過程控制系統(tǒng)

過程控制系統(tǒng)第一題問：選擇性控制有哪些類型？各有什么特點？簡述幾個重要的抗積分飽和的方法。答：選擇性控制系統(tǒng)重要有被控變量的選擇性控制系統(tǒng)和被控變量測量值的選擇性控制系統(tǒng)兩種類型。被控變量的選擇新控制系統(tǒng)，當生產(chǎn)處在正常狀況時，選擇其選擇正?？刂破鞯妮敵鲂盘査徒o執(zhí)行器，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制，此時取代控制器處在開路狀態(tài)。當生產(chǎn)過程處在非正常狀況時，選擇其選擇取代控制器的輸出信號送給執(zhí)行器，取代控制器替代正?？刂破鲗ιa(chǎn)過程進行控制，此時正?？刂破鞒鋈ラ_路狀態(tài)。當生產(chǎn)過程恢復正常時，通過選擇器的自動切換，仍由原來的正?？刂破饋砜刂粕a(chǎn)過程的進行。被控變量測量值得選擇新控制系統(tǒng)，多個變送器共用一種控制器，選擇器對變送器的輸出信號進行選擇。其重要用途有兩個：一是選出幾個測量變送信號的最高或最低信號用于控制；二是為了避免儀表故障造成事故，對同一檢測點采用多個儀表測量，選出可靠的測量值?？狗e分飽和的方法重要有：限幅法、外反饋法和積分切除法。限幅法:用高低值限幅器，使控制器的輸出信號被限制工作區(qū)間內(nèi)，但這樣有可能在正常操作中不能消除系統(tǒng)的余差。外反饋法：采用外部信號作為控制器的積分反饋信號，如此，當控制器處在開環(huán)狀態(tài)時，由于積分反饋信號不是輸出信號本身，就不會形成對偏差的積分作用，從而能夠避免積分飽和現(xiàn)象的出現(xiàn)。積分切除法：當控制器被選中處在閉環(huán)狀態(tài)時，含有比例積分作用；若控制器未被選中處在開環(huán)狀態(tài)時，將積分作用自動切除，使之只有比例作用。這樣既不會積分飽和又能在小偏差時運用積分作用消除偏差。第二題問：分程控制系統(tǒng)能夠應用于那些場合？請分別舉例闡明其控制過程，如何整定參數(shù)和投運？答：分程控制系統(tǒng)能夠應用于下列幾個場合：用于擴大控制發(fā)的可調(diào)范疇，以改善控制品質(zhì)。普通國產(chǎn)控制閥的可調(diào)比R為30，在絕大部分場合下能滿足生產(chǎn)規(guī)定。但有些場合規(guī)定可調(diào)范疇很寬，此時一種控制法無法滿足生產(chǎn)規(guī)定。這種狀況下，可將兩個口徑不同的控制閥當做一種控制法使用，從而擴大可調(diào)范疇。如圖，若=4，,且兩閥的可調(diào)比相等，R=30，無視大閥的泄漏量，當采用分程控制后，其最小流量為;最大流量為;因此，兩閥組合在一起的可調(diào)比將擴大到遠不不大于30.PVAPVBPCPTPVAPVBPCPT天然氣用于控制兩種不同的介質(zhì)，以滿足工藝生產(chǎn)規(guī)定。B物料A物料M在某些間歇式生產(chǎn)的生產(chǎn)過程中，有時需要加熱，有時需要一走熱量，為了滿足這些特殊規(guī)定，首先需要配備蒸汽和冷水兩種傳熱介質(zhì)；另首先需設計一種分程控制系統(tǒng)。TTTCB物料A物料MTTTCTVB產(chǎn)品冷水蒸汽TVA如圖所示為一間歇聚合反映器的溫度分程控制系統(tǒng)。當反映物料投入設備后，開始需加熱升溫引發(fā)反映，此時通入蒸汽使循環(huán)水被加熱，循環(huán)水再通過反映夾套未反映物加熱使反映物料升溫；達成反映溫度后，由于放出大量的反映熱，若不及時一走熱量，會使反映越來越激烈，甚至可能發(fā)生爆炸，這時反映器夾套中流過的不再是熱水，而是冷水，反映中產(chǎn)生的熱量會被冷水帶走，這樣就達成了保持反映溫度一定的目的。用于保持生產(chǎn)過程的安全和穩(wěn)定在某些生產(chǎn)過程中，特別是各類煉油后石油化工中，為避免建在室外儲罐中的多個油品或石油化工產(chǎn)品與空氣接觸而氧化變質(zhì)或發(fā)生爆炸，經(jīng)常在儲罐上方充氮氣，使使儲罐內(nèi)壓力保持為微正壓，稱為氮封。儲罐內(nèi)物料的增減將造成罐頂壓力的升降，必須及時進行控制，否則將引發(fā)儲罐變形，甚至破裂，造成浪費或引發(fā)燃燒、爆炸等危險。PPVAPVBPCPT排空如圖所示，當儲罐內(nèi)物料增加時，壓力升高，于是關閉A閥，打開B閥，通過停止充入氮氣和放空使儲罐內(nèi)壓力下降；反之，當儲罐內(nèi)物料減少時，壓力減少，于是打開A閥，關閉B閥，通過充入氮氣和停止放空使儲罐內(nèi)壓力升高；如此保持儲罐內(nèi)壓力為微正壓。分程控制系統(tǒng)的參數(shù)整定實質(zhì)就是簡樸控制系統(tǒng)的參數(shù)整定，需要注意的是，兩個控制通道特性不同時，應照顧正常狀況下的對象特性，按正常工況整定控制器參數(shù)，另另一閥只要在工藝允許的范疇內(nèi)工作即可。分程控制系統(tǒng)的投運1、投運前的檢查儀表本身的調(diào)試和檢查檢查檢測元件、變送器、控制器、顯示儀表、控制閥的精度等檢查連接部件：涉及連接對的性檢查等充灌隔離液：涉及管路清洗等檢查控制器正反作用、內(nèi)外給定的設立檢查控制閥動作及有關管線和旁路閥聯(lián)動檢查2、系統(tǒng)投運變送器投運→控制閥手操→控制器投運和參數(shù)整定3、維修定時和經(jīng)常性的檢查和解決發(fā)生故障后的檢查和解決第三題問：綜述新型控制系統(tǒng)。答：第一；自適應控制系統(tǒng)自適應控制系統(tǒng)是建立在系統(tǒng)數(shù)學模型參數(shù)未知的基礎上，通過測取系統(tǒng)的有關信息，理解對象特性的變化狀況，再通過某種算法自動地變化控制器的可調(diào)參數(shù)，使系統(tǒng)始終運行在最佳狀況下。根據(jù)自適應控制的設計原理和構造的不同，可分四類：變增益自適應控制，模型參考自適應控制系統(tǒng)，直接優(yōu)化目的函數(shù)的自適應控制系統(tǒng)，自校正控制系統(tǒng)。變增益自適應控制變增益自適應控制變增益自適應控制,是一種最為簡樸的自適應控制系統(tǒng)，重要通過檢測過程的運行條件來變化控制器的參數(shù)，以此賠償系統(tǒng)受環(huán)境等條件變化而造成對象參數(shù)變化的影響。模型參考自適應控制系統(tǒng)模型參考自適應控制系統(tǒng)模型參考自適應控制系統(tǒng)重要用于隨動控制，其實質(zhì)在于設計一種穩(wěn)定的、含有較高性能的自適應機構的自適應算法。直接優(yōu)化目的函數(shù)的自適應控制系統(tǒng)直接優(yōu)化目的函數(shù)的自適應控制系統(tǒng)選擇某個指定的目的函數(shù)為，對該目的函數(shù)求極小，可采用隨機逼近法找到可調(diào)參數(shù)向量η，使系統(tǒng)的對象參數(shù)發(fā)生變化時，仍可運行在最佳狀態(tài)。自校正控制系統(tǒng)自校正控制系統(tǒng)在原有控制系統(tǒng)的基礎上，增加了一種外回路。它由對象參數(shù)辨識器和控制器參數(shù)計算機構構成。第二：預測控制系統(tǒng)參考軌跡參考軌跡預測器控制算法廣義對象內(nèi)部模型xyyyuu○++-預測控制系統(tǒng)是一種基于模型的預測控制算法,其基本思想是運用模型預測被控過程將來的輸出及其與給定值之差,并據(jù)此以某種優(yōu)化指標計算現(xiàn)在應施加于過程的控制作用。第三：解耦控制系統(tǒng)把含有互有關聯(lián)的多參數(shù)控制過程轉(zhuǎn)化為幾個彼此獨立的單輸入單輸出控制過程來解決，實現(xiàn)一種調(diào)節(jié)器只對其對應的被控過程獨立地進行調(diào)節(jié)。這樣的系統(tǒng)稱為解耦控制系統(tǒng)。減少與消除耦合的途徑有：選擇對的的變量配對，調(diào)節(jié)控制器參數(shù)，減少控制回路，串接解耦裝置。第四：專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)是一種基于知識的系統(tǒng)，其內(nèi)部存有大量有關某一領域的專家水平的知識和經(jīng)驗，含有解決專門問題的能力。專家控制系統(tǒng)作為理論研究的工具推動了人工智能的發(fā)展；作為一種實用工具為人類提供了保存、傳輸、運用和評價知識的有效手段。其質(zhì)量重要取決于它所擁有知識的數(shù)量與質(zhì)量。第五：含糊控制系統(tǒng)含糊控制系統(tǒng)的思想是將操作人員長久的實踐經(jīng)驗加以總結和描述，得到一種定性的控制規(guī)則，基于這些規(guī)則在進行含糊推理，從而得到控制輸出。含有實時性好，超調(diào)量小，抗干擾能力強，穩(wěn)態(tài)誤差小等。ee含糊化含糊算法器含糊判決受控過程d/dtt給定值含糊控制器輸出yee'-○含糊控制系統(tǒng)方塊圖含糊控制的幾個辦法：①查表法將輸入量的附屬度函數(shù)、含糊控制規(guī)則及輸出量的附屬度函數(shù)都用表格來表達。②專用硬件含糊控制器用硬件直接實現(xiàn)上述的含糊推理。優(yōu)點是推理速度快，控制精度高。③軟件含糊推理法含糊控制過程中輸入量含糊化，含糊規(guī)則推理和輸出清晰化和知識庫這四部分都用軟件來實現(xiàn)。第六：魯棒控制魯棒控制的任務是設計一種固定控制器，使得對應的閉環(huán)系統(tǒng)在指定不擬定性擾動作用下仍能維持預期的性能，或?qū)拈]環(huán)系統(tǒng)在保持預期的性能前提下，能允許最大的不擬定性擾動。第七：神經(jīng)元網(wǎng)絡控制神經(jīng)元網(wǎng)絡控制比較合用于那些含有不擬定性或高度非線性的控制對象，并含有較強的適應和學習功效；與其它智能控制辦法，如含糊控制、專家控制等相融合中，為其提供非參數(shù)化對象模型、優(yōu)化參數(shù)、推理模型和故障診療等。第八：純滯后賠償控制系統(tǒng)由于諸多生產(chǎn)過程中都存在純滯后現(xiàn)象，故必須設法克服純滯后?，F(xiàn)在克服純滯后的辦法重要有史密斯預估賠償控制、自適應史密斯預估賠償控制、觀察賠償器控制、采樣控制、內(nèi)部模型控制（IMC）以及達林算法。第四題問：控制系統(tǒng)學習總結和心得體會。答：控制系統(tǒng)學習總結：

在這個學期的學習中，我們一共學習了兩章內(nèi)容，第一章是復雜控制系統(tǒng)；第二章是其它控制系統(tǒng)。重要內(nèi)容有串級、比值、均勻、分程、選擇、前饋等控制系統(tǒng)和新型控制系統(tǒng)。在學習的過程中，我理解到所謂復雜控制系統(tǒng)，就是指含有多個變量或兩個以上測量變送器或兩個以上控制器或兩個以上控制閥構成的控制系統(tǒng)。采用復雜控制系統(tǒng)對提高控制品質(zhì)、擴大自動化應用范疇，起著核心性作用。

串級控制系統(tǒng)將兩個調(diào)節(jié)器串聯(lián)在一起工作，各自完畢不同的任務的系統(tǒng)，重要用于對象容量滯后較大、系統(tǒng)內(nèi)存在變化激烈幅值大的干擾和對象含有較大的非線性并負荷變化大等采用簡樸控制系統(tǒng)無法滿足規(guī)定的狀況下。均勻控制系統(tǒng)的目的是前后設備之間無量供求平衡，普通液位和流量兼顧。均勻控制系統(tǒng)的特點是比力度的積分時間比較大，控制作用弱。比值控制系統(tǒng)重要是保持兩種物料流量成一定的比例關系，分為定比值控制和變比值控制兩類。在控制器參數(shù)整定上，規(guī)定從動量回路快速精確的跟蹤主動兩回路。前饋控制系統(tǒng)是按照干擾進行控制的開環(huán)控制系統(tǒng)，他必反饋控制及時，抱負的前饋控制能夠得到完全賠償，但實際難以實現(xiàn)，因此常采用前饋——反饋控制系統(tǒng)，方便得到較滿意的效果。前饋控制分為靜態(tài)前饋和動態(tài)前饋兩種形式，前者簡樸，易于實現(xiàn)；后者前饋效果更加好，但須整定多個參數(shù)。選擇性控系統(tǒng)是在系統(tǒng)中設有兩個控制器或兩個以上變送器，通過選擇器選出能適應生產(chǎn)安全狀況的控制信號，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。分程控制系統(tǒng)是將一種控制器的輸出分為若干個信號范疇，由各個段的信號去控制對應的控制閥，從而實現(xiàn)一種控制器對多個控制閥的控制，有效地高了過程控制系統(tǒng)的控制能力。新型控制系統(tǒng)被控過程是多輸入多輸出的多變量系統(tǒng)，且變量之間互相耦合；被控過程的數(shù)學模型難以精確獲得或含有明顯的時變性；控制算法豐富,不只局限于PID形式，系統(tǒng)的目的不是簡樸地實現(xiàn)輸出控制；控制工具不再是簡樸的模擬式控制器，而是采用多個大、中、小、微型計算機。學習心得：這個學期已通過去的二分之一，《過程控制系統(tǒng)》這門課程的學習也基本結束，以上是我對這門課程的總結，在學習的過程當中即使碰到了許多困難，但是通過老師的悉心指導和自己刻苦努力還是一一克服了困難。隨著社會的發(fā)展和科學的進步，自動制動控制系統(tǒng)這技術一定會廣泛應用到各個領域中去，并且會越來越智能化?，F(xiàn)在學習的知識遠遠是不夠的，紙上談兵尚且不多，用到實踐