最新河南理工大學(xué)-過程控制-復(fù)習(xí)知識點(diǎn)全

1、精品資料1、過程控制系統(tǒng)的組成和各部分的作用。自動(dòng)控制系統(tǒng)由被控對象、測量變送 器、執(zhí)行器(控制閥)和控制器組成。被控對象：是指被控制的生產(chǎn)設(shè)備或裝置。測量變送器：用于測量被控變量，并按一定的規(guī) 律將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號作為輸出。執(zhí)行器：常用的是控制閥，接受來自控制器的命令信號，用于改變控制閥的開度?？刂破鳎核鼘⒈桓婵刈兞康臏y量值班與設(shè)定值進(jìn)行比較，得出偏差信號e(t),并按一定規(guī)律性輸出控制信號u(t)2、過程控制常用策略有哪些？各自的優(yōu)缺點(diǎn)？反饋控制：優(yōu)：能補(bǔ)償任意擾動(dòng)缺：1控制作用是滯后的，2調(diào)節(jié)過程是一個(gè)試差的過程，試差過程 容易不穩(wěn)定。前饋控制：優(yōu)：在擾動(dòng)影響被控變量之前就可以 將擾動(dòng)補(bǔ)

2、償?shù)羧保?測量成本高需要增加擾動(dòng)檢測 裝置，23、簡要闡述工業(yè)生產(chǎn)對過程控制的要求。安全性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性4、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的主要步驟。(1)確定控制目標(biāo)，選擇被控變量精品資料(2)選擇測量參數(shù)和測量儀表(3)操作變量的選擇與主要擾動(dòng)的分析(4)操作變量與被控變量的配對(5)控制方案與控制算法選擇(6)執(zhí)行器的選擇(7)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝、調(diào)試與投運(yùn)5、機(jī)理建模方法的主要步驟。(1)根據(jù)建模對象和模型的使用目的進(jìn)行合理的 假設(shè)(2)根據(jù)過程內(nèi)在機(jī)理建立數(shù)學(xué)方程(3)簡化模型6、測量誤差形成的原因？測量信號一般的處理方 法有哪些？原因：1、儀器自身的誤差；2安裝造成的誤差；3、測量時(shí)的誤差7

3、、控制系統(tǒng)主要性能指標(biāo)有哪些？各自的含義是 什么？余差(e):系統(tǒng)過渡過程終了時(shí)給定值與被控參 數(shù)穩(wěn)定值之差；最大偏差(A):被控參數(shù)第一個(gè)波的峰值與給定 值的差；精品資料衰減比（n）:振蕩過程的第一個(gè)波的振幅與第二 個(gè)波的振幅之比；衰減率（f）:經(jīng)過一個(gè)周期后，波動(dòng)幅度衰減的百分比；過渡過程時(shí)間（ts ）：系統(tǒng)過渡過程曲線進(jìn)入新 的穩(wěn)定值的5喊2噓圍內(nèi)所需的時(shí)間；峰值時(shí)間（tp ）:系統(tǒng)過渡過程曲線到達(dá)第一個(gè) 峰值所需的時(shí)間，反映系統(tǒng)響應(yīng)的靈敏程度；8、三種常規(guī)反饋控制模式分別是什么？說明各自 的原理、作用以及對系統(tǒng)性能的影響。三種常規(guī)反饋控制模式：P、PQ PID比例控制：控制器的輸出信號

4、u與輸入偏差信號 e成比例關(guān)系。優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)快，控制及時(shí)。缺點(diǎn)：存在余差。若 對象的滯后較小、時(shí)間常數(shù)較大以及放大倍數(shù)較小 時(shí)，控制器的比例度可以選得小些，以提高系統(tǒng)的靈 敏度，使反應(yīng)快些，從而過渡過程曲線的形狀較好。 反之，比例度就要選大些以保證穩(wěn)定。2、積分控制：控制器的輸出信號 u與輸入偏差信 號e的積分成比例關(guān)系。當(dāng)對控制質(zhì)量有更高要求時(shí)，就需要在比例控制 的基礎(chǔ)上，再加上能消除余差的積分控制作用。精品資料(1) 一種無差調(diào)節(jié)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)控制精度。(2)使系統(tǒng)的相頻特性滯后90o,造成控制作用 不及時(shí)，使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)變差，過渡過程比較緩 慢?？梢姡e分控制是犧牲了動(dòng)態(tài)品質(zhì)來換取穩(wěn)態(tài)

5、性 能的改善。(3)增大積分速度可以在一定程度上提高系統(tǒng)的 響應(yīng)速度，但卻會(huì)加劇系統(tǒng)的不穩(wěn)定程度，使系統(tǒng)振 蕩加劇。3、微分控制：控制器的輸出信號u與輸入偏差信 號e對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)比例關(guān)系。與PD相比，PID提高了系統(tǒng)的無差度；與PI相 比，PID多了一個(gè)零點(diǎn)，為動(dòng)態(tài)性能的改善提供了可 能；PID兼顧了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)控制要求。1)廣義過程控制通道時(shí)間常數(shù)較大或容積遲延較 大時(shí)，引入微分調(diào)節(jié)。若工藝容許有靜差，可選用 PD調(diào)節(jié)；若工藝要求無靜差，可選用 PID調(diào)節(jié)。2)廣義過程控制通道時(shí)間常數(shù)較小、負(fù)荷變化不 大、且工藝要求允許有靜差時(shí)，可以選擇 P調(diào)節(jié)。3)廣義過程控制通道時(shí)間常數(shù)較小、負(fù)荷變化不

6、大、且工藝要求允許無靜差時(shí)，可以選用 PI調(diào)節(jié)精品資料4)廣義過程控制通道時(shí)間常數(shù)很大、且純時(shí)延較 大、負(fù)荷變化劇烈時(shí)，不宜采用 PID控制。9、前饋控制的基本原理？理論基礎(chǔ)是什么？基本原理：前饋控制系統(tǒng)是一種開環(huán)控制系統(tǒng)，根據(jù)擾動(dòng)或設(shè)定值的變化按補(bǔ)償原理而工作。其特點(diǎn)是當(dāng)擾動(dòng)產(chǎn)生后，被控變量還未變化以 前，根據(jù)擾動(dòng)作用的大小進(jìn)行控制，以補(bǔ)償擾動(dòng)作用 對被控變量的影響。不變性原理是前饋控制的理論基礎(chǔ)。“不變性” 是指控制系統(tǒng)的被控變量不受擾動(dòng)變量變化的影響。 進(jìn)入控制系統(tǒng)中的擾動(dòng)會(huì)通過被控對象的內(nèi)部關(guān)聯(lián)， 使被控變量發(fā)生偏離其設(shè)定值的變化。不變性原理是 通過前饋控制器的校正作用，消除擾動(dòng)對被控

7、變量的 這種影響。10、說明前饋控制的特點(diǎn)，與反饋控制比較優(yōu)缺 點(diǎn)體現(xiàn)在哪里。(1)前饋控制對于干擾的克服要比反饋控制及時(shí) 前饋控制是針對干擾作用進(jìn)行控制的。當(dāng)干擾一 出現(xiàn)，前饋控制器就根據(jù)檢測到的干擾，按一定規(guī)律 進(jìn)行控制。當(dāng)干擾發(fā)生后，被控變量還未發(fā)生變化， 前饋控制器就產(chǎn)生了控制作用把偏差徹底消除。(2)前饋控制屬于開環(huán)控制系統(tǒng)精品資料反饋控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，而前饋控制 是一個(gè)開環(huán)控制系統(tǒng)。前饋控制器根據(jù)干擾產(chǎn)生控制 作用對被控變量進(jìn)行影響，而被控變量并不會(huì)反過來 影響前饋控制器的輸入信號(擾動(dòng)量)。因此，采用 前饋控制時(shí)，對被控對象的了解必須比采用反饋控制 時(shí)清楚得多。(3)前

8、饋控制采用的是由對象特性確定的“專 用”控制器一般的反饋控制系統(tǒng)均采用通用的 PID控制器, 而前饋控制器是專用控制器，對于不同的對象特性， 前饋控制器的形式是不同的。11、前饋控制的幾種主要形式和各自的作用。靜態(tài)前饋控制與動(dòng)態(tài)前饋控制，線性前饋控制與 非線性前饋控制。靜態(tài)前饋：是在擾動(dòng)作用下，前饋補(bǔ)償作用只能 最終使被控變量回到要求的設(shè)定值，而不考慮補(bǔ)償過 程中的偏差大小。在有條件的情況下，可以通過物料 平衡和能量平衡關(guān)系求得采用多大校正作用。動(dòng)態(tài)前饋：的作用是力求在任何時(shí)刻均實(shí)現(xiàn)對干 擾的補(bǔ)償，通過合適的前饋控制規(guī)律的選擇，使干擾 經(jīng)過前饋控制器到達(dá)被控變量這一通道的動(dòng)態(tài)特性與 對象干擾通

9、道的動(dòng)態(tài)特性完全一致，并且它們的符號精品資料相反，從而達(dá)到控制作用完全補(bǔ)償干擾對被控變量的 影響。前饋-反饋控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：(1)從前饋的控制角度，由于增加了反饋控制， 降低了對前饋控制模型精度的要求，并且對未選作前 饋信號的干擾產(chǎn)生校正作用。(2)從反饋控制角度，由于前饋控制的存在，對 干擾作了及時(shí)的粗調(diào)作用，大大減小了反饋控制的負(fù) 擔(dān)。12、串級控制的原理、特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則。工作原理：兩個(gè)控制器串聯(lián)工作，以主控制器為 主導(dǎo)，保證主變量穩(wěn)定為目的，兩個(gè)控制器協(xié)調(diào)一 致，互相配合，尤其是對于二次干擾，副控制器首先 進(jìn)行“粗調(diào)”，主控制器再進(jìn)一步“細(xì)調(diào)”。因此控 制質(zhì)量必然高于簡單控制系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)上

10、看，兩個(gè)控制器串聯(lián)工作，一個(gè)控制器 的輸出作為另一個(gè)控制器的設(shè)定值，共同完成對主變 量的定值控制任務(wù)。特點(diǎn)：在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，串級控制系統(tǒng)有兩個(gè)閉合 回路：主回路和副回路；有兩個(gè)控制器；主控制器和 副控制器；有兩個(gè)測量變送器，分別測量主變量和副精品資料變量。在串級控制系統(tǒng)中，主回路是個(gè)定值控制系統(tǒng)，而副回路是個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)。在串級控制系統(tǒng)中，有兩個(gè)變量：主變量和副變 量。主變量是反映產(chǎn)品質(zhì)量或生產(chǎn)過程運(yùn)行情況的主 要工藝變量。在系統(tǒng)特性上，串級控制系統(tǒng)由于副回路的引 入，改善了對象的特性，使控制過程加快，具有超前 控制作用，從而有效地克服滯后，提高了控制質(zhì)量。串級控制系統(tǒng)由于增加了副回路，因此具有

11、一定 的自適應(yīng)能力，可用于負(fù)荷和操作條件有較大變化的 場合13、串級控制中主副控制器控制規(guī)律如何選擇？ 正反作用如何選擇？選擇與主變量有一定關(guān)系的某一中間變量作為副 變量；選擇的副變量就是操縱變量本身，這樣能及時(shí) 克服它的波動(dòng)，減少對主變量的影響。副控制器（也稱內(nèi)回路控制器）通常采用 PI控制律原因：需要對內(nèi)回路干擾具有快速調(diào)節(jié)能力 強(qiáng)比 例作用+弱積分作用，副回路為隨動(dòng)系統(tǒng)，其設(shè)定值變化頻繁，一般不 宜加微分作用；另外，副回路的主要目的是快速克服精品資料內(nèi)環(huán)中的各種擾動(dòng)，為加大副回路的調(diào)節(jié)能力，理想 上不用加積分作用。但實(shí)際運(yùn)行中，串級系統(tǒng)有時(shí)會(huì) 斷開主回路，因而，通常需要加入積分作用。但積

12、分 作用要求較弱以保證副回路較強(qiáng)的抗干擾能力。14、什么是均勻控制？與純液位控制的區(qū)別？為了解決前后工序供求矛盾，達(dá)到前后兼顧協(xié)調(diào) 操作，使液位和流量均勻變化，組成的系統(tǒng)稱為均勻 控制系統(tǒng)。(1)兩個(gè)變量在控制過程中都應(yīng)該是緩慢變化的。(2)前后互相聯(lián)系又互相矛盾的兩個(gè)變量應(yīng)保持 在所允許的范圍內(nèi)波動(dòng)。對于串級均勻控制系統(tǒng)的副調(diào)節(jié)器，應(yīng)選擇 PI規(guī) 律，按單回路工程整定法確定其 PI參數(shù)15、什么是選擇性控制？其實(shí)現(xiàn)方法是什么？在選擇控制(也稱“超馳控制”、“約束控制”)系統(tǒng)中，僅有一個(gè)操作變量 MV但有兩個(gè)或 兩個(gè)以上被控變量CVv其中一個(gè)常規(guī)受控變量，需要進(jìn)行定值控制；一個(gè)區(qū) 間約束變量，正常工況下無需控制，但一旦超出允許 范圍就需要及時(shí)加以調(diào)節(jié)，以防止事故的發(fā)生。“選 擇性控制系統(tǒng)”的操作變量往往只有一個(gè)，因此，控精品資料制系統(tǒng)需要隨時(shí)針對實(shí)際情況，選擇某一個(gè)受控變量 加以控制。方法：一般有A、B兩個(gè)可供選擇的變量。其 中一個(gè)變量A假定是工藝操作的主要技術(shù)指標(biāo)，它直 接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量或生產(chǎn)效率；另一個(gè)變量 B,工 藝上對它有一個(gè)限值要求。當(dāng)取代作用發(fā)生后，控制 閥不是立即全開或全關(guān)，而是在閥門原來的開度基礎(chǔ) 上繼續(xù)進(jìn)行連續(xù)控制。16、什么是分程控制？其目的主要有哪幾方面？ 若一只調(diào)節(jié)器去控制兩個(gè)以上的閥并且是按輸出 信號的不同區(qū)間去