过程工程控制总复习题及笔记
过程控制概论篇
1、变量的字母表示（了解）
温度：T 压力：P 流量F 液位或料位：L 分析量（成分）：A 密度：D 重量：W
传感器：T 控制器：C 指示仪表：I
2、控制系统的组成（填空）
1）被控对象 2）测量变送器 3）执行器 4）控制器（调节器）
常规单回路控制系统
1、控制系统的分类（按给定值是否变化分）
1）定制系统：给定值变化为零
2）随动系统：设定值变化
3）程序控制系统：设定值按一定的程序变化（是随动系统的一种特殊情况）
1、常规单回路结构框图
2、控制系统的性能指标
1）衰减比（用于经验法进行参数诊定，是衡量过渡过程稳定程度的动态指标） B B n '
=：前后两个相邻波峰值之比 n=1：等幅震荡 n>1：衰减震荡 n<1：发散震荡
n 一般取4:1～10:1
2）超调量（衡量随动系统）：%100)()
()(?-=∞∞y y y tp σ
最大动态偏差（衡量定值系统）：最大振幅与最终稳态值之和的绝对值
3）余差：过度过程终了时新稳态值与设定值之差
反映控制精确度的稳态指标
积分作用可以消除余差
4）调节时间：被控变量进入新稳态值附近正负5%或正负2%以内的区域所需的时间；
反映系统的快速性
5）震荡频率：震荡周期的倒数
注意：震荡频率一定，衰减比越大，调节时间越短
衰减比一定，振荡频率越高，调节时间越短
结论：振荡频率也可以衡量系统的快速性
6）峰值时间：第一次到达最大值或最小值的时间p t ，可以反映系统快速性
7）上升时间：从稳态值的10%上升到90%所需要的时间r t ，可以反映系统快速性
3、工业中典型被控过程
1）纯滞后过程：某些过程在输入变量改变后，输出变量并不立即改变，而要经过一段时间才反映出来的过程；
纯滞后时间：输入变量变化后，看不到系统对其作出响应的这段时间τ； 自衡：输入发生变化时，无需外加任何控制作用，过程能够自发的趋于新的平衡状态；
无自衡：输入发生变化时，过程不能够自发的趋于新的平衡状态；
2）单容过程 （有自衡和无自衡）
3）多容过程
4、工业中常用的数学模型（教授特地强调的——记）
1）一阶惯性环节 2）二阶惯性环节
3）一阶惯性环节+纯滞后 4）二阶惯性环节+纯滞后
5、对象特性对控制质量的影响（很重要）——记
对象静态特性分析：
1）f k 对系统静态或动态控制质量都有害
?静态质量：↓→↓→∞)(e k f 控制质量↑
?动态质量：↑→↑→最大偏差f k 动态控制质量↓
2）p k 大些好
↑→p k 控制作用灵敏，控制干扰能力强；
p k 不能太大，超过一定界限会造成灵敏度过高，会破坏系统稳定性；
p k 在前向通道与c k 串联，调整c k ，在一定范围内可以补偿p k ，达到控制过程c k p k 的最佳配合；
对象动态特性分析：
1）干扰通道f T ：
↑↓→↓→↑→↑→控制质量超调量干扰对被控变量的影响滤波能力f T
2）干扰通道f τ：几乎不影响控制质量
3）干扰通道位置：干扰输入位置尽可能的远离检测点，向控制阀靠近；
4）控制通道 p T ：p T 大小反映了系统动态过程控制作用的强弱
p T 太大：操作反映慢、控制作用弱、稳定性好
p T 太小：控制作用太灵敏。操作频繁、易产生震荡
结论：实际中希望p T 小些，有利于快速克服扰动，缩短过度过程时间，通过优化控制器积分时间或微分时间可以减小p T ；
5）控制通道p τ：常用p τ/p T 来衡量
p τ<0.1p T ：可以不采用时滞补偿
0.5p T
p τ>1.5p T ：必须采用时滞补偿
6、测量变送环节对控制质量的影响
测量误差：仪表本身误差、安装不当引起误差、测量的动态误差 测量变送环节的滞后：m T （通道时间常数）和m τ（减小m τ可以使频率提高，稳定裕度增加，过渡过程面积减小；减小m T 可以提高控制质量，可以减小动态误差）
测量变送环节对控制质量的影响主要体现在检测元件的滞后和信号传递的滞后；
解决办法：1）选择快速测量元 2）引入微分环节
7、控制阀环节在控制系统中的考虑(很重要)——掌握如何选择
气开阀：输入压力增大，阀门开度增大，有气则开
气关阀：输入压力增大，阀门开度减小，有气则关
无气源时，气开阀全关，气关阀全开
1）选择原则
若无气源时，希望阀全关，则应选择气开阀
若无气源时，希望阀全开，则应选择气关阀
8、控制阀的流量特性（填空题）
1）快开流量特性
2）直线流量特性
3）抛物线流量特性
4）等百分比流量特性
9、控制阀口径的选择