2022年过程控制知识点总结.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料绪论 气动掌握： 外表信号的传输标准：0.02-0.1Mpa 电动掌握： DDZ-2信号的传输标准：0-10mADC DDZ-3 信号的传输标准：4-20mADC 运算机掌握 : DCS、 PLC（模拟量 4-20mA、1-5V） FCS（标准协议）稳固性指标： 衰减比（衰减率）精确性指标： 残余偏差,最大动态偏差,超调量 快速性指标： 调剂时间（振荡频率）第一章 1、被控对象 ：即被掌握的生产设备或装置 被控变量 被控对象需掌握的变量 2、执行器 ：直接用于掌握操纵变量变化；执行器接收到掌握器的输出信号,通过转变执行 器节流

2、件的流通面积来转变操纵变量；常用的是掌握阀；3、掌握器 （调剂器）：按肯定掌握规律进行运算,将结果输出至执行器；4、测量变送器 ：用于检测被控量,并将检测到的信号转换为标准信号输出；稳态： 系统不受外来干扰,同时设定值保持不变,因而被调量也不会随时间变化,整个系统处于稳固平稳的工况 动态： 系统受外来干扰或设定值转变后,被控量随时间变化,系统处于未平稳状态；过度过程： 从一个稳态到达另一个稳态的过程；过渡过程的形式：非周期过程（单调发散和单调衰减）振荡）评判掌握系统的性能指标：稳固性、精确性、快速性；振荡过程（发散、等幅振荡、衰减稳固性： 稳固性是指系统受到外来作用后,其动态过程的振荡倾向和系

3、统复原平稳的能 力；精确性 ：抱负情形下,当过渡过程终止后,被控变量达到的稳态值（即平稳状态）应与 设定值一样；快速性 ：快速性是通过动态过程连续时间的长短来表征的；多数工业过程的特性可分为以下四种类型：自衡的非振荡过程；无自衡的非振荡过程；有 自衡的振荡过程 具有反向特性的过程 放大系数 K 对系统的影响：掌握通道（放大系数越大,掌握作用对扰动的补偿才能强,有 利于克服扰动的影响,余差就越小）；扰动通道 （当扰动频繁显现且幅度较大时,放大系数）大,被控变量的波动就会很大,使得最大偏差增大；滞后时间 对系统的影响：掌握通道（滞后时间越大,掌握质量越差）扰动通道 （扰动通 道中存在容量滞后,可使

4、阶跃扰动的影响趋于缓和,对掌握系统是有利的）工业过程动态特性的特点（1）对象的动态特性是不振荡的（2）对象动态特性有迟延；迟延包括容积迟延、传输迟延；（3）被控对象本身是稳固的或中性稳固的（4）被控对象往往具有非线性特性名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料其次章掌握规律： 掌握器的输出信号随偏差信号的变化而变化的规律；正作用掌握器：y ,u ,故 Kc 为负；反作用掌握器：y ,u ,故 Kc 为正气开阀的增益为正,气关阀的增益为负比例调剂（ P 调剂）动作规律：反应准时,超调量小,有差调剂比例度 的

5、物理意义： 假如输出u 直接代表调剂阀开度的变化量, 那么 就代表使调剂阀开度转变 100%,即从全关到全开时所需的被调量的变化范畴 越大： 过渡过程越平稳,残差大, 稳固性 , 调剂时间 ； 减小 ：振荡加剧, 稳固性 ,残差小； 减到某一数值时,显现等幅振荡,此时称为临界比例度积分调剂（ I 调剂）的特点：滞后性、无差调剂、稳固性差；Ti愈小,积增大积分速度将会降低掌握系统的稳固程度,直到最终显现发散的振荡过程分部分所占比重愈大；比例积分调剂的动作规律：利用 P 调剂快速抵消干扰,同时利用 I 调剂排除残差积分饱和现象： 假如调剂器能够随着输出的变化而变化,那么偏差 e 也就会逐步变化,

6、最终 为 0, 但是假如由于某种缘由 如阀门关闭,泵故障 被调量偏差无法排除,而调剂器仍是试图要校正这个偏差,因此积分项不停增大 肯定值增大 ,经过一段时间后, 调剂器输出将进入深度饱和状态,这种现象称为积分饱和现象微分调剂 总是力图抑制被调量的振荡,它有提高掌握系统稳固性的作用适度引入微分动作可以答应略微减小比例带,同时保持衰减率不变微分调剂具有超前作用；使用微分作用时,要留意以下几点：（1）微分作用的强弱要适当：TD太小,调剂作用不明显,掌握质量必改善不大；TD太大,调剂作用过强,引起被调量大幅度振荡,稳固性下降；（2）微分调剂动作对于纯迟延过程是无效的；（3）PD调剂器的抗干扰才能很差,

7、这只能应用于被调量的变化特别平稳的过程,一般不用于流量和液位掌握系统； 越小（ KC越大）,比例作用越强；TI 越小,积分作用越强；TD 越大,微分作用越强；TD0,就为 PI 掌握； TI ,就为PD掌握； /T0.2 ：挑选比例或比例积分动作；0.21.0 ：采纳简洁掌握系统不能满意掌握要求,应选用复杂掌握系统,如串级,前馈掌握等第三章 掌握系统的掌握质量的打算因素 : 被控对象的动态特性 整定的实质 : 通过挑选掌握器参数,使其特性和过程特性相匹配,以改善系统的动态和静态 指标,实现正确的掌握成效 整定的前提条件：设计方案合理,外表挑选得当,安装正确 IE （误差积分）简洁,也称为线性积

8、分准就,但是不能抑制响应等幅波动 IAE（肯定误差积分） ：抑制响应等幅波动 ISE（平方误差积分）抑制响应等幅波动和大误差,但是不能反映微小误差对系统的影响 ITAE（时间与肯定误差乘积积分）：着重惩处过度时间过长 常用的工程整定法有以下几种：动态特性参数法；稳固边界法；衰减曲线法；体会法 动态特性参数法（响应曲线法）整定步骤：名师归纳总结 （1）在手动状态下,转变掌握器输出（通常采纳阶跃变化）,记录下测量变送环节Gm（s）第 2 页,共 5 页的输出响应曲线y（t ）；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料（2）由开环响应曲线获得单位

9、阶跃响应曲线,并求取“ 广义对象” 的近似模型与模型参数；（3）依据掌握器类型与对象模型,依据体会公式挑选 程中,可对增益作调整稳固边界法（临界比例度法）整定步骤：PID 参数并投入闭环运行；在运行过1 使调剂器仅为比例掌握,比例带 设为较大值, TI= ,TD=0, 让系统投入闭环运行. 2 待系统运行稳固后,逐步减小比例带,直到系统显现等幅振荡,即临界振荡过程此时的比例带为 cr ,振荡周期为Tcr 求调剂器各整定参数 ,TI, TD 3 利用 cr 和 Tcr 值,按稳固边界法参数整定运算公式表,衰减曲线法整定步骤：1 使调剂器仅为比例掌握, 比例带 设为较大值 ,TI= ,TD=0,

10、让系统投入运行. 2 待系统稳固后,作设定值阶跃扰动,并观看系统的响应如系统响应衰减太快,就减小 比例带； 反之, 如系统响应衰减过慢,应增大比例带 . 如此反复 , 直到系统显现 4:1 衰减振 荡过程或者如图 b 所示的衰减比为 10：1 的振荡过程时 . 记录下此时的 值（设为 s ）,以及 Ts 值（如图 a 中所示）,或者 Tr 值（如图 b 中所示）；体会法：简洁牢靠,能够应用于各种掌握系统,特殊适合扰动频繁、记录曲线不太规章的掌握系统；缺点是需反复凑试,花费时间长；临界比例度法： 简便而易于判定,整定质量较好,适用于一般的温度、压力、流量和液位控 制系统；但对于临界比例度很小 衰

11、减曲线法： 优点是较为精确牢靠,而且安全,整定质量较高第四章 1、启动调剂阀的执行机构的正反作用形式是如何定义的？在结构上有何不同？正作用 : 信号压力增加时,推杆向下移动 ZMA ；反作用 : 信号压力增大时,推杆向上移动 ZMB ；正作用的执行机构：掌握器输出增加,阀杆下移；反作用执行机构：掌握器输出 增加,阀杆上移；2、调剂阀的流量系数C是什么含义？如何依据C挑选调剂阀的口径？流量系数 C:在给定行程下 , 阀两端压差为0.1Mpa, 水密度为 1g/cm3 时, 流经调剂阀的水的流量 , 以 m3/h 表示 体积流量 ；流量系数是表示调剂阀通流才能的参数；它依据流量、阀两端的差压和流体

12、的密度等确定；是挑选阀门口径的参数；调剂阀口径选定的详细步骤：确定主要运算数据：正常流量 Qn,正常阀压降pn,正常阀阻比 Sn,运行中可能显现的最大稳固流量 Qmax 3、什么事调剂阀的结构特性、抱负流量特性和工作流量特性？如何挑选调剂阀的流量特性？调剂阀的结构特性：阀芯与阀座间节流面积与阀门开度之间的关系；抱负流量特性：在调剂阀前后压差固定 p=常数 情形下得到的流量特性；工作流量特性： 调剂阀在实际使用条件下, 其流量 q 与开度 l 之间的关系 此时阀压降不是常数. 挑选调剂阀的流量特性是：1. 从改善掌握系统掌握质量考虑；2. 从配管状况 S100 考虑；调剂阀的作用 : 接受调剂器

13、送来的掌握信号 , 调剂管道中介质的流量 即转变调剂量 , 从而实现生产过程的自动化调剂阀的分类：气动 , 电动和 液动三类气动执行机构有 薄膜式 和活塞式 两种常见的气动执行机构均为薄膜式阀 或称阀体组件 它由阀体、上阀盖组件、下阀盖组件和阀内件组成名师归纳总结 气开阀： 信号压力增加,流量增加；气关阀： 信号压力增加,流量减小第 3 页,共 5 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 阀门定位器的功能：名师精编优秀资料转变气压作用范畴,定位功能； 改善阀的动态特性；转变阀的流量特性；满意分程掌握要求；用于阀门的反向动作阀芯外形 有快开（灵敏度最差,很少

14、使用）分比四种；主要使用直线和等百分比两种；,直线,抛物线（特性与等百分比接近）和等百直线结构特性的特点：斜率在全行程范畴内是常数；阀芯位移变化量相同时 , 节流面积变化量也相同； 直线特性的调剂阀在开度变化相同的情形下：当流量小时, 流量的变化值相对较大,调剂作用较强,易产生超调和引起振荡；流量大时,流量变化值相对较小,调剂作用进行缓慢,不够灵敏；等百分比结构特点：曲线的放大系数是随开度的增大而递增的 . ；在同样的开度变化值下：流量小时（小开度时）流量的变化也小（调剂阀的放大系数小）,调剂平稳缓和 . ；流量大时（大开度时）流量的变化也大（调剂阀的放大系数大）,调剂灵敏有效；无论是小开度仍

15、是大开度,相对流量的变化率都是相等的,流量变化的百分比是相同的 . 流过调剂阀的流量的打算因素有 : 阀的开度； 阀前后的压差； 所在的整个管路系统的工作情形；调剂阀在选型时应当留意以下几点：1 挑选调剂阀的结构形式和材质；2 挑选流量特性； 3 挑选阀门口径第五章1、试分析串级掌握系统的特点,及其应用场合；（1）副回路（内环）具有快速调剂作用,它能有效地克服二次扰动的影响；（2）由于内环起了改善对象动态特性的作用,因此可以加大主调剂器的增益,提高系统的工作频率；（3）对负荷或操作条件的变化具有肯定的自适应才能；串级掌握系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对

16、掌握质量要求较高的场合；串级掌握系统： 就是采纳两个掌握器串联工作,主掌握器的输出作为副掌握器的设定值,由副掌握器的输出去操纵掌握阀,从而对主被控变量具有更好的掌握成效；通用串级掌握系统的方框图：见教材P107 图 5.11 串级掌握系统具有较好的掌握性的缘由：1 在系统结构上 , 它是由两个串接工作的掌握器构成的双闭环掌握系统 . 其中主回路是定值掌握,副回路是随动掌握；2 副回路的引入,大大克服了二次扰动对系统被调量的影响；3 副回路的引入 , 提高了整个系统的响应速度 ,使其快速性得到了提高；4 串级掌握系统对负荷或操作条件的变化有肯定的自适应才能副回路的设计主要是如何挑选副参数其设计原

17、就为：副参数的挑选应使副对象的时间常数比主对象的时间常数小,调剂通道短, 反应灵敏； 副回路应包含被控对象所受到的主要干扰；尽可能将带有非线性或时变特性的环节包含于副回路中；主回路的主要任务是：满意主参数的定值掌握要求；副回路的主要任务是：要快速动作以快速抵消落在副环内的二次干扰；共振现象： 假如主回路的工作频率接近副回路的谐振频率,较大的相位滞后, 这时反过来将严峻影响主回路的稳固性,地波动的现象；就副回路将出现出很高的增益和 从而使主副参数长时间地大幅度为防止共振现象,一般： Wd23Wd1；Td13Td2; 一般选取： Wd2=（310）Wd1；Td1=（310）Td2 串级掌握系统常采

18、纳的整定方法：逐步靠近法和两部整定法；常见的比值系统：单闭环比值掌握系统和双闭环比值掌握系统比值掌握系统：用来实现两个或以上物料之间保持肯定比值关系的过程掌握系统教材 P120公式（ 5-27 ）和（ 5-30 ）名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料第六章1、前馈掌握和反馈掌握各有什么特点？为什么采纳前馈掌握 系统的掌握品质？- 反馈复合系统能较大地改善反馈掌握的特点：基于偏差来排除偏差；“ 不准时” 的掌握；存在稳固性问题；对各种扰动均有校正作用；掌握规律通常是P、PI 、PD或 PID 等典型规律

19、；前馈掌握的特点：1 前馈掌握是按干扰作用的大小进行掌握的,假如掌握作用恰倒好处 ,一般比反馈掌握准时；2 前馈掌握属于开环掌握系统；3 前馈掌握使用的是依对象特性而定的专用掌握器；4 一种前馈掌握作用只能克服一种干扰前馈反馈掌握的优点：1 增加了反馈回路,简化了前馈掌握系统,只需要对主要的干扰进行前馈补偿, 其他干扰可由反馈掌握予以校正；2 反馈回路的存在 , 降低了前馈掌握模型的精度要求； 3 负荷或工况变化时 , 对象特性也要变化 , 可由反馈掌握加以补偿 , 具有肯定的自适应才能反馈掌握系统的不足: 在被控对象出现大迟延, 多干扰等难以掌握的特性, 而又期望得到较好的过程响应时 , 反

20、馈掌握难以得到好的成效前馈掌握系统的不足之处 : 稳固性 , 精确性 , 快速性 1 静态精确性难保证 要达到高度的静态精确性 , 需要有精确的数学模型 , 精确的测量外表和运算装置 , 而且 , 模型中的系数也可能随运行条件而变化2 前馈掌握是针对详细的扰动进行补偿的 , 一种前馈掌握作用只能克服一种干扰 . 3 属于开环掌握,对被调量无检验反馈掌握的优点PID掌握 ：原理简洁 , 使用便利 , 不需知道对象的准确模型；适应性强；鲁棒性强 , 掌握品质对被控对象特性的变化不敏锐前馈掌握与常规 PID 空制的比较： 前馈掌握比 PID 空制准时, 能更早地校正偏差； 前馈掌握超调量小； 前馈掌

21、握作用时间短；静态前馈空制除了有较高的掌握精度外,仍具有固有的稳固性和很强的自身平稳倾向如料液没流量后,蒸汽也会自动关断静态前馈掌握缺点： 负荷变化时都有一段动态不平稳过程,表现为瞬时温度误差； 如果负荷情形与起初调整系统时的情形不同 , 就有可能显现残差 . 可以采纳前馈掌握的过程的特点： 扰动通道和调剂通道的传递函数性质相近 假如有纯迟延,在数值上比较接近第七章相对增益的定义：令某一通道 uj yi 在其它系统为开环时的放大系数与该通道在其它系统均为闭环时的放大系数之比,用 ij 表示；第一放大系数 pij ：在其它掌握量 ur r j 均不变的前提下,uj 对 yi 的开环增益其次放大系数 pij ：在利用掌握回路使其它被控量 yr r i 均不变的前提下,uj 对 yi 的开环增益相对增益与耦合程度：当通道的相对增益接近于 1,例如 0.8 ij 1.2 ,就说明其它通道对该通道的关联作用很小 ; 无需进行解耦系统设计；当相对增益小于零或接近于零时,说明使用本通道调剂器不能得到良好的掌握成效；或者说, 这个通道的变量选配不适当,应重新挑选；当相对增益 0.3 0.7 或 1.5 时,就说明系统中存在着特别严峻的耦合；需要考虑进行解耦设计或采纳多变量掌握系统设计方法；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页