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1、过程控制工程课程设计姓名：王正学号：专业班级：自动化1421指导老师：张树江王宏宇时间：2015.12.21~12.25地点：仪表楼4172成绩：2目录前言11过程控制系统概述21.1简单控制系统21.1.1控制系统特点31.1.2控制系统的组成31.1.3控制系统的分类41.1.4性能指标的确定和分析方法41.2串级控制系统61.2.1串接控制基本原理71.2.2串级控制的引入81.2.3串级系统注意问题92辊道窑火道温度控制系统103辊道中烧成带窑道温度与火道温度的串级控制系统15结论23致谢24参考文献254
2、4前言过程控制工程在分析过程稳态和动态数学模型的基础上，主要讨论了简单控制系统、复杂控制系系统、先进控制系统的结构、原理、特点、适用场合、系统设计及应用等问题，并阐述了过程工业(石化、化工、轻工、医药等)生产过程中典型单元操作的控制方案，还介绍了典型工业生产过程(合成氨过程、常减压过程、催化裂化过程、乙烯过程、聚合过程、生物发酵过程、制浆造纸过程和冶金过程)的控制。本书的特点是基本理论与新的发展并重，理论与实际结合，内容切合信息时代的需要，并力求深入浅出，着重物理概念。 随着工业化、信息化进程的不断加快，“以信息化
3、带动工业化、以工业化促进信息化”已成为推动我国工业产业可持续发展、建立现代产业体系的战略举措，过程控制工程正是承载两化融合乃至社会发展的核心。过程控制工程既是工业化发展的技术支撑和根本保障，也是信息化发展的主要载体和发展目标，过程控制工程化的发展和应用水平在很大意义上成为一个国家和社会现代工业文明的重要标志之一。从传统的化工、炼油、冶金、制药、机械、电力等产业，到能源、材料、环境、军事、国防等新兴战略发展领域，社会发展的各个方面均和过程控制工程息息相关，过程控制工程无处不在。第25页1过程控制系统概述简单控制系统，
4、通常是指由一个被控对象、一个检测元件及传感器(或变送器)、一个控制器和一个执行器所构成的单闭环控制系统，因此有时也称为单回路控制系统。 1.1简单控制系统1.1.1控制系统的特点随着生产过程的连续化﹑大型化和不断强化,随着对过程内在规律的进一步了解,以及仪表﹑计算机技术的不断发展,生产过程控制技术近年来发展异常迅速.所谓生产过程自动化,一般指工业生产中(如石油﹑化工﹑冶金﹑炼焦﹑造纸﹑建材﹑陶瓷及热力发电等)连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制.凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数(如
5、温度﹑压力﹑流量等)进行的自动控制统称为过程控制.生产过程的自动控制,一般要求保持过程进行中的有关参数为一定值或按一定规律变化. 由于被控参数不但受内﹑外界各种条件的影响,而且各参数之间也会相 互影响,这就给对某些参数进行自动控制增加了复杂性和困难性. 除此之外,过程控制尚有如下一些特点: 1. 被控对象的多样性：对生产过程进行有效的控制,首先得认识被控对象的行为特征,并用数学模型给以表征,这叫对象特性的辨识.由于被控对象多样性这一特点, 就给辨识对象特性带来一定的困难。 2. 被控对象存在滞后：由于生产过程大多在
6、比较庞大的设备内进行,对象的储存能力大,惯性也大.在热工生产过程中,内部介质的流动和热量转移都存在一定的阻力,因此对象一般均存在滞后性.由自动控制理论可知,如系统中某一环节具有较大的滞后特性,将对系统的稳定性和动态质量指标带来不利的影响,增加控制的难度。第25页 3. 被控对象一般具有非线性特点：当被控对象具有的非线性特性较明显而不能忽略不计时,系统为非线性系统,必需用非线性理论来设计控制系统,设计的难度较高.如将具有明显的非线性特性的被控对象经线性化处理后近似成线性对象，用线性理论来设计控制系统,由于被控对象的动
7、态特性有明显的差别,难以达到理想的控制目的。 4. 控制系统比较复杂：控制系统的复杂性表现之一是其运行现场具有较多的干扰因素.基于生产安全上的考虑,应使控制系统具有很高的可靠性.由于以上特点,要完全通过理论计算进行系统设计与控制器的参数整定至今乃存在相当的困难,一般是通过理论计算与现场调整的方法,达到过程控制的目的。1.1.2控制系统的组成过程控制系统的组成,一般可用如下框图表示 被控参数（变量）y(t);控制（操纵）参数（变量）q(t);扰动量f(t);给定值r(t);当前值z(t);偏差e(t);控制作用u(
8、t)1.1.3过程控制系统的分类按系统的结构特点来分反馈控制系统，前馈控制系统，复合控制系统（前馈-反馈控制系统）按给定值信号的特点来分定值控制系统，随动控制系统第25页1.反馈控制系统偏差值是控制的依据，最后达到减小或消除偏差的目的。反馈信号可能有多个，从而可以构成多回路控制系统（如串级控制系统）。2.前馈控制系统扰动量的大小是控制的依据，控制“及时”。属
