互联网的过程控制系统的设计和实现
互联网的过程控制系统的设计和实现
姓名：陈兴文学号：04083182
摘要：互联网为过程系统的高水平控制赋予了巨大的潜力。作为一个新的概念，基于互联网的过程控制在几年前就已经开始得到关注。
但是对于目标是形成一个基于网络的过程控制系统的系统的设计方法，迄今为止做的这些工作还是远远不够的。本文研究了与互联网相关的基于互联网的过程控制的五个根本设计问题，他们分别是：需求规格说明，架构选择，基于网络的界面设计，监督控制以及系统的安全性检查。比如一个水槽控制系统是被用来证明我们设计方法是可行的。独特的，图像反馈，基于文本的交流，和白板都被嵌入系统中并且被通信用户分享。虚拟的监督参数控制克服了互联网流量引起的动态时间延误。实验结果表明：基于网络的水箱控制系统如果设计得当的话也可以产生与本地控制相同的现象。
1.引言：
在过去的十年中，网络发展最成功的地方就在于互联网已经发展成为为分布式协同工作服务的一个强大的工具。新兴的互联网技术为我们提供了前所未有的互联能力和协同工作的分配方式，这些对于利用高水平程序系统的过程控制的工作方式来创造利益有着巨大的潜力。（1）这些利益都包括：能够远程监督和校正系统；（2）能够使位于不同地点的系统技术管理员相互协作；（3）能够很容易的重新定位系统管理人员的实际位置来作为实际需要的响应。
系统工程师要求更好和更快的方法检索数据和对发生在在世界上任何地方和任何时间的系统波动作出反应。作为可能是下一代控制系统的基础，基于网络过程控制的概念在最近几年被提出。至今，大部分对于基于互联网的过程控制的研究已经引起的例如Sun Microsystems，
Cyberonix，Foxboro以及V almet的小规模的证明。它们中的很多最后发展成为了JA VA。此外，OPC技术（开放过程控制），OPC基金会（1998年）支持包含Visual Studio的XML的工作，使基于互联网的进程控制使用XML能够成为现实。Intuitive Technology Corp也为JAV A图形化控制台的实时反馈数据提供了一个名为web@aGlance的网络平台。并且，Invensys公司目前正在与牛津大学工程科学部门合作来发展以网络为基础的控制装置。一些企业也正在尝试生产基于网络的控制系统来作为控制装置。在这个领域，一些来自于高等教育机构的研究人员为了实现远程教育这一目标，专注于开发基于网络的虚拟控制实验室。他们允许远程用户在他们的控制工程实验室中通过互联网进行实验。
然而，对于这样一个基于网络的过程控制系统来说，在开发系统的设计方法或准则的设计方面做这些工作是远远不够的。不幸的是，设计所使用的方法是对于以计算机为基础的控制系统来说的，但并不适合基于互联网的控制系统，因为他们没有考虑到互联网的环境问题，如：网络堵塞，用户同时访问，基于网络的界面以及相关网站的安全造成的时间延迟。例如，一个基于网络的控制系统不确定性的用户是谁，有多少用户以及他们的所在位置。相反，对于一个系统负荷已经被确定的典型的分散控制系统（DCS ）来说，基于网络的过程控制系统存在一个可变化的工作负荷。一些现有的以互联网为基础的过程控制方案中讨论网络环境特点所造成的限制，如互联网传输时间延迟和用户隔离。实际上，互联网时间延迟和多用户之间的协作是我们在设计基于网络的控制系统中必须要解决的两大问题。
本文旨在找到一个方法来为工艺装置设计基于互联网的控制系统，并在实验室中开发一个包含一个水箱的基于互联网的过程控制系统，并将它作为论证我们的设计方法和观察网络时间延迟，多个用户访问和交流技术的平台。本文其余部分如下，基于网络的过程控制在第二部分予以说明，基于网络的过程控制的网络相关的特性所产生的需求规格，架构选择，基于网络的界面设计，监督控制，并发用户访问，系统安全检查这六个关键问题将在第三部分说明。第四部分介绍了以网络为基础的水箱的过程控制系统的体系结构，包括其硬件结构和软件结构。第五部分
介绍该系统的实施和一些实验结果。第六部分是结论部分。
2.基于计算机的过程控制与基于网络的过程控制的关系
以计算机为基础的控制已广泛应用于工业过程中。其应用范围从独立的基于计算机的控制到本地计算机基于网络的控制，比如DCS系统。
图1.1：联网的DCS
图2.1：过程控制系统的层次结构和可能存在的与互联网的联系
图1展示了一个与互联网相连的DCS控制系统。图2展示了一个典型的给予计算机的过程控制系统结构层次，图2的过程控制系统分为以下的几个等级层次：工厂优化，监督，监管和保护。全球数据库和数据处理工厂的电脑系统都处于尖端水平，蕴含了相当大的计算能力。工艺数据库和监控位于第二层，其中许多先进的控制功能得到实施。集散控制系统和过程与保护分别位于两个相对较低的层次。建立以互联网为基础的过程控制系统的目标是在分级结构中添加一个额外的互联网级别去强化基于计算机的过程控制系统，而不是取代它。额外的互联网等级应根据控制要求妥善放置在现有的过程控制系统的分级结构中。图2展示了互联网和过程控制系统之间可能存在的联系。额外的互联网级别可能与现有的过程控制系统通过工厂优化水平，监督水平或监管水平这一级相连。因此，基于互联网的过程控制的范围被定义为过程控制体系中的互联网控制水平。互联网的控制水平如图1，作为远程监测和控制站，通过无线网络和调制解调器与现场总线相连。
3.基于网络特性的设计问题及其
解决办法
将互联网引入过程控制系统引进了许多新的功能，例如网络相关的的交通延误，基于网络的界面，用户的不确定性，多用户访问及与网站相关的安全等都应该在基于互联网的过程控制系统的设计中考虑到。这些新的功能使得基于网络的过程控制系统的设计方法不同于基于计算机的过程控制系统，六个从过程控制系统的网络相关功能中产生的基本问题将在本节被研究，它们是：规格需求，架构选择，基于网络的界面设计，对于带有网络时滞的因特网的控制，多用户同时访问和系统安全性检查。
3.1 .需求规格
以互联网为基础的过程控制的具体要求是非常重要的，因为不同的需求可能会导致不同的控制结构。当设计一个控制系统时，这是首先要考虑到的，这些规定应该只包括过程监测和控制目标，是通过现有的互联网水平可以完全达到的，并且所开发的系统也是仅限于现有的技术水平。例如，应该避免有需要在确定时间内完成的任务，因为他们可能由于网络相关的交通延迟而无法实现。规格需求的主要任务是发现和解决目标和系统中出现的相互矛盾或者不能完全实现的系统约束之间的权衡问题。
假设基于互联网的过程控制的可能需求仅仅是由可通过可实现的互联网的控制层次，工厂的全优化层次，监管层次和控制体系中的调整层次组成。那么基于互联网的过程控制的具体要求的程序如下：
(1)将过程工厂的控制需
求分解为工厂的全优化，监督
和调整三个层次。
(2)进一步分解每个层次
的控制需求，将其各自分解为
互联网可实现和互联网不可
实现两个部分。
(3)删除不必要或者无法
实现的需求并且实现基于互
联网的过程控制的最终需求。
3.2．结构选择
如图2显示，以互联网为基础的过程控制应该与过程控制层中的正确层次相连，以便有效地进行控制和完成对于上述制定的监控。尽量减少互联网层次和已存在的控制层次之间的交流负载也是有必要的。可能的架构可以根据上述指定的控制和监督需求以及像通信协议和数据交换机制这种硬件和软件工具来确定。现在的问题是选
择每个可能结构的优缺点是什么。
表格1说明的是每个可能的连接之间的简单的优缺点评价。此表格作为一个向导被用于在互联网控制层和在过程控制体系中已存在的控制层之间作出选择。例如表1所表明的，可编程逻辑控制器(PLC)可以通过用允许与互联网交流的传输控制协议或互联网协议(TCP/IP)直接与互联网连成一体。然而，在大多数情况下，并不需要对一个控制器进行直接访问，并且它也是不可取的。此外，过程车间和基于互联网的客户之间的信息交换可以通过例如关系数据库或者实时数据库这种公司系统来实现，并不是通过控制单元。例如，公司系统出来的信息可以被封装在一个用JAVA语言编写的自描述对象中，并且密集高效的发送到客户的工作站，准备出版或者列入可用格式。从系统架构的角度来说为了保证系统的鲁棒性，可靠性和可能出现的系统故障也应该被考虑到。例如，在工厂的全优化层，主机电脑在造成较小后果的情况下可以安全的关闭几个小时甚至几天，如果在监控层或调整层与控制器相连的网络在连接失败几分钟后使车间停工也许是必要的。
3.3.网络用户界面设计
控制和信息技术的改进使操作者从一个控制回路中的关键因素转变为实现工厂监督和疑难解答这以功能。基于互联网的过程控制就加快这种转换，并且这种加快的转换是自从许多常规控制被过程控制结构中的调整层中的基于计算机控制系统接管开始的。在基于互联网的过程控制中基于网络的用户界面设计的主要目标是让操作者更迅速的适应过程车间的运行，并且提够一个除了主控制室外的模拟的解决问题的环境。应该牢
记的是，中央控制室外的互联网环境中跟中央控制室中的可用媒体相比是非常有限的。“多媒体”和“实际存在”领域的技术在更好的发展用于过程控制技术的人机界面这一课题上有着巨大的潜力，不同的媒体可以比其他媒体更有效地传播某些类型的信息，因此，如果精心挑选可以改进操作性能。对于不同的界面任务要选择其最好的媒体并且要尽量减少大量的无关信息是我们采取的两个指导方针，通过简化高度自动化流程的人机界面的设计原则。人机界面任务可以根据操作目标被归纳成两种功能类型：过程操作功能和过程监督功能。用来说明当前进程情况的程序流程图，历史趋势显示和车间的可视信息是过程监督功能的三个元素。控制器窗口显示的是过程操作功能的部分。
3.4.对于带有网络交通延迟的
互联网的控制
3.4.1.网络时间延迟
过程车间和基于互联网的客户之间的信息交换不仅允许客户远程监控控制车间的情况并且能在质量和产量发生变化时立即得到反馈。基于互联网的的过程控制其中的一个困难就是由于网络交通延迟所带来的动态延迟，罗和陈(2000)已经多次通过从每次他们自己的服务器向不同的远程服务器发送64字节的数据来测试网络的传递效率。试验结果显示互联网潜在的包含了严重的和不确定的时间延迟。
图3.1基于互联网的过程控制系统
图3表示的是基于互联网的过程控制系统，完成一次操作周期的总的时间是t1+t2+t3+t4,这四种时间延迟分别产生于：
t1产生于是远程操作者作出控制决定时。
t2产生于远程操作者向本地系统发送控制指令时。
t3产生于本地系统的执行时间到实际执行控制行为之间。
t4产生于本地系统向远程操作者发送信息的时。
如果四个时间延迟都是恒定的，那么基于网络的控制就是恒定的，但不幸的是，罗和陈(2000)的实验中显示的结果并不是那样的。网络时间延迟t2和t4是随着距离的远近变化的，并且时间延迟跟通过的节点数目有关。并且时间延迟也严重的取决于网络负载。在细节上，网络时间延迟可以通过节点的运行速度，节点的负载和宽带的连接速度，大量的信息，传输的速度等方面来描述。在k时刻的网络时间延迟Td (k)可以被描述为
:
其中l i是第i次的连接长度，c是光速，t R
i
是经过第i 个节点时的路由速度，
()k
t L i是第i个节点的负载
引起的滞后，M是数据量
量，b
i
表示宽带在i段的连接，d N是独立时间周
期，()k
d L是取决于时间
的周期，因为周期()k
d L
对于准确预测每个时刻
的互联网时滞的建模是
不合理的，因此，对于基
于互联网的控制系统来
说，选择一个对于时间延
迟不敏感的控制体系结
构是必要的。
3.4.2.虚拟监督参数控制
虚拟监督参数控制(VSPC)战略对于对时滞不敏感的基于网络的过程控制是一个实际可行的方法，如图4，详细的控制功能在本地控制系统中得到了实现。
图4.虚拟监督参数控制
基于网络的控制通过VSPC仅仅是在更新
设定值和比例微分积
分(PID)参数时需要
发送给本地控制系统
时被引用，新的设定
值在下个周期中
VSPC作为本地控制
系统的输入直至收到
下个设定的参数。
VSPC的一个优点就
是可以对以前的控制
系统中的设置进行保
护，比如通过现有的
DCS和PLC调度基于
网络的通知系统，并
且，VSPC提够了一
个高的安全标准，因
为本地控制系统是作
为其冗余系统来工作的。并且，它可能不会因为网络时间延迟而收到很大的影响，因为如图4所示网络
时间延迟t2和t4在控
制系统的闭合回路中被排除。当VSPC无法满足规定的要求时，更广泛的控制功能应该通过基于网络的控制被共享。例如，远程用户可以在局部控制计算机中引用一个基于模型的先进控制器。在这种情况下，网络控制的输出水平可能是一个启动命令和/或基于模型的现金控制器几个初始条
件。只有VSPC在本
文中得到执行。在异
常状态下维持现有的
过程车间和本地控制
系统的安全水平对于
VSPC用于真正的车
间来说是非常重要
的。真正的挑战是如
何使远程的操作者能
够知道发生了紧急情
况和怎么去避免紧急
控制功能受到网络时
间延迟和网络系统中
的异常情况的影响。
该VSPC运行在“安
全比对不起要好”的
安全模式，这就意味
着如果车间中发生错
误，本地控制系统或
者网络控制系统，本
地操作者有权设置
VSPC的忽略所有远
程传来的任何命令的
模式。
3.5.多用户的访问
与传统的集散控制系统相比，基于互联网的控制系统的特别之处在于它是多用户的并且不确定用户是谁，有多少用户以及他们都在哪。尽管集散控制系统允许多个操作者和/或者工程师同时操作，但是他们通常是坐在同一个操作室里。因此，协调他们并不是真正的问题。在基于互联网的控制系统中，操作者可能看不见并且不认识对方。可能是多个用户同时试着去控制一个特定的过程变量。如果授权的用户拥有相同的机会去充分控制整个过程，那么可能会产生一些问题。假设用户1规定了控制器的设定值，然后将设定值通过VSPC发送到本地控制器，如果用户2在变量到达之前对于同一个变量规定了另外一个设定值，即使是在不合适的条件下，第二个设定值也会将第一个覆盖。控制器的设定值就会从一个值波动到另一个值，因此，多个用户之间的协调就变得非常重要。有些方法可以解决多用户之间的控制的冲突问题，并且协调他们的操作。有三个步骤来处理多用户之间的同时访问：
将用户分配为不
同的优先次序，
例如，由整数0-6
来代表。有高度
优先权的用户可
以立即编写可以
由低一个级别的
用户发出的指
令，一般来说，
最简单的方法来
确定用户身份就
是运用用户帐
户，当用户登陆
时，一个动态的
身份(ID)将为用
户生成。用户发
出控制指令时这
个ID是一并发出
的，所以服务器
可以识别发出指
令者，识别发出
指令人的优先
权，并且决定是
否接受这个指
令。
●当一个新的指令
被接受，系统将
被在一段时间内
锁定并且拒绝接
受同一级别或者
低于此级别的其
余用户的下一指
令，时间是因情
况而定的。通常
情况下，系统恒
定时的时间可能
被选择，因为它
确保了在新的命
令到达之前，以
前的命令已经执
行完成。
●在调整操作中只
允许单一的用户
操作系统，有两
种典型的操作情
况。一种是调整
作业，另一种是
正常运行。调整
操作包括启动，
关闭，紧急处理。
通常情况下，调
整作业由高级工
程师来操作。在
这种情况下，操
作应该是连续
的，独立的，并
且不会被打断。
因此，只有单个
用户可以享有命
令服务，一直到
用户退出登陆或
者将操作权给其
他用户，在这种
情况下，其他用
户只可以对操作
进行监督。
3.6.系统安全检查
互联网带来的潜在的危害应该系统地被查出来并且建议应该为实现基于网络的控制系统的安全设计采取进一步的行动。然而，这样就很难保证基于网络的控制系
统的完整性，因为可能有攻击者通过互联网试图通过打开网络架构攻击网络而造成失败。为了简便起见，我们假设可以通过例如防火墙和授权书等已存在的互联网安全方案安全的进入本地控制系统，因此，在这里只需要考虑在互联网控制层的远程用户所引起的安全问题。最近，基于计算机控制车间的危险分析框架在我们最近的研究中被提出，它可以扩展以网络为基
础的过程控制车间的安全性检查。
图5是一个基于网络的过程控制车间的被修改的过程控制实例图(PCED)，在PCED 中，互联网是一个功能层，引进网络客户端和处理功能层能够使人，控制系统以及过程影响可以被表现出来。节点显示了控制系统中的实体。弧的方向表示信号的传播方向或者具有因果关系的行为操作或结果。
图5.过程控制实例图
表2
图5说明了一个
基于网络的远程操作者通过互联网(节点N1)向
本地控制系统发出指令的程序。本地控制系统从过程车间(节
点N2)接收到了一个可测的信号并且在控制器准备好输出(节点N3)的情况下对过程车间(节点N4)实施一个控制行为，PCED包含的信息对于判断控制系统是否设计完备以至于车间不能出现危险状况是必要的。表2说明的是图5中基于PCED 可能存在的安全性分析结果.其中一种安全需求是过程变量无论在任何情况下都应该保持在一个合理的情况下。可能的情况包括一个严重的网络流量时间滞后，多用户试图在同一个时间发送命令，或者发送的指令不适合当前情况。此时采取的操作可以是满足安全需求的情况下的任何建议。例如，在表2的第一行，节点一运用了“长时间延迟”这一方案，这就意味着网络操作者的控制指令送到本地控制系统是将会存在很大的延迟。所建议的操作是对系统运用一个像VSPC对于时间延迟不敏感的控制结
构。因为VSPC从控制系统的内环排除了网络时间延迟并且受到时间延迟的影响小，因此运用VSPC可以接受“长时间延迟”。同样，对节点一运用其他的方案，并将所有可能的方案运用到其他节点可以实现全面的安全分析结果。
4.测试平台的架构
为了说明我们上述介绍的设计方法，我们在过程控制实验室中选择一个水箱控制系统来实现和验证上述理论，水箱系统是一个安装在本地控制系统的教学平台。在已存在的本地控制系统中加入额外的网络控制层。由于本地控制系统的限制，与从车间的全优化层连接到网络并不能在测试平台上阐明。在这一部分中，包括软硬件在内的系统的结构都是特定的。
4.1.硬件结构
图6.基于网络的控制系统的硬件结构
如图6所示，整个系统由五部分组成，这五部分分别是水箱，数
据采集(DAQ)工具，网络服务器，网络摄像机以及一些包括移动用户在内的可以连接无线网络的网络客户端。罐体通
过手动控制阀控制入口的流量，通过一个连接管道和一个泵排空。出口流量是通过服务器上的一个本地控制系统控制的，会将罐体的也为保持在一个理想值。数据采集仪器是负责A/D,D/A转换的，它能够将液位传感器的模拟信号转换层数字信号，并且将阀门开度的数值转化为一个模拟值去操作阀门，罐体的本地控制系统位于服务器上。服务器和数据采集器是通过有线遥感-232c串行电缆连接的。通过运用串行电缆，实时数据在服务器和其他仪器之间被交换，网络摄像头与服务器相连，可以通过视频服务器为用户提供可视的信息。由于网络摄像头是从是从数据采集卡中独立出来的，所以它可以被视为一个附加的传感器。服务器提供标准的控制功能和网络服务，并将其作为视频的服务器，互联网服务的实施主要是以LABVIEW Gserver为基础的。这样做的主要原因是能够使用LABVIEW提供的可视设备(VI)通过网络进行交流，而且可以建立一个网络界面。除了标准的互联网服务，该服
务器还需要跟客户和本地控
制器建立连接，使用网络浏览
器，几个远程的用户可以同时
监督和控制水箱。
4.2.软件结构
系统的软件可以被划分为两部分：客户端和服务器端。虽然客户端是作用于用户的，在服务器端并仅仅是网络服务器，而且还包括了控制和数据采集程序以达到实现控制任务的目的。如图7所示，从功能的角度来说，客户端有控制和监督这两个部分，分别属于控制面板和监控面板，控制面板对用户的互动作出响应，用户可以用它来发出命令或者改变控制器的参数。通过TCP协议，控制面板建立了与服务器的连接，除了向服务器发送信息，它也需要从服务器端接收信息。如果有客户改变控制器的参数或者发出命令，服务器将会把改变发送给每个注册用户，控制面板处理这一信息是为了将这个改变同步化并指出控制器正常的情况。监控面板提供了两种功能，显示动态图像和视频聊天。动态图像由包括过程流程图和提供系统当前情况的信息的过程变量的动态趋势图形构成。与普通网页不同的是，动态图像通常是由服务器根据系统的状态产生的，发送给用户，然后
在一段时间后自动的更新。它为用户提够了系统的实时信息。为了实现上述功能，使用了服务驱动器。服务驱动器的的基本原则是在信息变化的基础上发出信息，由服务器来监督而不是由客户发出请求。这不仅加快了客户端的信息更新，也减少了服务器负载。视频聊天系统的设计是为了监督设备和与多用户之间的多个渠道的沟通。多用户之间可以通过发送消息或者共享白板来聊天。
图7基于网络的控制系统的软件部分
在服务器端，服务可以被分为两个部分：命令服务和数据服务。命令服务器处理传入的请求并且为控制器和数据服务器将收到的信息翻译成参数和命令。它还想每个注册用户传播所收到的信息，以达到用户信息同步的目的。此外，它还得处理多用户的情况，比如多用户同时访问。数据服务的设计主要是为了根据用户的需求产生一个图像，并且将图像嵌入到一个HTML页面送到客户端。数据用来生成从控制器获得的图像。媒介在控制器和其他设备之间建立了一个桥梁，因为COM装置对于windows操作系统是最基本的，并
且对于本地交流也非常的有效，所以选择COM交流装置用来支持控制器和媒介之间的信息交换。尽管COM通信被认为是一个高速通信，但是媒介和设备之间的通信依然是是个低速进程。因此，媒介的主要任务就是协调不同速度的元件。控制器用来处理标准的自动设定值和手动控制。
5.系统投运
根据第三部分所讨论的设计问题，系统的需求可以被认为是需要通过互联网去控制水箱，所以互联网与本地控制器直接相连。如图8-10所示，所设计的基于网络的用户界面通过使用标准网络浏览器被运行出来。VSPC用来远程控制水箱以克服网络时间延迟，在系统投运期间应考虑多用户的问题。多用户同时访问是可接受的，并且可以通过3.5.提出的策略来解决。
系统可以通过JAVA软件和可视化软件来完成投运。可视化程序由以下三部分组成：
图8：基于网络的用户界面：控制面板和过程流程
图9：基于网络的用户界面：控制面板和动态趋势
图10：基于网络的用户界面：控制面板和视频聊天页面
上图分别表示人机界面，包含框图的相关程序，表示数据流量和子程序之间的图标连接器，总之，这三个要素是来自VI，VI是组成LABVIEW程序的最基本的程序。如图7所示的动态图，通过运行G-server软件可以实现在线过程可视化，G-server是一个可以与服务器软件兼容的超文本传输协议，它使超文本标记语言（HTML ）文件和VI在网上能够后定位在服务器上成为可能。从而能够直接访问像图8和图9所示的那中包含在线过程监控的前面板。正如第4.2节
中提到的服务驱动器已经用在这里，用来提高客户信息的更新速度和减少服务器负载。通过VIs形式执行TCP协议，编辑一个JAVA 程序通过网络实现VSPC的远程控制。为了使变化能够同步并且校正到控制器的正常情况，TCP让控制面板应付基于网络的用户说带来的变化。
图8-10说明远程用户界面被划分为两个部分。左手边是控制面板，右手边是监控面板，控制面板是一个JAVA程序，网络用户通过可以发出指令或者改变控制器参数来控制水箱。控制器的输出也将显示在控制面板上。
由于控制系统是在多用户同时访问，那么最新的信息就应该同时展示给所有的操作者，否则他们中的一部分将在信息过期的情况下作出决定。因此，一旦其他的注册用户为了校正控制器改变了已有的信息，控制面板上的所有信息也应该立即更新。控制面板在控制流图(图8)，控制趋势图(图9)，以及视频聊天面板(图10)之间转换。图9中所示的动态趋势图显示了在设定值改变状态下的过程响应。实验结果表明通过应用VSPC，基于网络的过程控制系统即使在有网络流量滞后的情况下也可以产生一个与本地控制系统类似的行为。图10说明的是视频如何向远程用户提供过程的可视信息。通过点击一个视频下面的通信按钮，文本聊天和白板和白板弹出的窗口可以被引用，这些都为用户合作提供了一个交流渠道。
6.结论
互联网技术为网络用户提供了一个不但可以远程监测过程车间并且可以实施远程控制的平台。如网络时间延迟，多用户访问，基于网络的界面和安全性这鞋与网络相关的特性使基于网络的过程控制的设计变得与众不同。对此类系统来说，我们在开发系统的设计方法这一问题上所做的工作是远远不够的。在本文中，基于网络的过程控制系统的范围被明确的规定为：基于网络的过程控制系统只是一个被添加到已有的过程控制体系中的额外的控制层。其目的是去加强而不是取代以计算机为基础的过程控制系统。以基于网络的过程控制系统为例，六个主要的设计问题已经从设计方法的角度做了充分的调研。这六个问题主要包括需求说明，架构的选择，基于网络
的用户界面的设计，对互联网上的时间延迟的控制，多用户访问以及系统的安全性检查。只有这些通过网络实现的要求才适用于互联网控制层。在控制结构的各层中，网络与已经存在的过程控制系统相连来实现控制需求。此外，在基于网络的用户界面设计中，可用的媒体在网络的环境下是有限的。并且，由于互联网的时间延迟是通过走过的节点数目和网络负载造的，它是不可预测的并且是可变的。因此，对于时间延迟不敏感的控制结构是必要的。VSPC控制策略将网络时间延迟从控制系统的闭环回路中排除了，并且可能也受到互联网流量的影响也不是很大。在多用户之间发生冲突的时候多用户同时访问可以解决这一问题，一个分为三个步骤来解决此问题的方法被提出。最后，互联网带来的潜在的危险应该被系统的查明，对于系统的安全性检查，PCED是一个有效地方法。对于系统的安全性需求，有许多方案可以采纳，基于PCED这一方法，改进控制系统的安全性方面采取适合的操作。
为了说明以网络为基础的控制系统是如何工作的以及如何在这项工作中去应用设计方法，我们在过程控制实验室中开发了一个以水箱为例的过程控制系统。这个系统应用了JAVA程序和LABVIEW VI.在我们的测试器械中，我们设计中的所有问题都被考虑到。这一概念不同于其他的方法，因为它涵盖了基于文本的对话并且共享一个白板以及解决了多用户之间的冲突问题。VSPC用来克服网络流量造成的动态延迟。试验结果显示基于网络的过程控制系统在VSPC 这一方案下可以产生与本地控制系统相同的动作。
最后，在试验装置中有局限性。
Microsoft NetMeeting被设计
出来，它用来支持
T.120/H.323视频标准设备的
视频和聊天功能。但不幸的是
微软还没有找到支持多视频
和音频的方法。这就意味着视
频和音频功能仅仅可以另外
以个人
共享。此外，参加文本聊天和共享一块白板的用户只能限制在8
个人以内。因此，对于提够多
用户服务，独立的NETMEETING软件是不够的，它只可以被用来说明测试的构思，最终还需要一个特殊的服务器，使用允许三个或者
过程控制系统习题解答
《过程控制系统》习题解答 1-1 试简述过程控制的发展概况及各个阶段的主要特点。 答：第一个阶段50年代前后：实现了仪表化和局部自动化，其特点： 1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表 2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统 3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数 4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定，消除或减少主要扰动对生产过程的影响 5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题 第二个阶段60年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表，其特点： 1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统 2、计算机系统开始运用于过程控制 3、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制） 4、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用 第三个阶段70年代以来：现代过程控制的新阶段——计算机时代，其特点： 1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控制 2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用 3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用 4、集散控制系统的广泛应用 第四个阶段80年代以后：飞跃的发展，其特点： 1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展 2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心 3、过程控制的概念更大的发展，包括先进的管理系统、调度和优化等。 1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？ 过程控制的特点是与其它自动控制系统相比较而言的。 一、连续生产过程的自动控制 连续控制指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量控制，而且应是连续可调的。若控制动作在时间上是离散的（如采用控制系统等），但是其被控量需定量控制，也归入过程控制。 二、过程控制系统由过程检测、控制仪表组成 过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和检测控制仪表两部分组成。 三、被控过程是多种多样的、非电量的 现代工业生产过程中，工业过程日趋复杂，工艺要求各异，产品多种多样；动态特性具有大惯性、大滞后、非线性特性。有些过程的机理（如发酵等）复杂，很难用目前过程辨识方法建立过程的精确数学模型，因此设计能适应各种过程的控制系统并非易事。 四、过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制 因为大惯性、大滞后等特性，决定了过程控制的控制过程多属慢过程；在一些特殊工业生产过程中，采用一些物理量和化学量来表征其生产过程状况，故需要对过程参数进行自动检测和自动控制，所以过程控制多半为参量控制。
机电控制系统课程设计
JIANG SU UNIVERSITY 机电系统综合课程设计 ——模块化生产教学系统的PLC控制系统设计 学院：机械学院 班级：机械 (卓越14002) 姓名：张文飞 学号： 3140301171 指导教师：毛卫平 2017年 6月
目录 一： MPS系统的第4站PLC控制设计 (3) 1.1第四站组成及结构 (3) 1.2 气动回路图 (3) 1.3 PLC的I/O分配表，I/O接线图（1、3、6站电气线路图） (4) 1.4 顺序流程图&梯形图 (5) 1.5 触摸屏控制画面及说明，控制、信息软元件地址表 (10) 1.6 组态王控制画面及说明 (13) 二： MPS系统的两站联网PLC控制设计 (14) 2.1 PLC和PLC之间联网通信的顺序流程图（两站）&从站梯形图 (14) 2.2 通讯软元件地址表 (14) 三：调试过程中遇到的问题及解决方法 (18) 四：设计的收获和体会 (19) 五：参考文献 (20)
一：MPS系统的第4站PLC控制设计 1.1第四站组成及结构： 由吸盘机械手、上下摆臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成选择要安装工件的料仓，将工件从料仓中推出，将工件安装到位。 1．吸盘机械手臂机构：机械手臂、皮带传动结构真空吸嘴组成。由上下摆臂装置带动其旋转完成吸取小工件到放小工件完成组装流程的过程。 2．上下摆臂结构：由摆臂缸（直线缸）摆臂机械装置组成。将气缸直线运动转化为手臂旋转运动。带动手臂完成组装流程。 3．仓料换位机构：由机构端头换仓缸带动仓位装置实现换位（蓝、黑工件切换）。 4．推料机构：由推料缸与机械部件载料平台组成。在手臂离开时将工件推出完成上料。 5．真空发生器：当手臂在工件上方时，真空发生器通气吸盘吸气。 5．I/O接口板：将桌面上的输入与输出信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。 6．控制面板：完成设备启动上电等操作。（具体在按钮上有标签说明）。
电子控制系统的组成和工作过程
电子控制系统的组成和工作过程 一、教学分析 1．教材分析 本课是第一章第二节“电子控制系统的组成和工作过程”。从对比分析两种路灯控制系统的基本组成入手，再通过搭接一个路灯自动控制的电子模型，来学习电子控制系统的基本组成和工作过程，从而为学生学习后面各章提供了一把钥匙。 2．学情分析 学生在通用技术必修2的学习中，已学过关于控制系统的一些概念，例如输入、控制、输出，以及功能模拟方法的含义，但对电子控制系统内部电子元件，例如发光二极管、光敏电阻、三极管等的工作原理不太了解，教师可用通俗的语言补充解释其作用，以利于学生的学习。 二、教学目标 1．知识与技能目标 （1）知道电子控制系统的基本组成。 （2）能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。 2．过程与方法目标 （1）通过对两种路灯控制系统方框图的对照，知道电子控制系统的基本组成。 （2）通过搭接一个路灯自动控制的电子模型，加深对电子控制系统组成的理解。 3．情感态度和价值观目标 （1）激发学生动手尝试的兴趣和热爱技术的情感。 （2）提高学生比较及分析电子控制系统的能力。 三、教学重难点 1．重点 （1）电子控制系统的基本组成。 （2）能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。 2．难点 电子控制系统内部常见电子元件的工作原理。 四、教学策略 本节课程以多媒体技术为辅助教学手段，通过观察、基本知识讲授、小组探究、分析表达、技术试验、能力展示等教学方法和策略，在教师指导下，通过学生自主探究建构知识和技能。 五、教学准备 通用技术专用教室、多媒体、课件、路灯自动控制模型。 六、课时安排 共1课时 七、教学过程 （一）新课导入 教师展示：路灯自动控制模型 板书：第一章电子控制系统概述 第二节电子控制系统的组成和工作过程
过程控制系统课程设计报告报告实验报告
成都理工大学工程技术学院《过程控制系统课程设计实验报告》 名称：单容水箱液位过程控制 班级：2011级自动化过程控制方向 姓名： 学号：
目录 前言 一．过程控制概述 (2) 二．THJ-2型高级过程控制实验装置 (3) 三．系统组成与工作原理 (5) （一）外部组成 (5) （二）输入模块ICP-7033和ICP-7024模块 (5) （三）其它模块和功能 (8) 四．调试过程 (9) （一）P调节 (9) （二）PI调节 (10) （三）PID调节 (11) 五．心得体会 (13)
前言 现代高等教育对高校大学生的实际动手能力、创新能力以及专业技能等方面提出了很高的要求，工程实训中心的建设应紧紧围绕这一思想进行。 首先工程实训首先应面向学生主体群，建设一个有较宽适应面的基础训练基地。通过对基础训练设施的 集中投入，面向全校相关专业，形成一定的规模优势，建立科学规范的训练和管理方法，使训练对象获得机械、 电子基本生产过程和生产工艺的认识，并具备一定的实践动手能力。 其次，工程实训的内容应一定程度地体现技术发展的时代特征。为了适应现代化工业技术综合性和多学科交叉的特点，工程实训的内容应充分体现机与电结合、技术与非技术因素结合，贯穿计算机技术应用，以适应科学技术高速发展的要求。应以一定的专项投入，建设多层次的综合训练基地，使不同的训练对象在获得对现代工业生产方式认识的同时，熟悉综合技术内容，初步建立起“大工程”的意识，受到工业工程和环境保护方面的训练，并具备一定的实用技能。 第三，以创新训练计划为主线，依靠必要的软硬件环境，建设创新教育基地。以产品的设计、制造、控制乃至管理为载体，把对学生的创新意识和创新能力的培养，贯穿于问题的观测和判断、创造和评价、建模和设计、仿真和建造的整个过程中。
过程控制系统试卷及答案
过程控制系统试卷C卷 一、填空题（每空1.5分）（本题33分） 1、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环组成。 2、过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成。 3、压力检测的类型有三种，分别为：弹性式压力检测、应变式压力检测、压阻式压力检测。 4、气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类。 5、根据使用的能源不同，调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀三大类。 6、过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模。 7、积分作用的优点是可消除稳态误差(余差)，但引入积分作用会使系统稳定性下降。 8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭 环比值控制和变比值控制三种。 9、造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用，外因是控制器长 期存在偏差。 二、名词解释题（每小题5分）（本题15分） 1、过程控制：指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程自动化。 2、串级控制系统：值采用两个控制器串联工作，主控制器的输出作为副控制器的设定值，由副控制器的输入去操纵调节阀，从而对住被控变量具有更好的控制效果。 3、现场总线：是指将现场设备与工业控制单元、现场操作站等互联而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分枝的特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。 三、简答题（每小题8分）（本题32分） 1、什么是PID，它有哪三个参数，各有什么作用?怎样控制？ 答：PID是比例-积分-微分的简称。其三个参数及作用分别为：（1）比例参数KC，作用是加快调节，减小稳态误差。（2）积分参数Ki，作用是减小稳态误差，提高无差度（3）微分参数Kd，作用是能遇见偏差变化趋势，产生超前控制作用，减少超调量，减少调节时间。 2、前馈与反馈的区别有哪些？ 答：（1）控制依据：反馈控制的本质是“基于偏差来消除偏差”，前馈控制是“基于扰动消除扰动对被控量的影响”。
控制系统仿真课程设计
控制系统仿真课程设计 （2010级） 题目控制系统仿真课程设计学院自动化 专业自动化 班级 学号 学生姓名 指导教师王永忠/刘伟峰 完成日期2013年7月
控制系统仿真课程设计（一） ——锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真1.1 设计目的 本课程设计的目的是通过对锅炉水位控制系统的Matlab仿真，掌握过程控制系统设计及仿真的一般方法，深入了解反馈控制、前馈-反馈控制、前馈-串级控制系统的性能及优缺点，实验分析控制系统参数与系统调节性能之间的关系，掌握过程控制系统参数整定的方法。 1.2 设计原理 锅炉汽包水位控制的操作变量是给水流量，目的是使汽包水位维持在给定的范围内。汽包液位过高会影响汽水分离效果，使蒸汽带水过多，若用此蒸汽推动汽轮机，会使汽轮机的喷嘴、叶片结垢，严重时可能使汽轮机发生水冲击而损坏叶片。汽包液位过低，水循环就会被破坏，引起水冷壁管的破裂，严重时会造成干锅，甚至爆炸。 常见的锅炉汽水系统如图1-1所示，锅炉汽包水位受汽包中储水量及水位下汽包容积的影响，而水位下汽包容积与蒸汽负荷、蒸汽压力、炉膛热负荷等有关。影响水位变化的因素主要是锅炉蒸发量（蒸汽流量）和给水流量，锅炉汽包水位控制就是通过调节给水量，使得汽包水位在蒸汽负荷及给水流量变化的情况下能够达到稳定状态。 图1-1 锅炉汽水系统图
在给水流量及蒸汽负荷发生变化时，锅炉汽包水位会发生相应的变化，其分别对应的传递函数如下所示： （1）汽包水位在给水流量作用下的动态特性 汽包和给水可以看做单容无自衡对象，当给水增加时，一方面会使得汽包水位升高，另一方面由于给水温度比汽包内饱和水的温度低，又会使得汽包中气泡减少，导致水位降低，两方面的因素结合，在加上给水系统中省煤器等设备带来延迟，使得汽包水位的变化具有一定的滞后。因此，汽包水位在给水流量作用下，近似于一个积分环节和惯性环节相串联的无自衡系统，系统特性可以表示为 ()111()()(1)K H S G S W S s T s ==+ （1.1） （2）汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性 在给水流量及炉膛热负荷不变的情况下，当蒸汽流量突然增加时，瞬间会导致汽包压力的降低，使得汽包内水的沸腾突然加剧，水中气泡迅速增加，将整个水位抬高；而当蒸汽流量突然减小时，汽包内压力会瞬间增加，使得水面下汽包的容积变小，出现水位先下降后上升的现象，上述现象称为“虚假水位”。虚假水位在大中型中高压锅炉中比较显著，会严重影响锅炉的安全运行。“虚假水位”现象属于反向特性，变化速度很快，变化幅值与蒸汽量扰动大小成正比，也与压力变化速度成正比，系统特性可以表示为 222()()()1f K K H s G s D s T s s ==-+ （1.2） 常用的锅炉水位控制方法有：单冲量控制、双冲量控制及三冲量控制。单冲量方法仅是根据汽包水位来控制进水量，显然无法克服“虚假水位”的影响。而双冲量是将蒸汽流量作为前馈量用于汽包水位的调节，构成前馈-反馈符合控制系统，可以克服“虚假水位”影响。但双冲量控制系统要求调节阀具有好的线性特性，并且不能迅速消除给水压力等扰动的影响。为此，可将给水流量信号引入，构成三冲量调节系统，如图1-2所示。图中LC 表示水位控制器（主回路），FC 表示给水流量控制器（副回路），二者构成一个串级调节系统，在实现锅炉水位控制的同时，可以快速消除给水系统扰动影响；而蒸汽流量作为前馈量用于消除“虚假水位”的影响。
过程控制系统论文关于过程控制的论文
过程控制系统论文关于过程控制的论文 高炉TRT过程控制系统的研究与应用 摘要：TRT为高炉煤气余压能量回收透平发电装置的简称，它是把高炉出口煤气中所蕴含的压力能和热能，通过透平膨胀机作功，驱动发电机发电的一种能量回收装置。从而达到节能、降噪、环保的目的，具有很好的经济效益和社会效益，是目前现代国际、国内钢铁企业公的节能环保装置。TRT机组运行的关键是：在任何时刻，都不能影响高炉的炉顶压力。 关键词：PLC；可靠性；PID；自动控制 1 概述 TRT为高炉煤气余压能量回收透平发电装置的简称，它是把高炉出口煤气中所蕴含的压力能和热能，通过透平膨胀机作功，驱动发电机发电的一种能量回收装置。从而达到节能、降噪、环保的目的，具有很好的经济效益和社会效益，是目前现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保装置。 2 高炉TRT过程控制系统工艺简介 目前，作为我国高炉节能、降噪、环保的能量回收装置TRT，不可避免在运行过程中出现紧急停机现象。特别是目前高炉普遍的塌料现象，如果对于系统的过程控制方案采取不当，将会导致高炉炉顶压力迅间增大，以至“憋压”。当压力超上限，就迫使TRT紧急跳车，使机组及时的退出静叶对高炉顶压的自动调节。当快切阀门关闭以后，调节高炉顶压的控制权就交给两个液压伺服控制的旁通阀（快开阀）。在国内TRT的发展历史上，由于所选择的控制系统方案不当而导致了多次事故的发生，一般情况下很容易将透平止推瓦损坏，更为严重的是由于炉顶压力的迅间增大，给高炉造成了极大的危险和危害，以至被迫停炉，影响了生产。 3 关键技术 通过参照TRT工艺的要求，对机组紧急停机时的高炉顶压调节采取了前馈-反馈（FFC-FBC）控制方案。该控制方案综合了前馈控制与反馈控制的优点，将反馈控制不易克服的干扰（高炉煤气流量）进行前馈控制，快速打开旁通阀，使高炉煤气形成畅通。但是由于前馈控制属于开环控制，尽管可以消除这一不安全因素，但不能完全保证顶压稳定，如果顶压波动较大，势必影响高炉生产，因此就对该过程采取了前馈-反馈控制（也称为复合控制）。机组发电运行阶段，高炉顶压的控制权交给了透平静叶，具有一定的干扰。如果不选择合适的控制方案，则也将影响高炉炉顶压力。为了提高系统的抗干扰能力，我们对这一过程采取了串级控制通过静叶来调节高炉顶压，目前，在国内很多公司TRT控制设备通常在TRT自动投入的时候，通常采取顶压功率复合控制，他们把功率PID调节器输出与顶压PID调节器输出的最小值作为顶压功率复合调节的输出。这种控制方案的实施在抗干扰能力方面稍逊于串级控制思想方案的调节。因为一般在设备运行过程中，高炉煤气发生量随时变化，除此之外，煤气的温度及透平入口的压力也时刻在发生变化，这将会造成静叶的开度时刻的改变，这就是调节过程中产生的干扰因素。为此要克服对高炉顶压调节的干扰，采取串级控制回路调节是山东莱钢银前1000m3高炉TRT系统控制的一大亮点。这种调节方案的实施稳定的调节高炉的炉顶压力，设备运行稳定，也给操作人员带来了便利。从高炉TRT串级调节系统方框途中可以看出，该系统有两个环路，一个内环（副环）和一个外环（主环）。PID调节器是主调节器，伺服控制器是副调节器。主被控变量为高炉炉顶压力，透平静叶的开度为副变量。主控制器的输出是副控制器的给定，而副控制器的输出直接送到电液伺服阀。在该串级控制系统中，主环是一个定值控制系统，而副回路是一个随动系统。对于本系统采取串级控制思路有如下好处：首先，从TRT系统的串级调节方框图上可以看出，由于副回路的存在，改善了对象（高炉炉
过程控制系统
过程控制系统 第一题 问：选择性控制有哪些类型？各有什么特点？简述几种主要的抗积分饱和的措施。 答：选择性控制系统主要有被控变量的选择性控制系统和被控变量测量值的选择性控制系统两种类型。 被控变量的选择新控制系统，当生产处于正常情况时，选择其选择正常控制器的输出信号送给执行器，实现对生产过程的自动控制，此时取代控制器处于开路状态。当生产过程处于非正常情况时，选择其选择取代控制器的输出信号送给执行器，取代控制器代替正常控制器对生产过程进行控制，此时正常控制器出去开路状态。当生产过程恢复正常时，通过选择器的自动切换，仍由原来的正常控制起来控制生产过程的进行。被控变量测量值得选择新控制系统，多个变送器共用一个控制器，选择器对变送器的输出信号进行选择。其主要用途有两个：一是选出几个测量变送信号的最高或最低信号用于控制；二是为了防止仪表故障造成事故，对同一检测点采用多个仪表测量，选出可靠的测量值。 抗积分饱和的措施主要有：限幅法、外反馈法和积分切除法。
● 限幅法:用高低值限幅器，使控制器的输出信号被限制工 作区间内，但这样有可能在正常操作中不能消除系统的 余差。 ● 外反馈法：采用外部信号作为控制器的积分反馈信号， 如此，当控制器处于开环状态时，由于积分反馈信号不 是输出信号本身，就不会形成对偏差的积分作用，从而 可以防止积分饱和现象的出现。 ● 积分切除法：当控制器被选中处于闭环状态时，具有比 例积分作用；若控制器未被选中处于开环状态时，将积 分作用自动切除，使之只有比例作用。这样既不会积分 饱和又能在小偏差时利用积分作用消除偏差。 第二题 问：分程控制系统可以应用于那些场合？请分别举例说明其控制过程，如何整定参数和投运？ 答：分程控制系统可以应用于以下几种场合： 1. 用于扩大控制发的可调范围，以改善控制品质。 通常国产控制阀的可调比R 为30，在绝大部分场合下能满足生产要求。但有些场合要求可调范围很宽，此时一个控制法无法满足生产要求。这种情况下，可将两个口径不同的控制阀当做一个控制法使用，从而扩大可调范围。 如图，若m ax A C =4，100max B C ,且两阀的可调比相等，R=30，忽略大阀的泄漏量，当采用分程控制后，其最小流量为
控制系统仿真课程设计
控制系统数字仿真课程设计 1．课程设计应达到的目的 1、通过Matlab仿真熟悉课程设计的基本流程； 2、掌握控制系统的数学建模及传递函数的构造； 3、掌握控制系统性能的根轨迹分析； 4、学会分析系统的性能指标； 2．课程设计题目及要求 设计要求 1、进行系统总体设计，画出原理框图。（按给出的形式，自行构造数学模型，构造成1 个零点，三个极点的三阶系统，主导极点是一对共轭复根） G（s）=10(s+2)/(s+1)(s2+2s+6) 2、构造系统传递函数，利用MATLAB绘画系统的开环和闭环零极点图；(分别得 到闭环和开环的零极点图)参考课本P149页例题4-30 clear; num = [10,20]; den =[1 3 8 6]; pzmap(num,den) 3、利用MATLAB绘画根轨迹图，分析系统随着根轨迹增益变化的性能。并估算超 调量=16.3%时的K值（计算得到）。参考课本P149页例题4-31 clear num=[10,20]; den=[1 3 8 6]; sys=tf(num,den); rlocus(sys) hold on jjx(sys); s=jjx(sys); [k,Wcg]=imwk(sys)
set(findobj('marker','x'),'markersize',8,'linewidth',1.5,'Color','k'); set(findobj('marker','o'),'markersize',8,'linewidth',1.5,'Color','k'); function s=jjx(sys) sys=tf(sys); num=sys.num{1}; den=sys.den{1}; p=roots(den); z=roots(num); n=length(p); m=length(z); if n>m s=(sum(p)-sum(z))/(n-m) sd=[]; if nargout<1 for i=1:n-m sd=[sd,s] end sysa=zpk([],sd,1); hold on; [r,k]=rlocus(sysa); for i=1:n-m plot(real(r(i,:)),imag(r(i,:)),'k:'); end end else disp; s=[]; end function [k,wcg]=imwk(sys) sys=tf(sys) num=sys.num{1} den=sys.den{1}; asys=allmargin(sys); wcg=asys.GMFrequency; k=asys. GainMargin;
控制系统工作过程
1.1有传感器的开环控制系统：比如自动门控制系统、声控灯控制系统，红外线自动水龙头 “某某装置”检测到“某某”信号，该信号输入到“控制器”，“控制器”发出相应的指令，让“执行器”“运作”，使“控制对象”“怎么样”。 “某某装置”检测到信号，“控制器”接收到该信号后，便发出相应的指令，让“执行器”“运作”，使控制对象“怎么样”。 说明： “某某装置”：传感器，比如红外传感器，声音传感器，光传感器等等 “某某”信号：红外信号，声音信号，光线信号 “控制器”，“执行器”，“控制对象”等都是可以从控制系统的方框图里读出；“运作”，即“控制量”转化成动词；“怎么样”，即“被控量”转化成动词。 注意点： 在阐述工作过程时，要把控制系统所有状态的控制都写出来，可以按照以上的模式阐述，但是可以简洁一些。例如自动门的控制系统，要说明如何自动开启，也要说明如何自动关闭。 实际上，写控制系统的工作过程就是将方框图转化为文字表述，所以在写的时候一定要利用好方框图。同理，在写方框图的时候，也是从工作过程找到“控制器”、“执行器”等等。 举例：自动门控制系统 红外装置检测到人体的红外信号，该信号输入到控制电路，控制电路便发出相应的指令，让电机转动，从而使门开启。当门开启之后，如果没有人在门四周，控制电路作出判断，并发出指令，电机就反向转动，使门关闭。 1.2无传感器的开环控制系统：农业灌溉水泵抽水系统，电风扇风速控制系统 “一个输入量”，“控制器”接收到该信号后，便发出相应的指令，让“执行器”“运作”，使控制对象“怎么样”。 举例：农业灌溉水泵抽水系统 表述一：只要接通电源，电机接受到该信号后，带动水泵工作，水从水管里排出。只要关闭电源，电机停止工作，停止供水。 表述二：只要接通电源，电机就带动水泵工作，水从水管里排出。只要关闭电源，电机停止工作，停止供水。 水流量 输入量 到人热辐射 发出的信号） 门开或门关
过程控制系统方案设计
过程控制仪表与系统 题目：工业含硫废气控制系统方案设计 学院：信息科学与工程学院 专业班级：测控技术与仪器1503班 学号： 7 学生姓名：王哲 教师：李飞
工业含硫废气控制系统方案设计 摘要：许多化工厂在厂区内燃料燃烧和生产工艺过程中都会产生各种含有污染的有害气体，其中含硫的气体对环境造成的污染尤为严重。因此对含硫废气正确合理的处理至关重要。在我国工业含硫废气一般多采用焚烧工艺，经焚烧炉焚烧，使污染性气体转换成安全物质。经方案论证后，本设计采用双闭环串级控制系统，控制目标温度在600-800℃设定尾气焚烧炉炉温波动范围不超过±30℃。该控制系统中运用PID算法，传感器将检测到的模拟信号送到变送器，变送器输出4～20mA的电流信号。将变送器输出的标准信号送入控制器中，控制器通过分析比较所测参数与预设参数之后输出控制信号，执行器根据传送过来的信号进行变化，最终达到对系统温度的控制。 关键词：双闭环串级控制系统；炉温控制；流量控制；变送器 1 引言 含硫废气与加氢反应器出口过程器被加热至270-320℃左右与外补富氢气混合后进入加氢反应器在加氢催化剂的作用下转化为H2S。加氢反应为放热反应，离开反应器的尾气-换热器换冷却后进入冷凝塔。 废气在冷凝塔中利用循环机冷水来降温。70℃冷凝水自冷凝塔底部流出，经济冷泵加压后经急冷水冷却器用循环水冷却至40℃，循环至冷却塔顶。部分急冷水经急冷水过滤器过滤后返回急冷水泵入口。尾气中的水蒸气被冷凝，产生的酸性水由急冷水泵送至酸性水处理处。为防止酸性水对设备的腐蚀，需向急冷水中注入氨根据ph值大小决定注入氨的量。 冷凝后的尾气离开冷凝塔进入回收塔，用30%的甲基二乙醇胺溶液吸收废气中的硫化氢，同时吸收部分二氧化碳。吸收塔底富液用富液泵送至溶剂再生部分统一处理。从塔顶出来的净化气经尾气分液罐分液后进入焚烧炉燃烧，有燃料气流量控制炉膛温度；废气中残留的硫化氢几乎全转化成二氧化硫，最后再对二氧化硫进行处理。 焚烧炉要控制温度在600-800℃，保证尾气可以充分燃烧，对环境和人的健康都没有危害。 温度控制系统可采用的方法有双闭环串级控制系统、前馈控制系统、比值控制系统、前馈-反馈控制系统、分程控制系统等。
过程控制系统习题解答教程文件
过程控制系统习题解 答
《过程控制系统》习题解答 1-1 试简述过程控制的发展概况及各个阶段的主要特点。 答：第一个阶段 50年代前后：实现了仪表化和局部自动化，其特点： 1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表 2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统 3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数 4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定，消除或减少主要扰动对生产过程的影响 5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题 第二个阶段 60年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表，其特点： 1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统 2、计算机系统开始运用于过程控制 3、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制） 4、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用 第三个阶段70年代以来：现代过程控制的新阶段——计算机时代，其特点： 1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控制 2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用 3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用 4、集散控制系统的广泛应用 第四个阶段 80年代以后：飞跃的发展，其特点： 1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展 2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心 3、过程控制的概念更大的发展，包括先进的管理系统、调度和优化等。 1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？
智能控制系统课程设计
目录 有害气体的检测、报警、抽排.................. . (2) 1 意义与要求 (2) 1.1 意义 (2) 1.2 设计要求 (2) 2 设计总体方案 (2) 2.1 设计思路 (2) 2.2 总体设计方框图 2.3 完整原理图 (4) 2.4 PCB制图 (5) 3设计原理分析 (6) 3.1 气敏传感器工作原理 (7) 3.2 声光报警控制电路 (7) 3.3 排气电路工作原理 (8) 3.4 整体工作原理说明 (9) 4 所用芯片及其他器件说明 (10) 4.1 IC555定时器构成多谐振荡电路图 (11) 5 附表一：有害气体的检测、报警、抽排电路所用元件 (12) 6.设计体会和小结 (13)
有害气体的检测、报警、抽排 1 意义与要求 1.1.1 意义 日常生活中经常发生煤气或者其他有毒气体泄漏的事故，给人们的生命财产安全带来了极大的危害。因此，及时检测出人们生活环境中存在的有害气体并将其排除是保障人们正常生活的关键。本人运用所学的电子技术知识，联系实际，设计出一套有毒气体的检测电路，可以在有毒气体超标时及时抽排出有害气体，使人们的生命健康有一个保障。 1.2 设计要求 当检测到有毒气体意外排时，发出警笛报警声和灯光间歇闪烁的光报警提示。当有毒气体浓度超标时能自行启动抽排系统，排出有毒气体，更换空气以保障人们的生命财产安全。抽排完毕后，系统自动回到实时检测状态。 2 设计总体方案 2.1 设计思路 利用QM—N5气敏传感器检测有毒气体，根据其工作原理构成一种气敏控制自动排气电路。电路由气体检测电路、电子开关电路、报警电路、和气体排放电路构成。当有害气体达到一定浓度时，QM—N5检测到有毒气体，元件两极电阻变的很小，继电器开关闭合，使得555芯片组成的多谐电路产生方波信号，驱动发光二极管间歇发光；同时LC179工作，驱使蜂鸣器间断发出声音；此时排气系统会开始抽排有毒气体。当气体被排出，浓度低于气敏传感器所能感应的范围时，电路回复到自动检测状态。
控制系统的工作过程与方式
控制系统的工作过程与方式 教材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书通用技术（必修2） 文档内容：控制系统的工作过程与方式 章节：第四单元控制与设计第二节控制系统的工作过程与方式 课时：第1课时 作者：叶朝晖（海南省海南中学） 一、教学目标 1. 知识与技能目标 (1)通过灯的开关、投影幕升降、婴儿尿湿报警器等控制系统案例分析，归纳控制系统的基本特征； (2)通过对音乐贺卡和自动门等典型案例的分析，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和工作过程，了解开环控制的基本特征； 2. 过程与方法目标 (1)学会用方框图来归纳控制系统实例的基本特征，学会用方框图把复杂问题简单化； (2)借助老师搭建的支架，形成自己关于控制设计的创意，并学会用方框图表示自己的控制设计想法； (3)通过动手制作简单控制玩偶，亲自体验开环控制系统的组成和工作过程和原理。 3. 情感态度和价值观目标 (1) 通过魔术及控制系统的实物形成和保持学生了解控制系统、探究控制系统的兴趣与热情。 (2) 借助老师搭建的支架，形成自己关于控制设计的创意，从而体会创新的快乐，培养创新的精神。 二、教学重点 分析和理解开环控制系统的基本组成和工作过程分析，学会用方框图描述开环控制系统的工作过程，学会用方框图来表达设计想法 三、教学难点 理解开环控制系统的基本组成和工作过程，形成开环控制思想 四、教学方法 教授、任务驱动、小组合作。 五、设计思想 1. 教材分析 本节是“控制与设计”第二节“控制系统的工作过程与方式”第１课时的内容，其内容包括“控制系统”与“开环控制系统”，是学生在学习控制在生活和生产中的应用后，进一步深入学习与探讨有关控制系统的组成和工作过程，并为下一课时进一步学习“闭环控制系统的基本组成和工作过程”打下基础。为此，我对教学内容进行了如下的处理：首先理解什么是控制，再到归纳出控制系统的一般特征，接着分析开环控制的系统的基本组成和工作过程，最后对开环控制系统进行设计和制作，其内容是逐渐的深入和深化。其中画方框图作为一种分析问题的方法和手段贯穿这些内容中。对于画方框图，重点不在于教学生怎样画方框，而是要教学生怎样利用方框图来分析和理解控制系统，怎样利用方框图把复杂问题简单化，怎样用方框图来表达自己的设计想法。 2. 学情分析
计算机控制系统课程设计
《计算机控制》课程设计报告 题目: 超前滞后矫正控制器设计 姓名: 学号: 10级自动化 2013年12月2日
《计算机控制》课程设计任务书 指导教师签字：系（教研室）主任签字： 2013年11 月25 日
1.控制系统分析和设计 1.1实验要求 设单位反馈系统的开环传递函数为) 101.0)(11.0(100 )(++= s s s s G ，采用模拟设 计法设计数字控制器，使校正后的系统满足：速度误差系数不小于100，相角裕度不小于40度，截止角频率不小于20。 1.2系统分析 （1）使系统满足速度误差系数的要求: ()() s 0 s 0100 lim ()lim 100 0.1s 10.011V K s G s s →→=?==++ (2)用MATLAB 画出100 ()(0.11)(0.011) G s s s s = ++的Bode 图为： -150-100-50050 100M a g n i t u d e (d B )10 -1 10 10 1 10 2 10 3 10 4 P h a s e (d e g ) Bode Diagram Gm = 0.828 dB (at 31.6 rad/s) , P m = 1.58 deg (at 30.1 rad/s) Frequency (rad/s) 由图可以得到未校正系统的性能参数为： 相角裕度0 1.58γ=?， 幅值裕度00.828g K dB dB =, 剪切频率为：030.1/c rad s ω=， 截止频率为031.6/g rad s ω=
（3）未校正系统的阶跃响应曲线 024******** 0.20.40.60.811.2 1.41.61.8 2Step Response Time (seconds) A m p l i t u d e 可以看出系统产生衰减震荡。 （4）性能分析及方法选择 系统的幅值裕度和相角裕度都很小，很容易不稳定。在剪切频率处对数幅值特性以-40dB/dec 穿过0dB 线。如果只加入一个超前校正网络来校正其相角，超前量不足以满足相位裕度的要求，可以先缴入滞后，使中频段衰减，再用超前校正发挥作用，则有可能满足要求。故使用超前滞后校正。 1.3模拟控制器设计 （1）确定剪切频率c ω c ω过大会增加超前校正的负担，过小会使带宽过窄，影响响应的快速性。 首先求出幅值裕度为零时对应的频率，约为30/g ra d s ω=，令 30/c g rad s ωω==。 （2）确定滞后校正的参数 2211 3/10 c ra d s T ωω= ==, 20.33T s =,并且取得10β=
过程控制仪表及控制系统课后习题答案(林德杰) 2
lxc第一章思考题与习题 1－2 图1.6为温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。 解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体 并释放出热量。当电石加入时，内部温度上升，温度 检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控 制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调 节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。 系统框图如下： 被控过程：乙炔发生器 被控参数：乙炔发生器内温度 控制参数：冷水流量 1－3 常用过程控制系统可分为哪几类? 答：过程控制系统主要分为三类： 1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。它是最常用、最基本的过程控制系统。 2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。 3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。 3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容？它们的定义是什么？哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？
答：1. 余差(静态偏差）e ：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)与给定值c 之差。它是一个静态指标，对定值控制系统。希望余差越小越好。 2. 衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第 一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即： n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。 衡量系统稳定性也可以用衰减率φ 4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。 5． 过程过渡时间ts ：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳态值的±5%或±3％ （根据系统要求）范围内所需要的时间。它是反映系统过渡过程快慢的质量指标，t s 越小，过渡过程进行得越快。 6．峰值时间tp : 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间，（根据系统要求）范围内所需要的时间。称为峰值时间tp 。它反映了系统响应的灵敏程度。 静态指标是余差，动态时间为衰减比（衰减率）、最大偏差、过程过渡时间、峰值时间。 第二章 思考题与习题 2－1 如图所示液位过程的输入量为Q1，流出量为Q2，Q3，液位h 为被控参数，C 为容量系数，并设R1、R2、R3均为线性液阻，要求： （1） 列出过程的微分方程组； （2） 求过程的传递函数W 0（S ）＝H （S ）/Q 1（S ）； （3） 画出过程的方框图。 B B n ' = B B B '-= ?
过程控制系统课程设计
步进式加热炉控制系统设计 一、步进式加热炉工艺流程 1. 步进式加热炉简介 ⑴步进式加热炉步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作 把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。 炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。 （2）步进式炉的几种类型 步进式炉从炉子构造上分目前有：单面供热步进式炉、两面供热步进式炉、钢料可以翻转的步进式炉、交替步进式炉、炉底分段的步进式炉等等。 单面供热步进式炉也称步进底式炉，钢料放置在耐火材料炉底或铺设在炉底上的钢枕上。钢坯吸热主要来自上部炉膛，由于一面受热，这种炉子的炉底强度较低。它适用于加热薄板坯、小断面方坯或有特殊要求的场合。 两面供热步进式炉也称步进梁式炉，活动梁和固定梁上都安设有能将钢坏架空的炉底水管。在钢坯的上部炉膛和下部炉膛都设置烧嘴，因此炉底强度较高，适用于产量很高的板坯或带钢轧前加热。 钢坯可以翻转的步进式炉是每走一步炉内钢料可以翻转某一角度，步进梁和固定梁都带有锯齿形耐热钢钢枕，这是加热钢管的步进式炉，每走一步钢管可以在锯齿形钢枕上滚动一小段距离，使受热条件较差的底面逐步翻转到上面，以求加热均匀。 交替步进式炉则有两套步进机构交替动作。运送过程中，钢坯不必上升和下降，振动较小，底面不会被划伤，表面质量较好 炉底分段的步进式炉的加热段和预热段可以分开动作。例如预热段每走一步，加热段可以
走两步或两步以上。这种构造是专门为易脱碳钢的加热而设计的。钢坯在预热段放置较密，可以得到正常的预热作用，在加热段钢坯前进较快，达到快速加热，以减少脱碳。 （3）步进式炉的优缺点 步进式炉是借机械将炉内钢坯托着一步一步前进，因此钢坯与钢坯还不必紧挨着，其间距可根据需要加以改变。 原始的步进式炉只用于加热推钢机无法推进的落板坯或异形坯，随着轧机的大型化和连续化，推钢式炉已不能满足轧机产量和质量的要求。在这种情况下，近十年来造价较高的步进式炉得到了快速发展，其结构也日趋完善。 步进式炉具有以下特点：（1）炉子长度不受钢坯厚度的限制，不会拱钢，炉子可以建得很长，目前有些炉子已接近60 米长，一个步进式炉可以代替1.5—2 个推钢式炉。（2）操作上灵活性较大，可以通过改变装料间隙调节钢坯加热时间，且更换品种方便。（3）炉内钢料易于清空，减少停炉时清除炉内钢料的时间。（4）钢坯在炉内不与水管摩擦，不会造成通过轧制还不能消除的伤痕。（5）水管黑印小，即能得到尺寸准确的轧材。（6）两面加热步进式炉可以不要实底均热段，因此加热能力比推钢式炉稍大。（7）没有出料滑坡，减少了由于滑坡高差作用而吸入炉内的冷空气。（8）钢坯有侧面加热，这样可实现三面或四面加热，因此加热时间短，钢坯氧化少。（ 9）生产能耗大幅度降低,从炼钢连铸后开始全连续的直接生产。（ 10）产量大幅度提高,在100* 104t/a 以上。（ 11）生产自动化水平非常高，原加热炉的控制系统大都是单回路仪表和继电器逻辑控制系统，传动系统也大多是模拟量控制式供电装置，现在的加热炉的控制系统大多数都具有二级过程控制系统和三级生产管理系统，传动系统都是全数字化的直流或交流供电装置。 步进式炉的缺点是炉底机械设备庞大，维护和检修都较复杂，炉子造价太高。两面供热的步进式炉炉底水管较多，热损失大。单面供热的步进式炉虽然无水冷热损失，但产量较低。因此，尽管步进式炉有很多优点，仅由于它造价太高，目前在中小型厂全面推广还不适宜。
过程控制系统课后习题
第二章 1什么是对象特性？为什么要研究对象特性？ 答：研究对象特性是设计控制系统的基础；为了能使控制系统能安全投运并进行必要的调试；优化操作。 2什么是对象的数学模型？静态数学模型与动态数学模型有什么区别？ 答：对对象特性的数学描述就叫数学模型。 静态：在输入变量和输出变量达到平稳状态下的情况。 动态：输出变量和状态变量在输入变量影响下的变化情况。 3建立对象的数学模型有什么意义？ 答：1,控制系统的方案设计； 2控制系统的调试和调节器参数的确定； 3制定工业过程操作优化方案； 4新型控制方案及控制策略的确定； 5计算机仿真与过程培训系统； 6设计工业过程的故障检测与诊断系统。 4建立对象的数学模型有哪两种方法？ 答：机理建模和实验建模。 机理建模：由一般到特殊的推理演绎方法，对已知结构、参数的物理系统运用相应的物理定律或定理，根据对象或生产过程的内部机理，经过合理的分析简化而建立起描述系统各物理量动静态性能的数学模型。 实验建模步骤：1确定输入变量与输出变量信号；2测试；3对数据进行回归分析。 5反应对象特性的参数有哪些？各有什么物理意义？他们对自动控制系统有什么影响？ 答：K—放大系数。对象从新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。 T—时间参数。时间参数表示对象受到输入作用后，被控变量的变化快慢。 桃—停滞时间。输入发生变化到输出发生变化之间的时间间隔。 6评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些？各自的定义是什么？ 单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。 衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n； 过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A； 超调量：第一个波峰值y与最终稳态值y之比的百分数； 残余偏差C：过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态Y与设定值之间的偏差。 调节时间：从过渡过程开始到过渡过程结束所需的时间； 振荡频率：过渡过程中相邻两同向波峰之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率； 峰值时间：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。 第三章 12选择调节器控制规律的依据是什么？若已知过程的数学模型，怎样来选择pid控制规律？ 1根据桃0/T0比值来选择。若比值小于，选PI，若在与之间，选用PI或者PID，若大于，就需要用到串级控制。 2根据过程特性来选择控制器的控制规律。 P：过渡时间短，克服干扰能力大。常用于负荷变化小，自平衡能力强，对象控制通道中的滞后时间与时间常数之比小，允许余差存在，控制质量要求不高的场合。