过程控制

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1、1、过程控制系统是由控制器、执行器、测量变送、被控过程等环节组成。2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有压力、流量、液位、温度、成份等控制系统。3、目前求取过程数学模型的方法有两种。其中一种是根据过程的内在机理，通过物料和能量等平衡关系，用机理建模的方法求取过程的数学模型。4、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。5、选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（增益）大于干扰通道的放大倍数（增益）。6某调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到合适的调节输出，再加

2、入积分作用的后，应减小调节器的放大倍数,才能使稳定性不变。7某调节系统采用比例积分作用调节器，在加入微分作用以后，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。8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_装置补偿。9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。10防积分饱和的措施有哪三种采用外反馈法；采用限幅器的方法；仪表内部线路切除。二、10分用DDZ型仪表实现单闭环比值控制,若流量变送器采用差压法测流量量程为G1MAX5000KG/H,

3、G2MAX24000KG/H,工艺要求G1/G21/4,试绘制该控制系统原理图,并求出1比值系数K2比值函数部件采用乘法器,求出相应的偏置电压V23当G13000KG/H时,求出系统稳定后,G1、G2的变送器输出值。（注DDZ乘法器输入与输出关系为0V141121VV21MAX212MAXGGKGG064；24106441356VKV；2230001649765000PMA，2130004164824000PMA。三、（10分）如图所示压缩机分程控制系统中，正常工况时，通过调节V1的开度控制吸入罐的压力，为防止离心式压缩机的喘振，阀V1有最小开度V1MIN，当V1达到最小开度时如果吸入罐的压力

4、仍不能恢复，则打开旁路控制阀V2。试确定压力调节器的正反作用方式，画出调节器输出与阀开度的关系曲线。PC1采用反作用；V1采用气关阀；V2采用气开阀；控制器输出与阀开度的关系曲线四、（10分）如图所示压缩机选择性控制系统中，为防止吸入罐压力过低被吸瘪和防止压缩机喘振的双重目的，试确定该控制系统中调节阀V的气开气阀作用方式、控制器PC、FC的正反作用和选择器PY的类型。PC1采用正作用；FC1采用正，调节阀采用气关阀；选择器采用低选器。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（不稳定）,引入微分作用是为了（克服容量滞后）。某调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到合

5、适的调节输出，在加入积分作用的过程中，应（减小放大倍数）。2被调介质流过阀门的相对流量Q/QMAX与阀门相对行程L/L之间的关系,称为调节阀的流量特性特性若阀前后的压差保持不变时,上述关系称为理想特性特性实际使用中,阀前后的压差总是变化的,此时上述关系为工作特性特性。调节阀的流量特性有（线性）、（等百分比）和（快开），流量特性的选择主要是与（广义对象）相匹配。3与单回路控制系统相比，串级调节系统具有以下三个特点对于进入副回路的干扰有很强的克服能力提高了工作频率；具有鲁棒性。4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,对被控变量的影响影响小干扰通道容量滞后愈多,则调节

6、质量变好干扰通道的纯滞后对调节质量无影响。5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（慢）,工作频率（低）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）。6某控制系统出现下述情况,为了获得最佳调节质量应采用什么控制算法来解决。1调节通道时间常数过小,应当（采用PI）2调节通道时间常数过大,应当（采用PD）3调节通道有较大的纯滞后,应当（采用SIMTH预估补偿器）4调节通道时间常数大于干扰通道的时间常数,应当（采用串级控制系统等）。7什么叫积分饱和（调节器输出超出范围达到饱和）积分饱和对调节系统有什么的影响（是调节阀不能及时改变

7、输出，造成事故）。8定值调节系统是按（偏差）进行调节的,而前馈调节系统是按（干扰）进行调节的前者是（闭环）环调节,后者是（开环）环调节。二、10分试述下图所示离心式压缩机两种控制方案的特点,它们在控制目的上有什么不同如果调节器采用PI作用,应采取什么措施示意在图上（A）B（A）图表示压缩机的出口流量控制系统（B）图标是压缩机的防喘振控制系统；采用外反馈法防止压缩机的喘振如图所示比值控制系统，乘法器采用DDZ气动仪表来实现，其乘法器运算已知G1MAX3600KG/H,G2MAX2000KG/H；当系统稳定时测得P116MA,P212MA，试计算该比值控制系统的（1）工艺操作比值K；（2）仪表比值

8、系数K；（3）乘法器设定信号IK。211MAX16416GMAG，1336004G222MAX16412GMAG，2120002G21043GKG21MAX212MAX075GGKGG16412441016KIMA五、（20分）今有一个加热炉如图所示，原料油的出口温度单回路调节，无法满足工艺生产的要求，为此必须采用复杂控制系统。（A当燃料油阀前压力为主要干扰时，应采用何种复杂控制系统（B当燃料油的热值为主要干扰时，应采用何种复杂控制系统（C）当原料油流量为主要干扰时，应采用何种复杂控制系统（D）工艺要求严格控制加热炉出口温度T,且又要避免加热炉的回火事故,应采用何种复杂控制系统（要求以上控制方

9、案都示意在图上）采用“燃料油流量与出口温度串级控制”；采用“炉膛温度与与出口温度串级控制系统”；采用“原油量加出口温度前馈加反馈控制系统”；采用“出口温度与燃料量及阀后压力串级选择控制系统”。、定值控制系统是按（偏差）进行控制的，而前馈控制是按（扰动）进行控制的；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。2、串级控制系统能迅速克服进入（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。三、（20分）前馈控制适用于什么场合为什么它常与反馈控制构成前馈反馈控制系统

10、对于扰动至测量值通道的传递函数为，控制作用对测量通道的传递函数为的前馈反馈控制系统，试求前馈控制数学模型。1前馈控制是按扰动而进行控制的，因此，前馈控制常用于的场合一是扰动必须可测，否则无法实施控制；二是必须经常有比较显著和比较频繁的扰动，否则无此必要。三是存在对被控参数影响较大且不易直接控制的扰动。2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。四、（15分）甲的正常流量为240KG/H，仪表量程为0360KG/H；乙的正常流量为120NM3/H，仪表量程为0240NM3/H。设计控制乙的单闭环比值控制系

11、统，画出流程图并计算引入开方运算与不引入开方运算所分别设置的比值系数。采用乘法器的单闭环比值控制流程框图如图所示。（其中F1为甲流量，F2为乙流量）1引入开方器时2不引入开方器时五、（20分）如图示的加热炉，采用控制燃料气的流量来保证加热炉出口温度恒定。总进料量是主要扰动且不可控扰动时，设计合理的控制方案，画出其原理图和方框图，并作简要说明。当燃料气阀前压力是主要扰动且不可控扰动时，设计合理的控制方案，并作简要说明。答1当总进料量是主要扰动时，控制方案如图所示。该方案为前馈反馈控制系统方案。如果负荷是主要扰动，我们将总进料量测出，将流量信号送到前馈补偿装置，其输出与温度控制器的输出相迭加，作为总的控制作用。这时，当进料量发生变化后，不需要等到出现偏差，燃料量就会及时作相应的调整，结果使控制过程中的温度偏差大为减小。2当燃料压力是主要扰动时，控制方案如图所示。该方案为被加热物料出口温度对燃料气流量的串级控制系统方案。当燃料气压力发生变化时，利用流量副环的作用，可以迅速地对扰动作出反应，调整燃料气阀门的开度，调整较为及时。但是这只是一个粗略的调整，扰动对温度的影响还需通过主环来进一步细调，使被控的主变量被加热物料出口温度保持在希望值。