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1、1總復習總復習22|過程控制系統(tǒng)的組成（過程控制系統(tǒng)的組成（P2）四個基本組成部分：被控對象、檢測與變送四個基本組成部分：被控對象、檢測與變送儀表、調節(jié)器（控制器）、執(zhí)行機構。儀表、調節(jié)器（控制器）、執(zhí)行機構。|過程控制系統(tǒng)基本結構圖過程控制系統(tǒng)基本結構圖;|控制系統(tǒng)系統(tǒng)的性能指標（工程意義是什么，控制系統(tǒng)系統(tǒng)的性能指標（工程意義是什么，給出階躍響應，會計算相應的指標值）給出階躍響應，會計算相應的指標值）第一章 概述33什么是對象的數(shù)學模型？（表達對象輸出什么是對象的數(shù)學模型？（表達對象輸出與輸入關系的數(shù)學表達式）與輸入關系的數(shù)學表達式）過程控制系統(tǒng)建模的基本方法有哪些？其過程控制系統(tǒng)建模的基
2、本方法有哪些？其基本原理是什么？基本原理是什么？P9要求：掌握機理法的建模步驟，會用機理要求：掌握機理法的建模步驟，會用機理法對簡單對象進行建模。法對簡單對象進行建模。要求：記住自衡單容對象、雙容對象、無要求：記住自衡單容對象、雙容對象、無自衡單容對象的數(shù)學模型及其單位階躍響應自衡單容對象的數(shù)學模型及其單位階躍響應曲線。曲線。時域法測定對象動態(tài)特性的數(shù)據(jù)處理：作時域法測定對象動態(tài)特性的數(shù)據(jù)處理：作圖法、兩點法（主要針對一階對象的圖法、兩點法（主要針對一階對象的K、T、）第二章 過程控制系統(tǒng)建模方法44作業(yè)：作業(yè)：P37 2.10 2.13 2.14 （分別用作圖法和兩點法）（分別用作圖法和兩點
3、法）第二章 過程控制系統(tǒng)建模方法55掌握過程控制系統(tǒng)設計的步驟掌握過程控制系統(tǒng)設計的步驟;掌握被控量、控制量的選擇原則掌握被控量、控制量的選擇原則;根據(jù)工藝條件，能夠設計簡單控制系統(tǒng)（選擇控制量、根據(jù)工藝條件，能夠設計簡單控制系統(tǒng)（選擇控制量、被控量、執(zhí)行機構的氣開、氣關特性、調節(jié)器的正反被控量、執(zhí)行機構的氣開、氣關特性、調節(jié)器的正反作用、畫控制原理圖、方框圖）作用、畫控制原理圖、方框圖）;調節(jié)閥流量系數(shù)調節(jié)閥流量系數(shù)P50、流量特性、流量特性P53、可調比、可調比p51的定義的定義根據(jù)調節(jié)閥的理想流量特性，可以分為哪幾種？根據(jù)調節(jié)閥的理想流量特性，可以分為哪幾種？P53調節(jié)閥氣開、氣關是如何
4、規(guī)定的？選擇原則是什么？調節(jié)閥氣開、氣關是如何規(guī)定的？選擇原則是什么？第三章做過的作業(yè)。第三章做過的作業(yè)。第三章第三章 過程控制系統(tǒng)的設計過程控制系統(tǒng)的設計661.比例度的定義。比例度的定義。P71（會計算）（會計算）2.PID參數(shù)對調節(jié)過程的影響。參數(shù)對調節(jié)過程的影響。3.調節(jié)器的正、反作用是如何規(guī)定的？調節(jié)器的正、反作用是如何規(guī)定的？如何確定控制系統(tǒng)中調節(jié)器的正、反如何確定控制系統(tǒng)中調節(jié)器的正、反作用？作用？4.調節(jié)器參數(shù)的工程整定方法有哪些？調節(jié)器參數(shù)的工程整定方法有哪些？了解其整定過程。了解其整定過程。5.作業(yè)：作業(yè)：4.1、4.4、4.7、4.9第四章第四章 PID調節(jié)原理調節(jié)原理7
5、第四章第四章 PID調節(jié)原理調節(jié)原理1 1、有一臺、有一臺PIPI調節(jié)器，調節(jié)器，=100%=100%，Ti=1Ti=1分，若將分，若將P P改為改為200%200%時，：時，：1 1、調節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定程度提高還是降低？為什么？、調節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定程度提高還是降低？為什么？2 2、動差增大還是減??？為什么？、動差增大還是減小？為什么？3 3、靜差能不能消除？為什么？、靜差能不能消除？為什么？4 4、調節(jié)時間加長還是縮短？為什么？、調節(jié)時間加長還是縮短？為什么？答案：答案：U=KpU=Kp*e+Kp/Tiedte+Kp/Tiedt其中：其中：UU輸出變化量，輸出變化量，ee輸入變化量，輸入變化量，KpKp
6、比例常數(shù)，比例常數(shù)，Kp=1/Kp=1/;當當從從100%100%變?yōu)樽優(yōu)?00%200%、TiTi不變時，偏差不變時，偏差e e不變，輸出信號不變，輸出信號UU變小。變小。所以：所以：1 1、穩(wěn)定程度提高（因為、穩(wěn)定程度提高（因為增大后，增大后，UU變小，不易振蕩）。變小，不易振蕩）。2 2、動差增大（由于、動差增大（由于UU變小后，調節(jié)幅度小即調節(jié)作用弱，造變小后，調節(jié)幅度小即調節(jié)作用弱，造成動差增大）。成動差增大）。3 3、靜差會消除（因有積分作用存在）。、靜差會消除（因有積分作用存在）。4 4、調節(jié)時間加長（因、調節(jié)時間加長（因KpKp是調節(jié)器的放大系數(shù)，當比例度是調節(jié)器的放大系數(shù)，當
7、比例度P P增大增大即即KpKp減小時，調節(jié)器靈敏度降低，則克服動、靜差的時間加長）。減小時，調節(jié)器靈敏度降低，則克服動、靜差的時間加長）。8第四章第四章 PID調節(jié)原理調節(jié)原理 2.2.一般常規(guī)調節(jié)系統(tǒng)在負荷變動或變動較大時，一般常規(guī)調節(jié)系統(tǒng)在負荷變動或變動較大時，為什么調節(jié)質量會變壞？如何解決？為什么調節(jié)質量會變壞？如何解決？答案：一般常規(guī)調節(jié)系統(tǒng)中的調節(jié)參數(shù)只能人工答案：一般常規(guī)調節(jié)系統(tǒng)中的調節(jié)參數(shù)只能人工調節(jié)，在工藝正常運行是調整好的調節(jié)，在工藝正常運行是調整好的PIDPID參數(shù)，參數(shù)，只能保證在這種狀態(tài)下的調節(jié)質量，而調節(jié)對只能保證在這種狀態(tài)下的調節(jié)質量，而調節(jié)對象特性都為非線性的，
8、在負荷工況變動較大時，象特性都為非線性的，在負荷工況變動較大時，對象特性將發(fā)生變化，因此原來的調節(jié)器參數(shù)對象特性將發(fā)生變化，因此原來的調節(jié)器參數(shù)就不再適應，這時要根據(jù)具體情況重新整定調就不再適應，這時要根據(jù)具體情況重新整定調節(jié)器參數(shù)才有可能使調節(jié)質量變好。節(jié)器參數(shù)才有可能使調節(jié)質量變好。9第四章第四章 PID調節(jié)原理調節(jié)原理3、爐出口溫度調節(jié)，當適當引入微分作用、爐出口溫度調節(jié)，當適當引入微分作用后，有人說比例度可以比無微分時小些，后，有人說比例度可以比無微分時小些，積分時間也可短些，對嗎？為什么？積分時間也可短些，對嗎？為什么？答案：這樣說是對的。因為微分作用是超答案：這樣說是對的。因為微分
9、作用是超前的調節(jié)作用，其實質是阻止被調參數(shù)前的調節(jié)作用，其實質是阻止被調參數(shù)的變化，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，適當?shù)臏p的變化，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，適當?shù)臏p小比例度和積分時間有利于提高系統(tǒng)的小比例度和積分時間有利于提高系統(tǒng)的質量。質量。10第五章第五章 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)掌握串級控制系統(tǒng)的結構形式掌握串級控制系統(tǒng)的結構形式5.35.3、5.75.7、5.85.811第六章第六章 特殊控制系統(tǒng)特殊控制系統(tǒng)1.比值控制系統(tǒng)的定義、工藝比值與比值系數(shù)的含義有什比值控制系統(tǒng)的定義、工藝比值與比值系數(shù)的含義有什么不同？比值系數(shù)的計算與什么有關？（并說明二者么不同？比值系數(shù)的計算與什么有關？（并說明二者之間的關
10、系。之間的關系。）2.比值控制系統(tǒng)的結構形式，各有什么特點？比值控制系統(tǒng)的結構形式，各有什么特點？3.均勻控制系統(tǒng)的概念。均勻控制系統(tǒng)的概念。4.分程控制系統(tǒng)的概念、應用于哪些場合？信號分程如何分程控制系統(tǒng)的概念、應用于哪些場合？信號分程如何實現(xiàn)？實現(xiàn)？5.如何處理分程信號的銜接問題？如何處理分程信號的銜接問題？6.什么是自動選擇性系統(tǒng)？有哪些結構形式？什么是自動選擇性系統(tǒng)？有哪些結構形式？12第六章第六章 特殊控制系統(tǒng)特殊控制系統(tǒng)6.1 6.1 分程調節(jié)系統(tǒng)常要加裝（分程調節(jié)系統(tǒng)常要加裝（）來達到分程的目的。）來達到分程的目的。A A調節(jié)器調節(jié)器 B.B.變送器變送器 C.C.閥門定位器閥門
11、定位器 D.D.測量儀表測量儀表6.2 6.2 設制分程調節(jié)系統(tǒng)的目的是（設制分程調節(jié)系統(tǒng)的目的是（）A A為了滿足工藝的特殊要求為了滿足工藝的特殊要求 B B 擴大可調比擴大可調比 C C為了滿足工藝的特殊要求，擴大可調比為了滿足工藝的特殊要求，擴大可調比 D.D.為了系統(tǒng)安全為了系統(tǒng)安全6.3 6.3 均勻調節(jié)系統(tǒng)調節(jié)器參數(shù)應為（均勻調節(jié)系統(tǒng)調節(jié)器參數(shù)應為（）。）。A A比例度小于比例度小于100%100%B B 比例度大于比例度大于100%100%C C比例度等于比例度等于100%D.100%D.比例度大于比例度大于100%100%20020013第六章第六章 特殊控制系統(tǒng)特殊控制系統(tǒng)6
12、.4 6.4 如圖控制系統(tǒng)為（如圖控制系統(tǒng)為（B B）A A單閉環(huán)控制系統(tǒng)單閉環(huán)控制系統(tǒng) B B單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng) C C開環(huán)比值系統(tǒng)、開環(huán)比值系統(tǒng)、D D、均勻控制系統(tǒng)、均勻控制系統(tǒng)6.5 6.5 如圖控制系統(tǒng)為（如圖控制系統(tǒng)為（C C）A A雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng) B B單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)C C變比值控制系統(tǒng)、變比值控制系統(tǒng)、D D、串級控制系統(tǒng)、串級控制系統(tǒng)14第六章第六章 特殊控制系統(tǒng)特殊控制系統(tǒng)6.6 如圖控制系統(tǒng)為（如圖控制系統(tǒng)為（）A A單回路控制系統(tǒng)單回路控制系統(tǒng) B B分程控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng) C C串級控制系統(tǒng)、串級控制系統(tǒng)
13、、D D、均勻控制系統(tǒng)、均勻控制系統(tǒng)15第六章第六章 特殊控制系統(tǒng)特殊控制系統(tǒng)6.7 甲的正常流量為甲的正常流量為240Kg/h240Kg/h，儀表量程為，儀表量程為0-360Kg/h0-360Kg/h；乙的常用流量為乙的常用流量為120Nm3/h120Nm3/h，儀表量程為，儀表量程為0-240Nm3/h0-240Nm3/h，設計控乙的單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，畫出流程圖并計算設計控乙的單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，畫出流程圖并計算引入開方運算與不引入開方運算所分別設置的比值系引入開方運算與不引入開方運算所分別設置的比值系數(shù)。數(shù)。1515分。分。解：單比值控制流程圖：解：單比值控制流程圖：引入開方器：引入開
14、方器：無開方器：無開方器：1max212max1203600.75240240FFKFF221max212max()()0.5625FFKFF16第七章第七章 補償控制補償控制掌握前饋控制系統(tǒng)的基本結構。掌握前饋控制系統(tǒng)的基本結構。靜態(tài)前饋、動態(tài)前饋控制器的的數(shù)學模型。靜態(tài)前饋、動態(tài)前饋控制器的的數(shù)學模型。前饋反饋控制在哪些優(yōu)點？前饋反饋控制在哪些優(yōu)點？P170（或者：（或者：工業(yè)控工業(yè)控制中為什么不用純前饋，而選用前饋加反饋。制中為什么不用純前饋，而選用前饋加反饋。）何為大遲延過程系統(tǒng)？如何對大遲延對象進行控制？何為大遲延過程系統(tǒng)？如何對大遲延對象進行控制？Smith預估器的設計思想是什么？
15、預估器的設計思想是什么？7.3題題、7.4題。題。引入前饋必須遵循哪些原則？引入前饋必須遵循哪些原則？P171答：答：1）系統(tǒng)中的振動量是可測不可控的。）系統(tǒng)中的振動量是可測不可控的。2）系統(tǒng)中的振）系統(tǒng)中的振動量的變化幅值大、頻率高。動量的變化幅值大、頻率高。3）控制通道的滯后時）控制通道的滯后時間較大或干擾通道的時間常數(shù)較小。間較大或干擾通道的時間常數(shù)較小。17前饋控制適用于什么場合？為什么它常與反饋控制構成前饋反前饋控制適用于什么場合？為什么它常與反饋控制構成前饋反饋控制系統(tǒng)？對于擾動通道傳遞函數(shù)，控制通道傳遞函數(shù)的前饋饋控制系統(tǒng)？對于擾動通道傳遞函數(shù)，控制通道傳遞函數(shù)的前饋反饋控制系統(tǒng)
16、，求前饋控制器反饋控制系統(tǒng)，求前饋控制器Gff(s)。答：答：1.前饋控制是按擾動而進行的控制，因此，前饋控制常用于前饋控制是按擾動而進行的控制，因此，前饋控制常用于以下場合：一是擾動必須可沒，否則無法實施控制以下場合：一是擾動必須可沒，否則無法實施控制;二是必須經(jīng)常二是必須經(jīng)常有比較顯著和比較頻繁的擾動，否則沒有必要。三是存在對被控有比較顯著和比較頻繁的擾動，否則沒有必要。三是存在對被控參數(shù)影響較大且不易直接控制的擾動。參數(shù)影響較大且不易直接控制的擾動。2.前饋控制是一種補償控制。一般來講，前饋控制無法全部前饋控制是一種補償控制。一般來講，前饋控制無法全部補償擾動對被控量的影響。因此，單純的
17、前饋控制系統(tǒng)在應用中補償擾動對被控量的影響。因此，單純的前饋控制系統(tǒng)在應用中具有一定的局限性。為克服這一弊端，前饋控制常與反饋控制聯(lián)具有一定的局限性。為克服這一弊端，前饋控制常與反饋控制聯(lián)用，構成前饋反饋控制系統(tǒng)。對最主要的、顯著的、頻繁的無用，構成前饋反饋控制系統(tǒng)。對最主要的、顯著的、頻繁的無法直接控制的擾動，由前饋來進行補償控制法直接控制的擾動，由前饋來進行補償控制;對無法完全補償?shù)臄_對無法完全補償?shù)臄_動影響，由反饋控制根據(jù)被控制量所產(chǎn)生的偏差的大小來進行控動影響，由反饋控制根據(jù)被控制量所產(chǎn)生的偏差的大小來進行控制。制。3.系統(tǒng)原理圖如圖所示。系統(tǒng)原理圖如圖所示。18綜合綜合1.1.如圖示
18、加熱爐，采用控制燃料氣流量來保證加熱爐出如圖示加熱爐，采用控制燃料氣流量來保證加熱爐出口溫度恒定?？跍囟群愣?。2020分。分。1.1.若進料量是主要擾動且不可控制時，設計合理的控若進料量是主要擾動且不可控制時，設計合理的控制方案，并作簡要說明。制方案，并作簡要說明。2.2.當燃料氣閥前壓力是是主要擾動且不可控時，設計當燃料氣閥前壓力是是主要擾動且不可控時，設計合理的控制方案，并作簡要說明。合理的控制方案，并作簡要說明。19答：當總進料量是主要擾動時，控制方案如圖所示。該方答：當總進料量是主要擾動時，控制方案如圖所示。該方案為前饋反饋控制系統(tǒng)方案。如果負荷是主要擾動，案為前饋反饋控制系統(tǒng)方案。如
19、果負荷是主要擾動，我們將總進料量測出，將流量信號送到前饋補償裝置，我們將總進料量測出，將流量信號送到前饋補償裝置，其輸出與溫度控制器的輸出相迭加，作為總的控制作用。其輸出與溫度控制器的輸出相迭加，作為總的控制作用。這時，當進料量發(fā)生變化后，不需要等到出現(xiàn)偏差，燃這時，當進料量發(fā)生變化后，不需要等到出現(xiàn)偏差，燃料量就會及時作相應的調整，結果使控制過程中的溫度料量就會及時作相應的調整，結果使控制過程中的溫度偏差大為減小。偏差大為減小。當燃料壓力是主擾動時，控制方案如圖年示。該方當燃料壓力是主擾動時，控制方案如圖年示。該方案為被加熱物料出口溫度對燃料氣流量的串級控制系統(tǒng)案為被加熱物料出口溫度對燃料氣流量的串級控制系統(tǒng)方案。當燃料氣壓力發(fā)生變化是，利用副環(huán)的作用，可方案。當燃料氣壓力發(fā)生變化是，利用副環(huán)的作用，可以迅速地對擾動作出反應，調整燃料閥的開度，調整較以迅速地對擾動作出反應，調整燃料閥的開度，調整較為及時。但是這只是一個粗略的調整，擾動對溫度的影為及時。但是這只是一個粗略的調整，擾動對溫度的影響還需通過主環(huán)作進一步的細調，使被控的主變量響還需通過主環(huán)作進一步的細調，使被控的主變量被加熱物料出口溫度保持在期望值。被加熱物料出口溫度保持在期望值。20
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