過程控制復(fù)習(xí)

1、過程控制題型：選擇，判斷，填空，簡答，計(jì)算（以下為復(fù)習(xí)課提及考點(diǎn)）1 .控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)：工業(yè)過程對控制的要求，可以概括為準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和快速性2 .求調(diào)節(jié)時間ts,余差，穩(wěn)定值即y（00）ts:（反映快速性）被控變量進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的5%（也有的規(guī)定為土2%）;余差：（反映準(zhǔn)確性）穩(wěn)態(tài)值（實(shí)際）與設(shè)定值（目標(biāo)）之差;E-B2E1J-12WW/n衰減率：B2動態(tài)偏差：為被控量偏離設(shè)定值的最大偏差值（圖中A）超調(diào)為A/y（O）*100%.【例】某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為（90010）Co考慮安全因素，控制過程中溫度偏離設(shè)定值最大不得超過80c現(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)在最大階躍擾動作用下的過渡過程曲

2、線如下圖所示。則該系統(tǒng)的過渡過程的最大偏差、衰減比、余差和過渡時間各為多少？并回答該控制系衰減比n=(950-908):(918-908)=4.2:1余差C=908-900=8衰減比：n=B1/B2.統(tǒng)能否滿足題中所給的工藝要求?最大偏差A(yù)=950-900=50C正作用方式定義:調(diào)節(jié)器的輸出信號U隨著被調(diào)量y的增大而增大;反作用方式定義:調(diào)節(jié)器的輸出信號U隨著被調(diào)量y的增大而減小。例：冷卻劑冷卻,被控對象溫度升高,冷卻劑需增加，為正作用;過渡時間t=47min題中要求該系統(tǒng)控制過程中溫度偏離設(shè)定值最大不得超過80C,而實(shí)際該系統(tǒng)過渡過程中偏離設(shè)定值的最大幅值僅為50C,因此能夠滿足題中所給的工

3、藝要求。3 .判斷自衡與非自衡1）自衡的定義：對象受到干擾作用后，平衡狀態(tài)被破壞，無須外加任何控制作用，依靠對象本身自動平衡的傾向，逐漸地達(dá)到新的平衡狀態(tài)的性質(zhì)，稱為平衡能力；2）非自衡的定義：對象受到干擾作用后，平衡狀態(tài)被破壞，被調(diào)量以固定的速度一直變化下去而不會自動地平衡在新的平衡點(diǎn)，稱為無平衡能力*注：積分1/s具有積累存儲功能（越來越大、發(fā)散），能分解出1/s因子的為非自衡;如：1/(sA2+s+5)為自衡，1/(sA2+s)=1/s(s+1)為非自衡。4 .切線法進(jìn)行對象擬合題型1求參數(shù)題型2畫圖G（S）詈不K=）&y&y（）（）（U U為階躍輸入幅值，一般為單位階躍

4、u=1），。為純延遲。5 .調(diào)節(jié)器有正反作用方式蒸汽加熱，被控對象溫度升高，需減少加熱蒸汽的量，為反作用；液位控制系統(tǒng)，被控對象液位升高，水泵的水量要減少，為反作用。6.PID:Kp+Ki/s+Kd*s（相加不是相乘），如3+1/s為PI控制，2+1/s+5s為PID控制7.被控對象的動態(tài)特性過程控制涉及的被控對象的動態(tài)特性大多具有以下特點(diǎn)：1）對象的動態(tài)特性（階躍響應(yīng)曲線）單調(diào)、不振蕩2）對象的動態(tài)特性的延遲性和時間常數(shù)大理論上講，對象的動態(tài)特性由無限多個慣性環(huán)節(jié)組成一延遲性無限多個慣性環(huán)節(jié)-簡化為低階控制系統(tǒng)一時間常數(shù)大比如：化工生產(chǎn)中物料要經(jīng)過多個容器之間的傳輸，而每個容器都是一個一階慣

5、性環(huán)節(jié)。3）對象的動態(tài)特性具有純時間滯后使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，也難于控制。設(shè)計(jì)方案時，應(yīng)盡可能選純時間滯后較小的方案。4）被控對象的自平衡與非自平衡特性調(diào)節(jié)閥擾動相同時，被調(diào)量只要稍微改變一點(diǎn)就能恢復(fù)平衡，稱該過程自平衡能力強(qiáng)。5）被控對象的動態(tài)特性往往具有非線性特征對于被控對象的非線性特征，若控制精度要求不高，則可用線性化處理。當(dāng)非線性不可忽略時，要采用其他方法，如分段線性化。8.比例調(diào)節(jié)一一有差調(diào)節(jié)1）調(diào)節(jié)規(guī)律uKce求穩(wěn)態(tài)誤差：E=R(S)-B=R(S)E(S)G(S)H(S)例：Kp為何值式，系統(tǒng)等幅振蕩?Kp=10時，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為多少?特征方程：1+Go(s)=0,帶入化解得：1+K

6、p/(100sA3+80sA2+17s+1)=0即通分后分子：100sA3+80sA2+17s+1+Kp=0,列勞斯表，首列大于0,解得0Kp12.6,范圍內(nèi)系統(tǒng)穩(wěn)定，Kp=12.6時等幅振蕩。Kp=10時，ess=(s趨于0)limsR(s)/(1+Go(s)=1/11.2)比例調(diào)節(jié)優(yōu)缺點(diǎn)：(1)比例調(diào)節(jié)只改變其增益，不改變相位。在串聯(lián)校正時，加大控制增益Kp,即放大系數(shù))，可以減小穩(wěn)態(tài)誤差(對自平衡又t象而言)，提高系統(tǒng)控制精度，但會降低系統(tǒng)相對穩(wěn)定性，甚至可能造成閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。(2)反應(yīng)速度快，控制及時，但控制結(jié)果存在余差(對自平衡對象而言；對無自平衡對象而言不存在余差，因?yàn)樗e分

7、環(huán)節(jié)可消除誤差)。僅適用干擾較小控制質(zhì)量要求不高，允許有余差的場合。積分調(diào)節(jié)1+Go(Go為回路所有函數(shù)之積)9.u=Sofedt四=Se1）.調(diào)節(jié)規(guī)律：或S0-積分速0dt度2）.積分調(diào)節(jié)特點(diǎn)（優(yōu)缺）（1）積分作用可以消除余差。（傳遞函數(shù)中有1/s則穩(wěn)態(tài)誤差ess為0）注：積分作用可以消除余差是對階躍輸入而言，對斜坡、加速度輸入?yún)s未必。（2）積分作用具有滯后性，結(jié)果往往使系統(tǒng)輸出產(chǎn)生較大超調(diào)，（并非積分控制一定產(chǎn)生超調(diào)）。（3）積分調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性比比例調(diào)節(jié)差。10.比例積分調(diào)節(jié)（PI）t1）PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律u=KCe+工edt一八1G（S）=Kc+S0?-對應(yīng)的傳遞函數(shù)為：S2）特點(diǎn)：Kp

8、、Ki選擇合理，互為補(bǔ)充，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，既快速又消除余差。2）特點(diǎn)：可以在系統(tǒng)受到快速變化干擾的瞬間（變化越快，微分輸出越大），及時加以抑制，從而有可能避免較大超調(diào)。D對ess無影響；單獨(dú)微分控制不起作用（因?yàn)榉€(wěn)態(tài)時，微分控制器輸出為0,則被控對象輸出為0）;de12 .比例微分調(diào)節(jié)（PD）u=Kce+Qdt1）其動作規(guī)律為：11.微分調(diào)節(jié)deuS2dt1）其調(diào)節(jié)動作規(guī)律為:比例微分控制的穩(wěn)態(tài)誤差與比例控制的穩(wěn)態(tài)誤差是一樣的（因?yàn)榉€(wěn)定時微分不起作用，只有比例控制起作用）。2）比例微分調(diào)節(jié)穩(wěn)定性分析在比例的基礎(chǔ)上引入微分環(huán)節(jié)后，增大了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使比例系數(shù)可加大，從而加快過渡過程。3）對象動態(tài)特性的0阻尼比PPI