过程控制工程复习.ppt

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1、第二章过程动态特性建模与分析控制系统的组成单回路控制系统的描述简单被控过程的机理建模方法广义对象的概念及其动态测试本章基本要求了解典型工业过程的动态特性类型；掌握简单被控过程的机理建模方法；掌握“广义对象”概念及其动态特性的典型测试方法。控制系统的基本组成过程末端执行器传感器控制器输入输出期望值基本组成：1.输入输出端。一般情况下表示为工艺介质和被控变量。2.测量变送器。用于测量被控变量受扰动后的信号值。3.控制器。用于控制操纵变量使被控变量回到初始设定值，从而使得系统回到稳定状态。4.过程。可以理解为在被控对象中的化学反应，

2、及反应中各物料被控制的情况。一般的单回路控制系统被控变量：温度(T)、压力(P)、流量(F)、液位或料位(L)、成分与物性等六大参数。被控对象动态建模方法机理建模，测试建模，半测试建模要求分别了解几种建模的原理，特点（优缺点）及建模步骤。1.要求掌握对象机理建模的推导方法，尤其是对非线性化的处理。（取泰勒级数的展开前2项）。一阶过程通常的描述方式为：这2个式子的关联。2.阶跃响应建模需了解阶跃响应建模的原理以及阶跃响应测试法注意事项阶跃响应传递函数的计算，包括了其3个参数的取值。方法：（1）画图法（2）两点法广义对象的描述可用

3、一阶加纯滞后模型来描述广义对象：第三章单回路控制系统掌握调节阀的流量特性及开关选择原则掌握单回路控制器“正反作用”的选择原则；掌握单回路控制系统的常用性能指标；掌握PID控制律的意义及与控制性能的关系。1.控制阀的选取根据保证安全生产以及系统控制要求相结合的方法，确定其气开气关形式。2.了解控制阀工作的流量特性。3.了解气关气开形式对流量控制的特点。气开阀：pc↑→f↑(“有气则开”)气关阀：pc↑→f↓(“有气则关”)无气源(pc=0)时，气开阀全关，气关阀全开。控制器的“正反作用”选择问题问题：如何构成一个负反馈控制系统？

4、方法：1.假设检验法先假设控制器的作用方向，再检查控制回路能否成为“负反馈”系统。（即当被控变量测量值变大时，如何使得该值下降回到设定值）2.回路判别法。先画出控制系统的方块图，并确定回路除控制器外的各环节作用方向，再确定控制器的正反作用。（1）反馈回路中负增益环节数为奇数；（2）对控制器而言，“正作用”是指Tm↑→u↑。控制性能指标衰减比超调量回复时间余差偏差平方值积分偏差绝对值积分偏差绝对值与时间乘积的积分控制性能指标衰减比超调量回复时间余差偏差平方值积分偏差绝对值积分偏差绝对值与时间乘积的积分最大偏差，调节时间和振荡频率

5、三种常规的反馈控制模式1.比例控制器，比例积分控制器，比例积分微分控制器分别了解三种控制模式的特点以及适用范围。从P47开始2.PID控制器的选取和整定方法。参数整定方法（1）经验法（2）临界比例度法（3）衰减振荡法（4）响应曲线法。3.积分饱和的概念已经防积分饱和的方法。第四章串级控制系统了解串级控制系统的概念与特点；掌握串级控制系统的方框图表示法；结合控制原理，掌握串级系统的分析方法；了解串级控制系统的设计原则；掌握串级控制系统的参数整定方法与仿真实现；了解串级控制系统的防积分饱和措施。加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统

6、通过对单回路反馈控制系统的分析理解来进一步解释串级控制系统的工作原理。对单回路来说，系统控制与扰动的分析包括了干扰变量的影响和控制变量的影响。需要具体分析出各个环节参数的变化，从而达到对整个系统分析的目的。根据最后的分析结果来选取一个副变量与主要控制的目标变量（最终被控变量，也就是对生产最后需要控制的变量）构成串级控制系统。串级控制系统的特点。见课件主、副控制器正反作用的选择主、副控制器正、反作用的选择顺序应是先副后主（1）副控制器的正、反作用要根据副回路的具体情况决定，而与主回路无关。副环可以按照单回路控制系统确定正、反作用

7、的方法来确定副控制器的正、反作用。（2）主控制器的正、反作用根据主主回路所包括的各环节来确定。副回路的放大倍数可视为“正”，因变送器一般为“正”，这样主控制器的正负特性与主对象的正负特性相反。串级系统PID参数的整定方法逐次逼近法Step1:先断开主回路，按单回路方式整定副调节器的PID参数。Step2:在主调节器为“手动”、副回路闭环的情况下，测试得到主回路广义对象的动态特性与相应特征参数。Step3:采用单回路调节参数的工程整定法（如动态响应法），确定主回路的PID参数。了解串级控制系统的设计原则。了解选取副变量的方法和分

8、析手段。了解串级控制系统的防积分饱和问题。第五章前馈控制前馈控制的基本原理补偿原理，不变性原理前馈控制系统的特点以及与反馈控制的比较。二.FFC的几种主要结构形式纯前馈，前馈-反馈，前馈-串级了解各自的特点应用范围以及局限性。前馈控制的计算。第六章比值控制了解比值控制的由来对