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          首页 过程控制系统 复习(完整)

          过程控制系统 复习(完整).ppt

          过程控制系统 复习(完整)

          简介:本文档为《过程控制系统 复习(完整)ppt》,可适用于财会税务领域

          过程控制系统复习第一章过程控制概述、过程控制系统的组成及分类、过程控制的特点过程控制系统的组成过程控制系统组成:被控过程(Process)过程检测控制仪表(Instrumentation)过程检测控制仪表包括:测量变送元件(Measurement)控制器(Controller)执行机构(ControlElement)过程控制系统的分类按给定值的信号特点分:定值、随动、程序控制系统按结构特点分:反馈、前馈、复合控制系统过程控制的特点?被控过程的多样性控制方案的多样性有单回路、串级、前馈反馈、比值、均?#21462;?#20998;程、选择性、时滞、数字和计算机过程控制系统?#21462;?#25511;制过程属慢过程、多半属参量控制?连续生产过程的自动控制、确定各?#26041;?#27491;、反作用方式以及进行系统分析第二章过程建模和过程检测控制仪表、过程建模自衡过程与非自衡过程如液位系统出口阀不控入口流量变化后液位为自衡过程若出口加泵为非自衡过程。自衡过程指过程在扰动作用下其平衡状态被破坏后不需要操作人?#34987;?#20202;表等干预依?#31185;?#33258;身重新恢复平衡的过程。非自衡过程指过程在扰动作用下其平衡状态被破坏后不需要操作人?#34987;?#20202;表等干预依?#31185;?#33258;身不能重新恢复平衡的过程。过程建模过程数学模型的求取方法方法二:实验法建模(过程辨识法),即根据过程输入、输出数据通过过程辨识与?#38382;?#20272;计的方法建立被控过程的数学模型。方法一:机理分析法即根据过程的内在机理通过静态与动态物料平衡和能量平衡关系求取过程的数学模型。方法三:上两种方法的结合即先通过机理分析确定模型的结构?#38382;?#20877;通过实验数据来确定模型中各系数的大小。机理建模的依据物料(或能量)平衡关系动态物料(或能量)平衡关系:单位时间内进入被控过程的物料(或能量)减去单位时间内从被控过程流出的物料(或能量)等于被控过程内物料(或能量)存储量的变化率。静态物料(或能量)平衡关系:单位时间内进入被控过程的物料(或能量)等于单位时间内从被控过程流出的物料(或能量)。自衡过程单容、双容、多容及纯滞后对象数学模型无自衡过程单容、双容、多容及纯滞后对象数学模型试验法建模eg由?#33258;?#21709;应曲线确定一阶加滞后?#26041;?#30340;特性?#38382;ǎ?#25918;大系数求取:在数值?#31995;?#20110;对象处于稳定状态时输出变化量与输入变化量之比:试验法建模()时间常数求取:切线法:在?#33258;?#21709;应曲线拐点D处作一切线交时间轴于B点交稳态值于A点。OB?#27425;?#36807;程的滞后时间BA在时间轴?#31995;?#25237;影BC?#27425;?#36807;程的时间常数T。ty(t)y()DABC试验法建模计算法:y*(t)的解为:校验:ty*(t)用各?#26041;?#27491;、反作用方式进行系统分析气动调节阀可分为气开、气关两种作用方式。气开式信号压力p〉MPa时阀开?#21363;?#24320;也就是“有气”时阀开。增益为“”气关式信号压力增大阀反而关小。增益为“”考虑事?#39318;?#24577;是人身、工艺设备的?#36393;?#20363;如:进加热炉的燃料气或燃料油的调节阀应采用气开式一旦事故发生调节阀处于全关状态避免炉?#24405;?#32493;升高。考虑事?#39318;?#24577;下减少经济损失保证产?#20998;?#37327;。例如:精馏塔进料一般选用气开式在事?#39318;?#24577;下调节阀关闭停止进料。考虑介质的性质。例如:对装有易结晶、易凝固物?#31995;?#35013;置蒸汽流量调节阀需选用气关式一旦事故发生处于全开状态以?#20048;?#29289;料结晶。控制阀:气开式为“+”气关式为“”被控对象:物料或能量增加时被控?#38382;?#38543;之增?#28216;埃?#38543;之减少为“”控制器:正作用为“”反作用为“?#38381;?#20316;用:当系统的测量信号增加时调节器的输出增加其静态放大系数KC取负反作用:当系统的测量信号增加时调节器的输出减小其静态放大系数KC取正变送器:一般为“+”。各?#26041;?#27491;、反作用的定义根据控制系统方框图确定调节器的正反作用首先根据生产工艺?#36393;?#31561;原则①确定调节阀的气开、气关?#38382;?#28982;后按②被控过程特性确定其正、反作用最后根据上述组成该系统的开环传递函数各?#26041;?#30340;静态放大系数极性相乘必须为正的原则来③确定调节器的正、反作用方式。因此要求调节器作用于反作用方式。KKcKvKmy第二章作?#30340;乘?#27133;如图。其中C为槽的截面积R、R和R均为线?#36816;?#38459;q为流入量q和q为流出量。要求:()写出?#36816;?#20301;h为输出量q为输入量的对象动态方程()写出对象的传递函数G(s)并指出其增益K和时间常数T的值。qqRRChRq解:()微分方程:拉氏变换()画出控制框图CsRRQ(s)H(s)()求传递函数:、某液位过程的?#33258;?#21709;应实验为:其中?#33258;?#25200;动量画出液位过程的?#33258;?#21709;应曲线。若该水位对象用一阶惯性加滞后?#26041;?#36817;似试确定其K、T和。(计算法)tshmm()曲线标准化解:()求Ktshmm()画出标准化曲线图()在标准化曲线图上读出h(t)=,h(t)=对应的t、t由图可知:则:则系统模型为:()校验第三章单回路控制系统设计、过程控制系统的?#38405;?#25351;标、PID控制过程控制系统的?#38405;?#25351;标单项?#38405;?#25351;标衰减比?#26680;?#20943;率:最大动态偏差:超调量:残余偏差:调节时间:误差积分?#38405;?#25351;标它是以控制系统瞬时误差函数e(t)为泛函数的积?#21046;?#20215;系统的综?#38386;?#25351;标。它是用一个数(最小)衡量一个系统的优劣、是否处于最佳状态的一种方法。误差积分(IE)绝对误差积分(IAE)平方误差积分(ISE)时间与绝对误差乘积积分(ITAE)过程控制系统的?#38405;?#25351;标PID控制比例积分微分PID控制器?#38382;?#30340;影响P比例控制系统的响应快速性快速作用于输出好?#21462;?#29616;在?#20445;?#29616;在就起作用快)I积分控制系统的准确性消除过去的累积误差好?#21462;?#36807;去?#20445;?#28165;除过去积怨回到准确轨道)D微分控制系统的稳定性具有超前控制作用好比"未来"(放眼未?#27425;从?#32504;缪)。PID控制器?#38382;?#30340;影响比例控制比例积分控制比例积分微分PID控制器?#38382;?#30340;整定理论计算整定法工程整定法动态特性?#38382;?#27861;稳定边界法(临界比例?#30830;ǎ?#38459;尼振荡法(衰减曲线法)现场经验整定法(凑试法)第三章作业一个自动控制系统在比例控制的基础上分别增加:a?#23454;?#30340;积分作用b?#23454;?#30340;微分作用。试问:()这两种情况对系统的稳定性、最大动态偏差、余差分别有何影响()为了得到相同的系统稳定性应如何调整调节器的比例度并?#24471;?#29702;由。分析:在比例度不变的情况下减小积分时间将使控制系统的稳定性?#26723;汀?#25391;荡加剧、调节过程加快、振荡频率升高。稳定性比比例调节差。PI调节引入积分动作带来消除系统残差好处的同时却?#26723;?#20102;原有系统的稳定性。比例积分调节的特点有差调节。残差随着比例度的加大而加大。但是减小比例度?#20540;?#20110;加大调节系统的开环增益将导致系统激?#33402;?#33633;甚至不稳定。比例调节的特点比例微分调节的特点由于稳态下dedt=PD调节器的微分部分为零因此PD调节也是有差调节微分调节动作总是力?#23478;?#21046;被调量的振?#27492;?#26377;提高控制系统稳定性的作用。适度引入微分动作可以?#24066;?#31245;许减小比例度同时保持衰减率不变。()在比例控制的基础上分别增加:a?#23454;?#30340;积分作用:稳定性:最大动态偏差:余差:b?#23454;?#30340;微分作用:稳定性:最大动态偏差:余差:()为了得到相同的系统稳定性应如何调整调节器的比例度增加积分:增?#28216;?#20998;:解答:?#26723;?#22686;加?#19978;?#38500;提高?#26723;?#19981;?#19978;?#38500;增大减小在?#25104;?#20135;过程中冷物料通过锅炉对其进行加?#21462;?#28909;物料温度必须满足生产工艺要求故设计如图所示温度控制系统流程图。试画出其框图并确定调节阀的气开、气关?#38382;?#21644;调节器的正、反作用。气开“”反“?#38381;啊闭啊?#28201;度调节器调节阀加热炉检测、变送?#26041;赥rT在某锅炉运行过程中必须满足汽水平衡关系故汽包液位是一个十分重要的指标。当液位过低时汽包中的水易被烧干引起生产事故(甚至会产生爆炸危险)故设计如?#23478;?#20301;控制系统。试画出该系统的框图并确定调节阀的气开、气关?#38382;?#21644;调节器的正、反作用方式。气关“?#38381;啊闭啊闭啊闭?#27773;给水液位调节器调节阀汽包检测、变送?#26041;贚rL第四章串级控制系统设计、串级控制系统原理图、组成、结构框图、串级控制系统的特点、串级控制系统各?#26041;?#27491;、反作用方式的确定及工作过程分析串级控制系统原理图串级控制系统串级控制方案:选取炉出口温度为主被控?#38382;?#36873;取炉膛温度为副被控?#38382;?#25226;炉出口温度调节器的输出作为炉膛温度调节器的给定值。控制框图如下图。串级控制系统组成及结构框图串级控制系统方块图串级控制系统的特点、在系统结构上串级控制系统有两个闭合回路:主回路和?#34987;?#36335;有两个控制器:主控制器和副控制器有两个测量变送器一个调节阀。主回路是定值控制系统?#34987;?#36335;是随动控制系统。、在系?#31243;?#24615;上串级控制系统由于?#34987;?#36335;的引入改善了对象动态特性使控制过程加快具有超前控制的作用。、对于进入?#34987;?#36335;的干扰具有较强的抗干扰能力、对一次扰动有较好的克服能力、具有一定的自?#35270;?#33021;力串级控制系统各?#26041;?#27491;、反作用方式的确定及工作过程分析正反作用方式确定原则:先内环、再外环原则同单回路。具体确定及工作过程分析见例题及相关作业题第四章作业在现代化都市中对于生活污水和工业污水等必须进行处理后才能排入江河湖泊中以保护环?#22330;?#20026;此可采用如图所示的三个大容量的澄清池、过滤池和清水池进行处理。工艺要求(控制)清水池水位稳定在某一高度上。在污水处理过程中污水流量经常波动?#20405;?#24178;扰因素中最主要的扰动。试设计一个串级过程控制系统。污水澄清池过滤池清水池LTLCLrPCPT第五章前馈及复合控制系统、前馈控制系统的原理图、前馈控制系统的组成、类型及特点、前馈补偿器的计算、前馈复合控制系统前馈控制系统原理图换热器的前馈控制系统FT前馈补偿器蒸汽冷凝液热流体温度被加热物料流量蒸汽压力、流量前馈控制的结构及特点前馈控制?#30830;?#39304;控制及时?#34892;?#21069;馈控制属于开环控制系统反馈控制是闭环控制系统前馈控制使用的实施对象特性而定的专用控制器反馈控制采 用通用PID控制器一种前馈作用只能克服一?#25351;?#25200;反馈控制只用一个控制器就可克服多个干扰前馈控制与反馈控制比较前馈控制的几种结构?#38382;絎f(s)Wm(s)W(s)FYWc(s)X前馈信号接在反馈控制器之后Wf(s)Wm(s)W(s)FY前馈信号接在反馈控制器之前Wc(s)X前馈补偿器的模型前馈补偿器的模型计算:Wm(s)=Wf(S)Wo(s)Wf(s)Wm(s)W(s)FYWc(s)X前馈信号接在反馈控制器之后第五章作业在?#25104;?#20135;过程中冷物料通过加热炉进行加热根据工艺要求需对热物?#31995;?#28809;出口温度进行严格控制在运行过程中发现燃料压力波动大而且是一个主要扰动故设计如图所示的系统流程图要求:()由系统控制流程图画出框图()确定调节阀的气开、气关?#38382;?)决定各调节器的正、反作用方式。气开“”反“”反“”“”“”“”“”第六章复杂过程控制系统大滞后补偿控制Smith预估补偿控制系统原理图:大滞后补偿控制系?#31243;?#28857;被控量不能及时反映系统所承受的扰动。过程通常会产生较明显的超调量和需要较长的调节时间。τT大于称该过程是大滞后过程。滞后过程会?#26723;?#25972;个控制系统的稳定性。比值控制方案开环比值控制单闭环比值控制双闭环比值控制变比值控制定比值控制比值控制系统多变量解耦控制耦合程度分析-相对增益减少与解除耦?#31995;?#36884;径解耦设计、单位矩阵法、对角线矩阵法、前馈补偿法第七章过程计算机控制系统、直接数字控制系统、集散控制系统

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