。 步骤6 对过程进行诊断并采取措施解决问题。 步骤 对过程进行诊断并采取措施解决问题
11. 02
10. 99
10. 97
11. 06
10.9 9
11.0 2
10. 98
10. 97
10.9 5
11.0 0
10. 97
10. 94
11.0 0
10. 99
11. 02
11. 01
10.9 9
10. 97
10. 96
11. 06
10. 98
11. 00
10. 97
11. 04
10.9 3
的概率为1这里我们常取Z 的概率为 α ，这里我们常取 α/2=3，称为3 σ原则 ，称为3 原则 控制界限） （或称3 σ 控制界限）。这里 R = xmax –x min , n≤10. R和σ之间有密切的关系：令 W = R / σ,可以证明 （w） 之间有密切的关系： 可以证明E（ ） 和 之间有密切的关系 可以证明 = d2是只与样本大小 有关的常数。于是 σ的估计量 是只与样本大小n有关的常数 于是, 的估计量 有关的常数。 σ= E（R）/ d2=R/d2. （ ） 我们得到σ未知时 未知时x 我们得到σ未知时x 控制图的控制线
统计过程控制(SPC)
解：
于是，过程能力指数为：
过程能力不够充分，从图2发现分布中心μ=0.1968与规范中心M=（TU+TL）/2=0.1720有偏离，应进行调整。调整后，Cp值会有所提高。
单侧规范情况的过程能力指数
01
只有上限要求，而对下限没有要求： 只适用于的范围:
02
只有下限要求，而对上限没有要求： 只适用于的范围:
4
3
6
5
判稳准则的分析 判稳准则的思路
打一个点未出界有两种可能性：
► 过程本来稳定 ► 漏报 （这里由于α小，所以β大），故打一个点子未出界不能立即判稳。
在点子随机排列的情况下，符合下列各点之一判稳：
01
► 连续25个点，界外点数d=0；
02
► 连续35个点，界外点数d<0；
03
► 连续100个点，界外点数d<2。
0.1821
0.1828
0.0086
18
0.1812
0.1585
0.1699
0.168
0.1694
0.0227
19
0.1700
0.1567
0.1694
0.1702
0.1666
0.0135
20
0.1698
0.1664
0.17
0.16
0.1666
0.01
图1
μ’
μ
图2-7 正态曲线随着标准差变化
σ=2.5
σ=1.0
σ=0.4
y
x
不论μ与σ取值为何，产品质量特性值落在[μ-3σ，μ+3σ]范围内的概率为99.73%。 图2-8 正态分布曲线下的面积
过程控制第三章第9,10,11讲
过程静态特性是选择控制参数的重要依据。 结论：扰动通道静态放大系数Kf 越大，则系统 的稳态误差越大，降低了控制质量。控制通道 的静态放大系数K0越大，表示控制作用越灵敏， 克服扰动的能力越强。 因此确定控制参数时，使K0大于Kf是合理的。 这一要求不能满足时，调节Kc的值来补偿，使 K0 Kc值远大于Kf 。
结论：扰动通道的时间常数 T f 愈大，容积愈多，则扰动
通道对被控参数的影响也愈小，控制质量也愈好
（2）时延τf 的影响
有纯滞后时系统对扰动的闭环传递函数为
Y ( s) F ( s ) 1 Wc ( s )W0 ( s)
根据拉氏变换的平移定理，被控量的时间响应为
W f ( s )e
f s
y(∞) t
ห้องสมุดไป่ตู้
图1.3 闭环控制系统对设定值的阶跃扰动的响应曲线
控制系统的阶跃响应性能指标小结
稳定性 衰减比n = 4:1~10:1最佳
准确性 余差C小好
最大偏差 A 小好 快速性 过渡时间 Ts 短好
各品质指标之间既有联系、又有矛盾。例如， 过分减小最大偏差，会使过渡时间变长。因此， 应根据具体工艺情况分清主次，对生产过程有决 定性意义的主要品质指标应优先予以保证。
三、控制参数的选择
控制参数又称为控制变量或控制量。 在生产过程中，可能有几个控制量可供 选择来影响被控参数。选择不同的控制 参数就有不同的控制通道和扰动通道。 不同的控制通道和扰动通道的控制质量 是不相同的。因此应选择较优的控制参 数，即正确选择控制通道。
三、控制参数的选择
（一）过程静态特性分析
在新稳态值（ 205℃）两侧以宽度为±4.1℃画一 区域（阴影线）。曲线进入时间点 Ts = 22min
过程控制期末试题及其答案
1.控制系统对检测变送的基本要求是___准确___、__迅速__和可靠2.从理论上讲，干扰通道存在纯滞后不影响系统的控制质量。
3.离心泵的控制方案有直流节流法、改变泵的转速n 改变旁路回流量。
效率最差的是改变旁路回流量。
4.随着控制通道的增益K o的增加，控制作用___增强_______，克服干扰能力-___最大______，最大偏差_____减小_____系统的余差减小5.控制器的选择包括结构材质的选择、口径的选择、流量特性的选择和正反作用的选择.6.防积分饱和的措施有对控制器的输出限幅、限制控制器积分部分的输出和积分切除法.7.如果对象扰动通道增益K f增加，扰动作用__增强__,系统的余差__增大__,最大偏差_增大___。
8.简单控制系统的组成，各部位的作用是什么？解答:简单控制系统由检测变送装置、控制器、执行器及被控对象组成.检测变送装置的作用是检测被控变量的数值并将其转换为一种特定输出信号。
控制器的作用是接受检测装置送来的信号，与给定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果送往执行器。
执行器能自动地根据控制器送来的控制信号来改变操纵变量的数值，以达到控制被控变量的目的。
被控对象是指需要控制其工艺参数的生产设备或装置9.气动执行器由__调节__机构和执行机构两部分组成，常用的辅助装置有__阀门__定位器和手轮机构.10.调节系统中调节器正反作用的确定依据是保证控制系统成为负反馈.11.被控变量是指工艺要求以一定的精度保持__恒定 _或随某一参数的变化而变化的参数.12.反应对象特性的参数有放大倍数、时间常数、和纯滞后时间。
13.自动调节系统常用参数整定方法有哪些？常用的参数整定方法有!经验法*衰减曲线法＊临界比例度法*反应曲线法）动态特性参数法，稳定边界法，衰减曲线法，经验法。
14.检测变送环节对控制系统的影响主要集中在检测元件的滞后和信号传递的滞后问题上。
15.什么是对象数学模型，获取模型的方法有哪些？答：对对象特性的数学描述就叫数学模型。