导图社区 过程控制
过程控制及仪表：描述：在被控量还未受到影响之前，控制器就产生了控制作用，在理论上可以彻底消除误差，实现对扰动的完全补偿。
机器人控制：按测量内容分类、按能量来源分类、全球导航卫星系统（GNSS系统）、融入本体传感器和外传感器。
过程控制及仪表：直线流量特性：特点：阀芯位移变化量相同，则流量变化量也相同；但相对流量的变化率却不同。
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过程控制
第五章 单回路控制系统的设计
5.1 引言
正、反作用★ 正作用：输出信号随输入信号的增大而增大；（放大倍数为正） 反作用：输出信号随输入信号的增大而减小；（放大倍数为负）
变送器都是正作用 气开阀是正作用，气关阀是反作用 被控对象有的正作用，有的反作用 调节器的正作用：输出信号u随着被控量y的增大而增大； 调节器的反作用：输出信号u随着被控量y的增大而减小
5.2 被控参数和控制参数的选择
第六章 串级控制系统
6.1 串级控制原理
模型：就是由两个调节器串联在一起，控制一个执 行阀，实现定值控制的控制系统。
适用场合：当对象的滞后较大，干扰比较剧烈、频繁时，采用简单控制系统往往控 制质量较差，满足不了工艺上的要求，这时，可考虑采用串级控制系统
方框图：
内、外回路：①内回路选取时应包含主要干扰，同时时间常数不宜过长。 ②控制时，先副回路， 后主回路。 ③副控制器具有“粗调”的作用，而主控制器具有“细调”的作用。 两者互相配合，控制质量必然高于单回路控制系统。
6.2 串级控制系统的特点
1、能迅速克服进入副回路的二次干扰
① 串级控制系统克服二次干扰的能力强于单回路控制系统（约10～100倍）。 ② 串级控制系统克服一次干扰的能力也比单回路控制系统强。
2、提高了系统的工作频率
串级控制系统由于副回路的存在，提高了系统的工作频率，减小了振荡周期，在衰减系数相同的情况下，缩短了调节时间，提高了系统的快速性。
3、减小了对象的时间常数
控制通道的缩短，从而使控制作用更加及时，响应速度更快。
4、对负荷变化有一定的适应能力
串级控制可以减小或消除副对象的非线性。
6.3 串级控制系统的设计
一、主变量的选择
选择直接或间接反映的产品产量、质量等控制要求的生产过程的参数作为主变量。
二、副变量的选择
（1）在保证副回路时间常数较小的前提下，使其纳入主要的和更多的干扰 副回路包含的干扰越多，其通道越长，克服干扰的灵敏度越低。
Wd2：副回路工作频率；Wd1：主回路工作频率；使其纳入主要的和更多的干扰 Wd2过大不稳定，Wd1过小克服扰动不及时，Wd1和Wd2相近会有共振。
三、主、副控制器的选择
（1）主调节器通常选用PI调节，或PID调节 副调节器一般选P调节就可以了。但是，如果选择流量为副被控参数，选用 调节器。
（2）控制器正反作用方式的选择：①将副回路看作一个设定值不变的单回路，用 与单回路中确定调节器正反作用同样的方法进 行确定。 ②将副回路当作一个正环节，对主回路进行考 虑，方法同上。
6.4 串级控制系统的参数整定（了解）
6.5 串级控制系统的工业应用
1、应用于容量滞后较大的过程
2、应用于纯延时较大的过程
3、应用于有变化剧烈和幅度较大扰动的过程
4、应用于非线性过程
第七章 补偿控制系统的设计
7.1 补偿控制的基本思想与结构
基本思想：如果扰动是可测量的，且扰动通道的模型可以获得，那么，可以设计一 个补偿器，从而消除扰动对系统的影响。
1、控制量补偿：将输入量经过处理后，直接向前传递，并与 主控制器的输出进行叠加。
2、扰动量补偿：将系统的扰动输入量经过处理后，直接向前 传递，并与主控制器的输出进行叠加。
前馈补偿
3、反馈补偿：在主控制器反馈回路中增加一个控制器。
4、串联补偿：将补偿器与主控制器串联连接。
7.2 前馈控制系统★
描述：在被控量还未受到影响之前，控制器就产生了控制作用，在理论上可以彻底 消除误差，实现对扰动的完全补偿。
特点：
结构形式：
1、静态前馈控制系统：只能保证被控量的静态偏差接近或等于零。
2、动态前馈控制系统：能够保证控制过程的静态、动态偏差接近或等于零。
3、前馈-反馈控制系统：
对扰动F（s）完全补偿，则
优点：①由于增加了反馈控制回路，降低了前馈控制器的精度要求。 ②利用前馈控制对系统中的主要扰动进行补偿；利用反馈控制克服其余次要 的扰动，保证被控量的稳态精度。 ③既可实现高精度控制（反馈），又能保证系统稳定运行（前馈）。
4、前馈-串级控制系统:
当副回路的工作频率远远大于主回路的工作频率时：
前馈-反馈控制与串级控制的区别
共同点：测取对象的两个信息，采用两个控制装置， 在结构形式上具有一定的共性。
不同点： 1.串级：由内、外两个反馈回路组成。 前馈-反馈：一个反馈回路和一个开环补偿回路叠加而成。 2.串级：副参数是反映主参数的中间变量，控制作用对它 产生明显的调节效果。 前馈-反馈：前馈输入量是对主参数有显著影响的干扰量， 是完全不受控制作用的独立变量。 3.前馈调节器与串级中的副调节器担负着不同的功能。
7.3 大时延控制系统（了解）
第八章 特殊控制方式
8.1 比值控制系统
一、基本概念
用以实现两个或两个以上物料保持一定比例 关系的控制系统。
二、结构类型
1、开环比值控制系统
特点：开环系统，无法克服副流量干扰，实际应用较少。
2、单闭环比值控制系统
当主物料不变时，从物料回路是一个定值控制系统； 当主物料受到干扰发生变化时，从物料回路是一个随动控制系统。
优点：能够克服从物料本身干扰对比值的影响，实现主副 物料的精确配比，应用较广；
缺点：总物料不固定，影响控制质量，甚至造成事故。
3、双闭环比值控制系统
特点：（1）能保证主副物料量恒定，比值恒定； （2）可以由两个单回路流量控制系统替代； （3）常用于主流量干扰频繁或工艺上不允许负荷有较大的波动，或工艺上 经常需要要升降负荷的场合。 （4）要防止主物料回路与副物料回路产生“共振”。
4、变比值控制系统
典例：此系统是以氧化炉温度为主变量，氨气 与空气的比值为副变量的串级比值控制系统。
8.2 均匀控制系统
一、概念与特点
概念：是指两个工艺参数在规定范围内能缓慢地 、 均匀地变化，使前后设备在物料供求上相互 兼顾、均匀协调的系统。
特点：（1）表征前后供求关系的两个参数是矛盾的； （2）两个参数应该是缓慢变化的； （3）前后互相联系又互相矛盾的两个变量应 保持在所允许的范围内波动。
二、结构形式
1、简单均匀控制系统
描述：结构与简单液位定值控制系统一样，但系统控制的目的不同。 均匀控制的目的是协调控制液位和排出流量两个变量。
特点：（1）简单均匀控制系统中的控制器一般都是纯比例作用， 且将比例度整定得很大。 （2) 对另一个被控变量是不测不控的兼顾操作，其控制 精度不一定能保证。
适用场合：适用于干扰不大、对流量的均匀程度要求较低的场合。
2、串级均匀控制系统
描述：为了克服简单均匀控制只能保证一个被控变量精度的缺点，可在简单均匀控 制方案基础上增加一个副控制回路，构成串级均匀控制。
特点：（1）主副控制器一般都采用比例P或比例积分PI作用。 （2）串级均匀控制方案适用于干扰较大的场合。但使用仪表较多，投运、 维护较复杂。
3、双冲量均匀控制系统（了解）
8.3 分程控制系统
概念：一个调节器的输出控制两个或两个以上分程 动作的调节阀，每个调节阀只在调节器输出 的某段信号范围内作全行程动作，这种过程 控制系统称为分程控制系统。
图示：
阀门组合方式：
二、分程控制的应用
1、用以扩大控制阀的可调比
2、满足工艺操作上的特殊要求
3、满足生产过程不同阶段的需要
三、分程控制实施中的几个问题
1、对控制阀泄漏量的要求
2、利用阀门定位器实现信号分程
3、分程信号的衔接
8.4 自动选择性控制系统
描述：当工艺过程参数趋近而未到达危险极限时，一个用于控制不安全 不安全情况的控制方案将取代正常情况下工作的控制方案。 当工艺过程参数回到安全范围内时，系统又自动恢复到原来的控 来的控制方案上。
定义：凡是在控制回路中引入了选择器的控制系统
二、选择性控制系统的类型
1、对被控变量的选择性控制系统
液态氨冷却器控制系统(低值选择器LS)
2、对操纵变量的选择性控制系统
对燃料的选择性控制系统
3、对测量信号的选择
对温度测量值的选择性控制系统:
目的：反应器内各处温度都应参加比较，选择其中的最高温
