过程

1.过程控制定义：连续生产过程的自动控制。石油、化工、水利、电力、冶金、轻工、纺织、制药、建材、核能、环境工程等许多领域的自动控制系统，都属于过程控制系统。
2.连续生产过程的特征是：生产过程中的各种流体，在连续（或间歇）的流动过程中进行着物理化学反应、物质能量的转换或传递。
3.按设定值的形式分类：
1）定值控制系统——设定值恒定不变
2）随动控制系统——设定值随时可能变化
3）程序控制系统——设定值按预定的时间程序变化
4.图片1
5.过程控制的发展概况：
1）局部自动化阶段 （20世纪 50～60年代）
2）模拟单元仪表控制阶段(集中控制阶段)（20世纪60～70年代）
3）集散控制阶段（20世纪70年代中期至今）
6.在阶跃输入的扰动作用下，定值控制系统过渡过程有四种形式：图1-2
1）单调衰减过程 被控变量在给定值的一侧作单调变化，最后稳定在某一数值上。
2）振荡衰减过程 被控变量上下波动，但幅度逐渐减少，最后稳定在某一数值上。
3）等幅振荡过程 被控变量在给定值附近来回波动，且波动幅度保持不变。
4）振荡发散过程 被控变量来回波动，且波动幅度逐渐变大，离给定值越来越远。
7.1）衰减比n（振荡过程衰减的程度，衡量过渡过程稳定程度的动态指标）和衰减率ψ（经过一个周期后波峰衰减的百分数）
衰减比 n 和衰减率ψ 是表示系统稳定程度的指标。n大于1，则系统是稳定的。随着n的增大，过渡过程逐渐由衰减振荡趋向于单调过程。
试验证明：衰减比在 4: 1到10:1之间时，过渡过程的衰减程度合适，过渡过程较短。
衰减比n与衰减率ψ之间有简单的对应关系：
n = 4:1~10:1 就相当于ψ = 75 %～90%
n<1,系统发散，n越小发散越快；
n=1，系统等幅振荡；
n>1,衰减振荡，n越大衰减越快；
n接近∞，非周期衰减过程。
工程上希望：过渡过程经过两次左右的波动便接近于新的稳态值y(∞)。
特殊：少数不希望有振荡的控制过程，通常采用周期衰减的形式。
2）最大动态偏差A和超调量σ
最大动态偏差表示系统瞬间偏离给定值的最大程度。即: A = ymax - r
最大动态偏差是控制系统动态准确性指标，也是衡量一个系统稳定性的指标。
3）余差C
过渡过程结束后，被控参数的稳态值y(∞)与设定值之间的残余偏差叫做余差，也称静差。是衡量控制系统稳态准确性的指标。
8.控制系统的单项品质指标小结：
稳定性 衰减比n = 4:1~10:1最佳
准确性 余差C小好
最大偏差 A 小好
快速性 过渡时间 Ts 短好
振荡周期 T 短好
各品质指标之间既有联系、又

有矛盾。例如，过分减小最大偏差，会使过渡时间变长。因此，应根据具体工艺情况分清主次，对生产过程有决定性意义的主要品质指标应优先予以保证。
9.AM之间的切换
10.1）电动仪表：以220VAC或24VDC作为工作能源，其输入输出信号均采用0～10mA或4～20mA的标准信号。
2）气动仪表：以140kPa的气压信号作为工作能源，其输入输出信号均采用20～100kPa的标准气压信号。
3）自力式仪表：不需要专门提供工作能源。
11.基本控制规律及特点
1）比例控制（P）：
连续控制定义：控制器的输出应当根据偏差的大小连续变化，使阀的开度能够连续变化，可获得与对象负荷相适应的操作量，使被控量趋于稳定，达到平衡状态。公式见书3-4
比例控制的特点：
控制及时、适当。只要有偏差，输出立刻成比例地变化，偏差越大，输出的控制作用越强。控制结果存在静差。
2）比例积分控制（PI）
特点当有偏差存在时，积分输出将随时间增长（或减小）；当偏差消失时，输出能保持在某一值上。（积分作用具有保持功能，故积分控制可以消除余差。积分输出信号随着时间逐渐增强，控制动作缓慢，故积分作用不单独使用。）见书图3-5
12.DDZ-Ⅲ型仪表的特点：采用统一信号标准：4~20mA DC和1～5V DC。
输入电路图3-12 V01 = k ( V给定－ V测量 )
13.手动操作及无扰切换 见笔记（AM...）
14.1)气动调节阀:结构简单，可靠，维护方便，防火防爆；但气源配备不方便,化工、炼油行业。
2)电动调节阀：电源配备方便，信号传输快、损失小，可远距离传输；但推力较小，不适于易燃易爆环境。
3)液动调节阀：用液压传递动力，推力最大；但安装、维护麻烦，使用不多。
15.气动执行机构分类：角行程输出和直行程输出。
16.调节机构分类：
1） 直通单座阀：一个阀芯和阀座。 结构简单、泄漏量小。 流体对阀芯的不平衡作用力大。一般用在小口径、低压差的场合。
2） 直通双座阀：阀体内有两个阀芯和阀座。 流体流过时，作用在上、下两个阀芯上的推力方向相反且大小相近，可以互相抵消，所以不平衡力小。 适用大压降和大管径的场合。由于加工的限制，上下两个阀芯阀座不易保证同时密闭，因此泄漏量较大。
3）角形控制阀：两个接管呈直角形，一般为底进侧出，这种阀的流路简单、对流体的阻力较小，结构与直通阀相似。 适用于现场管道要求直角连接，介质为高粘度、高压差和含有少量悬浮物和固体颗粒状的场合。
4）三通控制阀：有三个出入口与工艺管道连接。流通方式有合流型（两种介质混合成一路）和分流型（一种介质分成两路）两种。适用于配

比控制与旁路控制。
5）隔膜控制阀：采用耐腐蚀材料作隔膜，将阀芯与流体隔开。 结构简单、流阻小、流通能力比同口径的其他种类的阀要大。由于介质用隔膜与外界隔离，故无填料，介质也不会泄漏。 耐腐蚀能力强，适用于强酸、强碱、强腐蚀性介质的控制，也能用于高粘度及悬浮颗粒状介质的控制。
6）蝶阀又名翻板阀，旋转型阀中最常用的一种。 结构简单、重量轻、流阻极小，但泄漏量大。 适用于大口径、大流量、低压差的场合，也可以用于含少量纤维或悬浮颗粒状介质的控制。
7） 球阀：阀芯与阀体都呈球形体，阀芯内开孔。转动阀芯使之与阀体处于不同的相对位置时，就有不同的流通面积。 流量变化较快，可起控制和切断的作用，常用于双位式控制。
8）笼式阀：阀内有一个圆柱形套筒（笼子）。套筒壁上有一个或几个不同形状的孔（窗口），利用套筒导向，阀芯在套筒内上下移动，改变阀的节流孔面积。（阀芯上开有平衡孔，不平衡力减小，稳定性好，噪声小） 可调比大，不平衡力小，更换开孔不同的套筒，就可得到不同的流量特性。但不适于高粘度或带有悬浮物的介质流量控制。
9）凸轮挠曲阀：又名偏心旋转阀。阀体为直通型，其阀芯呈扇形球面状，与挠曲臂及轴套一起铸成，固定在转动轴上。 阀芯球面与阀座密封圈紧密接触，密封性好。适用于高粘度或带有悬浮物的介质流量控制。 调节阀除了结构类型的不同外，其它的主要技术参数是流量特性和口径。
17.实际选择调节阀：
优先选用直通单、双座调节阀。直通单座阀适用于泄漏要求小和阀前后压降较小的场合，直通双座阀适用于对泄漏量要求不严和阀前后压降较大的场合；
高粘度或含悬浮物的流体、气液混合或易闪蒸的液体及要求直角配管的场合，选用角形阀；
浓浊浆液和含悬浮颗粒的流体及大口径、大流量和低压降的场合，选用蝶阀；
三通调节阀既可用混合两种液体，又可将一种流体分为两股，多用于换热器的温度控制系统；
高粘度或含悬浮颗粒、纤维以及有毒的流体，采用隔膜阀。
18.快开特性：适用于迅速启闭的切断阀或双位控制系统。 开度较小时就有较大流量，随开度的增大，流量很快就达到最大，故称为快开特性。具有快开特性的阀芯形式是平板型，有效位移很小。
19.建立被控过程数学模型的基本方法：
机理法：根据生产过程的内部机理，列写出有关的平衡方程，从而获取对象的数学模型。该方法对设计有利。
特点：1.机理法建模需对生产过程熟悉，且能较准确地用数学方法描述；其最大优点是没有系统设备之前就能得

到数学模型。2.数学模型简化方法：一开始引入简化假定，二高阶方程低阶化，三对原始模型仿真后再用低阶模型逼近。
步骤：1）根据建模过程和模型使用目的作出合理的假设；
（2）根据被控过程内在机理建立数学模型,并进行化简（忽略次要参数、模型降阶处理）；
（3）适当使用混合法（机理法建模有些参数难以确定时，适当采用实验法获得相关数据）。
测试法：通过实验测试，来识别对象的数学模型。比机理法简单，优先选用测试法。
特点：1.建模时，可以不清楚内部机理，通过对外部测试来描述其特性。
2.比机理法简单、通用性强，当机理和测试建模同时能达到目的时，优选测试建模法。
3.测试建模分为经典辨识法（少量的测试数据进行建模）和现代辨识法（消除测试数据中偶然性误差的影响，需用特定方法处理大量数据，计算机）。
20.单容过程建模 有无自衡。。。
21.对象特性对控制品质影响的分析：
1）过程（通道）静态特性对控制品质的影响：
K0越大，控制作用越强，稳态误差越小；
K0越大，被调参数对控制作用的反应越灵敏，系统的闭环稳定性越低。
Kf越大，干扰作用越强，稳态误差越大。
故选控制变量时， K0越大越好， Kf越小越好。
22.控制变量的选择原则：
1）控制通道应当放大系数大Ko、时间常数小To、纯滞后越小越好。为使干扰对被控参数的影响小，使干扰通道的放大系数Kf小，时间常数Tf大。被控过程存在多个时间常数在选择设备及控制参数时，尽量使时间常数错开。
2）控制变量应是工艺上允许控制的变量，并且要考虑工艺的合理性与生产的经济性。不宜选择生产负荷作为控制变量，因生产负荷直接关系到产品的产量或者用户的要求，不允许控制。尽可能地降低物料与能量的消耗。
23.过程控制系统设计包括控制系统方案设计、工程设计、工程安装和仪表调校、调节器参数整定等四个主要内容。
被控参数的选择：直接参数法，间接被控参数法
24.调节阀的气开、气关作用方式选择：
1）人身安全、系统与设备安全原则
2）保证产品质量原则
3）减少原料和动力浪费的经济原则
4）基于介质特点的工艺设备安全原则
25.当某个环节的输入增加时，其输出也增加，称该环节为“正作用”；反之，称为“反作用”
26.1）比例控制（P）
适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺上没有提出无差要求的系统，
2）比例积分控制（PI）
适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺参数不允许有余差的系统。
3）比例微分控制（PD）
适用于控制通道滞后较大的系统。例如加热较慢的温度控制系

统。
4）比例积分微分控制（PID）
适用于容量滞后较大、负荷变化大、控制质量要求较高的系统，应用最普遍的是温度控制系统与成分控制系统。
27.调节器参数的工程整定方法：一类是理论计算的方法，另一类是工程整定法。
稳定边界法 衰减曲线法 响应曲线法 经验法的应用及其比较 图片2