西華大學過程控制總結

2021-11-06 19:39:28 字數 5177 閱讀 9893

1控制系統分類:引數:溫度,壓力,流量;按訊號:

模擬,數字。按設定值:定值,隨動,程式。

按系統結構:反饋,前饋,前饋—反饋復合。系統暫態效能指標綜合性能指標:

衰減比,超調量,最大動態偏差,靜差,調節時間,振盪頻率,上公升時間調節時間,綜合性能指標:偏差積分:偏差積分越小越好,偏差積分缺點:

不能保證系統具有合適衰減率,iea:圖形上市偏差面積積分,iea指標出現在設定值設定值附近的偏差面積與出現在遠離設定值得偏差面積同等對待。平方偏差積分(ise)對大偏差敏感。

iate指標把偏差面積積分用時間加權,對初始偏差不敏感。

溫度檢測常用感測器:1熱電偶:根據熱電效應,將兩種不同的導體接觸並構成迴路若兩個接點溫度不同,迴路中產生熱電動勢。

半導體溫度計:利用pn結電壓隨溫度變化特性,電阻溫度計:導體隨溫度變化阻值的變化2:

整合溫度感測器:以溫敏電晶體為感穩元件,將其積體電路整合在乙個晶元上。

壓力測量表示方法:絕對壓力,壓力,壓差,真空度,絕對壓力是指被測壓力與絕對壓力零線的差值,被測壓力與大氣壓的差叫壓力,兩未知壓力之差叫壓差,被測壓力低於大氣壓差值稱為真空度。檢測壓力的方法:

液柱式壓力計:根據流體靜力學原理:將壓力轉化為液柱的高度,彈性式壓力計:

利用彈性元件受壓產生形變,電氣式壓力計:通過各種敏感元件將壓力轉換為電量,活塞式壓力計:被測壓力與活塞上加的砝碼質量進行平衡來測量的。

流量:單位時間內流過管道某一截面的流體數量,差壓流量計原理:利用流體流經節流裝置時產生的壓力差而實現流體測量。

轉子流量計特點:儀器具有較高的靈敏度,適合於小管徑,小流量的測量。電磁流量計優點:

1被測量流體的壓力損失小,2可以測量各種導電液的流量,流體可以含有固體顆粒,3輸出訊號與流量之間的關係不受流體的物理性質變化和流動狀態的影響4測量響應速度快,可以測量脈動流量。缺點:1只能測量導電液體流量,要求導電率不小於水的導電率2由於感應電勢數值很小,后級採用高放大倍數放大器,很容易受外界磁場干擾。

旋渦流量計特點:利用流體遇到阻礙物後產生旋渦測量流量。橢圓流量計測量精度與流體的流動狀態無關,適合高粘度流體的測量,要求測量液體中不能有固體顆粒,工作溫度不能超過規定範圍。

液位:容器中液體儲存高度,料位:固體或顆粒物質的堆積高度,界位:

密度不同,互不相容液體介質分界線。液位,料位,界位統稱物位。靜壓測量只適用液位測量。

氧濃差電池效應:在固態氧化鋯中摻入一定比例的氧化鈣,此時此時四價的鋯電子被二價的鈣所置換,形成養離子空穴,當溫度達到800度以上時空穴氧化鋯就形成良好的氧離子導體,氧氣能夠以離子形式從濃度高一側向濃度低的一側移動,氧分子從鉑電極處電子,成為氧離子進入氧化鋯空穴,高氧側鉑電極處發生還原反應,鉑電極數去電子帶正電,低氧側鉑電極發生氧化反應,低氧鉑得到電子帶負電。只要兩側有氧分壓差,此過程將持續,高氧側鉑電極和低氧層側鉑電極間就有電動勢輸出。

氣相色譜分析儀的色譜分離原理:當被分析的樣氣脈衝在稱為「載氣「的運載氣體的攜帶下,按一定方向通過吸附劑時,樣氣中各組分別與吸附劑進行反覆吸附和脫附分配過程,吸附作用強的組分前進緩慢,而吸附作用弱的前進組分則很快通過了,這樣個組分由於前進速度不同而被分開,時間上先後不同的流露出色譜。特徵吸收波段的含義:

大部分原子氣體對1—25um波長範圍的紅外線都具有強烈的選擇吸收特性。

1.比例控制(p):控制器的比例度 p越小,它的放大倍數就越大,它將偏差放大的能力越強,控制力也越強,反之亦然。

比例控制作用的強弱通過調整比例度p實現。比例控制的優點:是控制及時,反應靈敏,偏差越大、控制力度越大。

缺點:控制結果存在餘差。2.

比例積分控制(pi):當有偏差存在時,輸出訊號隨著時間增大(或減小)。當偏差為零時,輸出停止變化,保持在某一值上。

因而積分控制器組成控制系統可以達到無餘差。積分優點:可以到達無餘差。

積分缺點:控制作用是隨著時間積累才逐漸增強的,控制動作緩慢,控制不及時。一般不單獨使用。

比例積分控制作用優點:控制及時,又能消除餘差,可提高系統的控制精度,比例度 p 和積分時間兩個引數均可調整。

3. 對於慣性較大的物件,常常希望能加快控制速度,此時可增加微分作用。微分控制規律,就是控制器輸出訊號的變化與偏差訊號的變化速率成正比。

微分的特點:是能起到超前控制的作用。即按照偏差變化的速度控制,能在偏差很小時,提前增大控制作用,改善控制品質。

在偏差出現或變化的瞬間,微分立即產生強烈的調節作用,使偏差盡快地消除於萌芽狀態之中。缺點:微分對靜態偏差毫無控制能力。

當偏差存在,但不變化時,微分輸出為零,即控制作用為零。因此微分作用不能單獨使用,必須和p或pi結合,組成pd控制或pid控制。比例微分控制(pd):

比例微分控制作用可提高系統的控制速度,對慣性大的物件用比例微分,可以改善控制質量,減小最大偏差,縮短控制時間。 比例積分微分控制(pid):將比例、積分、微分三種控制規律結合在一起,只要三項作用的強度配合適當,既能快速調節,又能消除餘差,可得到滿意的控制效果。

執行器由執行機構和調節機構組成,執行機構是調節閥的推動裝置,它將輸入訊號轉換成相應的動力,帶動控制機構動作。流量特性的定義:被控介質流過閥門的相對流量與閥門的相對開度(相對位移)間的關係稱為調節閥的流量特性。

相對流量q/qmax 是控制閥某一開度流量q與全開時流量qmax之比。固有(理想)流量特性在將控制閥前後壓差固定時得到的流量特性稱為固有流量特性。它取決於閥芯的形狀。

(1)直線特性控制閥的相對流量與相對開度成直線關係,即單位位移變化所引起的流量變化是常數。(2)等百分比特性:曲線斜率(放大係數)隨行程的增大而增大。

流量小時,流量變化小;流量大時,流量變化大。各流量點的放大係數不同,但對流量的控制力卻是相同的(3)快開特性:開度較小時就有較大流量,隨開度的增大,流量很快就達到最大,故稱為快開特性。

適用於迅速啟閉的切斷閥或雙位控制系統。(4)拋物線特性:特性曲線為拋物線,介於直線和對數曲線之間,使用較少。

流量特性畸變:直線閥變為快開閥,對數閥變為直線閥。串聯管道使調節閥的流量特性發生畸變。

串聯管道使調節閥的流量可調範圍降低,最大流量減小。串聯管道會使調節閥的放大係數減小,調節能力降低,s值低於0.3時,調節閥能力基本喪失。

電磁閥和電動調節閥的區別:電磁閥是電磁線圈通電後產生磁力吸引克服彈簧的壓力帶動閥芯動作,就一電磁線圈,結構簡單,只能實現開關。電動閥是通過電動機驅動閥桿,帶動閥芯動作,電動閥又分(關斷閥)和調節閥。

關斷閥是兩位式的工作即全開和全關,調節閥是在上面安裝電動閥門定位器,通過閉環調節來使閥門動態的穩定在乙個位置上。

安全火花防爆系統的組成:變送器,防爆柵,調節器,執行器,常見安全柵:齊納安全柵,隔離式安全柵:

採用變壓器作為格力元件,分別將輸入輸出和電源電路進行隔離,同時用用電晶體限壓限流電路,對事故狀況下的過電壓過電流作為截止式控制。

數學模型的概念:描述被控過程在輸入作用下,其狀態和輸出變化的數學表示式。哪些屬於單容特性的過程物件:

指只有乙個儲蓄容量的被控過程,常見建模方法:機理法,根據社生產過程中實際發生的變化機理,實驗測試法,通過對被控過程的輸入,輸出的實驗資料進行數學處理後求得其數學模型。

被控引數的選擇原則:1. 根據生產工藝的要求,找出影響生產的關鍵變數作為被控變數。

2. 當不能用直接工藝引數作為被控變數時,應選擇與直接工藝引數有單值函式關係的間接工藝引數作為被控變數。3.

被控變數必須有足夠大的靈敏度被控變數必須靈敏,容易被測量。4. 選擇被控變數時,必須考慮工藝合理性。

3. 調節閥的氣開、氣關選擇原則:人身安全、系統與裝置安全原則;保證產品質量原則;減少原料和動力浪費的經濟原則;基於介質特點的工藝裝置安全原則。

氣開式調節閥:隨著控制訊號的增加而開度加大,當無壓力控制訊號時,閥門處於全關閉狀態;氣關式調節閥:隨著訊號壓力的增加,閥門逐漸關小,當無訊號時,閥門處於全開狀態。

調節器正反作用選擇原則:調節器符號(「+」或「-」)×執行器符號(「+」或「-」)=「-」幾種工程整定方法的比較:穩定邊界法:

系統閉環,會出現被調量等幅振盪。衰減曲線法:系統閉環,安全,實驗費時。

反應曲線法:方法簡單,系統開環,被調量變化較大,影響生產。經驗法:

系統閉環,不需計算,需要經驗

串級控制的特點:串級控制系統的主迴路是定值控制系統,但副迴路是乙個隨動控制系統,其設定值隨主調節器的輸出而變化。主調節器可以按照操作條件和負荷變化的情況,相應地調整副調節器的設定值,從而保證在操作條件和負荷變化的情況下;副調節器仍在設定值附近較小的範圍內工作,從而使系統的控制品質得到保證。

串級控制系統的工業應用:應用於容量滯後較大的過程,應用於純滯後較大的過程,應用於干擾幅度大的過程,應用於非線性過程。前饋控制的原理:

當系統出現擾動時,立即將其測量出來,通過前饋控制器,根據擾動量的大小來改變控制量,以抵消擾動對被控引數的影響。於干擾幅度大的過程,應用於非線性過程 。前饋控制的特點:

1)前饋控制是 「按擾動來消除擾動對被控引數的影響」,又稱 「擾動補償」。2)前饋控制是開環控制,只要系統中的各個環節穩定,則控制系統必定穩定;對被控引數不作檢驗。3)前饋控制器的控制規律與反饋系統不同,它由式(7-21),即由過程特性決定的。

4)乙個前饋控制通道只能抑制乙個干擾對被控引數的影響,而對其他干擾對被控引數的影響沒有抑制作用。

前饋-反饋復合控制系統:1)有利於對主要干擾進行前饋補償和對其他干擾進行反饋調節,保證控制精度。2)由於增加了反饋控制迴路,降低了對前饋控制器的精度要求,有利於簡化前饋控制器的設計與實現。

3)既可以實現高精度控制,又能保證系統穩定執行,因而在一定程度上解決了穩定性與控制精度之間的矛盾。

比值控制的三種常見的控制設計方法:1)在單閉環比值控制系統中,比值器僅接收主流量的測量訊號,起比值計算作用,故選p調節;調節器使副流量穩定, 故應選pi調節2)雙閉環比值控制不僅要兩流量保持恆定的比值,而且主、副流量均要實現定值控制,所以兩個調節器均應選 pi 調節,比值器選p調節3)變比值控制系統具有串級控制系統的一些特點,可仿效串級控制系統調節器調節規律的選擇原則調節規律。

ddc系統的特點:就是用一台工業計算機配以適當的輸入輸出裝置,從輸入通道獲取生產過程的資訊,按照預先規定的控制演算法計算出控制量,並通過輸出通道,直接作用於執行器,實現對整個生產過程的控制。dcs通過分布在現場的控制站實現對生產過程的控制,通過操作站進行集中監視和操作管理,達到實時了解生產的總體狀況,實現對生產過程全面監控與管理的目的。

典型的dcs由分散執行控制功能的現場控制站(fcs)和進行集中監視、操作的操作站以及高速通訊匯流排組成。fcs:現場控制站一般分散安裝在靠近生產現場的位置,實現對生產過程資料的採集與實時控制。

現場控制站與單迴路控制儀表相比,除反饋控制功能、運算功能、報警功能、通訊功能更加充實之外,最主要的特點是順序控制大大增強。 現場控制站內的順序控制,除能按常規的開關條件切換外,還包含各種定時器、計數器算術運式、邏輯關係表示式等,能自動監視連續量的變化。

西華大學過程控制複習總結

第一章 1.過程控制系統 一般是指工業生產過程中自動控制系統的變數是溫度 壓力 流量 液位 成份等這樣一些變數的系統。控制系統分類 a 按設定值的形式不同分為 1 定值控制系統 2 隨動控制系統 3 程式控制系統b 按系統機構特點分類 1 反饋控制系統 2 前饋控制系統 3 前饋 反饋復合控制系統 ...

過程控制內容總結

一 現場儀表 儀表的發展 ddz,qdz,dcs,fcs p6 p11 檢測變送的功能 轉化為標準訊號 24v dc電源供電,4 20 ma 電流訊號1 5v dc 電壓訊號.氣動執行器 20 100 kpa p13 儀表的指標 防爆系統的概念,誤差,精度,特性曲線,零點,量程,測量範圍 p14 p...

過程控制考研總結

控制系統的組成 調節器,變速器,執行器,調節量 手段 被調量 控制目標 被控物件。控制系統的分類 按照結構分類 前饋,反饋,前饋 反饋。也可以分為開環,閉環。前饋控制系統 優點 快速,主動調節,抗干擾能力強。針對可測擾動設計的。缺點 t 設定值,不能保證pv sp。反饋控制系統 優點 能夠保證pv ...