过程控制总复习
绪论
1、简单控制系统有哪几部分组成？简述各个部分的作用。

答：由被控对象、测量变送器、执行机构、控制器组成
作用：被控对象：是指需要控制其工艺参数的生产设备或装置测量变送器：检测被控变量的数值，并将其转化成一种特定的输出信号送给控制器。

控制器：接受测量装置送来的信号，与给定量进行比较得出偏差，并按一定的运算规律算出结果送往执行器。

执行器：能自动根据控制器送来的控制信号来改变操纵变量的数值，以达到控制被控量的目的
2、过程控制的任务、要求是什么？
要求：安全性、稳定性、经济性。

任务：在了解掌握工艺流程和生产过程的静动态特性的基础上，根据安全性、经济性、稳定性的要求，应用理论对控制系统进行分析和综合，最后采用适宜的技术手段加以实现。

第一章生产过程的动态特性
1、稳态、动态、过度过程、衰减比、衰减率的概念。

（第8页）
2、掌握教材第10～15页的内容。

3、工业过程动态特性的特点是什么？
1 对象的动态特性是不振荡的
2对象的动态特性有迟延
3被控对象本身是稳定的或者中性稳定的
4被控对象往往具有非线性特性
第二章比例积分微分控制及其调节过程
1、简述PID控制的优点。

原理简单、使用方便，适应性强，鲁棒特性强
2、调节器的正、反作用。

（第32页）
正作用：是指调节器的输出信号U随被调量Y的增大而增大，称整个调节器的增益为正
反作用：是指调节器的输出信号U随被调量Y的增大而减小，称整个调节器的增益为负
3、什么是调节器的动作规律？ P、I、D控制规律各有何特点？
P调节：有差调节，快速消除干扰
I调节：无差调节，稳定作用比P调节差
D调节：根据被调量的变化速度来调节，具有一定的预见性，提高系统的稳定性
ＰＩ调节：利用Ｐ调节快速抵消干扰的影响，同时利用Ｉ调节消除残差！
4、掌握教材第33～34页的内容。

（第33页）
5、积分饱和现象。

（第39页）
具有积分作用的调节器，只要被调量和设定值之间有偏差，其输出就
会不停的变化，如果由于某种原因是偏差一时无法消除，然而调节器还是要试图校正这个偏差，结果经过一段时间后，调节器输出将进入深度饱和状态。

第三章简单控制系统的整定
1、掌握工程整定法—动态特性参数法、稳定边界法整定步骤、衰减曲线法。

（第55~58页）
动态特性参数法：一被控对象控制通道的阶跃响应为依据，通过一些经验公式求取调节器最佳参数整定值的开环整定方法。

稳定边界法步骤：１、设定调节器积分时间常数ＴＩ为最大值，微分时间常数Ｔｄ为零，设定比例带为较大值，使系统投入运行
２待系统稳定后，逐渐减小比例带，直到系统达到等幅震荡，记录此时的比例带＼和两波峰之间的时间Ｔｃｒ
３根据比例带和临界震荡周期，利用一些经验公式求取调节器的最佳参数值。

衰减曲线法：同上，只是采用某衰减比（４:１或１０:１）
2、广义被控对象、等效调节器问题。

（第60~61页）
在动态特性参数法整定计算时，常常把简单的控制系统简化为被控对象和调节器两大部分，分别被称为广义被控对象和等效调节器，（而他们的划分直接影响到实际调节器参数与等效调节器参数之间的关系）
第四章调节阀
1、调节阀由哪几部分构成？各起什么作用？
调节阀由执行机构和阀组成
执行机构：按照控制信号的大小输出相应的力，带动阀杆运动
阀：直接与介质接触，通过改变阀芯与阀座之间的节流面积来调节管道中介质的流量
4、调节阀的结构特性。

（第75页）
调节器的结构特性：调节阀的阀芯与阀座之间节流面积与调节阀的开度之间的关系，用相对量表示ｆ＝Ｌ（ｌ）
5、调节阀的流量特性。

（第77页）
流体流过阀门的流量与阀门开度之间的关系。

ｑ＝ｆ（ｌ）
第五章串级控制系统
1、掌握教材第103～107页的内容。

2、什么是二次扰动、一次扰动？（第108页）
作用在副环内的扰动为二次扰动，作用在副环外的扰动为一次扰动
3、副环的作用。

（第108~111页）
①对二次干扰有很强的克服能力。

②改善了对象的动态特性，提高了系统的工作频率。

③对象负荷或操作条件的变化有一定自适应能力。

４、副回路的设计。

（第113页）
①副回路参数的选择要求使副回路的时间常数要小，调节通道短，反应灵敏。

②副回路应包括被控对象所受的主要干扰
③当对象有非线性环节时，应将非线性环节包括在副回路中
④当对象有较大纯滞后环节时，副回路应包括的尽量少，或者不包括纯滞后
5、主、副回路工作频率的选择。

（第114页）
主回路周期要满足大于副回路周期的３倍。

6、比值与比值系数的含义有什么不同？它们之间有什么关系？
（第118页）
7、什么是比值控制系统？它有哪几种类型？画出两种比值控制的方框图。

保持两个或多个参数之间的比值关系的系统，分为单闭环、双闭环、变比值、和比值与串级相结合四种
第六章利用补偿原理提高系统的控制品质
1、掌握教材第124～125页的内容。

2、掌握教材第125～127页（到第1段）的内容。

3、前馈-反馈控制具有哪些优点？
前馈反馈系统既发挥了前馈系统的及时的优点，又保持了反馈控制能克服多扰动和具有对被调量实施反馈检验的长处
4、什么是大迟延系统？（第136页）
一般认为纯延迟时间与过程时间常数的比值大于０.３，则说此过程是大迟延工艺过程。

5、为什么带有大迟延的过程是难控过程，举例加以分析。

第七章解耦控制
1、相对增益的定义。

（第150~151页）
相对增益是一个尺度，用来衡量事先选定的调节量uj对一个特定的被调量yi的影响。

2、例7-1。

相对增益矩阵特性（第152~153页）
行向量相加等于1，列向量相加也等于1.
3、由相对增益反映的耦合特性。

（第159页）
①如果相对增益接近1，例如0.8<^<1.2，则说明其他通道对该通道的关联作用很小，不必采取其他的解耦措施
②当相对增益接近于0，则使用本通道的调节器不能起到良好的控制效果，即这个通道的变量选配不恰当，应重新选择
③当相对增益大于0.3小于0.7或者大于1.5，则说明系统存在着非常严重的耦合现象，解耦设计是必须的。

4、变量之间的配对。

（第159页）、（第161页）
6、三种解耦方法。

（第172~174页）
前馈补偿法、对角矩阵法、单位矩阵法。

第八章直接数字控制系
1、什么是DDC系统？它由哪几部分组成？它的优点是什么？工业控
制机与PC机的主要区别是什么？
直接数字控制系统，（direct digital control）是由计算机代替模拟控制器直接控制调节阀等执行器，使被调量保持在给定值。

由被控对象、测量仪表、执行器、工业控制机组成。

优点：1、计算机运算速度快，可分时处理多个控制回路，实现几十个甚至更多的单回路的PID控制
2、计算机运算能力强，很容易实现各种比较复杂的控制规律，如串级控制、前馈控制、自动选择控制，以及大迟延控制等。

区别：工控机（Industrial Personal Computer—IPC）是一种加固的增强型个人计算机
工控机特点工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机，而工业现场一般具有强烈的震动，灰尘特别多，另有很高的电磁场力干扰等特点，接口较多！
第九章分布式控制系统
1、什么是分布式系统？它的特点是什么？（第210页）Distributed Control System由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可集中获取数据、集中管理和集中控制的自动控制系统。

特点：分级递阶控制、分散控制、自制和协调
2、分布式系统由哪几部分组成？（第211页）
数据传输通道，操作站，控制站
实验原理
利用PID控制实现单容水槽液位的快速稳定的控制。

结构组成
水槽、管道、压力传感器、电磁阀、计算机、压力表、水泵
实验步骤
1 置调节器积分时间常数TI为最大值，置微分时间常数TD为零，置比例带为较大值10左右，将系统投入运行。

2在系统运行稳定后，逐渐改变比例系数Kp的大小，直到出现等幅震荡，记下比例带和振荡周期。

3根据比例带和振荡周期的值，利用书中对应的公式求出整定参数4重新开始实验，置调节器各个参数为求得的整定参数，并调整整定参数使实验达到预期的结果。

系统框图。