第一章-过程控制基本概念
第一章过程控制基本概念
教学要求：了解过程控制的发展概况及特点；
掌握过程控制系统各部分作用，系统的组成；
掌握管道及仪表流程图绘制方法，认识常见图形符号、文字代号；
学会绘制简单系统的管道及仪表流程图；
掌握控制系统的基本控制要求（稳定、快速、准确）；
掌握静态、动态及过渡过程概念；
掌握品质指标的定义，学会计算品质指标。
重难
点：自动控制系统的组成及各部分的功能；
负反馈概念；
控制系统的基本控制要求及质量指标。
点：常用术语物理意义（操纵变量与扰动量区别）；
根据控制系统要求绘制方框图；
静态，过渡过程概念。
自动控制技术在工业、农业、国防和科学技术现代化中起着十分重要的作用，自动控
制水平的高低也是衡量一个国家科学技术先进与否的重要标志之一。随着国民经济和国防建设的发展，自动控制技术的应用日益广泛，其重要作用也越来越显著。
生产过程自动控制（简称过程控制）-------自动控制技术在石油、化工、电力、冶金、机械、轻工、纺织等生产过程的具体应用，是自动化技术的重要组成部分。
§1.1 过程控制的发展概况及特点
一、过程控制的发展概况
在过程控制发展的历程中，生产过程的需求、控制理论的开拓和控制技术工具和手段的进展三者相互影响、相互促进，推动了过程控制不断的向前发展。纵观过程控制的发展历史，大致经历了以下几个阶段：
20 世纪40年代：
手工操作状态，只有少量的检测仪表用于生产过程，操作人员主要根据观测
到的反映生产过程的关键参数，用人工来改变操作条件，凭经验去控制生产
过程。
20 世纪40年代末～50年代：
过程控制系统：多为单输入、单输出简单控制系统
过程检测：采用的是基地式仪表和部分单元组合仪表（气动Ⅰ型和电动Ⅰ型）；
部分生产过程实现了仪表化和局部自动化
控制理论：以反馈为中心的经典控制理论
20 世纪60年代：
过程控制系统：串级、比值、均匀、前馈和选择性等多种复杂控制系统。
自动化仪表：单元组合仪表（气动Ⅱ型和电动Ⅱ型）成为主流产品
60 年代后期，出现了专门用于过程控制的小型计算机，直接数字控
制系统和监督计算机控制系统开始应用于过程控制领域。
控制理论：出现了以状态空间方法为基础，以极小值原理和动态规划等最优控
制理论为基本特征的现代控制理论,传统的单输入单输出系统发展到
多输入多输出系统领域，、型、型
20 世纪70～80年代：
微电子技术的发展，大规模集成电路制造成功且集成度越来越高（80年代初一片硅片可集成十几万个晶体管，于是32位微处理器问世），微型计算机的
出现及应用都促使控制系统发展。
过程控制系统：最优控制、非线性分布式参数控制、解耦控制、模糊控制自
动化仪表：气动Ⅲ型和电动Ⅲ型，以微处理器为主要构成单元的智能控制装
置。集散控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器(PLC)、工业PC
机、和数字控制器等，已成为控制装置的主流。
集散控制系统实现了控制分散、危险分散，操作监测和管理集中。
控制理论：形成了大系统理论和智能控制理论。模糊控制、专家系统控制、模
式识别技术
20 世纪90年代至今：信息技术飞速发展
过程控制系统：管控一体化现场，综合自动化是当今生产过程控制的发展方向。
自动化仪表：总线控制系统的出现，引起过程控制系统体系结构和功能结构上
的重大变革。现场仪表的数字化和智能化，形成了真正意义上
的全数字过程控制系统。各种智能仪表、变送器、无纸纪录仪
人工智能、神经网络控制
二、自动化技术的应用范畴
1.宇航方面：（现代控制理论）
同步卫星与地面接收站直接对应，偏差影响收看效果（随动控制系统）
卫星的发射与回收（神州3号卫星，哥伦比亚号航天飞机）自动关机、点火系统
2.军事方面：
火炮自动点火、巡航导弹
3.其他方面：农业（病虫害防治、专家系统）
社会科学（计划生育，人口增长模型）
4.现代管理：办公自动化（以计算机技术和现代通信技术为主体的综合处理与办公活
动相关的语言、数据、图像、文字等人及信息系统。
5.工业生产：自动车床、加热炉、发酵罐
三、过程控制系统的特点
过程控制系统与其他自动控制系统相比，有如下几个特点：
1.生产过程的连续性
在过程控制系统中，大多数被控过程都是以长期的或间歇形式运行，在密闭的设备中被控变量不断的受到各种扰动的影响。
2.被控过程的复杂性
过程控制涉及范围广：石化过程的精馏塔、反应器；热工过程的换热器、锅炉等。被控对象较复杂：动态特性多为大惯性，大滞后形式，且具有非线性、分布参数和时
变特性。
3.控制方案的多样性
被控过程对象特性各异，工艺条件及要求不同，过程控制系统的控制方案非常丰富。
包括：常规PID控制、改进PID控制、串级控制、前馈-反馈控制、解耦控制；
为满足特定要求而开发的比值控制、均匀控制、选择性控制、推断控制；
新型控制系统，如模糊控制、预测控制、最优控制等。
四、过程控制的主要内容
1.自动检测系统
———利用各种检测仪表对工艺参数进行测量、指示或记录
如：加热炉温度、压力检测
2.自动信号和联锁保护系统
自动信号系统：当工艺参数超出要求范围，自动发出声光信号
联锁保护系统：达到危险状态，打开安全阀或切断某些通路，必要时紧急停车
如：反应器温度、压力进入危险限时，加大冷却剂量或关闭进料阀
3.自动操纵及自动开停车系统
自动操纵系统：根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作如：
合成氨造气车间煤气发生炉，按吹风、上吹、下吹、吹净等
步骤周期性地接通空气和水蒸汽
自动开停车系统：按预先规定好的步骤将生产过程自动的投入运行或自动停车
4.自动控制系统：
利用自动控制装置对生产中某些关键性参数进行自动控制，使他们在受到外界扰
动的影响而偏离正常状态时，能自动的回到规定范围。（本书介绍的重点内容）§1.2 过程控制系统的组成
利用自动控制装置构成的过程控制系统，可以在没有人直接参与的条件下，使这些工艺参数能自动按照预定的规律变化。
一、过程控制系统实例
1. 锅炉汽包水位控制。
在锅炉正常运行中，汽包水位是一个重要的参数，它的高低直接影响着蒸汽的品质及锅炉的安全。水位过低，当负荷很大时，汽化速度很快，汽包内的液体将全部汽化，导致锅炉烧干甚至会引起爆炸；水位过高会影响汽包的汽水分离，产生蒸汽带液现象，降低了蒸汽的质量和产量，严重时会损坏后续设备。
蒸汽蒸汽
汽包汽包
液位变送
加热室
给水
加热室
给水
（a ）
(b)
眼
脑
手
图 1.1 锅炉汽包水位控制示意图
检测元件（变送器）
要想实现对汽包水位的控制，首先应随时掌握水位的变化情况
控制器
控制器将接收到的测量信号与预先规定的水位高度进行比较。如果两个 信号不相等，表明实际水位与规定水位有偏差，此时控制器将根据偏差 的大小向执行器输出一个控制信号，
执行器
执行器即可根据控制信号来改变阀门的开度，从而使进入锅炉的水量发 生变化，达到控制锅炉汽包水位的目的。
2. 发酵罐温度控制（参见教材 P 4）
发酵罐是间歇发酵过程中的重要设备，广泛应用于微生物制药、食品等行业。发酵罐 的温度是影响发酵过程的一个重要参数。因为微生物菌体本身对温度非常敏感，只有在适 宜的温度下才能正常生长代谢，而且涉及菌体生长和产物合成的酶也必须在一定的温度下 才能具有高的活性。温度还会影响发酵产物的组成。因此，按一定的规律控制发酵罐的温 度就显得非常重要。
冷却水
(a)
(b)
冷却水
图 1.2 发酵罐温度控制系统示意图
影响发酵过程温度的主要因素有微生物发酵热、电机搅拌热、冷却水的流量及本身的 温度变化以及周围环境温度的改变等。一般采用通冷却水带走反应热的方式使罐内温度保 持工艺要求的数值。对于小型发酵罐，通常采用夹套式冷却形式。如图 1.2（a ）所示。
实现对发酵罐温度的控制，可使用温度检测仪表（如热电偶、热电阻等）测量罐中的 实际温度，将测得的数值送入控制器,然后与工艺要求保持的温度数值进行比较。如果两个 信号不相等，则由控制器的输出控制冷却水阀门的开度，改变冷却水的流量，从而达到控 制发酵罐温度的目的。
二、 过程控制系统的组成
一个过程控制系统一般由两部分组成。
执行器
控制器
温度变送 控制器
执行器
需要控制的工艺设备或机器(被控过程)+ 自动控制装置
（反应器、精馏塔、换热器、压力罐（控制器、执行器、测量元件及变送器）
储槽、加热炉、压缩机、泵、冷却塔）
几个常用术语：
被控过程（对象）工艺参数需要控制的生产过程设备或机器等。如锅炉汽包，发酵罐。
被控变量被控对象中要求保持设定值的工艺参数。如汽包水位、发酵温度。
操纵变量受控制器操纵，用以克服扰动的影响使被控变量保持设定值的物料量或能量。如锅炉给水量和发酵罐冷却水量。
扰动量除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。如蒸汽负荷的变化、冷却水温度的变化等。
设定值被控变量的预定值。
偏差(e) 被控变量的设定值与实际值之差。在实际控制系统中，能够直接获取的信息是被控变量的测量值而不是实际值，因此，通常把设定值与测量值之差作为偏差。
§1.3 过程控制系统的两种表示形式
一、方框图
方框图是控制系统或系统中每个环节的功能和信号流向的图解表示，是控制系统进行
理论分析、设计中常用到的一种形式。
1. 方框图组成
方框----每一个方框表示系统中的一个组成部分（也称为环节），方框内添入表示其自身特性的数学表达式或文字说明；
信号线---信号线是带有箭头的直线段，用来表示环节间的相互关系和信号的流向；
作用于方框上的信号为该环节的输入信号，由方框送出的信号称为该环
节的输出信号。
比较点----比较点表示对两个或两个以上信号进行加减运算，“+”号表示相加，“-
”号表示相减；
引出点----表示信号引出，从同一位置引出的信号在数值和性质方面完全相同。
带有输入输出信号的方框比较点分支点
图1.3方框的组成单元示意图
系统中的每一个环节用一个方框来表示，四个方框分别表示：被控对象（锅炉汽包）、测量变送装置、控制器和执行器。每个方框都分别标出各自的输入、输出变量。如被控对
象环节，给水流量变化会引起汽包水位的变化，因此给水流量（操纵变量）作为输入信号
作用于被控对象，而汽包水位（被控变量）则作为被控对象的输出信号；引起被控变量
（汽包水位）偏离设定值的因素还包括蒸汽负荷的变化和给水管压力的变化等扰动量，它
们也作为输入信号作用于被控对象。
图1.4 锅炉汽包水位控制系统方框图
2. 负反馈概念：
反馈——通过测量变送装置将被控变量的测量值送回到系统的输入端，这种把系统的输出信号直接或经过一些环节引回到输入端的做法叫做反馈。分为和
反馈-----负反馈（引回到输入端的信号是减弱输入端作用的称为负反馈）用“-”号表示正反馈（引回到输入端的信号是增强输入端作用的称为正反馈）用“+”号表示。
在绘制方框图时应注意
1.方框图中每一个方框表示一个具体的实物。
2.方框之间带箭头的线段表示它们之间的信号联系，与工艺设备间物料的流向无关。方框图中信号线上的箭头除表示信号流向外，还包含另一种方向性的含义，即所谓单向性。对于每一个方框或系统，输入对输出的因果关系是单方向的，只有输入改变了才会引起输出的改变，输出的改变不会返回去影响输入。例如冷水流量会使汽包水位改变，但反过来，汽包水位的变化不会直接使冷水流量跟着改变。
3.比较点不是一个独立的元件，而是控制器的一部分。为了清楚的表示控制器比较机
构的作用，故将比较点单独画出。
二、管道及仪表流程图
管道及仪表流程图是自控设计的文字代号、图形符号在工艺流程图上描述生产过程控制的原理图，是控制系统设计、施工中采用的一种图示形式。该图在工艺流程图的基础上，按其流程顺序，标出相应的测量点、控制点、控制系统及自动信号与连锁保护系统等。由工艺人员和自控人员共同研究绘制。在管道及仪表流程图的绘制过程中所采用的图形符号、文字代号应按照有关的技术规定进行。下面结合化工部《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号》HG20505-92，介绍一些常用的图形符号和文字代号。
1．图形符号
过程检测和控制系统图形符号包括测量点、连接线（引线、信号线）和仪表圆圈等。
⑴测量点
测量点
（2）连接线
(a)
(b) (c)
（3）仪表
常规仪表图形符号是直径为 12mm(或 10mm)的细实线圆圈。 ⑷执行器
执行器的图形符号是由执行机构和调节机构的图形符号组合而成。
2. 仪表位号
在检测、控制系统中，构成回路的每个仪表（或元件）都用仪表位号来标识。仪表位 号由字母代号组合和回路编号两部分组成。仪表位号中的第一个字母表示被测变量，后继 字母表示仪表的功能；回路的编号由工序
号和顺序号组成，一般用三位至五位阿拉伯数字表示，如下例所示：
T RC
1
31
顺序号（一般用两位数字，也可以用三位数字） 工序号（一般用一位数字，也可以用两位数字） 功能字母代号 被测变量字母代号
在管道及仪表流程图中，仪表位号的标注方法是：字母代号填写在仪表圆圈的上半圆 中；回路编号填写在下半圆中。
PI TRC 121
101
(a)就地安装
（b ）集中盘面安装
3. 字母代号
仪表信号中表示被测变量和仪表功能的字母代号见 P 管道及仪表流程图实例
9
表 1.3。 图 1.8 和图 1.9 为简化的锅炉汽包管道及仪表流程图和发酵罐管道及仪表流程图。图 1.10 为某化工厂超细碳酸钙生产中碳化部分简化的工艺管道及仪表流程图。
HIC 101
PI TI 102
102
二氧化 FIC 101 Q
TI 101 PI 101
LIC 1O 1
碳
精浆液
贮槽
精浆液
表示为第一工序第01个流量控制回路（带累计指示），累计指示仪及控制器安装在控制室。
HIC
101制室。LIC 101表示为第一工序第01个带指示的手动控制回路，手动控制器（手操器）安装在控表示为第一工序第01个带指示的液位控制回路，液位指示控制器安装在控制室。
TI 101TI
102
表示为第一工序第01、02个温度检测回路，温度指示仪安装在现场。
PI PI
101 102
表示为第一工序第01、02个压力检测回路，压力指示仪安装在现场。
§1.4过程控制系统的主要类型
按系统功能---温度控制系统、压力控制系统、位置控制系统、流量控制系统等；
按系统性能--线性系统和非线性系统、连续系统和离散系统、定常系统和时变系统；
按被控变量的数量---单变量控制系统和多变量控制系统；
按采用的控制装置----常规仪表控制系统、计算机控制系统；
按控制系统基本结构形式-----闭环控制系统和开环控制系统。
一、闭环控制系统
闭环控制系统是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的控制系统。闭环控制系统优点----不管任何扰动引起被控变量偏离设定值，都会产生控制作用
去克服被控变量与设定值的偏差。因此闭环控制系统有较高
的控制精度和较好的适应能力，其应用范围非常广泛。
缺点---闭环控制系统的控制作用只有在偏差出现后才产生，当系统的
惯性滞后和纯滞后较大时，控制作用对扰动的克服不及时，从
而使其控制质量大大降低。
在闭环控制系统中，根据设定值的不同形式，又可分为定值控制系统，随动控制系统
和程序控制系统。
1. 定值控制系统
特点：设定值是固定不变
作用：保证在扰动作用下使被控变量始终保持在设定值上
2. 随动控制系统
特点：设定值是一个未知的变化量
作用：保证在各种条件下系统的输出（被控变量）以一定的精度跟随设定值的变化而变化。
3. 程序控制系统
特点：设定值是一个按一定时间程序变化的时间函数
作用：保证在各种条件下系统的输出（被控变量）以一定的精度跟随设定值的变化而变化。
如：机械行业的数控车床、间歇生产过程中化学反应器的温度控制等都属于这类控制
系统。程序控制系统可以看成是随动控制系统的特殊情况，其分析研究方法与随动控制系
统相同。
二、开环控制系统
开环控制系统-----控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的控制系统。
操纵变量可以通过控制对象去影响被控变量，但被控变量不会通过控制装置
去影响操纵变量。从信号传递关系上看，未构成闭合回路。
1. 按设定值进行控制
控制方式的原理：需要控制的是被控对象中的被控变量，而测量的只是设定值。如
图1.12(a)所示的换热器。换热器的工作原理是：冷物料与载热体（蒸汽）在换热器中进行热交换，使冷物料出口温度上升至工艺要求的数值。因此，系统中被控变量为冷物料出口温度，操纵变量为蒸汽流量。操纵变量与设定值保持一定的函数关系，当设定值变化时，操纵变量
随之变化进而改变被控变量。
(a) (b)
图1.12 按设定值控制的开环控制系统
2. 按扰动进行控制
控制方式的原理----需要控制的仍然是被控对象中的被控变量，而测量的是破坏系统正
常进行的扰动量。利用扰动信号产生控制作用，以补偿扰动对被
控变量的影响，故称按扰动进行控制。
由于测量的是扰动量，这种控制方式只能对可测的扰动进行补偿。对于
不可测扰动及对象，各功能部件内部参数的变化对被控变量造成的影响，系统自身无法控
制。因此控制精度仍然受到原理上的限制。
§1.5. 过程控制系统的性能指标及要求
一、过程控制系统的过渡过程
静态-----被控变量不随时间而变化的平衡状态
在这种状态下，系统的输入（设定值和扰动量）及输出（被控变量）都保持不变，系统内各组成环节都不改变其原来的状态，其输入、输出信号的变化率为
零。而此时生产仍在进行，物料和能量仍然有进有出。因此静态反映的是相对平
衡状态。
动态-----被控变量随时间而变化的不平衡状态
当一个原来处于相对平衡状态的系统受到扰动作用的影响后，其平衡状态受到破坏，被控变量偏离设定值，此时控制器会改变原来的状态，产生相应的控制
作用，改变操纵变量去克服扰动的影响，力图恢复平衡状态。
过渡过程-----在设定值发生变化或系统受到扰动作用后，系统将从原来的平衡状态经历一个过程进入另一个新的平衡状态。
一般来说，一个控制系统的好坏在静态时是难以判别的，只有在动态过程中才能充分反映出来。系统在其进行过程中，会不断受到扰动的频繁作用，系统自身通过控制装置不断地施加控制作用去克服扰动的影响，使被控变量保持在工艺生产所规定的技术指标上。因此，我们对系统研究的重点应放在控制系统的动态过程。
过渡过程的几种形式
在阶跃信号作用下，被控变量随时间的变化有以下几种形式。如图1.15 所示。图中，Y 表示被控变量。
1.发散振荡过程
如图1.15 中曲线①所示，它表明系统受到扰动作用后，被控变量上下波动，且幅度越来越大，即被控变量偏离设定值越来越远，以致超越工艺允许的范围。
2. 非振荡衰减过程
如图1.15 中曲线②所示。它表明被控变量受到扰动作用后，产生单调变化，经过一段时间最终能稳定下来。
3.等幅振荡过程
如图1.15 中曲线③所示。它表明系统受到扰动作用后，被控变量做上下振幅稳定的振荡，即被控变量在设定值的某一范围内来回波动。
4.衰减振荡过程
如图1.15 中曲线④所示，它表明系统受到扰动作用后，被控变量上下波动，且波动的幅度逐渐减小，经过一段时间最终能稳定下来。
5. 非振荡发散过程
如图1.15 中曲线⑤所示。它表明系统受到扰动作用后，被控变量单调变化偏离设定值越来越远，以致超出工艺设计的范围。
y y y
t t t
y
t
y
t
t
t
t
t
图1.15过渡过程的基本形式
上面五种过程形式中，非振荡衰减过程和衰减振荡过程是稳定过程，能基本满足控制要求。
常见的典型信号
控制系统在其运行的过程中，不断受到各种扰动的影响，这些扰动不仅形式各异，对被控变量的影响也各不相同。为了便于对系统进行分析、研究，通常选择几种具有确定性的典型信号来代替系统运行过程中受到的大量的无规则随机信号。有：阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号等。其中阶跃信号对被控变量的影响最大，且阶跃扰动最为常见。
r(t ）A
0t≥0
t<0（1.1）
当A=1时称为单位阶跃信号。
二、过程控制系统的质量指标
质量指标：
在比较不同控制方案时，应首先规定评价控制系统的优劣程度的性能指标，一般情况下，主要采用以阶跃响应曲线形式表示的质量指标。
控制系统最理想的过渡过程应具有什么形状，没有绝对的标准，主要依据工艺要求而定，除少数情况不希望过渡过程有振荡外，大多数情况则希望过渡过程是略带振荡的衰减过程。
在阶跃信号作用下常以下面几个特征参数作为质量指标。
⑴衰减比
这是表示衰减过程响应曲线衰减程度的指标。数值上等于同方向两个相邻波峰值之比，即：
n B B'
显然当n=1为等幅振荡；n<1为发散振荡；n>1为衰减振荡。为保持系统有足够的稳定程度，工程上常取衰减比为4:1～10:1。
⑵峰值时间t p
峰值时间是指过渡过程曲线达到第一个峰值所需要的时间。T p 愈灵敏。这是反映系统快速性的一个动态指标。
(3) 过渡时间t s 愈小表明控制系统反应
过渡时间是指控制系统受到扰动作用后，被控变量从过渡状态恢复到新的平衡状态所经历的最短时间。
⑷最大偏差A
对于一个稳定的定值控制系统来说，最大偏差是指被控变量第一个波峰值与设定值的差。
最大偏差（或超调量）表示了被控变量偏离设定值的程度。A(或σ)愈大，表示偏离生产规定的状态愈远，特别是对一些有危险限制的情况，如化学反应器的化合物爆炸极限等，应特别慎重，以确保生产安全进行。
⑸余差C
余差是指过渡过程终了时新稳态值与设定值之差。它是反映控制系统控制精度的静态指标，一般希望它为零或不超过工艺设计的范围。
第一章-过程控制基本概念
第一 章 过 程控制基本概念 教学要求：了解过程 控制的发展概况及特点； 负反馈概念； 控制系统的基本控制 要求及质量指标。 难 点：常用术语物理意 义（操纵变量与扰动量区别 ）； 根据控制系统要求绘 制方框图； 静态，过渡过程概念 。 自动控制技术在工业 、农业、国防和科学技术现代化中起着十 分重要的作用，自动控 制水平的高低也是衡 量一个国家科学技术先进与否的重要标志 之一。随着国民经济和国防 建设的发展，自动控 制技术的应用日益广泛，其重要作用也越 来越显著。 生产过程自动控制（ 简称过程控制） ------------ 自动 控制技术在石油、化工、电力、冶金、 机械、轻工、纺织等 生产过程的具体应用，是自动化技术的重 要组成部分。 §1.1 过程控 制的发展概况及特点 一、过 程控制的发展概况 在过程控制发展的历 程中，生产过程的需求、控制理论的开拓 和控制技术工具和手段 的进展三者相互影响 、相互促进，推动了过程控制不断的向前 发展。纵观过程控制的发展 历史，大致经历了以 下几个阶段： 20 世纪 40 年代： 手工操作状态，只有 少量的检测仪表用于生产过程，操作人员 主要根据观测 到的反映生产过程的 关键参数，用人工来改变操作条件，凭经 验去控制生产 过程。 20世纪40年代末?50年代： 过程控制系统：多为 单输入、单输出简单控制系统 过程检测：采用的是 基地式 仪表和部分单元组合仪表（气动I 型和电动I 型）； 部分生产过程实现了 仪表化和局部自动化 控制理论：以反馈为 中心的经典控制理论 掌握管道及仪表流程 学会绘制简单系 统的 图绘制方法，认识常见图形符号、文字代 号 ； 掌握控制系统的基本 控制要求（稳定、快速、准确 ）； 掌握静态、动态及过 渡过程概念； 掌握品质指标的定义 ，学会计算品质指标。 掌握过程控制系统各 部分作用，系统的组成； 重 点：自动控制系统的 组成及各部分的功能；
管理学第一章练习题
第一章 管理学概论 一、单项选择题 1、计划与决策、组织、领导、控制是（ A 、管理的功能 B C 、管理的特性 D 2、 管理者在组织中必须行使一些具有礼仪性质的职责，他这时扮演的角色是（ A ）。 A 、人际角色 B 、信息角色 C 、决策角色 D 、企业家角色 3、 公司经理正在同要终止合作的供应商进行谈判，经理这时所扮演的角色是（ B ）。 A 、企业家角色 B 、混乱处理者角色 C 、资源分配者角色 D 、谈判者色 4、公司老总在员工大会上宣布本公司一季度销售额突破一亿，望全体员工再接再厉，再创 佳绩。此时公司老总扮演的角色是（ B ）。 8、泰勒科学管理所要解决的中心问题是（ C ）。 9、泰勒的科学管理理论以（ B ）为前提。 10、 （ B ）被公认为是第一位概括和阐述一般管理理论的管理学家。 A 、泰勒 B 、法约尔 C 、韦伯 D 、赫伯特?西蒙 11、 （ C ）提出了“理想的行政组织体系”理论。 A 、泰勒 B 、法约尔 C 、韦伯 D 、赫伯特 ? 西蒙 B ）。 、管理的职能 、管理的基本手段 A 、监督者 、传播者 C 、发言人 、联络者 5、技术技能对于 C ）管理者最为重要。 A 、高层 、中层 苴冃 、基层 、所有层次 6、概念技能对于 A ）管理者最为重要。 A 、高层 、中层 、基层 、所有层次 7、被后人尊称为 科学管理之父”的管理学家是（ ）。 A 、法约尔 B 、韦伯 、泰勒 、巴纳德 A 、资源配置 B C 、提高劳动效率 D 、资源利用 、追求利润最大化 A 、受雇人 B 、经济人 C 、社会人 D 、自我实现人
第一章 战略管理基本概念
第一章战略管理基本概念 本章主要内容： 1.战略管理的概念 2.战略管理的演进 3.触发事件 4.环境分析的概念 5.战略制定的概念。 6.战略管理的基本过程 7.战略决策 本章重点： 1.战略管理的概念 2.战略管理的演进 3.触发事件 4.战略决策 作业题 一、填空题 1.战略管理的四个基本模块包括（）、（）、（）、（）。 2.一般来说，公司要考虑的三类战略是（）、（）与（）。 3.根据亨利·明茨伯格的说法，典型的战略决策有（）、（）、（）三种模式。 二、名词解释 1.战略管理 2.触发事件 3.环境分析 4.战略制定
5．使命 6．战略 7．战略实施 三、问答题 1.简述战略管理的内容。 2.简述战略管理的演进过程。 3.简述战略管理对公司业绩的影响。 4.列举触发事件的情况。 5.简述什么是评估与控制。 6.简述战略决策过程的8个步骤。
第二章公司治理和社会责任 本章主要内容： 1.公司的概念 2.董事会的职责 3.董事会的作用 4.董事会参与战略管理的程度差别 5.董事会成员的组成 6.高层管理的职责 7.战略领导与战略远景。 8.战略决策者的社会责任 9.企业的责任 10.公司利益相关者 本章重点： 1.公司的概念 2.董事会的职责 3.董事会的作用 4.董事会参与战略管理的程度差别 5.高层管理的职责 6.战略决策者的社会责任 7.企业的责任 8.公司利益相关者 作业题 一、填空题 1.公司治理指的是（）、（）、（）三者之间的关系 2.大多数公开上市的董事会由（）和（）组成。 3.卡洛尔认为企业管理者有的四种责任包括：（）、（）、（）、（）。 二、名词解释
交通信号控制理论基础
第六章交通信号控制理论基础 经过调查统计发现，将城市道路相互连接起来构成道路交通网的城市道路平面交叉口，是造成车流中断、事故增多、延误严重的问题所在，是城市交通运输的瓶颈。一般而言，交叉口的通行能力要低于路段的通行能力，因此如何利用交通信号控制保障交叉口的交通安全和充分发挥交叉口的通行效率引起了人们的高度关注。 交通信号控制是指利用交通信号灯，对道路上运行的车辆和行人进行指挥。交通信号控制也可以描述为：以交通信号控制模型为基础，通过合理控制路口信号灯的灯色变化，以达到减少交通拥挤与堵塞、保证城市道路通畅和避免发生交通事故等目的。其中，交通信号控制模型是描述交通性能指标（延误时间、停车次数等）随交通信号控制参数（信号周期、绿信比和信号相位差），交通环境（车道饱和流量等），交通流状况（交通流量、车队离散性等）等因素变化的数学关系式，它是交通信号控制理论的研究对象，也是交通工程学科赖以生存和发展的基础。 本章主要针对建立交通信号控制模型所涉及到的基本概念、基本理论与基本方法，对交通信号控制的理论基础进行较为全面深入的阐述。 6．1交通信号控制的基本概念 城市道路平面交叉口是道路的集结点、交通流的疏散点，是实施交通信号控制的主要场所。根据交叉口的分岔数平面交叉口可以分为三岔交叉口、四岔交叉口与多岔交叉口；根据交叉口的形状平面交叉口可以分为T型交叉口、Y型交叉口、十字型交叉口、X型交叉口、错位交叉口、以及环形交叉口等。 6．1．1交通信号与交通信号灯 交通信号是指在道路上向车辆和行人发出通行或停止的具有法律效力的灯色信息，主要分为指挥灯信号、车道灯信号和人行横道灯信号。交通信号灯则是指由红色、黄色、绿色的灯色按顺序排列组合而成的显示交通信号的装置。世界各国对交通信号灯各种灯色的含义都有明确规定，其规定基本相同。我国对交通信号灯的具体规定简述如下：对于指挥灯信号： 1、绿灯亮时，准许车辆、行人通行，但转弯的车辆不准妨碍直行的车辆和被放行的行人通行； 2、黄灯亮时，不准车辆、行人通行，但已越过停止线的车辆和已进入人行横道的行人，可以继续通行；
过程控制工程第一章答案
第一章思考题及习题 1.1何谓控制通道？何谓干扰通道？它们的特性对控制系统质量有 什 么影响？ 答：所谓“通道”，就是某个参数影响另外一个参数的通路，这里 所说的控制通道就是控制作用（一般的理解应当是控制器输出）〃（S ）对 即广义对 象上的控制通道）。同理，干扰通道就是干扰作用F （s ）对被控参数Ms ） 的影响通路。干扰通道的特性对控制系统质量影响如下表所示。 控制通道的特性对控制系统质量影响如下表所示 被控参 的影响 （一般的 是控制 通过执 数 心 通 路 理 解 作 用 行 器 影响 量坎 量通 象再 控制变 后 控制变 过被控对 影响被控 参数, 衰干扰通道特性対痩的幕1 表1?2控对控Mft*的
1.2如何选择控制变量？ 答：①所选控制变量必须是可控的。 ②所选控制变量应是通道放大倍数比较大者，最好大于扰动通道的放大倍数。 ③所选控制变量应使扰动通道时间常数越大越好，而控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小。 ④所选控制变量其通道纯滞后时间应越小越好。 ⑤所选控制变量应尽量使干扰点远离被控变量而靠近控制阀。 ⑥在选择控制变量时还需考虑到工艺的合理性。一般来说，生产负荷直接关系到产品的产量，不宜经常变动，在不是十分必要的情况下，不宜选择生产负荷作为控制变量 1?3控制器的比例度6变化对控喘?］系统的控喘＞J精度有何影响？对控制系统的动态质量有何影响？ 答：当G?二Kc时，即控制器为纯比例控制，则系统的余差与比例放大倍数成反比，也就是与比例度6成正比，即比例度越大，余差也就越大。
/C增大、6减小，控制精度提高（余差减小），但是系统的稳定性下降。 1.4 4： 1衰减曲线法整定控制器参数的要点是什么？ 答：衰减曲线法是在系统闭环情况下，将控制器积分时间刀放在最大，微分时间石放在最小，比例度放于适当数值（一般为100%）,然后使6由大往小逐渐改变，并在每改变一次6值时，通过改变给定值给系统施加一个阶跃干扰，同时观察过渡过程变化情况。如果衰减比大于4： 6应继续减小，当衰减比小于4： 1时6应增大，直至过 渡过程呈现4： 1衰减时为止。找到4： 1衰减振荡时的比例度6s,及 振荡周期：再按经验公式，可以算出采用不同类型控制器使过渡过 程出现4： 1振荡的控制器参数值。依次将控 制器参数放好。不过在放积分、微分之前应将 多放在比计算值稍大（约20%）的数值上，待 积分、微分放好后再将6放到计算值上。放好 控制器参数后可以再加一次干扰，验证一下过 渡过程是否呈4： 1衰减振荡。 如果不符合要求，可适当调整一下6值，直到 达到满意为止。 1.5图1.41为一蒸汽加热设备，利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出。试问： ①影响物料出口温度的主要因素有哪些？ 答：影响物料出口温度的主要有：蒸汽流量、物料流量为影响物料出口温度的主要因素。
过程控制部分习题答案
第一章 思考题与习题 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；1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若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：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，越小，过渡过程进行得越快。 6．峰值时间: 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。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。 B B n ' = B B B '-= ?
管理基础-第一章 管理概述
第一章管理概述 第一节管理的概念与特性 一、管理的概念 管理是人类社会协作劳动和共同生活的产物。生产力的发展和人类社会的进步、生产和社会分工的细化和协作程度的不管加深、社会政治结构日益复杂等使得生产和社会管理的要求不断提高，管理逐渐成为专门的社会活动。 管理的定义：管理就是管理者在一定的环境和条件下，未来实现特定目的，动员和运用有效资源而进行的计划、组织、领导和控制等社会活动。 管理定义的含义：1、管理是以管理者为主体进行的活动。2、管理是在一定的条件下进行的。3、管理为了实现特定的目标。4、管理需要动员和配置资源。5、管理具有基本的职能。6、管理是一种社会实践活动。 1、管理者是指挥和领导他们活动的人。管理主体是多元的，既包括国家的统治者、政府的领导者、生产资料所有者以及各种形式的委托代理人。管理的主体：个人形式和集体形式。 2、管理的环境和条件主要是内外部环境和条件。外部环境和条件主要是自然环境和社会环境。自然环境如生产力水平、自然资源状况。内部环境和条件主要指组织内部的状况，包括组织性质、人员状况。管理的环境和条件有动态和稳态之分。 3、管理的目标是管理的出发点和归宿。管理的本质就是为了有效地实现管理目标的活动。为了实现特定的目标是一切管理活动的共性。 4、有效的资源包括人、财、物，也包括机会、时间、信息。动员和配置资源是达到有效管理的必要环节。 5、基本职能包括计划组织协调控制，是一切管理活动共有的，其他具体复杂的职能知识对基本职能的进一步具体化。 6、管理是人的有目的有意识的活动，是人的主观作用于客观；管理通过被管理者的活动来有效实现管理目标，主要作用对象是被管理者。管理是管理者主观作用于被管理者客观的活动，具有典型社会性。 二、管理的特性：两重性、目标性、组织性、创新性。、 （一）管理的两重性首先是指一般性和特殊性，也指科学性和艺术性。 1、管理与社会生产和公共生活相伴而生的特性表明管理是人类社会的自认属性，使得管理普遍存在于一切社会协作生产和社会公共生活的过程中，具有一般规律。管理都是在非特定的社会经济政治关系中进行的，管理的社会性质是由不同社会中占统治地位的社会经济政治关系决定的。管理的这种特殊性使得管理具有特定的社会历史性质、具有特定的目标和价值取向，也具有不同的侧重点和不同的方式。 2、科学性是指管理必须按照客观规律，按照科学规范的要求，运用科学的方法来进行，具有可检验的标准性和可重复检验性。由于人的活动复杂性，管理又具有特定的艺术性，集中体现在对于‘度’的把握，还体现在它是一种创造性活动。 （二）管理具有目标性 1、共同认同的目标，不包括他们之间的不同部分。 2、层次结构性，总目标下有不同分目标。 3、具有时间跨度的区别，包含近期目标和中长期目标。 4、多元价值性，企业在盈利外也包含市场地位、企业社会责任、企业内部和谐等多钟管理价值；而政府和其他公共组织
过程控制工程课后习题参考答案-前三章
过程控制工程课后习题参考答案-前三章
过程控制工程 第一章单回路控制系统 1.1 何谓控制通道？何谓干扰通道？它们的特性对控制系统质量有什么影响？ 控制通道——是指操纵变量与被控变量之间的信号联系； 干扰通道——是指干扰作用与被控变量之间的信号联系。 （1）控制通道特性对系统控制质量的影响：（从K、T、τ三方面） 控制通道静态放大倍数越大，系统灵敏度越高，余差越小。但随着静态放大倍数的增大，系统的稳定性变差。 控制通道时间常数越大，经过的容量数越多，系统的工作频率越低，控制越不及时，过渡过程时间越长，系统的质量越低，但也不是越小越好，太小会使系统的稳定性下降，因此应该适当小一些。 控制通道纯滞后的存在不仅使系统控制不及时，使动态偏差增大，而且还还会使系统的稳定性降低。 （2）干扰通道特性对系统控制质量的影响：
（从K、T、τ三方面） 干扰通道放大倍数越大，系统的余差也越大，即控制质量越差。 干扰通道时间常数越大，阶数越高，或者说干扰进入系统的位置越远离被控变量测量点而靠近控制阀，干扰对被控变量的影响越小，系统的质量则越高。 干扰通道有无纯滞后对质量无影响，不同的只是干扰对被控变量的影响向后推迟一个 。 纯滞后时间τ 1.2 如何选择操纵变量？ 1）考虑工艺的合理性和可实现性； 2）控制通道静态放大倍数大于干扰通道静态放大倍数； 3）控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小，一般要求小于干扰通道 时间常数。干扰动通道时间常数越大 越好，阶数越高越好。 4）控制通道纯滞后越小越好。 1.3 控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响？对控制系统的动态质量有何影响？ 比例度δ越小，系统灵敏度越高，余差越小。
第二章交通信号控制的基本理论
2交通信号控制的基本理论 本章首先给出了交通信号控制的基本概念，包括：信号相位，周期时长，绿信比，相位差，绿灯间隔时间，有效绿灯时间等，然后介绍了常用的交叉口性能指标以及计算方法，最后给出了常用交叉口的信号配时方法。这些研究为后面的信号配时模型及优化方法的研究奠定了理论基础。 2.1交通控制的基本概念 交叉路口信号配时参数优化，首先必须准确把握和理解交通控制中的一些基本概念。下面对信号配时设计中部分参数作一介绍。 (l)信号相位：在一个信号周期内，具有相同的信号灯色显示的一股或几股交通流的信号状态序列称作一个信号相位。信号相位是按车流获得信号显示的时序来划分的，有多少种不同的时序排列，就有多少个信号相位。每一个控制状态，对应显示一组不同的灯色组合，称为一个相位。简而言之，一个相位也被称作一个控制状态。以四相位为例如图所示： 相位1 相位2 相位3 相位4 图1 四相位信号相序控制示意图 (2)周期时长：信号灯发生变化，信号运行一个循环所需的时间，等于绿、黄、红灯时间之和；也等于全部相位所需的绿灯时间和黄灯时间(一般是固定的)的总和。周期过长时，等待的人容易产生急躁情绪，因此通常以180秒为最高界限。
图1 第一、三配时表 (3)绿信比：是指在一个周期内(对一指定相位)，有效绿灯时间与信号周期长度之比。 (4)相位差(又叫绿时差或绿灯起步时距)：相位差是针对两个信号交叉口而言，是指两个相邻交叉口它们同一相位绿灯(或红灯)开始时间之差。 它分为绝对相位差和相对相位差。相对相位差是指在各路口的周期时间均相同的联动信号系统中，相邻两个交叉路口协调相位的绿灯起始时间之差。绝对相位差是指在联动信号系统中选定一标准路口，规定该路口的相位差为零，其他路口相对于标准路口的相位差叫绝对相位差。 (5)绿灯间隔时间：是指从失去通行权的相位的绿灯结束，到下一个得到通行权的相位绿灯开始所用的时间。绿灯间隔时间的长短主要取决于交叉口的几何尺寸，因此，要确定该时间的长度就必须首先考虑停止线和潜在冲突点之间的相关距离，以及车行驶这段距离所需的时间。 (6)有效绿灯时间：是指被有效利用的实际车辆通行时间。它等于绿灯时间与黄灯时间之和减去损失时间。损失时间包括两部分，一是绿灯信号开启时，车辆启动时的时间；还有绿灯关闭、黄灯开启时，只有越过停止线的车辆才能继续通行，所以也有一部分损失时间，即为绿灯时间减去启动时间加上结束滞后时间。结束滞后时间是黄灯时间中有效利用的那部分。每一相位的损失时间为启动延迟时间和结束滞后时间之差。 在实际工作中，损失时间的精确计算是非常困难的，也没有必要。通常取绿灯时间代替有效绿灯时间 2.2交通信号控制类型简述 2.2.1定时控制 (l)定义 依据交通量历史数据进行配时，交通信号按照配时方案运行，一天只按一个配时方案的配时方法。定时控制是单个交叉路口最基本的控制方法。 (2)适用条件及优点
过程控制基本概念
过程控制基本概念 自动控制技术在工业、农业、国防和科学技术现代化中起着十分重要的作用，自动控制水平的高低也是衡量一个国家科学技术先进与否的重要标志之一。随着国民经济和国防建设的发展，自动控制技术的应用日益广泛，其重要作用也越来越显著。 生产过程自动控制（简称过程控制）-------自动控制技术在石油、化工、电力、冶金、机械、轻工、纺织等生产过程的具体应用，是自动化技术的重要组成部分。 §1.1 过程控制的发展概况及特点 一、过程控制的发展概况 在过程控制发展的历程中，生产过程的需求、控制理论的开拓和控制技术工具和手段的进展三者相互影响、相互促进，推动了过程控制不断的向前发展。纵观过程控制的发展历史，大致经历了以下几个阶段： 20世纪40年代： 手工操作状态，只有少量的检测仪表用于生产过程，操作人员主要根据观测到 的反映生产过程的关键参数，用人工来改变操作条件，凭经验去控制生产过程。 20世纪40年代末～50年代： 过程控制系统：多为单输入、单输出简单控制系统 过程检测：采用的是基地式仪表和部分单元组合仪表（气动Ⅰ型和电动Ⅰ型）； 部分生产过程实现了仪表化和局部自动化 控制理论：以反馈为中心的经典控制理论 20世纪60年代： 过程控制系统：串级、比值、均匀、前馈和选择性等多种复杂控制系统。 自动化仪表：单元组合仪表（气动Ⅱ型和电动Ⅱ型）成为主流产品 60年代后期，出现了专门用于过程控制的小型计算机，直接数字控 制系统和监督计算机控制系统开始应用于过程控制领域。 控制理论：出现了以状态空间方法为基础，以极小值原理和动态规划等最优控制 理论为基本特征的现代控制理论,传统的单输入单输出系统发展到多 输入多输出系统领域，、型、型 20世纪70～80年代： 微电子技术的发展，大规模集成电路制造成功且集成度越来越高（80年代初一片硅片可集成十几万个晶体管，于是32位微处理器问世），微型计算机的出 现及应用都促使控制系统发展。 过程控制系统：最优控制、非线性分布式参数控制、解耦控制、模糊控制 自动化仪表：气动Ⅲ型和电动Ⅲ型，以微处理器为主要构成单元的智能控制装置。 集散控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器(PLC) 、工业PC机、 和数字控制器等，已成为控制装置的主流。 集散控制系统实现了控制分散、危险分散，操作监测和管理集中。 控制理论：形成了大系统理论和智能控制理论。模糊控制、专家系统控制、模式 识别技术 20世纪90年代至今：信息技术飞速发展 过程控制系统：管控一体化现场，综合自动化是当今生产过程控制的发展方向。
(整理)通信的基本概念
◆通信的基本概念 通信---- 由一地向另一地进行消息的有效传递 信道---- 载荷着信息的信号所通过的通道(或称媒质) ◆信息及其度量 信息---- 传输信息的多少可直观地使用“”进行衡量◆信息及其度量 信息----指消息中包含的有意义的内容 传输信息的多少可直观地使用“信息量”进行衡量 消息中的信息量I与消息发生的概率P（x）紧密相关 消息出现的概率愈小，则消息中包含的信 息量就（） 概率为0时（不可能发生事件），信息量 为（） 概率为1时（必然事件），信息量为（ 消息中的信息量I与消息发生的概率P（x）紧密相关消息出现的概率愈小，则消息中包含的信 息量就（愈大） 概率为0时（不可能发生事件），信息量 为（无穷大） 概率为1时（必然事件），信息量为（0 ）◆I与P（x）的关系式 当a取2时，单位为比特（bit）
当a取e时，单位为奈特（nit） 当a取10时，单位为哈特（hart） ◆通信系统的基本概念 通信系统----指传递信息所需的一切设备的总和 通信系统的任务----将不同形式的消息从发送端传递到接收端 通信系统的一般模型----由信源,发送设备,信道,接收设备,信宿和噪声源六部分组成 ◆数字通信系统的组成 信源和信宿 信源编码和信源解码 信道编码和信道解码 调制和解调 信道 噪声源 信源—把消息转换成原始的电信号，完成非电/电的转换 信宿—把复原的电信号转换成相应的消息，完成电/非电的转换 信源编码—有两个作用：一是进行模/数转换；一是数字压缩（即降低数字信号的数码率） 信源译码是信源编码的逆过程 信道编码器—对传输的信号码元按一定的规则加入保护成分（监督元），组成所谓的“抗 干扰编码” 信道译码器—按一定规则进行解码，从解码的过程中发现错误或纠正错误，从而提高系统 的抗干扰能力 调制—把各种数字基带信号转换成适应于信道 传输的数字频带信号（已调信号）
过程控制部分习题答案
第一章思考题与习题 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。 3 ) 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W0（S）＝H（S）/Q1（S）； 1 （3）过程的方框图：
2－2．如图所示：Q 1为过程的流入量，Q 2为流出流量，h 为液位高度，C 为容量系数，若以Q 1为过程的输入量，h 为输出量（被控量），设R 1、R 2为线性液阻，求过程的传递函数 W 0(S)＝H(S)/Q 1(S)。 2－5 某过程在阶跃扰动量Δu ＝20％，其液位过程阶跃响应数据见下表： （1） 画出液位h 的阶跃响应曲线 τ S 2210e 1 S CR R )s (Q ) s (H )s (W -+==
过程控制-第一到三章-作业
过程控制-第一到三章-作业
第一章作业 1.1 常用的评价控制系统动态性能的单项性能指标有哪些？它与误差积分指标各有何特点？ 答：(1)衰减率ψ、超调量σ、稳态误差e ss、调节时间t s、振荡频率ω；(2)单项指标用若干特征参数评价系统优劣，积分指标用误差积分综合评价系统优劣。 1.2 什么是对象的动态特性？为什么要研究对象的动态特性？ 答：(1)指被控对象的输入发生变化时，其输出（被调量）随时间变化的规律； (2)实现生产过程自动化时，对象的动态特性可以为控制工程师设计出合理的控制系统满足要求提高主要依据。 1.3 通常描述对象动态特性的方法有哪些？ 答：微分方程或传递函数。 1.4 过程控制中被控对象动态特性有哪些特点？ 答：无振荡、稳定或中性稳定、有惯性或迟延、非线性但在工作点附近可线性化。 1.11 某水槽水位阶跃响应实验为： t /s0 10 20 40 60 80 100 150 200 300 400 h /mm0 9.5 18 33 45 55 63 78 86 95 98 其中阶跃扰动量Δμ=20%。 (1)画出水位的阶跃响应曲线； (2)若该水位对象用一阶惯性环节近似，试确定其增益K和时间常数T。 解：MATLAB编程如下： %作出标幺后的响应曲线
t=[ 0 10 20 40 60 80 100 150 200 300 400 ]; h=[ 0 9.5 18 33 45 55 63 78 86 95 98 ]; x=0:0.01:400; y=interp1(t,h,x,'spline'); %三次样条函数据己知的t、h插出x的值yy=y/y(end); %输出标幺 plot(x,yy,'k'); xlabel('t/s'); ylabel('h/mm'); title('阶跃响应曲线','fontsize',10); grid; %找出最接近0.39和0.63的点 less1=find(yy<=0.39); more1=find(yy>=0.39); front1=less1(1,end); behind1=more1(1,1); cha11=0.39-yy(1,front1); cha12=yy(1,behind1)-0.39; if cha11<=cha12 t1=x(1,front1) else t1=x(1,behind1) end less2=find(yy<=0.63); more2=find(yy>=0.63); front2=less2(1,end); behind2=more2(1,1); cha21=0.63-yy(1,front2);
第一章 过程控制基本概念
第一章过程控制基本概念 教学要求：了解过程控制的发展概况及特点； 掌握过程控制系统各部分作用，系统的组成； 掌握管道及仪表流程图绘制方法，认识常见图形符号、文字代号； 学会绘制简单系统的管道及仪表流程图； 掌握控制系统的基本控制要求（稳定、快速、准确）； 掌握静态、动态及过渡过程概念； 掌握品质指标的定义，学会计算品质指标。 重点：自动控制系统的组成及各部分的功能； 负反馈概念； 控制系统的基本控制要求及质量指标。 难点：常用术语物理意义（操纵变量与扰动量区别）； 根据控制系统要求绘制方框图； 静态，过渡过程概念。 自动控制技术在工业、农业、国防和科学技术现代化中起着十分重要的作用，自动控制水平的高低也是衡量一个国家科学技术先进与否的重要标志之一。随着国民经济和国防建设的发展，自动控制技术的应用日益广泛，其重要作用也越来越显著。 生产过程自动控制（简称过程控制）-------自动控制技术在石油、化工、电力、冶金、机械、轻工、纺织等生产过程的具体应用，是自动化技术的重要组成部分。 §1.1 过程控制的发展概况及特点 一、过程控制的发展概况 在过程控制发展的历程中，生产过程的需求、控制理论的开拓和控制技术工具和手段的进展三者相互影响、相互促进，推动了过程控制不断的向前发展。纵观过程控制的发展历史，大致经历了以下几个阶段： 20世纪40年代： 手工操作状态，只有少量的检测仪表用于生产过程，操作人员主要根据观测到 的反映生产过程的关键参数，用人工来改变操作条件，凭经验去控制生产过程。 20世纪40年代末～50年代： 过程控制系统：多为单输入、单输出简单控制系统 过程检测：采用的是基地式仪表和部分单元组合仪表（气动Ⅰ型和电动Ⅰ型）； 部分生产过程实现了仪表化和局部自动化 控制理论：以反馈为中心的经典控制理论 20世纪60年代： 过程控制系统：串级、比值、均匀、前馈和选择性等多种复杂控制系统。
第一章 管理信息系统的基本概念
第一章管理信息系统的基本概念 1、何为数据？何为信息？信息和数据有何区别？ 所谓数据是由原始事实组成的。要表示数据通常有三个方面事情要做：数据名称、数据类型、数据长度。 当原始事实按照具有一定意义的方式组织和安排在一起时，它就成了信息。 信息是按一定的规则组织在一起的数据集合，是对数据进行处理而产生的。这种组织规则和方式具有超出数据本身以外的额外价值。 2、什么叫系统？五个基本要素？特性？有哪几类系统？ 系统是由相互联系、相互作用的多个元素（部件）有机集合而成的，能够执行特定功能的综合体。 五个基本要素：输入，处理，输出，反馈，控制。 特性：目的性，整体性，层次性，相关性，开放性，稳定性，相似性。 按抽象程度分类：概念系统，逻辑系统，实在系统 按系统功能分类：社会，经济，军事，企业管理 按与外界关系分类：封闭式与开放式 按系统内部结构分类：开环系统和闭环系统。 3、什么是系统方法？什么是系统观点？说出系统方法解决问题的主要步骤？ 系统方法，就是按照事物本身的系统性把对象放在系统的形式中加以考察的一种方法，是一种立足整体、统筹兼顾、使整体与部分辩证地统一起来的科学方法。 所谓系统观点，就是不着眼于个别要素的优良与否，而是把一个系统内部的各个环节、各个部分，把一个系统的内部和外部环境都看成是相互联系、相互影响、相互制约着的综合体，从整体上追求系统的功能最优。 系统方法解决问题的主演步骤： ①定义问题：列出一个或一组希望达到的目标 ②列出资源和约束：供选择的技术或手段以及每个系统所需的“成本”或资源 ③给出方案：一个或一组数学模型 ④评估被选方案 ⑤选择最佳方案并实施 ⑥总结解决方案的有效性 4、什么是信息系统？ 信息系统是一系列相互关联的可以输入、处理、输出数据和信息，并提供反馈、控制机制以实现某个目标的元素或组成部分的集合。 5、什么叫管理？如何理解管理信息系统的概念？其主要特征是什么？ 管理是人有目的、有意识的实践活动，是管理者在一定的条件下，为了实现预定目标，对各种资源和实践环节进行规划安排、优化控制的总称。 管理信息系统是运用系统管理的理论和方法，以计算机技术、网络通信技术和信息处理技术为工具和手段，具有对信息进行加工处理、存储和传递等功能，同时具有预测、控制、组织和决策等功能的人——机系统。 管理信息系统的特征： ①它是一个人——机系统，在管理信息系统中，需要充分发挥人和计算机系统的长处，一些工作由计算机系统处理，一些工作要由人进行处理，使人和计算机系统和谐工作。
过程控制系统 复习总结!培训资料
过程控制系统复习 总结!
过程控制系统知识点总结 ） 一、概论 1、过程控制概念：五大参数。 过程控制的定义：工业中的过程控制是指以温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。 2、简单控制系统框图。 控制仪表的定义：接收检测仪表的测量信号，控制生产过程正常进行的仪表。主要包括：控制器、变送器、运算器、执行器等，以及新型控制仪表及装置。 控制仪表的作用：对检测仪表的信号进行运算、处理，发出控制信号，对生产过程进行控制。 3、能将控制流程图（工程图、工程设计图册）转化成控制系统框图。
4、DDZ -Ⅲ型仪表的电压信号制，电流信号制。QDZ-Ⅲ型仪表的信号制。它们之间联用要采用电气转换器。 5、电信号的传输方式，各自特点。 电压传输特点： 1). 某台仪表故障时基本不影响其它仪表； 2). 有公共接地点； 3). 传输过程有电压损耗，故电压信号不适宜远传。 电流信号的特点： 1).某台仪表出故障时，影响其他仪表； 第一个字母：参数类型 T ——温度（Temperature ） P ——压力（Pressure ） L ——物位（Level ） F ——流量（Flow ） W ——重量（Weight ） 第二个字母：功能符号 T ——变送器（transmitter ） C ——控制器（Controller ） I ——指示器（Indicator ） R ——记录仪 （Recorder ） A ——报警器（Alarm ）
2).无公共地点。若要实现仪表各自的接地点,则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。 6、变送器有四线制和二线制之分。区别。 1、四线制：电源与信号分别传送，对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求。 2、两线制：节省电缆及安装费用，有利于防爆。活零点，两条线既是信号线又是电源线。 7、本安防爆系统的2个条件。 1、在危险场所使用本质安全型防爆仪表。 2、在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅，以限制流入危险场所的能量。 8、安全栅的作用、种类。 安全栅的作用： 1、安全栅作为本安仪表的关联设备，可用于传输信号。 2、控制流入危险场所的能量在爆炸性气体或混合物的点火能量以下， 以确保系统的本安防爆性能。 安全栅的种类：齐纳式安全栅、隔离式安全栅 二、基型调节器 1、基型调节器组成：控制单元和指示单元。基型调节器控制单元构成。 基型控制器又称基型调节器，对来自变送器的1-5V直流电压信号与给定值相比较所产生的偏差进行PID运算，输出4-20mA（DC）直流控制信号。 控制单元：输入电路(偏差差动和电平移动电路)、PID运算电路(由PD与PI运算电路串联)、输出电路(电压、电流转换电路)以及硬、软手操电路； 指示单元：测量信号指示电路、设定信号指示电路。 2、测量信号、内给定信号范围；外给定信号范围。 测量和内给定信号：1~5V(DC)； 外给定信号：4～20mA直流电流。（它经过250Ω精密电阻转换成1～5V直流电压） 3、输入电路、输出电路的作用。 输入电路作用： 1). 信号综合。将（U i-U s）后放大两倍反相以U o1输出，即U o1= -2(U i-U s)。 2). 电平转换。将以0V为基准的输入信号转换为以U B（10V）为基准的输出信号U o1。 电平转换的目的：使运算放大器工作在允许的共模输入电压范围内。 输出电路作用：把PID输出ΔU o3（以UB为基准）转换成4-20mA.DC输出。实现电压—电流转换。 4、放大系数和比例度。
过程控制工程第一章答案(孙洪程著)
第一章思考题及习题 1.1何谓控制通道?何谓干扰通道?它们的特性对控制系统质量有什么影响? 答：所谓“通道”，就是某个参数影响另外一个参数的通路，这里所说的控制通道就是控制作用(一般的理解应当是控制器输出)U(s)对被控参数Y(s)的影响通路(一般的理解是控制作用通过执行器影响控制变量，然后控制变量通过被控对象再影响被控参数，即广义对象上的控制通道)。同理，干扰通道就是干扰作用F(s)对被控参数Y(s)的影响通路。干扰通道的特性对控制系统质量影响如下表所示。 控制通道的特性对控制系统质量影响如下表所示 1.2如何选择控制变量? 答：①所选控制变量必须是可控的。 ②所选控制变量应是通道放大倍数比较大者，最好大于扰动通道的放大倍数。 ③所选控制变量应使扰动通道时间常数越大越好，而控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小。 ④所选控制变量其通道纯滞后时间应越小越好。 ⑤所选控制变量应尽量使干扰点远离被控变量而靠近控制阀。 ⑥在选择控制变量时还需考虑到工艺的合理性。一般来说，生产负荷直接关系到产品的产量，不宜经常变动，在不是十分必要的情况下，不宜选择生产负荷作为控制变量 1.3控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响?对控制系统的动态质量有何影响? 答：当G c(s)=K c时，即控制器为纯比例控制，则系统的余差与比例放大倍数成反比，也就是与比例度δ成正比，即比例度越大，余差也就越大。
K c增大、δ减小，控制精度提高(余差减小)，但是系统的稳定性下降。 1.4 4：1衰减曲线法整定控制器参数的要点是什么? 答：衰减曲线法是在系统闭环情况下，将控制器积分时间T i放在最大，微分时间T d放在最小，比例度放于适当数值(一般为100%)，然后使δ由大往小逐渐改变，并在每改变一次δ值时，通过改变给定值给系统施加一个阶跃干扰，同时观察过渡过程变化情况。如果衰减比大于4：1，δ应继续减小，当衰减比小于4：1时δ应增大，直至过渡过程呈现4：1衰减时为止。找到4：1衰减振荡时的比例度δs，及振荡周期T s。再按经验公式，可以算出采用不同类型控制器使过渡过程出现4：1振荡的控制器参数值。依次将控制器参数放好。不过在放积分、微分之前应将多放在比计算值稍大(约20%)的数值上，待积分、微分放好后再将δ放到计算值上。放好控制器参数后可以再加一次干扰，验证一下过渡过程是否呈4：1衰减振荡。如果不符合要求，可适当调整一下δ值，直到达到满意为止。 1.5 图1.41为一蒸汽加热设备，利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出。试问： ①影响物料出口温度的主要因素有哪些? 答：影响物料出口温度的主要有：蒸汽流量、物料流量为影 响物料出口温度的主要因素。 ②如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与控制变量 应选哪些参数?为什么? 答：被控变量为物料出口温度，控制变量为蒸汽流量。因为 物料出口温度表征了系统的质量指标，蒸汽流量是可控的，无纯 滞后，靠近控制阀，控制通道时间常数较小。 ③如果物料在温度过低时会凝结，应如何选择控制阀的开、 闭形式及控制器的正、反作用? 答：为防止在气源供气中断，或控制器出故障而无输出时出现物料凝结，应选气闭式。当出口温度降低时，要求蒸汽流量加大，即控制阀输入减小，控制器输出减小，此时控制器输入由于测量值减小而减小，控制器选正作用。 1.6 图1.42为热交换器出口温度控制系统，要求确定在下 面不同情况下控制阀开、闭形式及控制器的正、反作用： ①被加热物料在温度过高时会发生分解、自聚。 答：控制阀气闭式，控制器的反作用。 ②被加热物料在温度过低时会发生凝结。 答：控制阀气开式，控制器的正作用。
过程控制 第一到三章 作业
第一章作业 1.1 常用的评价控制系统动态性能的单项性能指标有哪些？它与误差积分指标 各有何特点？ 答：(1)衰减率ψ、超调量σ、稳态误差e ss、调节时间t s、振荡频率ω；(2)单项指标用若干特征参数评价系统优劣，积分指标用误差积分综合评价系统优劣。 1.2 什么是对象的动态特性？为什么要研究对象的动态特性？ 答：(1)指被控对象的输入发生变化时，其输出（被调量）随时间变化的规律；(2)实现生产过程自动化时，对象的动态特性可以为控制工程师设计出合理的控制系统满足要求提高主要依据。 1.3 通常描述对象动态特性的方法有哪些？ 答：微分方程或传递函数。 1.4 过程控制中被控对象动态特性有哪些特点？ 答：无振荡、稳定或中性稳定、有惯性或迟延、非线性但在工作点附近可线性化。 1.11 某水槽水位阶跃响应实验为： 其中阶跃扰动量Δμ=20%。 (1)画出水位的阶跃响应曲线； (2)若该水位对象用一阶惯性环节近似，试确定其增益K和时间常数T。
解：MATLAB编程如下： %作出标幺后的响应曲线 t=[ 0 10 20 40 60 80 100 150 200 300 400 ]; h=[ 0 9.5 18 33 45 55 63 78 86 95 98 ]; x=0:0.01:400; y=interp1(t,h,x,'spline'); %三次样条函数据己知的t、h插出x的值yy=y/y(end); %输出标幺 plot(x,yy,'k'); xlabel('t/s'); ylabel('h/mm'); title('阶跃响应曲线','fontsize',10); grid; %找出最接近0.39和0.63的点 less1=find(yy<=0.39); more1=find(yy>=0.39); front1=less1(1,end); behind1=more1(1,1);
过程控制-专业英语-第一章
1 INTRODUCTION TO PROCESS MEASUREMENT AND CONTRL OBJECTIVES When you complete this chapter you will be able to: ·Define process measurement ·Define process control ·Calculate simple return on investment from a process control system ·Sketch a block diagram of a process control loop ·Describe typical industrial processes under process control ·Draw simple Process and Instrumentation Diagrams (P&ID) using ISA symbols ·Describe the measuring sensor block of a control loop ·Describe the controller block of a control loop ·Describe the process adjustment block of a control loop ·Describe the signals circulating around a control loop 1.1 PROCESS MEASUREMENT AND CONTROL DEFINED Processes include anything from the heating of your house to the marketing of baby food. For our purposes, however, we will be concerned on1y with industrial processes such as the distillation of crude oil, or the digestion of wood chips to make pulp, or the conversion of pulp to paper, or the fabrication of plastic products such as 1-liter plastic soft drink bottles. These are overall processes and each of them will usually include many subprocesses. Process measurement is defined as the systematic collection of numeric values of the variables that characterize a process to the extent that the process control criteria of the process user are satisfied. As an example, if you require your house temperature to be maintained between l8o C and 24o C with an accuracy of 0.25o C, then your thermostat must measure the temperature and collect its numeric value for your furnace controller so that it will maintain this accuracy As another example, if the owner of a distillation plant making gasoline requires a certain octane range from the plant, then all the measuring and control instruments on the plant must be chosen to work together accurately to ensure that the plant achieves those criteria. As a final example, if the manufacturer of baby food wishes to make mashed carrots for the market, then he will ask a market analyst to acquire data on the potential customers of mashed carrots for babies. The purpose of process measurement is to assist a human or a machine to monitor the status 1