过程工程控制总复习题及笔记

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1、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：I2、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）：前后两个相邻波峰值之比Bnn=1：等幅震荡 n1：衰减震荡

2、 n1.5 ：必须采用时滞补偿 p6、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： （通道时间常数）和 （减小 可以使频率提高，mTm稳定裕度增加，过渡过程面积减小；减小 可以提高控制质量，可以减小动态T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

3、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1）在正常工况下，应保证控制阀工作于 15%85%2）控制阀口径选择过小，控制阀可能运行到全开的非正常状态，使系统处于暂停失控；3）控制阀口径选择过大，阀门经常处于小开度，此时流体对阀芯阀座冲蚀严重，同时阀芯由于受不平衡力的作用，产生震荡现象，甚至控制失灵；4）控制阀口径的选择使用流通能力 C 值得正确计算来确定5）控制阀的结构形式：直通单座阀、直通双座阀、角型阀、三通阀、隔膜阀、蝶阀、小流量阀、套筒阀10、工业控制器控制规律

4、的选取（PID）1）控制算法P： 0utektucPI： 001udeTttticPD： 0tktuteDcPID： 001udTtt tetic 2）PID 参数对控制性能的影响（很重要）比例调节依据偏差的大小来动作：在系统中起着稳定被调参数的作用，输入与输出偏差成正比，比例调节及时有力，但有余差。比力度越大，放大倍数越小，比例调节作用就越弱，过渡过程曲线越平缓，但余差也越大，比例作ck用太强时会引起震荡；积分调节依据偏差是否存在而动作：在系统中起着消除余差的作用，输入输出偏差对时间的积分成正比，只有余差消失时，积分作用才停止，但积分作用使最大偏差增大，延长了调节时间，积分时间 越小，积分速

5、度越快，积分iT特性曲线斜率越大，积分作用越强，消除余差越快，但积分作用太强时，也会引起震荡；微分调节依据偏差变化速度来动作：在系统中起着超前调节的作用，输出与输入偏差变化速度成正比。其效果是阻止被调参数的一切变化后，对滞后大的对象有很好的效果，它使调节过程偏差减小，时间缩短，余差也减小（但不能消除） ，微分时间 越大，微分作用越弱，稳定性得到加强 ，但对高频噪声dT起放大作用。因而，积分作用不适合用于噪声较大的对象，积分作用太强时，也会引起震荡。 3）PID 的参数诊定（填空题）经验法、临界比例度法、衰减震荡法4）工业 PID 控制器的选择（很重要）流量系统：PI，比例度要大，积分时间可小液

6、位系统：纯比例，比例度要大压力系统：PI温度系统：PID，积分时间较大，微分时间约为积分时间的 41参数系统 %/PBK1/miniT/mindT温度 20-60 3-10 0.5-3流量 40-100 0.1-1压力 30-70 0.4-3液面 20-8011、被控变量与操纵变量的选择被控变量的选择1）选择会超越设备能力和操作约束的输出变量作为被控变量，可使被控变量保持在操作约束范围内；2）使所选变量和操纵变量之间的传递函数比较简单，并具有较好的动态和静态特性；3）比较容易测量且快速可靠，测量仪表的时间常数应该足够小，以满足系统的需要；4）有时控制目标不可测量，可采用推理控制，由易于测量而又

7、可靠且与控制目标有一定关系的辅助输出变量推算出不可测输出变量作为被控变量；操纵变量的选择1）选择对所选定的被控变量影响较大的输入变量作为操纵变量，即操纵变量到被控变量的控制通道的增益要大；2）应选择输入变量对被控变量作用效应较快的作为操纵变量，这样控制的动态响应较快；3）应选择输入变量中变化范围较大的，这样被控变量较易控制；4）使 尽量小；T/可能会考的题目填空题：A：常规单回路控制系统模块一：关于系统性能指标的题目（很重要）1、过程控制系统动态质量指标主要有（衰减比 n） 、 （超调量 ）和（过渡时间)；静态质量指标有（稳态误差 ） ；st se2、超调量用来衡量（随动系统） ，最大动态偏差

8、用来衡量（定值系统） ；3、某调节系统采用比例积分作用调节器，在加入微分作用的后，最大偏差A（减小）余差 C（不变）调节时间 ts（缩短）稳定性 n（提高） ；4、过渡过程的品质指标有（最大偏差） 、 （衰减比） 、 （余差）和（过渡时间）等；5、在过程控制系统过度过程的质量指标中， （最大偏差）反映系统在控制过程中被控变量偏离设定值的程度， （余差）描述系统的准确性， （超调量）是过渡过程曲线超出新稳态值的最大值， （衰减比）是表示衰减震荡过程的衰减程度；二：关于 PID 控制规律的题目（很重要）1、控制系统引入积分作用是为了（消除余差）,但积分的引入会使系统（产生振荡现象）,引入微分作用是

9、为了（克服容量滞后） ；2、某调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到合适的调节输出，在加入积分作用的过程中，应（减小调节器的放大倍数） ；3、使用 PID 控制器对被控对象进行控制时，控制器增益 越大，调节作用（越ck强） ，系统的余差（越小） ，最大偏差（越小） ，稳定性（变差） ；积分时间 越iT小，积分作用（越弱） ，系统稳定性（变差） ，系统余差（为 0） ；微分时间 越d大，微分作用（越强） ，系统稳定性（变好） ；4、积分作用的优点是可消除（稳态误差/余差） ，但会使系统（稳定性）下降；5、控制系统引入积分作用是为了（消除余差）,但积分的引入会使系统（不稳定）,引入微分作

10、用是为了（克服容量滞后） 。某调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到合适的调节输出，在加入积分作用的过程中，应（减小放大倍数） ；6、调节器的 Kc 值愈大，表示调节作用（越强） ，Ti 值愈大，表示积分作用（减弱） ，Td 值愈大表示微分作用（增强） ；7、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（克服容量滞后） ；8、调节器的基本控制规律有（比例控制规律） 、 （比例积分规律） 、 （比例微分规律） 、 （比例积分微分规律）等四种类型；9、比例控制规律的优点是（控制及时） 、积分控制规律的优点是（消除余差） 、微分控制规律的特点是（超前控制） 。三：关于对象静动

11、态特性对控制质量的影响的题目（很重要）1、从理论上讲，干扰通道存在纯滞后， （不影响）控制系统的控制质量；2、控制通道的时间常数 的大小，反映了控制作用对系统动态过程的影响的快0T慢， 越小，控制作用（越及时） ，过度过程越快，有利于提高系统的（稳定性）0T；3、如果对象扰动通道增益 增加，扰动作用（增强） ，系统的余差（增大） ，fk最大偏差（增大） ；4、描述被控对象特性的参数是（放大系数） 、 （时间常数）和（滞后时间） ；5、 表示调节器的（比例度）参数，其值越小,（比例控制）作用越（强） 。若其值太小的话，控制系统可能发生（发散振荡） ；6、反应对象特性的参数有（放大倍数） 、 （时

12、间常数）和（纯滞后时间） ；7、控制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:干扰通道的时间常数愈大,对被控变量的影响（愈弱）;干扰通道容量滞后愈多,则调节质量（愈好）;干扰通道的纯滞后对调节质量无影响；8、选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（增益） （增大） ，干扰通道的放大倍数（增益） （减小） ；9、控制对象的调节通道的动态特性对过渡过程的影响是:调节通道时间常数愈大,则响应（愈慢）,但调节通道时间常数过小,易产生（振荡）问题;调节通道的纯滞后使过渡过程质量（变差） ；10、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

13、作用越（灵敏） ，克服扰动能力（越强） 。四：其他的题目1、简单控制系统由（变送器） 、 （被控对象） 、 （调节器）和（执行器）四个环节组成；2、工业中常用的数学模型有（一阶惯性环节） 、 （二阶惯性环节） 、 （一阶惯性环节+纯滞后）和（二阶惯性环节+纯滞后） ；3、控制阀的选择包括（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） ；4、调节阀的流量特性有（快开） （等百分比） （抛物线）和（直线） ，流量特性的选择主要与（广义对象特性）相匹配；5、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

14、前后的压差保持不变时,上述关系称为(理想)特性;实际使用中,阀前后的压差总是变化的,此时上述关系为(工作)特性。6、自动调节系统常用参数整定方法(经验法)，(衰减曲线法)，(临界比例度法)，(反应曲线法)； 7、执行器按其能源型式可分为（气动）,（电动）,（液动）三大类； 8、气动执行器由（执行机构）和（调节机构）两个部分组成；9、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；10、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；11、简单控制系统的工程整定法由经验法，简单方便，工程实际中广泛采用的一般有经验凑试法、 （衰减曲线法）

15、、 （临界比例度法）和（响应曲线法） ；12、过程控制的基本性能要求有（稳定性） 、 （准确性）和（快速性） ；13、在闭环控制系统中，按照设定值的不同形式可分为（定值控制系统） 、 （随动控制系统）和（程序控制系统） ；13、控制器的正反作用的形式取决于（被控对象） 、 （控制阀）变送器的静态放大系数；14、在简单控制系统中，被控变量的选择有两种方法（直接参数法）和（间接参数法） ；15、过程控制系统的主要任务是：对生产过程中的重要参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化；16、被调介质流过阀门的（相对）流量与阀门（相对）行程之间的关系称为调节阀的流

16、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；17、过程控制系统通常是指工业生产过程中自动控制系统的被控量是（温度） 、（压力） 、 （流量） 、 （液位） 、 （成分）等这样的一些过程变量的系统；18、表示过程控制系统控制关系的方框图，两个框之间的带箭头联；系表示（其相互关系和信号传递方向） ，但是不表示（方框之间的物料关系） ；19、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） ；20、正作用调节器的测量值增加时，调节器的输出亦增加，其静态放大倍数取（负值） 。反作用调节器的测量值增加时，调节器的输出减小，其静态放大倍数取（正值） ；21、气开式调节阀，其静态放大倍数取（负） ，气关式调节阀