自动检测和过程控制考试总结

第一篇：自动检测和过程控制考试总结

检测的基本方法：(1)接触式与非接触式;(2)直接、间接与组合测量；(3)偏差式、零位式与微差式测量。

检测仪表的组成：传感器，变送器，显示仪表，传输通道

绝对误差Δ：被测量的测量值(xi)与真值(x0)之差。即Δ=xi-x0 系统误差、随机误差和粗大误差

温标三要素：温度计、固定点和内插方程 温标不是温度标准，而是温度标尺的简称

测温方法及分类：接触式：测温元件与被测对象接触，依靠传热和对流进行热交换。

非接触式：测温元件不与被测对象接触，而是通过热辐射进行热交换，或测温元件接收被测对象的部分热辐射能，由热辐射能大小推出被测对象的温度。

热电偶测温原理两种不同的导体或半导体材料A和B组成闭合回路(，如果两个结合点处的温度不相等，则回路中就会有电流产生，这种现象叫做热电效应。热电势由两部分组成，即温差电势和接触电势。

热电动势(1)只有用两种不同性质的材料才能组成热电偶，且两端温度必须不同；(2)热电势的大小，只与组成热电偶的材料和材料两端连接点处的温度有关，与热电偶丝的大小尺寸及沿程温度分布无关。

热电偶的基本定律(一)均质材料定律(二)中间导体定律(三)中间温度定律(四)参考电极定律 热电偶结构：热电极、绝缘套管、保护管和接线盒

S、R、B三种热电偶均由铂和铂铑合金制成，称贵金属热电偶。K、N、T、E、J五种热电偶，是由镍、铬、硅、铜、铝、锰、镁、钴等金属的合金制成，称为廉价金属热电偶

热电偶的冷端补偿：冰点法，计算法，冷端补偿器法，补偿导线法可将热电偶的参比端移到离被测介质较远且温度比较稳定场合

补偿原理：不平衡电动势Uba补偿(抵消)热电偶因冷端温度波动引起的误差。

压力检测方法：(1)弹性力平衡法(2)重力平衡方法(3)机械力平衡方法(4)物性测量方法 弹性元件：弹簧管，弹性膜片，波纹管

霍尔压力传感器：属于位移式压力(差压)传感器。它是利用霍尔效应，把压力作用所产生的弹性元件的位移转变成电势信号，实现压力信号的远传。压力传感器： 压电效应：压电材料在沿一定方向受到压力或拉力作用时而发生变形，并在其表面上产生电荷；而且在去掉外力后，它们又重新回到原来的不带电状态

热电偶式真空计：利用发热丝周围气体的导热率与气体的稀薄程度(真空度)间的关系。流量计类型：速度式流量计，容积式流量计

节流装置测量原理：当流体连续流过节流孔时，在节流件前后由于压头转换而产生压差。对于不可压缩流体例如水，节流前后流体的密度保持不变。QAd2p/

标准节流装置：标准孔板、标准喷嘴与标准文丘里管 阿牛巴是一种均速流量探头，配以差压变送器和流量积算器而组成阿牛巴流量计，也属于差压式流量测量仪表，用来测量一般气体、液体和蒸汽的流量 电磁流量计原理：被测流体垂直于磁力线方向流动而切割磁力线时，在与流体流向和磁力线垂直方向上产生感应电势Ex(伏)，Ex与体积流量Q的关系为:

Ex=4B/(πD)Q×10-8=KQ

利用传感器测量管上对称配置的电极引出感应电势，经放大和转换处理后，仪表指示出流量值。

自动控制：就是在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置(控制装置)，使机器、设备或生产过程(控制对象)的某个工作状态或参数(被控量)按照预定的规律自动地运行 过程控制系统：以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。

过程控制系统组成：对象，检测元件及变送器，控制器，执行器

过程控制系统的分类：定值控制系统、程序控制系统与随动控制系统

控制系统的品质指标:衰减比n，最大偏差或超调量，余差C，稳定时间，震荡周期或频率 自衡的非振荡过程：在阶跃作用下，被控变量无须外加任何控制作用、不经振荡过程能逐渐趋于新的状态的性质，称自衡的非震荡过程。

无自衡非振荡过程：如果不依靠外加控制作用，不能建立起新的物料平衡状态，这种特性称为无自衡。

有自衡的振荡过程：在阶跃作用下，被控变量出现衰减振荡过程，最后趋于新的稳态值，称为有自衡的振荡过程。

具有反向特性的过程：有少数过程会在阶跃作用下，被控变量先降后升，或先升后降，即起始时的变化方向与最终的变化方向相反。

对象特性的参数 :(一)放大系数K放大系数K是一个静态特性参数，只与被控量的变化过程起点与终点有关，而与被控量的变化过程没有关系。(二)时间常数 Tc时间常数Tc是说明被控量变化快慢的参数，其值等于系统阻值R与容量C的乘积(三)滞后时间τ 对象在受到扰动作用后，被控量不是立即变化，而是经过一段时间后才开始变化，这个时间就称为滞后时间

被控过程的数学模型 :模型分类：动态与静态模型；参数模型与非参数模型。建模方法： 机理建模；实验建模

变送器在自动检测和控制系统中的作用，是将各种工艺参数转换成统一的标准信号，以供显示、记录或控制之用。温度变送器其作用是将热电偶、热电阻的检测信号转换成标准统一的信号，输出给显示仪表或控制器实现对温度的显示、记录或自动控制差压变送器 被控量的选择原则：（1）作为被控量，必须能够获得检测信号并有足够大的灵敏度，滞后要小（2）必须考虑工艺生产的合理性和仪表的现状，检测点的选取必须合适。（3）以产品质量指标为被控量（4）以工艺控制指标为被控量

操纵量的选择原则：(1)控制通道对象放大系数适当地大些，时间常数适中，纯滞后越小越好；(2)扰动通道对象的放大系数应尽可能小，时间常数应尽可能大；(3)扰动作用点应尽量靠近控制阀或远离检测元件，增大扰动通道的容量滞后，可减少对被控量的影响；

(4)操纵量的选择不能单纯从自动控制的角度出发，还必需考虑生产工艺的合理性、经济性。前馈控制是指按照扰动产生校正作用的控制方法。

基本原理：测取进入过程的扰动量(外界扰动和设定值变化)，并按照其信号产生合适的控制作用去改变控制量，已抵消(补偿)扰动对被控量的影响。计算机控制系统的组成：工业控制计算机和生产过程 计算机控制系统：1操作指导控制系统2直接数字控制系统3监督控制系统4数据采集与监视控制系统5集散控制系统6现场总线控制系统7计算机集成制造系统

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的

PLC的基本特点:1可靠性高、抗干扰能力强；2设计、安装容易，接线简单，维护方便；3编程简单、使用方便；4模块品种丰富、通用性好、功能强；5体积小、重量轻、能耗低，易于实现自动化。集散控制系统DCS就是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。分级：1分散过程控制级2集中操作监控级3综合信息管理级 ＊1操作员站2现场控制站3工程师站4服务器和其它功能站

DCS功能特点:(1)分散控制，集中管理；(2)硬件积木化，软件模块化；(3)采用局域网通信技术；(4)完善的控制功能；(5)管理能力强；(6)安全可靠性高；(7)高性能/价格比。

第二篇：自动检测技术总结

自动检测技术总结

时光飞逝，一学期转眼即逝。短暂的岁月，让我们变得成熟了，对学习也有了新的认识、新的了解。对于这门自动检测技术课程，从初始的了解，到现在已有了深成的探知，这就是学习的过程。

检测是利用各种物理效应，选择合适的方法与装置，将产生，科研，生活等各方面的有关信息与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。能自动地完成整个检查处理过程的技术称为自动检测技术

自动检测技术是自动化科学技术的一个重要分支科学，是在仪器仪表的使用、研制、生产、的基础上发展起来的一门综合性技术。自动检测就是在测量和检验过程中完全不需要或仅需要很少的人工干预而自动进行并完成的。实现自动检测可以提高自动化水平和程度，减少人为干扰因素和人为差错，可以提高生产过程或设备的可靠性及运行效率，是以传感器为核心的检测系统。

一、检测技术的基础知识

检测技术是以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换、以及信息处理的理论和技术为主要内容的一们应用技术学科。然而，自动检测系统是自动测量、自动计量、自动保护、自动诊断、自动信号等处理系统的总称。

二、传感器

（一）传感器的标定

在使用传感器之前必须对其进行标定，以保证使用过程中所测信号的准确、有用。用实验的方法，找出其输入输出的关系，已确定传感器的性能指标。对不同的情况。不同的要求以及不同的传感器有不同种类的标定方法。按传感器输入信号是随时间变化，可分为静态标定和动态标定。

（二）传感器的选用

选用传感器的要求可归纳为三个方面：第一、测量条件要求，主要包括测量目的、被测量的选择、测量范围、超标准过大的输入信号产生的频率、输入信号的频率以及测量精度、测量所需的时间等。第二、是传感器自身性能要求，主要包括精度、稳定性、响应速度、输出量类别、对被测对象产生的负载效应、校正周期、输入端保护等。第三、是使用条件要求，主要包括设置场地的环境条件、所需功率容量、与其它设备的连接匹配、备件与维修服务等。

7、电涡流传感器 电涡流效应：金属导体置身于变化的磁场中，导体的表面会有电流产生，电流的流线在金属体内自行闭合，这种由电磁感应原理产生的旋涡状感应电流称为电流，这种现象称为电涡流效应（1）、电涡流传感器的基本原理

根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时（与金属是否块状无关，且切割不变化的磁场时无涡流），导体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。

4、实训心得

在通过一周的传感器实训过程中，我学到了一定的知识，同时也遇到一些问题，但都通过老师的指导和同学的帮助，我都能顺利解决了。通过对电子元器件功能和结构的了解和深入认识，以及对电路板进行设计和规划，让我认识到，在实训当中，要多动手、多思考、多提问，才能更好、更快地提高自已的专业知识以及自己个人的动手能力。还要培养了我们不怕苦、不怕累的精神，做什么都要有耐心才有进步。特别是在焊接是时，更要的是耐心和细心，才能把一些很小的电子元件接好，把电路板焊接得既精致又好用。

通过这次实训使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在这里要谢谢老师的倾心辅导，也感谢同学的帮助，我们共同努力，解决难题！因此，我也觉得，有时自己得不到的答案，别人也许可以帮自己解决！在此我认为团体精神也是非常重要的！

我相信，通过这一周的实训，不仅是我的学习上有了进步，而且影响到我的生活当中，让我有了更好的生活意识指导，会更努力地学习。

第三篇：自动检测技术总结

自动检测技术总结

时光飞逝，一学期转眼即逝。短暂的岁月，让我们变得成熟了，对学习也有了新的认识、新的了解。对于这门自动检测技术课程，从初始的了解，到现在已有了深成的探知，这就是学习的过程。

检测是利用各种物理，化学效应，选择合适的方法与装置，将产生，科研，生活等各方面的有关信息与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。能自动地完成整个检查处理过程的技术称为自动检测技术

自动检测技术是自动化科学技术的一个重要分支科学，是在仪器仪表的使用、研制、生产、的基础上发展起来的一门综合性技术。自动检测就是在测量和检验过程中完全不需要或仅需要很少的人工干预而自动进行并完成的。实现自动检测可以提高自动化水平和程度，减少人为干扰因素和人为差错，可以提高生产过程或设备的可靠性及运行效率，是以传感器为核心的检测系统。

对于自动检测技术这门课程，本学期主要了解与学习一下内容：

一、检测技术的基础知识

检测技术是以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换、以及信息处理的理论和技术为主要内容的一们应用技术学科。然而，自动检测系统是自动测量、自动计量、自动保护、自动诊断、自动信号等处理系统的总称。

二、传感器

（一）传感器的标定

在使用传感器之前必须对其进行标定，以保证使用过程中所测信号的准确、有用。用实验的方法，找出其输入输出的关系，已确定传感器的性能指标。对不同的情况。不同的要求以及不同的传感器有不同种类的标定方法。按传感器输入信号是随时间变化，可分为静态标定和动态标定。

（二）传感器的选用

选用传感器的要求可归纳为三个方面：第一、测量条件要求，主要包括测量目的、被测量的选择、测量范围、超标准过大的输入信号产生的频率、输入信号的频率以及测量精度、测量所需的时间等。第二、是传感器自身性能要求，主要包括精度、稳定性、响应速度、输出量类别、对被测对象产生的负载效应、校正周期、输入端保护等。第三、是使用条件要求，主要包括设置场地的环境条件、所需功率容量、与其它设备的连接匹配、备件与维修服务等。

（三）传感器的分类

1、电阻应变式传感器

电阻应变式传感器以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器。电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。

传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等优点。

2、电感式传感器

电感式传感器电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器，又称电感式位移传感器。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。电感式传感器种类很多，常见的有自感式，互感式和涡流式三种。

3、电容式传感器

把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。它的敏感部分就是具有可变参数的电容器。其最常用的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质的电容器（见图）。若忽略边缘效应，平板电容器的电容为εA/δ，式中ε为极间介质的介电常数，A为两电极互相覆盖的有效面积,δ为两电极之间的距离。δ、A、ε 三个参数中任一个的变化都将引起电容量变化，并可用于测量。因此电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。（1）工作原理

电容式传感器也常常被人们称为电容式物位计，电容式物位计的电容检测元件是根据圆筒形电容器原理进行工作的，电容器由两个绝缘的同轴圆柱极板内电极和外电极组成，在两筒之间充以介电常数为e的电解质时，两圆筒间的电容量C=2∏eL/lnD/d，式中L为两筒相互重合部分的长度；D为外筒电极的直径；d为内筒电极的直径；e为中间介质的电介常数。在实际测量中D、d、e是基本不变的，故测得C即可知道液位的高低，这也是电容式传感器具有使用方便，结构简单和灵敏度高，价格便宜等特点的原因之一。

4、霍尔传感（1）、霍尔效应

在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压。(2）、霍尔元件

根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。

注意事项：

（1）激励电压不能过大，以免损坏霍尔。

（2）霍尔传感器的线性范围较小，所以砝码和重物不应太重、5、光电式传感器

光电式传感器基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等，因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。光电测量时不与被测对象直接接触,光束的质量又近似为零,在测量中不存在摩擦和对被测对象几乎不施加压力。因此在许多应用场合，光电式传感器比其他传感器有明显的优越性。其缺点是在某些应用方面，光学器件和电子器件价格较贵，并且对测量的环境条件要求较高。（1）、光电效应

它是光照射到某些物质上，使该物质的导电特性发生变化的一种物理现象，可分为外光电效应和内光电效应和光生伏特效应三类。外光电效应是指，在光线作用下物体内的电子逸出物体表面向外发射的物理现象。光子是以量子化“粒子”的形式对可见光波段内电磁波的描述。光子具有能量hv，h为普朗克常数，v为光频。光子通量则相应于光强。外光电效应由爱因斯坦光电效应方程描述： Ek =hν-W

6、压电式传感器

压电传感器是利用某些电介质受力后产生的压电效应制成的传感器。所谓压电效应是指某些电介质在受到某一方向的外力作用而发生形变（包括弯曲和伸缩形变）时，由于内部电荷的极化现象，会在其表面产生电荷的现象。压电材料 它可分为压电单晶、压电多晶和有机压电材料。压电式传感器中用得最多的是属于压电多晶的各类压电陶瓷和压电单晶中的石英晶体。其他压电单晶还有适用于高温辐射环境的铌酸锂以及钽酸锂、镓酸锂、锗酸铋等。压电式传感器的应用:压电传感器结构简单、体积小、质量累世、功耗小、寿命长，特别是它具有良好的动态特性，因此适合有很宽频带的周期作用力和高速变化的冲击力。

7、电涡流传感器

电涡流效应：金属导体置身于变化的磁场中，导体的表面会有电流产生，电流的流线在金属体内自行闭合，这种由电磁感应原理产生的旋涡状感应电流称为电流，这种现象称为电涡流效应（1）、电涡流传感器的基本原理

根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时（与金属是否块状无关，且切割不变化的磁场时无涡流），导体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。

通过实训，加深理解课本所学知识：

通过实训，加深学生对传感器测量电路的认识： 学习运用传感器组成实际测量的方法、步骤。培养学生分析问题、解决问题的能力。这是一种工学结合的教育模式，目的是学会工作。学生只有亲自完成一项或多项工作任务后才有可能学会工作在接下来的日子我会努力学习工作内容。

第四篇：过程控制总结

过程控制系统复习资料

第1章

 过程控制是指工业生产过程中连续或按照一定周期程序运行的生产和过程自动化。 过程控制系统的定义：为实现对某个工艺参数的自动控制，由相互联系、制约的一些仪表、装置及工艺对象、设备构成的一个整体。

 连续过程：稳态条件下连续完成生产任务的生产过程。 被控量：被控制的过程变量

 操作量：用来保持被控量等于或接近设定值的过程变量。 干扰量：能够影响被控量的过程变量。

 过程控制系统的基本要求：稳定性、准确性和快速性。 时域控制性能指标包括：衰减比、最大动态偏差与超调量、余差、振荡频率和调节时间、偏离度。

★过程控制系统由检测变送单元、控制器、执行器和被控过程组成。 过程控制系统的分类：

按过程控制系统结构特点分类：1.反馈控制系统。2.前馈控制系统。3.前馈-反馈复合控制系统。

按设定值信号的特点分类：1.定值控制系统。2.随动控制系统。3.顺序控制系统。锅炉汽包水位控制系统是定值控制系统。第2章

 自衡：在原平衡状态出现干扰时，无需外加任何控制作用，被控过程能够自发地趋于新的平衡状态。

 无自衡：在原平衡状态出现干扰时，当没有外加任何控制作用时，被控过程不能重新到达新的平衡状态。

★建立被控过程的数学模型的目的：设计过程控制系统、整定控制器参数；指导生产工艺及其设备的设计；被控过程及新型控制策略的仿真分析和研究；工业过程的故障检测与诊断系统设计。

★数学模型的基本要求：简单、能正确可靠地反映过程输入和输出之间的动态关系。 过程建模的基本方法：解析法，实验辨识法，混合法 解析法：根据被控过程的内在机理，运用已知的静态和动态物料平衡、能量平衡等关系，用数学推理的方法求取被控过程的数学模型。

实验辨识法：根据过程输入、输出的实验测试数据，通过过程辨识和参数估计得出数学模型。

混合法：将机理演绎法和实验辨识法相结合来建立过程的数学模型。

★解析法建模的一般步骤：1.明确过程的输入变量、输出变量和中间变量。2.根据建模对象和模型使用目的做出合理假设。3.根据过程的内在机理，建立静态和动态平衡关系方程。4.消去中间变量，求取过程的数学模型。5.模型简化。 响应曲线法：指通过操作调节阀，使被控过程的控制输入产生一个阶跃变化或方波变化，得到被控量随时间变化的阶跃响应曲线或脉冲响应曲线；根据输入-输出数据来辨识输入-输出之间的数学关系。

 脉冲响应曲线法：在正常工作基础上，给过程施加一个矩形脉冲输入，通过测取相应的输出变化曲线来估计过程参数。第3章

★过程控制研究的四大参数：温度、压力、流量、物位。 过程参数检测仪表通常由敏感元件和变送单元构成。

 检测仪表的工作特性：指能满足被测参数测量和系统运行需要而应具有的仪表输入/输出 过程控制系统复习资料

特性，主要通过量程与零点的调整与迁移来实现。 测量误差：可划分为绝对误差和相对误差。

 温度检测方法：按测温元件是否与被测介质接触，可分为接触式测温和非接触式测温。 流量：指单位时间内流过某一截面的流体数量。 物位指物料的高度，包括液位、料位、界位。第4章

★执行器：由执行机构和调节机构组成。

按使用能源不同，分为气动、电动、液动。按输出位移形式不同，分为转角型、直线型。按动作规律不同，分为开关型、积分型和比例型。

 执行器的执行机构和调节阀组合实现气开和气关两种调节。

 调节阀流量特性：介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间的关系。 调节阀的理想流量特性有直线、等百分比、快开、抛物线4种形式。

 选择蒸汽锅炉的控制阀门时，为保证失控状态下锅炉的安全，给水阀应选气关式、燃气阀应选气开式。第5章

 同时具备点燃源、爆炸性物质、空气时，才可能产生爆炸。 引起爆炸性危险气体爆炸的主要点燃源:电火花和热效应。 本安型防爆仪表必须限制能量，可靠地将电路中的电压和电流限制在一个允许的范围内。★安全栅：安装在安全场所，是安全场所仪表和危险场所仪表的关联设备，一方面传输信号；另一方面控制流入危险场所的能量在爆炸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。

 判断系统是否属于安全火花型防爆系统的充分必要条件：危险场所的仪表必须设计成安全火花型；安全场所的仪表与危险场所的仪表之间必须有安全栅，从而限制送往危险场所的电压、电流，保证进入危险场所的电功率在安全范围内。第6章

 PID控制原理：本质上是一种负反馈控制，特别适用于过程的动态性能良好而且控制性能要求不太高的情况。

★PID控制参数整定：根据被控过程特性和系统要求确定调节器的比例度δ、积分时间TI和微分时间TD，使系统的过渡过程达到满意的控制品质。

 控制参数指标：系统瞬态响应ψ=0.75～0.9（衰减比n=4:1～10:1）。

★控制器参数整定的方法分为三类：理论计算整定法、工程整定法、自整定法。第7章

★串级控制系统主回路是定值控制系统，副回路是随动控制系统。

 串级控制系统：是一种常用的复杂控制系统，可以有效改善控制品质。由两个或两个以上的控制器串联组成，一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值。

 串级控制系统的主要特点：1.对进入副回路的二次干扰有很强的抑制能力。2.能有效改善控制通道的动态特性，提高系统的工作频率。3.对负荷或操作条件的变化有一定的自适应能力。

 串级控制系统的应用范围：1.用于容量滞后较大的过程。2.用于纯滞后较大的过程。3.用于干扰变化剧烈而且幅度大的过程。4.用于参数互相关联的过程。5.用于克服被控过程的非线性。

 前馈控制系统：是按照引起被控变量变化的干扰大小进行控制的，在干扰出现时进行控制，在偏差出现前把干扰影响消除。过程控制系统复习资料

 大滞后过程控制系统：在被控过程的动态特性中，既包含纯滞后，又包含惯性时间常数T，若/T0.3，即为大滞后过程。

★比值控制系统分单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、开环比值控制系统。

★选择性控制系统是把工艺生产过程的限制条件所构成的逻辑关系叠加到正常自动控制系统的一种控制方法。

 分程控制系统：将控制器的输出信号分段，去控制两个或两个以上的调节阀，以使每个调节阀在控制器输出的某段信号范围内全行程动作。第9章

 计算机过程控制系统：是计算机技术与工业生产过程相结合的产物，是生产过程自动化的基本内容。

 计算机过程控制系统的分类：单回路或多回路控制器、可编程序逻辑控制器、工业控制计算机、集散控制系统和现场总线控制系统。

 集散控制系统的通信网络：1.实时性强2.长时间的高可靠性3.高抗干扰能力4.网络结构的层次性和开放性

★现场总线：在过程自动化和制造自动化中，实现智能化现场设备与高层设备之间互连的、全数字、串行、双向传输的、多分支结构的通信系统。

 现场总线的特点：1.开放性2.互操作性3.智能化4.分散化5.环境适应性。

★计算机过程控制系统体系结构发展的三个阶段，集中控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统。第10章

 过程控制系统设计要求：安全性（最基本）、稳定性（前提）、经济性。

★被控变量选择中的直接变量：直接反映产品质量与产量，又便于测量的参数。间接变量：与直接工艺参数有单值函数关系的间接工艺参数。

两者的关系：1.尽量选用对产品的产量、安全稳定生产、经济运行等具有决定作用，并且可以直接检测的工艺参数作为直接变量。2.当直接变量难以获得，或检测滞后较大时，选取与直接变量具有单值函数关系的间接变量作为被控变量。间接变量对直接变量应具有较高的控制灵敏度。

 气动执行器的气开、气关形式选择：控制器输出信号为零或气源中断时使生产过程处于安全状态；在系统安全运行的条件下，综合考虑节能、控制便捷等因素。

 调节规律选择的一般原则：1.当广义过程的控制通道时间常数较大或容量滞后较大时，应引入D调节；当工艺容许有静差时，选用PD调节；当工艺要求无静差时，选用PID调节。2.当广义过程的控制通道时间常数较小、负荷变化不大且工艺要求允许有静差时，选用P调节。3.当广义过程的控制通道时间常数较小、负荷变化不大，但工艺要求无静差时，选用PI调节。4.当广义过程的控制通道时间常数很大且纯滞后时间较大、负荷变化剧烈时，简单控制系统难以满足工艺要求，应采用复杂控制系统或其他控制方案。

第五篇：过程控制知识点总结

绪论 气动控制：仪表信号的传输标准：0.02-0.1Mpa 电动控制：DDZ-2信号的传输标准：0-10mADC

DDZ-3信号的传输标准：4-20mADC 计算机控制:DCS、PLC（模拟量4-20mA、1-5V）

FCS（标准协议）稳定性指标：衰减比（衰减率）

准确性指标：残余偏差，最大动态偏差，超调量 快速性指标：调节时间（振荡频率）

第一章

1、被控对象：即被控制的生产设备或装置 被控变量－被控对象需控制的变量

2、执行器：直接用于控制操纵变量变化。执行器接收到控制器的输出信号，通过改变执行器节流件的流通面积来改变操纵变量。常用的是控制阀。

3、控制器（调节器）：按一定控制规律进行运算，将结果输出至执行器。

4、测量变送器：用于检测被控量，并将检测到的信号转换为标准信号输出。

稳态：系统不受外来干扰，同时设定值保持不变，因而被调量也不会随时间变化，整个系统处于稳定平衡的工况

动态：系统受外来干扰或设定值改变后，被控量随时间变化，系统处于未平衡状态。过度过程：从一个稳态到达另一个稳态的过程。

过渡过程的形式：非周期过程（单调发散和单调衰减）；振荡过程（发散、等幅振荡、衰减振荡）评价控制系统的性能指标：稳定性、准确性、快速性

稳定性：稳定性是指系统受到外来作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力。

准确性：理想情况下，当过渡过程结束后，被控变量达到的稳态值（即平衡状态）应与设定值一致。

快速性：快速性是通过动态过程持续时间的长短来表征的。

多数工业过程的特性可分为下列四种类型：自衡的非振荡过程； 无自衡的非振荡过程；有自衡的振荡过程 具有反向特性的过程

放大系数K对系统的影响：控制通道（放大系数越大，控制作用对扰动的补偿能力强，有利于克服扰动的影响，余差就越小）。扰动通道（当扰动频繁出现且幅度较大时，放大系数大，被控变量的波动就会很大，使得最大偏差增大；）

滞后时间τ对系统的影响：控制通道（滞后时间越大，控制质量越差）扰动通道（扰动通道中存在容量滞后，可使阶跃扰动的影响趋于缓和，对控制系统是有利的）工业过程动态特性的特点

（1）对象的动态特性是不振荡的

（2）对象动态特性有迟延。迟延包括容积迟延、传输迟延。（3）被控对象本身是稳定的或中性稳定的（4）被控对象往往具有非线性特性

第二章

控制规律：控制器的输出信号随偏差信号的变化而变化的规律。

正作用控制器：y↑，u↑，故Kc为负；反作用控制器：y↑，u↓，故Kc为正 气开阀的增益为正，气关阀的增益为负

比例调节（P调节）动作规律：反应及时，超调量小，有差调节

比例度δ的物理意义：如果输出u直接代表调节阀开度的变化量,那么δ就代表使调节阀开度改变100%，即从全关到全开时所需的被调量的变化范围

δ越大：过渡过程越平稳，残差大，稳定性↑，调节时间↑。δ减小：振荡加剧，稳定性↓，残差小。δ减到某一数值时，出现等幅振荡，此时称为临界比例度 积分调节（I调节）的特点：滞后性、无差调节、稳定性差。

增大积分速度将会降低控制系统的稳定程度，直到最后出现发散的振荡过程．Ti愈小，积分部分所占比重愈大。

比例积分调节的动作规律：利用P调节快速抵消干扰，同时利用I调节消除残差

积分饱和现象：如果调节器能够随着输出的变化而变化，那么偏差e也就会逐渐变化，最后为0,但是如果由于某种原因(如阀门关闭，泵故障)被调量偏差无法消除，而调节器还是试图要校正这个偏差，因此积分项不停增大(绝对值增大)，经过一段时间后，调节器输出将进入深度饱和状态，这种现象称为积分饱和现象 微分调节总是力图抑制被调量的振荡，它有提高控制系统稳定性的作用．适度引入微分动作可以允许稍微减小比例带，同时保持衰减率不变．微分调节具有超前作用。使用微分作用时，要注意以下几点：

（1）微分作用的强弱要适当：TD太小，调节作用不明显，控制质量必改善不大。TD太大，调节作用过强，引起被调量大幅度振荡，稳定性下降。（2）微分调节动作对于纯迟延过程是无效的。

（3）PD调节器的抗干扰能力很差，这只能应用于被调量的变化非常平稳的过程，一般不用于流量和液位控制系统。δ越小（KC越大），比例作用越强；TI越小，积分作用越强；TD越大，微分作用越强；TD＝0，则为PI控制；TI＝∞，则为PD控制；

τ/T<0.2：选择比例或比例积分动作。0.2<τ/T≤1.0：选择比例微分或比例积分微分动作。τ/T>1.0：采用简单控制系统不能满足控制要求，应选用复杂控制系统，如串级，前馈控制等．

第三章

控制系统的控制质量的决定因素:被控对象的动态特性 整定的实质: 通过选择控制器参数，使其特性和过程特性相匹配，以改善系统的动态和静态指标，实现最佳的控制效果

整定的前提条件：设计方案合理，仪表选择得当，安装正确

IE（误差积分）简单，也称为线性积分准则，但是不能抑制响应等幅波动 IAE（绝对误差积分）：抑制响应等幅波动

ISE（平方误差积分）抑制响应等幅波动和大误差，但是不能反映微小误差对系统的影响 ITAE（时间与绝对误差乘积积分）：着重惩罚过度时间过长

常用的工程整定法有以下几种：动态特性参数法；稳定边界法；衰减曲线法；经验法 动态特性参数法（响应曲线法）整定步骤：

（1）在手动状态下，改变控制器输出（通常采用阶跃变化），记录下测量变送环节Gm（s）的输出响应曲线y（t）。

（2）由开环响应曲线获得单位阶跃响应曲线，并求取 “广义对象”的近似模型与模型参数；（3）根据控制器类型与对象模型，根据经验公式选择PID参数并投入闭环运行。在运行过程中，可对增益作调整

稳定边界法（临界比例度法）整定步骤：

1)使调节器仅为比例控制，比例带δ设为较大值，TI=∞,TD=0,让系统投入闭环运行.2)待系统运行稳定后，逐渐减小比例带，直到系统出现等幅振荡，即临界振荡过程．此时的比例带为δcr，振荡周期为Tcr 3)利用δcr和Tcr值，按稳定边界法参数整定计算公式表，求调节器各整定参数δ,TI, TD 衰减曲线法整定步骤：

1)使调节器仅为比例控制,比例带δ设为较大值,TI=∞,TD=0,让系统投入运行.2)待系统稳定后，作设定值阶跃扰动，并观察系统的响应．若系统响应衰减太快，则减小比例带；反之，若系统响应衰减过慢，应增大比例带.如此反复, 直到系统出现4:1衰减振荡过程或者如图b所示的衰减比为10：1的振荡过程时.记录下此时的δ值（设为δs），以及Ts值（如图a中所示），或者Tr值（如图b中所示）。

经验法： 简单可靠，能够应用于各种控制系统，特别适合扰动频繁、记录曲线不太规则的控制系统；缺点是需反复凑试，花费时间长。

临界比例度法：简便而易于判断，整定质量较好，适用于一般的温度、压力、流量和液位控制系统；但对于临界比例度很小

衰减曲线法：优点是较为准确可靠，而且安全，整定质量较高

第四章

1、启动调节阀的执行机构的正反作用形式是3 如何定义的？在结构上有何不同？

正作用:信号压力增加时，推杆向下移动(ZMA)；反作用:信号压力增大时，推杆向上移动(ZMB)。正作用的执行机构：控制器输出增加，阀杆下移。反作用执行机构：控制器输出增加，阀杆上移。

2、调节阀的流量系数C是什么含义？如何根据C选择调节阀的口径？

流量系数C:在给定行程下, 阀两端压差为0.1Mpa, 水密度为1g/cm3时, 流经调节阀的水的流量, 以m3/h表示(体积流量)。流量系数是表示调节阀通流能力的参数。它根据流量、阀两端的差压和流体的密度等确定。是选择阀门口径的参数。调节阀口径选定的具体步骤：确定主要计算数据：正常流量Qn，正常阀压降△pn，正常阀阻比Sn，运行中可能出现的最大稳定流量Qmax

3、什么事调节阀的结构特性、理想流量特性和工作流量特性？如何选择调节阀的流量特性？

调节阀的结构特性：阀芯与阀座间节流面积与阀门开度之间的关系。理想流量特性：在调节阀前后压差固定(△p=常数)情况下得到的流量特性。工作流量特性：调节阀在实际使用条件下，其流量q与开度l之间的关系．此时阀压降不是常数.选择调节阀的流量特性是：1.从改善控制系统控制质量考虑。2.从配管状况(S100)考虑。

调节阀的作用:接受调节器送来的控制信号,调节管道中介质的流量(即改变调节量),从而实现生产过程的自动化．

调节阀的分类：气动, 电动和 液动三类．

气动执行机构有薄膜式和活塞式两种．常见的气动执行机构均为薄膜式 阀(或称阀体组件)它由阀体、上阀盖组件、下阀盖组件和阀内件组成 气开阀：信号压力增加，流量增加；气关阀：信号压力增加，流量减小

阀门定位器的功能：定位功能；改善阀的动态特性；改变阀的流量特性；改变气压作用范围，满足分程控制要求；用于阀门的反向动作 阀芯形状有快开（灵敏度最差，很少使用），直线，抛物线（特性与等百分比接近）和等百分比四种。主要使用直线和等百分比两种。

直线结构特性的特点：①斜率在全行程范围内是常数。②阀芯位移变化量相同时,节流面积变化量也相同。③直线特性的调节阀在开度变化相同的情况下：当流量小时，流量的变化值相对较大，调节作用较强，易产生超调和引起振荡；流量大时，流量变化值相对较小，调节作用进行缓慢，不够灵敏。

等百分比结构特点：①曲线的放大系数是随开度的增大而递增的.。②在同样的开度变化值下：流量小时（小开度时）流量的变化也小（调节阀的放大系数小），调节平稳缓和.。流量大时（大开度时）流量的变化也大（调节阀的放大系数大），调节灵敏有效。③无论是小开度还是大开度，相对流量的变化率都是相等的，流量变化的百分比是相同的.流过调节阀的流量的决定因素有:① 阀的开度。② 阀前后的压差。③ 所在的整个管路系统的工作情况。

调节阀在选型时应该注意以下几点：(1)选择调节阀的结构形式和材质。(2)选择流量特性。(3)选择阀门口径

第五章

1、试分析串级控制系统的特点，及其应用场合。

（1）副回路（内环）具有快速调节作用，它能有效地克服二次扰动的影响；（2）由于内环起了改善对象动态特性的作用，因此可以加大主调节器的增益，提高系统的工作频率。（3）对负荷或操作条件的变化具有一定的自适应能力。串级控制系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化4 大、对控制质量要求较高的场合。

串级控制系统：就是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，由副控制器的输出去操纵控制阀，从而对主被控变量具有更好的控制效果。通用串级控制系统的方框图：见教材P107图5.11 串级控制系统具有较好的控制性的原因：1)在系统结构上, 它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统.其中主回路是定值控制，副回路是随动控制。2)副回路的引入，大大克服了二次扰动对系统被调量的影响。3)副回路的引入, 提高了整个系统的响应速度,使其快速性得到了提高。4)串级控制系统对负荷或操作条件的变化有一定的自适应能力． 副回路的设计主要是如何选择副参数．其设计原则为：副参数的选择应使副对象的时间常数比主对象的时间常数小，调节通道短，反应灵敏；副回路应包含被控对象所受到的主要干扰；尽可能将带有非线性或时变特性的环节包含于副回路中。主回路的主要任务是：满足主参数的定值控制要求。

副回路的主要任务是：要快速动作以迅速抵消落在副环内的二次干扰。共振现象：如果主回路的工作频率接近副回路的谐振频率，则副回路将呈现出很高的增益和较大的相位滞后，这时反过来将严重影响主回路的稳定性，从而使主副参数长时间地大幅度地波动的现象。

为避免共振现象，一般：Wd2>3Wd1；Td1>3Td2;一般选取：Wd2=（3~10）Wd1； Td1=（3~10）Td2 串级控制系统常采用的整定方法：逐步逼近法和两部整定法。常见的比值系统：单闭环比值控制系统和双闭环比值控制系统

比值控制系统：用来实现两个或以上物料之间保持一定比值关系的过程控制系统 教材P120公式（5-27）和（5-30）

第六章

1、前馈控制和反馈控制各有什么特点？为什么采用前馈控制-反馈复合系统能较大地改善系统的控制品质？

反馈控制的特点 ：基于偏差来消除偏差； “不及时”的控制 ；存在稳定性问题；对各种扰动均有校正作用；控制规律通常是P、PI、PD或PID等典型规律。

前馈控制的特点：(1)前馈控制是按干扰作用的大小进行控制的，如果控制作用恰倒好处,一般比反馈控制及时。(2)前馈控制属于开环控制系统。(3)前馈控制使用的是依对象特性而定的专用控制器。(4)一种前馈控制作用只能克服一种干扰

前馈－反馈控制的优点：1)增加了反馈回路，简化了前馈控制系统，只需要对主要的干扰进行前馈补偿，其他干扰可由反馈控制予以校正。2)反馈回路的存在,降低了前馈控制模型的精度要求。3)负荷或工况变化时,对象特性也要变化,可由反馈控制加以补偿,具有一定的自适应能力

反馈控制系统的不足:在被控对象呈现大迟延,多干扰等难以控制的特性,而又希望得到较好的过程响应时,反馈控制难以得到好的效果．(稳定性,准确性,快速性)前馈控制系统的不足之处: 1)静态准确性难保证 要达到高度的静态准确性, 需要有准确的数学模型, 精确的测量 仪表和计算装置, 而且, 模型中的系数也可能随运行条件而变化．

2)前馈控制是针对具体的扰动进行补偿的,一种前馈控制作用只能克服一种干扰.3)属于开环控制，对被调量无检验

反馈控制的优点(PID控制)：①原理简单, 使用方便,不需知道对象的确切模型。②适应性强。③鲁棒性强, 控制品质对被控对象特性的变化不敏感

前馈控制与常规PID空制的比较：① 前馈控制比PID空制及时，能更早地校正偏差。② 前馈控制超调量小。③ 前馈控制作用时间短。静态前馈空制除了有较高的控制精度外，还具有固有的稳定性和很强的自身平衡倾向．如料液没流量后，蒸汽也会自动关断．

静态前馈控制缺点：① 负荷变化时都有一段动态不平衡过程，表现为瞬时温度误差。② 如果负荷情况与当初调整系统时的情况不同,就有可能出现残差.可以采用前馈控制的过程的特点：① 扰动通道和调节通道的传递函数性质相近② 如果有纯迟延，在数值上比较接近 第七章 相对增益的定义：令某一通道uj→ yi 在其它系统为开环时的放大系数与该通道在其它系统均为闭环时的放大系数之比，用λij表示。

第一放大系数 pij：在其它控制量 ur(r≠j)均不变的前提下，uj 对yi 的开环增益 第二放大系数 pij：在利用控制回路使其它被控量yr(r≠i)均不变的前提下，uj 对yi 的开环增益

相对增益与耦合程度：当通道的相对增益接近于1，例如0.8< λij <1.2，则表明其它通道对该通道的关联作用很小;无需进行解耦系统设计； 当相对增益小于零或接近于零时，说明使用本通道调节器不能得到良好的控制效果。或者说，这个通道的变量选配不适当，应重新选择；当相对增益0.3＜λ＜0.7或λ＞1.5时，则表明系统中存在着非常严重的耦合。需要考虑进行解耦设计或采用多变量控制系统设计方法。