过程工程控制总复习题笔记.doc

-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、 常规单回路构造框图2、 控制系统的性能指标1衰减比用于经历法进展参数诊定，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 n=1：等幅震荡 n>1：衰减震荡 n<1：发散震荡 n一般取4:110:12超调量衡量随动系统： 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 反映控制准确度的稳态指标 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，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，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：*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； 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对系统静态或动态控制质量都有害静态质量：控制质量动态质量：动态控制质量2） 大些好控制作用灵敏，控制干扰能力强；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；在前向通道与串联，调整，在一定范围内可以补偿，到达控制过程的最正确配合；对象动态特性分析：1） 干扰通道：2） 干扰通道：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 ：大小反映了系统动态过程控制作用的强弱太大：操作反映慢、控制作用弱、稳定性好太小：控制作用太灵敏。操作频繁、易产生震荡结论：实际中希望小些，有利于快速克制扰动，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；5） 控制通道：常用/来衡量<0.1：可以不采用时滞补偿 0.5<<1.5：可以考虑采用时滞补偿>1.5：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：通道时间常数和减小可以使频率提高，稳定裕度增加，过渡过程面积减小；减小可以提高控制质量，可以减小动态误差 测量变送环节对控制质量的影响主要表达在检测元件的滞后和信号传递的滞后；解决方法：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 假设无气源时，希望阀全关，则应选择气开阀 假设无气源时，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控制阀的构造形式：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的选取PID1控制算法 P： PI： PD： PID： 2PID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，积分作用才停顿，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，积分速度越快，积分特性曲线斜率越大，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。 3PID的参数诊定填空题 经历法、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系统参数/min/min温度20-603-100.5-3流量40-1000.1-1压力30-700.4-3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拟简单，并具有较好的动态和静态特性；3比拟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；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；2、超调量用来衡量随动系统，最大动态偏差用来衡量定值系统；3、*调节系统采用比例积分作用调节器，在参加微分作用的后，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,引入微分作用是为了克制容量滞后；2、*调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到适宜的调节输出，在参加积分作用的过程中，应减小调节器的放大倍数；3、使用PID控制器对被控对象进展控制时，控制器增益越大，调节作用越强，系统的余差越小，最大偏差越小，稳定性变差；积分时间越小，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,引入微分作用是为了克制容量滞后。*调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到适宜的调节输出，在参加积分作用的过程中，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，因此调节器参加微分作用主要是用克制容量滞后；8、调节器的根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；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，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。假设其值太小的话，控制系统可能发生发散振荡；6、反响对象特性的参数有放大倍数、时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，表示控制作用越灵敏，克制扰动能力越强。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、控制阀的选择包括构造材质的选择、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/Qma*)与阀门相对行程(l/L)之间的关系,称为调节阀的(流量)特性;假设阀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(经历法)，(衰减曲线法)，(临界比例度法)，(反响曲线法)；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局部组成；9、被控变量是指工艺要求以一定的精度保持恒定或随*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表达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历法，简单方便，工程实际中广泛采用的一般有经历凑试法、衰减曲线法、临界比例度法和响应曲线法；12、过程控制的根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、湿度等进展控制，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量特性；假设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；反作用执行构造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，其静态放大倍数取正；22、控制阀的选择主要从构造类型、流量特性、口径和作用方式四个方面考虑；23、定值控制系统的过度过程有非周期发散过程、非周期衰减过程、发散震荡过程、衰减震荡过程和等副震荡过程；工业中一般要求为衰减震荡过程，随动系统一般为单调过程；B：复杂控制系统模块1、常见的比值控制系统有开环比值、单闭环比值、双闭环比值和串级比值；2、常见的复杂控制系统有串级控制、前馈控制、比值控制、均匀控制、分程控制和选择控制；3、防积分饱和的方法有对控制器的输出限幅、限制控制器的积分局部输出和积分切除法；4、串级控制系统能够迅速克制进入副回路的扰动，改善主控制器的广义对象特性，容许副回路内个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；5、串级控制系统的扰动有一次扰动、二次扰动、一二次扰动并存；6、串级控制系统副调节器具有粗调的作用，主控制器具有细调的作用；7、串级控制系统的主环是定值系统，副环是随动系统；8、串级控制系统的副被控变量的选择原则是主要扰动作用在副对象上、使副对象包含更多的扰动、主副对象的时间常数不能太接近；9、串级控制系统中主控制器应选用PI或PID控制规律，副控制器应选用P控制规律；10、串级均匀控制系统的整定方法有经历法和停留时间法；11、串级调节系统,一般情况下主回路选择PID或PI调节规律调节器,副回路选用P调节规律调节器；如果副回路采用差压法测流量，应采用开方器补偿；11、串级控制系统主回路一般是一个定值控制系统，副回路一般是一个随动控制系统；12、串级控制系统能迅速克制进入副回路的扰动，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；13、常见的均匀控制系统的组成构造有简单均匀控制系统、串级均匀控制系统、双冲量均匀控制系统；14、在比值控制系统中，保持比值关系的两种物料必有一种处于主导地位，这种物料称为主导物料，另一种物料则跟随它的变化，并能保持流量的比值关系，则称为从动物料；15、双闭环控制系统是有一个(定制控制)的主流量回路和一个跟随主流量变化的副流量控制回路组成；16、比值控制系统按性质可分为定比值控制和变比值控制；17、定值控制系统是按偏差进展控制的，而前馈控制是按扰动进展控制；的；前者是闭环控制，后者是开环控制。18、设计分程控制的目的是扩大控制阀的可调范围、满足工艺的要求；19、分程控制属于单回路控制系统，特点是阀多且分程；20、往复泵的控制方案有改变原动机的转速、控制泵的出口旁路和改变冲程s；21、加热炉的燃料油系统应选用气开式调节阀；锅炉液位控制的冷水阀应采用气关式调节阀；22、调节系统中调节器正、反的作用确实定是依据(实现闭环回路的负反响)；23、离心泵的控制方案有直接节流法、改变泵的转速和改变旁路回流量；24、Smith预估补偿原理是预先估计出被控过程的数学模型，然后将预估器并联在被控过程上，使其对过程中的纯滞后进展补偿；25在离心泵的控制方案中，机械效率最差的是通过旁路控制；26、控制系统的投运步骤是检测系统投入运行、调节手动阀门、控制器投运；27、定值控制系统是按偏差进展控制的，而前馈控制是按干扰进展控制的；前者是闭环控制，后者是开环控制。前馈控制一般应用于扰动可测和扰动显著与扰动频繁的场合；28、按过程控制系统构造特点来分类可分为反响控制系统、前馈控制系统、前馈-反响系统。简答题 一：常规单回路控制系统1、 过程控制系统按其根本构造形式可分为几类?其中闭环系统中按设定值的不同形式又可分为几种?答：过程控制系统按其根本构造形式可分为闭环自动控制系统和开环自动控制系统。 在闭环控制系统中，按照设定值的不同形式又可分为：(1) 定值控制系统：设定值不变 作用：保证在扰动的作用下使被控变量始终保持在设定值上；(2) 随动控制系统：设定值变化 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：设定值按一定的时间程序自动变化 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很重要2、什么是调节器的控制规律？试述过程控制系统中常用的控制规律及其特点。答：1)调节器的输出信号随着它的输入偏差信号变化的规律叫控制规律 2控制系统中常用的控制规律有比例(P)、比例积分(PI)、比例积分微分(PID)控制规律。比例控制规律是控制器的输出信号与它的输入信号(给定值与测量值的偏差)成比例。它的特点是控制及时，克制干扰能力强，但在系统负荷变化后，控制结果有余差。比例积分控制规律是控制器的输出信号不仅与输入信号成比例，而且与输入信号对时间的积分成比例。它的特点是能够消除余差，但是积分控制作用比拟缓慢、控制不及时。比例积分微分控制规律是在比例积分的根底上再加上微分作用，微分作用是控制器的输出与输入的变化速度成比例，它对克制对象的容量滞后有显著的效果。3、工程上常用的控制规律有哪几种？主要用于什么工况？1） 比例控制器：控制质量要求不高，允许有余差2） 比例积分控制器：不允许有余差3） 比例微分控制器：用于过程容量滞后较大的场合4） 比例积分微分控制4、 纯比例调节为什么不能去除剩余偏差？ 因为纯比例调节器输出的变化完全依赖于偏差的存在。也就是说，这种调节作用只有偏差存在才能起作用，所以纯比例调节作用的结果必然有余差存在5、什么是调节对象，给定值和偏差？ 1自动调节系统的生产设备叫做调节对象； 2生产中要求保持的工艺指标较给定值； 3自动调节过程中给定值与测量值之差为偏差；6、常用的调节阀理想流量特性有哪些？答：常用的调节阀理想流量特性有：直线流量特性、等百分比(对数)流量特性、快开特性。7、工业过程中被控对象的动态特性有哪些特点？ 根据输出相对于输入变化的响应情况可以将过程分为两大类：自衡与非自衡过程； 自衡过程：当输入变化时，无需外加的人和控制作用，过程能够自发地趋于心得平衡状态的性质为自衡过程。包括纯滞后、单容和多容过程； 非自衡过程：当输入发生变化时，非自衡过程不能够自发地趋于心得平衡状态；7、试分别说明调节阀的流量特性、理想流量特性、工作流量特性；1） 流量特性：流过阀门的调解介质相对流量与阀杆相对行程之间的关系；2） 理想流量特性：控制阀的前后压差保持不变时得到的流量特性，即常数，；3） 工作流量特性：控制阀的前后压差不能恒定时得到的流量特性，即常数，；8、简述什么是有自衡能力的被控对象。当被控对象受到干扰作用，平衡状态被破坏后，不需要外加控制作用，能依靠自身到达新的平衡状态的能力称为有自衡能力，这种对象称为有自衡能力的被控对象。9、自动调节系统的工作品质用什么指标来衡量？1） 最大偏差2） 余差3） 衰减比4） 震荡周期5） 过渡时间6） 调节时间10、简述被控变量与操作变量的选择原则？解： 1被控变量的选择原则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拟简单，并具有较好的动态和静态特性；3比拟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； 2操纵变量的选择原则2） 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；11、控制器参数整定的任务是什么?工程上常用的控制器参数整定有哪几种方法?答：控制器参数整定的任务是：根据已定的控制方案，来确定控制器的最正确参数值(包括比例度积分时间微分时间)，以便使系统能获得好的控制质量；控制器参数的工程整定法主要有临界比例度法、衰减曲线法和经历凑试法等。12、开环控制与反响控制的比拟 开环 优点:构造简单，本钱低廉，工作稳定，当输入信号和扰动能预先知道时，控制效果较好。 缺点：不能自动修正被控制量的偏离，系统的元件参数变化以及外来的未知扰动对控制精度影响较大。 闭环 优点：具有自动修正被控制量出现偏离的能力，可以修正元件参数变化以及外界扰动引起的误差，控制精度高。 缺点：被控量可能出现振荡，甚至发散。13、控制通道特性对系统质量影响A、放大倍数Ko的影响 Ko越大，则操纵变量对被控变量的影响越大，这表示它的调节更为有效。闭环系统放大倍数乘积KcKo一般是定值(动态特性要求)，一般使Ko>Kf，通过根轨迹分析得到K0取值尽可能大，至少大于干扰通道放大倍数Kf；B、时间常数T0的影响 T0越大，经过的容量数越多，可控性指标越小，控制越不及时，系统的控制质量越低。T0减小，控制作用越及时，克制扰动快，过渡时间短。但T0太小控制作用太强，易引起振荡，稳定性下降。所以T0要适当小一点，使得控制及时又保证控制质量。C、纯延迟的0影响。 0会降低系统稳定性(通过频率特性分析可得到)；纯延迟使得调节器作用要滞后0，将引起超调增大，最大偏差增加，动态指标下降。从而严重降低控制质量。容量延迟c可以引入微分环节显著改善,对0根本没有作用。0越小越好,尽量防止引入纯延迟环节。二：复杂控制系统12、 简述串级系统的特点和适用的场所以及设计的原则A 1副回路内环具有快速调节作用，它能有效地克制二次扰动的影响； 2改善了对象的动态特性，提高了系统的动作频率，在一样的衰减比下，主调节器的增益可显著加大； 3对负荷或操作条件的变化具有一定的自适应能力，并能自动地克制副对象增益或调节阀特性的非特性对控制性能的影响； 4副回路可以按照主回路的需要更准确的控制操作变量的质量流和能量流；B 串级控制系统主要应用于：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、对控制质量要求较高的场合。具体而言：用于克制被控过程较大的容量滞后；用于克制被控过程的纯滞后；用于抑制变化剧烈而且幅度大的扰动；用于克制被控过程的非线性。C 副回路应包括尽可能多的扰动； 应使主、副过程的时间常数适当匹配。原则上，主副过程时间常数之比应在3到10范围内；副回路设计应考虑工艺上的合理性；副回路设计应考虑经济性原则。13、简述前馈控制的特点 1前馈控制是按照干扰作用的大小和方向进展控制的，控制及时。（2） 前馈控制属于开环控制系统，这是前馈控制的缺乏之处。3前馈控制器是专用控制器。4一种前馈作用只能克制一种干扰。14、前馈控制适用于什么场合？ 前馈控制是按扰动而进展控制的，因此，前馈控制常用于的场合：1一是扰动必须可测，否则无法实施控制；2二是必须经常有比拟显著和比拟频繁的扰动，否则无此必要；3三是存在对被控参数影响较大且不易直接控制的扰动。14、前馈控制系统的局限性 前馈控制属于开环控制方式； 完全补偿难以满足，因为：要准确掌握过程扰动通道特性Wfs及控制通道特性Wos是不容易的；即使前馈模型Wms能准确求出，有时工程上也难以实现；对每一个扰动至少使用一套测量变送仪表和一个前馈控制器，这将会使控制系统庞大而复杂。15、设置均匀控制系统的目的和特点是什么？ 1目的：使两个工艺参数在规定范围内能缓慢地均匀的变化，使前后设备在物料供求上相互兼顾均匀协调的系统； 2特点：1)表征前后供求矛盾的两个变量都是变化的，且变化是缓慢的； 2)前后相互联系又相互矛盾的两个变量应在允许的范围内； 3比例度和积分时间都整定的比拟大，控制作用弱；很重要16、前馈控制和反响控制各有什么特点？为什么采用前馈-反响复合系统能较大的改善系统的控制品质？特别重要1前馈控制特点 1依据扰动动作 2扰动可测，但不要求被控量可测 3超前调节，可实现系统输出的不变性 4开环调节，无稳定性问题 5系统仅能感受有限个可测扰动 6对于干扰与控制通道的动态模型，要求而且准确 7对时变与非线性对象的适应性弱2） 反响控制的特点 1依据偏差动作 2被控量直接可测 3滞后调节，依据偏差控制，存在偏差才能调节 4闭环调节，存在稳定性问题 5系统可感受所有影响输出的扰动 6对通道模型要求弱，大多情况下无需各通道模型 7对时变与非线性对象的适应性与鲁棒性强3） 从前馈控制角度，由于增加了反响控制，降低了对前馈控制模型的准确要求，并能对未选做前馈信号的干扰产生校正作用；从反响控制角度，由于前馈控制的存在，对主要干扰做了及时的粗调作用，大大减少了对控制的负担； 具体来说：前馈控制是一种补偿控制。一般来讲，前馈控制无法全部补偿扰动对被控变量所产生的影响。因此，单纯的前馈控制系统在应用中就会带来一定的局限性。为克制这一弊端，前馈控制常与反响控制联用，构成前馈反响控制系统。对最主要的、显著的、频繁的无法直接控制的扰动，由前馈来进展补偿控制；对无法完全补偿的扰动影响，由反响控制根据其对被控变量所产生的偏差大小来进展控制。17、简单均匀控制系统与液位定值控制系统的区别是调节目的不同；调节器参数整定不同；工艺过程不同。18、什么是分程控制系统？分程控制系统的目的？ 1含义 一个控制器操纵几只阀门，并且是按输出信号的不同区间去操纵不同阀门。 2设计分程控制的目的 1为了扩大控制阀的可调范围，以改善控制系统的品质，阀的开关形式选择同向； 2是满足工艺上操作的特殊要求，阀的开关形式选择异向；19、解释串级控制、均匀控制、超驰控制、分程控制、阀位控制系统的含义。 1串级控制系统：值采用两个控制器串联工作，主控制器的输出作为副控制器的设定值，由副控制器的输入去操纵调节阀，从而对住被控变量具有更好的控制效果。2均匀控制系统：控制量和被控量在一定范围内都缓慢而均匀的变化的系统，称为均匀控制系统。 3超驰控制系统：指在一个控制系统中，设有两个控制器，通过上下值选择器选出能适应平安生产状态的控制信号，实现对生产过程的自动化控制。 4分程控制系统：一个控制器的输出信号分段分别去控制两个或两个以上调节阀动作的系统称为分程控制系统。5阀位控制系统：是综合考虑快速性、有效性、经济性和合理性的一种控制系统。20、什么是比值控制系统？有哪几种类型？特点是什么？画出构造原理图。1比值控制系统：用来实现两个或者两个以上物料保持一定比例关系的控制系统。2四种类型：开环比值控制，单闭环比值，双闭环比值，变比值。3开环比值：简单，但比值不准确，负荷变化大，适宜比值精度要求不高、允许符合变化的场所；4） 单闭环比值：比值可以准确，但负荷变化大，适宜比值准确要求高、允许符合变化的场所；5） 双闭环比值：比值准确，负荷变化小、构造复杂、适宜比值准确度要求高且符合变化小的场所；6） 变比值：可以完成比值的动态修正，满足复杂的工艺要求。构造复杂，用于要求变比值控制的场所；21、简述控制系统Smith预估补偿方案的原理和特点。 原理：在PID控制回路上再并联一个补偿回路，以此来抵消被控对象的时滞因素；Smith预估补偿方案的特点是预估出过程在根本扰动下的动态特性，然后由预估器进展补偿，力图使被延迟了时间的被调量超前反映到控制器，使控制器提前动作，从而明显的减小超调量和加速调节过程，改善控制系统的品质。22、 什么是阀位控制系统VPC?何时需采用这种系统？ 1控制调节阀来控制系统；2当系统要求控制品质较高时，又需要经济运行，节约能源的时候可以采用这类控制系统。它要求系统具备两个操纵变量，一个为提高品质的快速操纵变量，另一个为满足节能要求的慢操纵变量。23、 什么是控制器的“积分饱和现象？产生积分饱和的条件是什么？1有积分作用的控制器当偏差总不为0时，控制器的输出就要一直增加到最大或降低到最小；2有三个条件： 1控制器具有积分作用； 2控制器处于开环工作状态，其输出没有被送往执行器； 3控制器的输入偏差信号长期存在。在选择性控制系统中，没有被选择器选中的控制器就有可能产生积分饱和现象；复杂控制系统&1、串级控制系统1、 串级控制系统的根本原理及构造 方框图： 一个控制器的输出用来改变另一个控制器的设定值，两个控制器称为串级控制； 主控制器具有自己独立的设定值，只有副控制器的输出信号送给执行机构2、 串级控制系统的特点解答题 1副回路内环具有快速调节作用，它能有效地克制二次扰动的影响； 2改善了对象的动态特性，提高了系统的动作频率，在一样的衰减比下，主调节器的增益可显著加大； 3对负荷或操作条件的变化具有一定的自适应能力，并能自动地克制副对象增益或调节阀特性的非特性对控制性能的影响； 4副回路可以按照主回路的需要更准确的控制操作变量的质量流和能量流；注意 ：1主回路对副对象及控制阀的特性变化具有鲁棒性，但副回路本身却并没有这种特性。副对象或控制阀的特性的变化依然会较敏感地影响副回路的稳定性； 2主回路对副回路测量反响通道特性的变化没有鲁棒性；3、 串级系统的设计原则解答题 1副参数的选择应使副对象的时间常数小，调节通道短，反响灵敏； 2副回路应包含被控对象所受到的主要干扰； 3尽可能将带有非线性或时变特性的环节包含于副回路中；4、 常用的串级控制系统填空题/解答题温度+流量、温度+压力、液位+流量、温度+温度5、 串级系统副调节器选型填空题1副调节器常选择PI控制律； 2主调节器常选择PI或PID控制规律；6、 主副调节器正、反作用选择 填空题要使系统成为一个负反响系统7、 串级系统的防积分饱和 当主副控制器具有积分作用时，都可能会产生积分饱和现象。副控制器的防积分饱和与单回路时一样。 1抗积分保护法：积分限幅法、积分切除法、积分外反响法-串级&2、均匀控制系统1、 均匀控制系统定义 两个工艺参数在规定范围内能缓慢地均匀的变化，使前后设备在物料供求上相互兼顾均匀协调的系统；2、 均匀控制系统的特点 1)表征前后供求矛盾的两个变量都是变化的，且变化是缓慢的； 2)前后相互联系又相互矛盾的两个变量应在允许的范围内；3、 分类 1简单均匀控制 2串级均匀控制 3双冲量均匀控制系统4、 工程诊定1串级均匀控制系统的副环流量控制器的参数整定与普通流量控制器整定原则一样，即选择大的比例度和小的积分时间； 2液位控制器参数整定方法为：看曲线，整参数5、 对于纯比例控制 1先将比例度放置在估计不会引起液位超越的数值，例如P=100%左右； 2观察记录曲线，假设液位量大波动小于允许范围，则可增大P值，其结果必然是液位质量降低，而使流量质量更为平稳； 3当发现液位的最大波动可能超过允许范围时，则减小P值； 4反复调整P值，直到液位最大波动接近允许范围为止6、 对于比例积分控制1按纯比例控制进展整定，得到液位最大波动接近允许范围时的P值； 2适当增加P值后，加积分作用，逐渐减少积分作用，使液位在每次干扰后，都又恢复到设定值的趋势；