过程控制.docx

1、控制系统动态性能单向性能指标有哪些？积分指标有哪些？各有何特点？1. 单项性能指标：衰减率 超调量 稳态误差 调节时间2. 各种积分指标：IE(误差积分)优点：简单，也称为线性积分准则;局限；不能抑制响应等幅波动。IAE（绝对误差积分）特点：抑制响应等幅波动。ISE（平方误差积分）优点：抑制响应等幅波动和大误差；局限：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）优点：着重惩罚过度时间过长。3. 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。对象的动态特性是什么?为什么要研究对象的动态特性？1. 控制对象的动态特性是指被控对象的输入发生变化时，其输出

2、（被调量）随时间变化的规律。2. 控制系统的设计方案都是依据被控对象的控制要求和动态特性进行的，特别是调节器参数的整定也是根据对象的动态特性进行的。 被控对象动态特性的特点 ？不振荡 有迟延 被控对象本身是稳定的或中性稳定 被控对象往往具有非线性调节器动作规律是什么？调节输出信号随偏差信号变化的规律。P I D 控制规律各有何特点？1. P 调节特点：调节作用及时，Kc 增大时，调节作用大，调节作用强。2. I 调节特点：调节作用不及时，是滞后调节。积分调节使系统稳定性变差。Ti 变小时，调节作用增强，能实现无差调节。调节阀开度与当时的被调量的数值没有直接关系。3. D 调节特点：根据偏差的变

3、化速度来产生控制信号，偏差不变则没有控制输出，是超前调节。一个自动控制系统，在比例控制的基础上分别增加：积分作用和微分作用，1.有何影响？2. 为得到相同系统稳定性应如何调节比例带？1. I 作用：稳定性变差，最大动态偏差变大，消除残差。D 作用：稳定性变好，最大动态偏差减小，不能消除残差。2. I 作用：因为积分调节使系统稳定性变差，故可适当增大比例带，减弱比例调节作用。D 作用：因为分微调节使系统稳定性变好，故可适当减小比例带，增强比例调节作用。比例微分控制的残差为何比纯比例控制系统的小？微分调节作用总是试图抑制被调量振荡，它有提高控制系统的稳定性作用。适度的引入微分调节，在保持衰减率不变

4、的情况下，可以允许减小比例带，因此可以减小残差。微分动作规律对客服被控对象的纯迟延和容积迟延有何效果？1. 纯迟延对象：在延迟时间段由于对象不发生变化，故微分作用在此阶段不起作用。此段时间过后对象的变化速率一定，故微分作用起作用，且强度保持不变。2. 容积迟延对象：对象从一开始便一直变化，且变化速率不定，顾此阶段内微分作用存在且随时间变化。最后对象不再变化时，微分作用消失，不再起作用。为什么要对控制系统进行整定?整定的实质是什么？简单控制系统是由广义对象和控制器构成的，其控制品质的决定性因素是被控对象的动态特性，与此相比其他都是次要的。当系统安装好以后，系统能否在最佳状态下工作，则主要取决于控

5、制器各参数的设置是否得当。实质：就是通过调整控制器的这些参数使其特性与被控对象特性相匹配，以达到最佳的效果。正确选择系统整定的最佳性能指标有神什么意义？目前常用的性能指标有哪些？其意义是能够综合反映系统控制质量，而且便于分析和计算，常用的性能指标有：衰减率 最大动态偏差 调节时间或振荡周期。动态特性参数法 稳定边界法 衰减曲线法是怎样确定控制器参数的？各有什么特点？分别适用于什么场合？动态特性参数法：根据传递函数给出的 k t 求出 再查表 z-n 整定公式或科恩库恩求出调节器参数。稳定边界法：在纯比例控制下调节比例带，出现等幅振荡时记下 dcr 和 Tcr 查表算出调节器参数。衰减曲线法：在

6、纯比例控制下，调节比例带，当系统出现衰减振荡时记下 ds 和 Ts 或Tr 查表算出各调节器参数。动态特性参数法适用于 k t 已知的对象，稳定边界法适用于临界稳定时振幅不大，周期较长的系统，衰减曲线法适用于对扰动频繁而过程又较快的系统。根据串级系统的特点，试分析串级控制系统的应用场合，即分析在生产过程具有什么特点时，采用串级控制系统最能发挥它的作用？特点：有效克服二次扰动，改善对象的动态特性，具有一定的自适应能力。如果系统中主副回路的工作周期十分接近，例如分别为 3min 和 2min，也就是说正好运行在共振区内，应采取什么措施来避免系统的共振，这种措施对控制系统的性能有什么影响？将外回路的

7、周期 Td1 调成内回路周期的 3-10 倍，即 Td1=（3-10）Td2，可避免系统的共振。前馈控制和反馈控制各有什么特点？前馈控制：优点：使可测扰动对系统没有影响或影响很小；对系统的稳定性没有影响。缺点：对不可测扰动或不明扰动无法消除影响；控制器和对象参数变化影响系统的准确性。反馈控制：优点：任何扰动对系统的影响均可消除；系统准确性高。缺点：有偏差才控制；不能事先规定调节器的输出。为什么采用前馈反馈复合系统能较大改善系统的控制品质？因为使用前馈反馈复合系统既能使可测扰动对系统没有影响或影响很小，又能消除不可测扰动或不明扰动对系统的影响，还能事先规定调节器的输出，是系统的动态性能和静态性能

8、均达到较为满意的控制效果。为什么带有大迟延的过程是难控的过程？因为这些过程中，由于纯迟延的存在，使得被调量不能及时的反映系统所承受的扰动。即使测量信号到达调节器，调节机关接受调节信号后立即动作，也需要经过纯迟延时间以后，才波及被调量，使之受到控制。因此，这样的过程必然会产生较明显的超调量和较长的调节时间。什么是史密斯补偿器？为什么又称它为预估器？1. 史密斯补偿器是由一个与对象出去纯迟延环节后的传递函数 Kp*gp（s）相同的环节和一个迟延时间等于 x 的纯迟延环节组成的。2. 成为预估器是因为它是预先估计出过程在基本扰动下的动态特性，然后由预估器进行补偿，力图使被迟延了 的被调量超前反馈到调

9、节器，使调节器提前动作，从而明显的减小超调量和加速调节过程。 第 一 篇 简 单 控 制 第 一 章 生 产 过 程 动 态 特 性2 确 定 自 衡 对 象 传 递 函 数-sKeG()=T+1-s -sn12KeG(s)=()+T+1)或典 型 自 衡 过 程 ：一 阶 惯 性 环 节用 有 理 分 式 表 示 的 传 递 函 数二 阶 或 n阶 惯 性 环 节 KTm-s10nbs+bsG() e(nmaa ）第 一 篇 简 单 控 制 第 一 章 生 产 过 程 动 态 特 性（ 1） 确 定 -sKeG()=T+1参 数 T的 作 图 法YTYtt1/2处 为 扰 动 起 点 ；在

10、s型 响 应 曲 线 找 拐 点 ， 并 作 切 线 ；记 交 点 a、 b和 c b起 点 到 a的 距 离 为 ；a点 到 c点 的 距 离 为 T；c0yK=第 一 篇 简 单 控 制 第 一 章 生 产 过 程 动 态 特 性（ 2） 确 定 -sKeG()=T+1参 数 的 两 点 法YYt*y(t)将 响 应 曲 线 标 幺1Y *tt1t20 . 6 30 . 3 9*00.46 ， 则 为 高 阶 对 象见 表 1-（ p.28)第 一 篇 简 单 控 制 第 一 章 生 产 过 程 动 态 特 性nt1/t210.372.4630.534.8450.616.407 0.6 n

11、t1/t280.6849.910 0.712.4120.733.4814 0.751 =12nt+1G(s)T.6+表 1- 高 阶 对 象 中 n与 比 值 t1/t2的 关 系第 一 篇 简 单 控 制 系 统 第 三 章 简 单 控 制 系 统 的 整 定3- 工 程 整 定 方 法1.动 态 特 性 参 数 法 （ 离 线 整 定 、 开 环 整 定 ）-sKG(s)=e=T+1自 衡 对 象 ：非 自 衡 对 象 ： -s齐 勒 格 (Zieglr)-尼 科 尔 斯 (Nichols)整 定 公 式 （ =0.75） TDTIPIPID1.0853.20.5规 律 参 数第 一 篇

12、简 单 控 制 系 统 第 三 章 简 单 控 制 系 统 的 整 定齐 勒 格 -尼 科 尔 斯 整 定 公 式 比 较 粗 糙 ， 经 过 不 断 改 进 ， 广 为 流传 的 是 科 恩 -库 恩 公 式 （ 自 衡 对 象 =0.75）第 一 篇 简 单 控 制 系 统 第 三 章 简 单 控 制 系 统 的 整 定2.稳 定 边 界 法 （ 临 界 比 例 带 法 ） 闭 环 试 验 法 TDTIPIPIDcr2.cr167cr0.85cr.12规 律 参 数 TcrcrrT和使 调 节 器 为 纯 比 例 规 律 ， 且比 例 带 较 大 ；使 系 统 闭 环 ， 待 稳 定 后 ， 逐步 减 小 比 例 带 ， 当 系 统 出 现 等幅 震 荡 时 ， 计 下 GC(s) GP(s)r yeuWo(s)查 表 3.