第一章：控制系统的基本概念 1、生产自动化系统所包含的内容：自动检测系统；信号连锁系统；自动操作系统；自动控制系统。 2、过程装备控制的任务与要求：过程装备控制是工业生产过程自动化的 重要组成部分，它主要是针对过程装备的主要参数，即温度、压力，流量、液位（或物位）、成分和物性等参数进行控制。///工业生产对过程装备的要 求是多方面的，最终可以归纳为三项要求：安全性，经济性和稳定性。 3、过程装备的控制：对其参数的其控制方式有：人工控制，自动控制。 4、控制系统的组成：自动控制系统的两大组成部分：一：全套自动控制 装置，它包括测量仪表、变送器、控制仪表以及执行器等。二：自动控制装置下的生产设备，被控对象如锅炉、反应器、换热器等。 5、系统各部分作用：被控对象：在自动控制系统中，工艺变量需要控制 的生产设备或机器称为被控对象，简称对象。///测量元件或变送器：测量需控制的工艺参数并将其转化为一种特定的信号的仪器，在自动控制系统 中起着“眼睛”的作用。///调节器：将检测元件或变送器送来的信号与其内部的工艺参数给定值信号进行比较，得到偏差信号；根据这个偏差的大 小按一定的运算规律计算出控制信号，并将信号传送给执行器。///执行器： 接收调节器送来的信号，自动地改变阀门的开度，从而改变输送给被控对象的能量或物料量。 6、控制系统的方框图：被控变量y：指需要控制的工艺参数，它是被控对 象的输出信号。在控制系统方框图中，它也是自动控制系统的输出信号。但它是理论上的真实值，由测量变送器输出的信号是被控变量的测量值 ym。///给定值（或设定值）ys：对应于生产过程中被控变量的期望值。///测量值ym：由检测元件得到的被控变量的实际值。///操纵变量（或控制变 量）m：受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称 为操纵变量，它是调节阀的输出信号。///干扰（或外界干扰）f ：引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素。///偏离信号e：在理 论上应该是被控变量的实际值与给定值之差，e=ys-ym ///控制信号u：调节 器将偏差信号按一定规律计算得到的量。 7、控制系统的分类：一：按给定值的特点划分：定值控制系统；随动控 制系统；程序控制系统。二：按系统输出信号对操纵变量影响的划分：闭环控制；开环控制。三：按系统的复杂程度划分：简单控制系统；复杂控 制系统。四：按系统克服干扰的方法划分：反馈控制系统；前馈控制系统； 前馈-反馈控制系统。 8、控制系统的过渡过程：从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定 值时起，调节器开始发挥作用，使被控变量回复给定值附近范围内。然而 这一回复并不是瞬间完成的，而是要经历一个过程，这个过程就是控制系统的过渡过程。以下是四种基本形式：发散振荡过程，等幅振荡过程，衰 有气动结构和调节机构（阀体）两部分组成。执行机构是执行器的推动装 置，它按调节器输出气压信号的大小产生相应的推力，使执行机构推杆产生相应的位移，推动调节机构动作，因此是将信号压力大小转换为阀杆位 移的装置。调节机构是执行器的调节部分，其内腔直接与被调介质接触， 调节流体的流量，是将阀杆位移转换为流过阀的流量的装置。 5、调节阀：调节阀的理想流量特性（a直线流量特性，b对数流量特性， c快开流量特性，d抛物线流量特性）调节阀的工作流量特性(a串联管道的工作流量特性，b并联管道的工作流量特性)。 第五章：计算机控制系统 1、计算机控制系统的分类：①数据采集和数据处理系统（数据采集和数据处理系统的工作主要是大量的过程状态参数实现巡回检测、数据储存记 录，书记处理，进行实时数据分析以及数据超限报警等功能。）②直接数 字控制系统（分时地对被控对象的状态参数进行测试，并根据测试的结果与给定值的差值，按照预定制定的控制算法进行数字分析、运算后，控制 量输出直接作用在调节阀等执行机构上，使各个被控参数保持在给定值上，实现对被控对象的闭环自动调节。）③监督控制系统，④分级计算机 控制系统⑤集散型控制系统。 2、提高元件的可靠性：主要是计算机控制系统及元器件生产厂家的责任，属于“先天性”问题。产品在出厂前已经决定了质量的优劣。对于控制系 统设计人员来说，所能做的只能是一些事后的补救措施，包括认真选型、 老化、筛选、考核等。对元件采用筛选、老化的简单问题是高温贮存和功率电老练。高温贮存是在高温下贮存24-168h，功率电老练是在额定功率 或高于额定功率的条件下老练一定时间（最长可达168h）。 3、冗余技术：是指在系统中增设额外的附加成分，来保证整个控制系统 的可靠性。常用的冗余系统，按其结构形式可分为并联系统、备用系统和 表决系统三种。 4、采用抗干扰措施：a电磁干扰屏蔽（利用金属网、板、盒等物体把电磁 场限制在一定空间内，或阻止电磁场进入一定空间），b隔离技术（常用的 有隔离变压器和光电耦合器。将输入信号的屏蔽层和芯线分别接到差动放大器的两个输入端，构成共模输入，这时因地线间的干扰电压不能进入差 动输入端，因而有效地抑制了干扰），c共模输入法，d电源系统干扰抑制，e布线的防干扰原则，f接地设计。 B版 1.设计控制系统时，必须确定和考虑哪些方面的问题？ 答：设计一个控制系统，首先要对被控对象全面了解。除被控对象的动静态特性外，对于工艺过程、设备等也需要比较深入了解；在此基础上，确在相同的扰动作用吓，调节器的输出增大，最大偏差减小，余差消除加快，但同时系统的振荡加剧，稳定性下降。T1过小，还可能导致系统的不稳定。//积分作用的引入，一方面消除了系统的余差，而另一方面却降低了系统的其他品质的要求。）、微分。 6、调节器参数的工程整定方法：通常分为两大类：理论计算整定法和工程整定法（经验试凑法，临界比例度法，衰减曲线法）。 7、复杂控制系统：对于复杂控制系统，根据其开发目的的差异，可分为两大类（①为提高响应曲线的性能指标而开发的控制系统：开发这类系统的目的，主要是企图获得单回路PID控制更优越过度质量，如串联控制系统、前馈控制系统；②按某些特许目的的而开发的控制系统：这是为满足不同的化工生产工艺、操作方式、乃至特殊的控制性能指标而开发的控制系统，如比值控制系统、分程控制系统。） 8、串联控制系统的主要特点及其应用场合：a能迅速克服进入副回路的干扰，b能改善被控对象的特性，提高系统克服干扰的能力，c主回路对副对象具有“鲁棒性”，提高了系统的控制精度。 9、前馈控制系统：按偏差来进行调节的反馈控制系统，不论是什么干扰引起被控变量的变化，调节器均可根据偏差进行调节，这是反馈控制的优点，但反馈控制也有一些固有缺点：对象总存在滞后惯性，从扰动作用出现到形成偏差需要时间。///前馈控制的基本原理：是扰动补偿，它是一种与反馈控制原理完全不同的控制方法。前馈控制的基本概念是测量进入过程的干扰（包括外界干扰或设定值变化），并按其信号产生合适的控制作用去改变操纵变了，使被控变量维持在设定值上。 第三章：过程检测技术 1、误差的基本概念：按误差的性质分为系统误差（指在相同条件下，多次测量同一被测量值的过程中出现的一种误差，它的绝对值和符号或者保持不变，或者在条件变化时按某一规律变化）、随机误差（是在相同条件下多次测量同一被测量值的过程中所出现的、绝对值和符号以不可预计的方式变化的误差）、粗大误差（明显地歪曲测量结果的误差）三类。 2、仪器仪表的主要性能指标：主要有技术、经济及使用三方面的指标。技术方面的指标有误差、精度等级、灵敏度、变差、量程、响应时间、漂移等。经济方面的指标有使用寿命、能耗、价格等。使用方面的指标有操作维修是否方便、运行是否可靠安全、抗干扰与防护能力的强弱、重量体积的大小以及自动化程度的高低。 3、弹性元件特性：其不完全弹性因素主要包括弹性滞后（由于弹性元件工作时分子间存在摩擦而导致的加载曲线与卸载曲线不重合的现象）和弹性后效（指弹性元件所受载荷改变后，不是立即完成相应的变形，而是在一定的时间间隔逐渐完成变形的一种现象）。 4、压力计的选用：主要包括仪表的类型、量程范围、精度和灵敏度。 6.如何提高系统的可靠性？有哪些途径？ 答：常采用提高元器件可靠性、设计系统的冗余技术、采取靠干扰措施、采用故障诊断、系统恢复技术、软件可靠性技术等 途径和方法： ①提高器件的可靠性 由厂商出厂前决定了，故对设 计人员而言，认真选型、老化、筛选、考核等 ②冗余技术 系统额外增加的部分，来保证系统的稳定性 ③采取抗干扰措施 除系统自身内在因素外，另一类因素来自外界对系统的干扰，包括空间电磁波、电网冲击波从电源系统空间感应进入控制系统带来的干扰等。 7.积分时间对系统过渡过程的影响 答:具有双重性。随积分时间的减小，积分作用不断增强，在相同的扰动作用下，调节器输出增大，最大偏差减小，余差消除加快；由于加入了积分作用，却降低系统其他的品质指标。 8微分时间对系统过渡过程的影响 答：微分时间TD太小，对系统影响甚微；随微分时间增加，微分作用增强；当TD适当时，控制系统的品质得到全面的改善；但是微分作用太强，反而会引起系统震荡。 9.压力计量程的选择 答：要根据被测压力的范围，再加上一定的富裕度。一般原则：对弹性式压力计，为了避免负荷而破坏，被测压力大额定值为压力计满量程的2/3；为了满足测量精度的要求，被测压力大最小值也不应低于满量程的1/3；如果测量脉动变化的压力，被测压力的正常值应在压力计测量范围的1/2。 10.比例调节规律对过渡过程的三个影响 （1）余差：比例度越大，放大系数越小，偏差越大，反之，亦然。（2）最大偏差，周期的影响：相同干扰下，比例度越小，比例作用越强，调节器的输出越大，使被控变量偏离给定值越小，被控变量被拉回给定值的时间越短。（3）系统稳定性：比例度越大，调节器输出变化越小，被控变量变化越缓慢，过度过程越平缓。 第一章 1.生产过程的自动化系统所包含的内容 自动检测，信号连锁，自动操纵，自动控制 2.过程装备的主要参数 温度，压力，流量，液位，成分，物性 3.工业生产对过程装备控制的三项要求 安全性，经济性，稳定性 4.控制系统的组成 被控对象，测量元件与变送器，调节器，执行器 5、温度测量：方法有接触性测温法和非接触式测温法。 6、热电偶温度计的特点：a测温精度较高、性能稳定；b结构简单、易于制造、产品互换性好；c将温度信号转换成电信号，便于信号远传和实现 多点切换测量；d测量范围广，可达-200至2000度；e形式多样，适用于 各种测温条件。 7、热电偶温度仪表工作原理：电热偶的测温原理是以热电效应为基础。 两种不同的材料A，B组成一个闭合回路，当回路两端接点t0、t的温度不相同时，回路中就会产生一定大小的电势，形成电流，这个电流的大小与 导体材料性质和接点温度有关，这种原理称为热电效应。 8、热电偶的基本定律：a匀质导体定律，b中间导体定律，c中间温度定律。 9、热电偶冷端温度的影响及处理：常用的修正方法有恒温和补偿两大类。 有恒温法，示值修正法。 10、热电偶：材料可分金属热电偶、非金属热电偶。结构可分普通热电偶、 铠装热电偶、特殊热电偶。 11、通常金属导体或半导体电阻都具有阻值随温度变化而变化的性质。 12、压差式流量计：a测量原理：基于节流原理进行流量测量的。其原理 是充满管道的流体流经节流装置时，流束提高，静压减小，在节流装置的前后就产生了一定的压差。这个压差的大小与流量有关，根据流量与压差 之间的关系即可得到流量的大小。b压差式流量计的核心部件是节流装置， 包括：节流元件、取压装置以及前后管段。常用的节流装置有孔板、喷嘴和文都利管等。这些节流元件均已标准化，使用时可以查阅有关手册。节 流装置的取压方式通常有角接取压和法兰取压。 第四章：过程控制装置 1、所谓安全火花是指该火花的能量不足以对周围可燃介质构成点火源。 2、自动化仪表的防爆结构主要有两类型：防爆型，标志为d，本质安全型，标志为i。①防爆型：特点是仪表的电路和接线端子全部置于隔爆壳体中， 表壳的强度足够大，表壳接合面间隙足够深，最大的间隙宽度有足够窄。 即使仪表因事故产生火花，也不会仪器仪表外部的可燃性物质发生爆炸。②本质安全型：是指正常状态下和故障状态下，由电路及设备产生的火花 能量和达到的温度都不能引起易燃易爆性气体后蒸汽爆炸的防爆类型。正常状态是指设计规定条件下的工作状态，如设计规定的断开和闭合电路动 作所产生的火花。故障状态是指事故而发生的短路、断路等情况。 3、模拟仪表与电源连接的方式：随着模拟仪表普遍采用标准信号，电动变送器输出信号与电源连接方式普遍采用了两线制。 4、执行器：按照工作能源可分为三类：液动、气动和电动执行器。气动 执行器是以压缩空气为能源的执行器，特点结构简单、动作可靠、性能稳定、故障率低、维修方便、本质防爆、容易做成大功率等。气动执行器是 5.控制系统常用术语，方框图 被控变量y，给定值ys，测量值ym，操纵变量m， 干扰f，偏差信号e，控制信号u 6.控制系统按给定值划分 定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统 7.控制系统按克服干扰的方法划分 反馈控制系统，前馈控制系统，前馈—反馈控制系统 8.控制系统的过渡过程 发散震荡过程，等幅震荡过程，衰减震荡过程， 非震荡的单调过程 9.控制系统的性能指标（质量指标） 最大偏差A，衰减比n，回复时间ts，余差e， 振荡周期t 第二章 1.在连续生产中，最基本的关系是什么？ 物料平衡和能量平衡 2.被控对象的特性参数有？ 放大系数K，时间常数T，滞后时间 3.时间常数反映什么？ 反映了被控对象收到输入作用后，输出变量达到新稳态值的快慢，决定了 动态过程的长短。 4.对象特性的试验测定方法 时域分析法，频域分析法，统计分析法 5.单回路控制系统的设计，操纵变量的选择 考虑工艺的合理性，考虑被控对象特性 6.调节器的调节规律 位式，比例，积分，微分 7.引入积分的作用 一方面消除了系统的余差，另一方面降低了系统的其他品质指标 8.调节器参数的工程调定方法 经验试凑法，临界比例度法，衰减曲线法 9.复杂控制系统 为提高响应曲线的性能指标而开发的控制系统， 按某些特殊目的而开发的控制系统 第三章 1 测量误差的分类 系统误差，随机误差，粗大误差 2.仪器仪表的主要性能指标 减振荡过程，非振荡的单调过程。 9、控制系统的性能指标：一：以阶跃响应形式表示的质量指标：最大偏差A，衰减比n，回复时间ts，余差e，振荡周期T；二：偏差积分性能指标：平方误差积分指标ISE，时间乘平方误差的积分指标ITSE，绝对误差积分指标IAE，时间乘绝对误差的积分指标ITAE. 第二章：过程装备控制基础 1、被控对象的特性：就是当被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间的变化规律（包括变化的大小、速度等。）对一个被控对象来说，其输出变量就是控制系统的被控变量，而其输入变量则是控制系统的操作变量和干扰作用。被控对象输入变量与输出变量之间的联系称为通道，操作变量与被控变量之间的联系称为控制通道，干扰作用与被控变量指尖的联系称为干扰通道。通常所讲的对象特性是指控制通道的对象特性。 2、被控对象特性参数：放大系数（是被控对象重新达到平衡状态时的输出变化量与输入变化量之比）；时间常数（反映了被控对象受到输入作用后，输出变量达到新稳态值的快慢，它决定了整个动态过程的长短）；滞后时间（受到输入变量的作用后，其被控变量并不立即发生变化，而是过一段时间发生变化，这种现象称为滞后现象）按滞后性质分为传递滞后和容量滞后。 3、对象特性的实验测定方法：时域分析法，频域分析法，统计分析法。 4、单回路控制系统的设计：一：被控变量的选择（四个原则：①作为被控变量，其信号最好是能够直接测量获得，并且测量和变送环节的滞后也要比较小，②若被控变量信号无法直接获取，可选择与之有单值函数关系的间接参数作为被控变量，③作为被控变量，必须是独立变量。变量的数目一般可以用物理化学中的相律关系来确定，④作为被控变量，必须考虑工艺合理性，以及目前仪表的现状能否满足要求。） 二：操纵变量的选择（a考虑工艺合理性，b考了被控对象特性<一般原则：①使被控对象控制通道的放大系数较大，时间常数较小，纯滞后时间越小越好，②使被控对象干扰通道的放大系统尽可能小，时间常数越大越好>）。 三：检测变送环节的影响（a 纯滞后，b 测量滞后，c 传递滞后，d 执行器的影响）。 5、调节器的调节规律：是指调节器的输出信号随输入信号变化的规律。四种基本调节规律：位式、比例（比例度对过渡过程的影响：a 比例度对余差的影响：比例度越大，放大倍数越大，余差就越大，反之相反；b 比例度对最大偏差、振荡周期的影响：比例度越小，最大偏差越小，振荡周期也会越短，工作频率提高；c 比例度对系统稳定性的影响：比例度越大，则调节器的输出变化越大，被控变量变化越缓慢，过渡过程越平稳。随着比例度的减小，系统的稳定程度降低，其过渡过程逐渐从衰弱振荡走向临界振荡直至发散振荡）、积分（积分时间对过渡过程的影响：积分时间对过渡过程的影响具有双重性：随着积分时间的减小，积分作用不断增强，定正确的控制方案，包括合理选择被控变量和操纵变量，选择合适的检测变送元件即检测位置，选用适当的执行器、调节器及其控制规律等，最后调节器的参数整定最佳。 2.什么是串级控制系统？它有什么特点？什么情况下采用串级控制？ 答：串级控制系统是由主、副两个调节器串接工作的。主调节器输出作为副调节器的给定值，副调节器的输出操纵调节阀，以实现对主变量的定值控制。 主要特点：①能迅速克服进入副回路的干扰，是一个双回路系统 ②能改变被控对象特性，提高系统克服干扰的能力 ③对进入副回路的干扰有超前控制作用，提高系统的控制精度 应用场合：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制要求高的场合。 3.测量仪表的主要性能指标？传感器的主要特性有哪些？ 答:a.仪表技术方面的指标：误差、精度等级、灵敏度、变量、量程、飘移等 b.仪表经济方面的指标：使用寿命、功耗、价格等 c.仪表使用方面的指标：操作维修是否方便、 运行是否安全可靠、抗干扰与防护的强弱等 传感器的特性 ①静态特性：表示传感器在被测物理量的各个值处于稳定状态的输入、输出关系。 ②动态特性:指传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。 4.什么是计算机直接数字控制系统？它有什么特点？ 答：计算机直接数字控制系统对被控对象的状态参数进行测定，并根据测试的结果与给定值的差值，按照预先制定的控制算法进行数字分析、运算后，控制量输出直接作用在调节阀等执行机构上，使各个被控对象参数保持在给定值上，实现对被控对象的闭环自动调节。 特点：易于实现任意的控制算法，只需按人们的要求改变程序或修改算式的某系系数即可达到不同的控制效果。只需发挥DDC的功能，就能满足各种场合需要。但工业上要求计算机可靠性较高，否则会直接影响生产的正常运行。 5.计算机控制系统的设计有哪些原则？其设计步骤是怎样？ 原则：a.系统操作性能好 步骤：a.确定系统整体 b.可靠性高 方案 c.通用性好 b.确定控制算法 d.实时性强 c.系统软、硬件 e.设计周期短、价格便宜 的设计 d.系统调试 仪表技术方面，仪表经济方面和仪表使用方面 3.静态性能指标 灵敏度，线性度，迟滞误差，漂移，重复性 4.弹性元件特性 原理：从弹性元件受压后产生反作用与被测压力平衡； 特性：弹性滞后和弹性后效 5.压力计的选用 包括仪表的类型，量程范围，精度和灵敏度； 6.热电偶的测温原理是以热电效应为基础 7.热电偶冷端温度的处理方法 恒温法，示值修正法，冷端温度补偿电桥法 8.热电偶的结构分类 普通热电偶，铠装热电偶，特殊热电偶 9.热电阻测温仪表的性质 普通金属导体或半导体电阻都具有阻值随温度而变化的性质 10.便压式流量计的核心部件是节流装置 包括节流元件，取压装置以及前后管段 它的压方式有角接取压，法兰取压 节流装置一般有：孔板，喷嘴，文都利管 第四章 1.什么是安全火花 指该火花的能量不足以对其周围可燃介质构成点火源 2.自动化仪表的防爆结构 隔爆型，标志为“ｄ”；本质安全型标志为“ｉ” 3.模拟仪表与电源连接的方式 两线制，四线制 4.执行器按工作能源的分类 液动执行器，气动执行器，电动执行器 气动执行器由气动执行机构和调节机构(阀体）两部分组成 5.调节阀的理想流量特性 直线流量特性；对数流量特性；快开流量特性；抛物线流量特性 第五章 1.计算机控制系统的分类 数据采集和数据处理系统；监督控制系统ＳＣＣ；直接数字控制系统ＤＤＣ；分级计算机控制系统 2.什么是可靠性 系统无故障运行的时间尽可能的长； 系统发生故障时能迅速检修和排除 b确定控制算法：控制算法的好坏直接影响控制系统的品质，甚至决定整 个系统的成败。而控制算法的选择与系统的数学模型有关。在确定系统的数学模型后，便可以确定相应的控制算法。选择控制算法一般应注意一下 几点：所选择的控制算法能否满足对系统的动态过程、稳态精度和稳定性 的要求；各种控制算法提供一套通用的计算公式，但具体到一个控制对象上，必须有分析地选用，甚至需要进行修改和补充；当控制系统比较复杂 时，可将控制算法先作某些合理的简化，先忽略某些因素的影响，在取得初步成果后，再逐步将控制算法完善，知道获得满意的控制效果。 c系统软、硬件的设计：在计算机控制系统中，一些控制功能既能用硬件 实现，也能用软件实现。因此在系统设计时，应综合考虑实时性和性能价格比，从而进行软、硬件的划分，并在此基础上分别进行设计。 d系统调试：系统调试包括系统硬、软件分调与联调，系统模拟调试与现 场投运。调试过程往往是先分调、再联调，有问题再回到分调，加以修改后再联调，反复进行，知道达到设计要求为止。 17、如何提高计算机控制系统的可靠性？有哪些方法途径？ Eg：系统的可靠性有两方面的含义：一是系统的无故障运行时间尽可能长； 二是系统发生故障时能迅速维修和排除，为提高计算机控制系统的可靠性 和可维修性，常采用提高元器件的可靠性、设计系统的沉余技术、才去抗干扰措施、采用故障诊断和系统恢复技术以及软件可靠性技术等。 具体的方法途径有以下几种。 A提高器件的可靠性 由于元器件在出厂前已经决定了质量的优劣，故对于控制系统设计人员来说，只有通过认真选型、老化、筛选、考核等方法提 高器件的可靠性 B沉余技术是指系统中增设额外的附加部分，来保证整个控制系统的可靠 性。常用的沉余系统按其结构形式可分为并联系统、备用系统和表决系统、 C采用抗干扰措施 在影响可靠性的诸多因素中，除了系统自身的因素外，另一类因素来自外界对系统的干扰，包括空间电磁效应干扰、电网冲击波 从电源系统空间感应进入控制系统带来的干扰等。对这一类因素的干扰必 须采取措施抑制，主要方法有：电磁干扰的屏蔽；隔离技术、共模输入法；电源系统的干扰抑制；布线的防干扰原则为a，强、弱信号要分开，交流、 直流信号要分开，输入、输出要分开，b电路见的连线要短，弱电的信号线不宜平行，应变成辫子线或双绞线；c信号线尽量地敷设；/接地设计； 软件的抗干扰措施，包括数字滤波、软件固化、选择性控制、指令复执、 自诊断、建立RAM数据保护区等。 7、储槽液位控制系统，工艺要求液位保持为某一数值。a，试画出系统的方框图，b指出该系统中被控对象、被控变量、操纵变量、干扰作用各是什么？ Eg：b在该液位控制系统中，被控对象（储液槽）,被控变量（液位h）,操纵变量(调节阀控制的液位流量qv2)，干扰作用（qv1的变化）。 第二章： 16、设计控制系统时，必须确定和考虑哪些方面的问题？ Eg：设计一个控制系统，首先应对被控对象做全面的了解。除被控对象的动静态特性外，对于工艺过程、设备等也需要比较深入的了解；在此基础上，确定正确的控制方案，包括合理地选择被控变量与操纵变量，选择合适的检查变送元件及检测位置，选用适当的执行器、调节器及其控制规律等；最后将调节器的参数整定到最佳值。 17、什么是串联系统？它有什么特点？什么情况下采用串联控制？ Eg：a串联控制系统是由其结构上的特征而得名的。它由主、副两个调节器串接工作的。主调节器的输出作为副调节器的给定值，副调节器的输出去操纵调节阀，以实现对主变量的定值控制。b串联控制系统的主要特点为（a在系统结构中，它是由两个串接工作的调节器构成的双闭环控制系统，b系统的目的在于通过设置副变量来提高主变量的控制质量，c由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了干扰对主变量的影响，d系统对负荷改变时有一定的自适应能力）C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、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。 19、聚合父温度与浏览的串级控制系统。a说明该系统的主、副对象，主、 副变量，主、副调节器各是说明？b该系统是如何实现其控制作用。 Eg： a主对象是聚合釜，副对象是冷却水；主变量是聚合釜内温度，副变量是冷却流量；主调节器是温度调节器 TC，副调节器是流量调节器FC。 B若主要干扰是冷却水流量，整个串级控制系统的工作过程是这样的，设冷却水流量增加，则使FC的输出增加， 调节阀减小使冷却水流量减小，因而减小以致消除冷却水流量波动对聚合 釜温度的影响，提高控制质量。 如此时聚合釜内温度由于某些次要干扰（例如进料流量、温度的波动）的影响而波动，该系统也能加以克服。设 釜内温度升高偏离设定值，则温度调节TC输出增大，因而使理论调节器 FC的给定值增大，其输出也增大，也使调节阀开大，冷却水流量增加以使釜内温度降低，起到负反馈的作用。 第五章 7、什么是计算机直接数字控制系统？他有什么特点？ Eg：计算机直接控制系统分时地对被控对象的状态参数进行测试，并根据 测试的结果与给定值的差值，按照预先制定的控制算法进行数字分析、运算后，控制量输出直接作用在调节阀等执行机构上，使各个被控参数保持 在给定值上，实现对被控对象的闭环自动调节。特点：易于实现任意的控 制算法，只需按人们的要求改变程序或修改算式的某些系数，就可以得到不同的控制效果，只要发挥DDC的功能，就能实现不同控制方法和算法， 以满足各种应用场合的需要。但要求工业控制计算机的可靠性很高，否则会直接影响生产的正常运行。 12、计算机控制系统的设计有哪些基本原则？其设计步骤是怎样的？ Eg：计算机控制系统的设计有以下的基本原则：操作系统性能好；可靠性高；通用性好，便于扩充；实用性强；设计周期短，价格便宜。 a确定系统整体控制方案：确定一个性能良好的控制系统，首先要对被控 对象作深入调查。递过对被控对象的深入分析以及工作过程、环境的熟悉，才能确定系统的控制任务和要求，构思出切实可行的控制系统整体控制方 案。系统设计方案主要包括以下内容：确定控制方案；确定系统的构成方式；现场设备选择。 3.冗余技术的内容 指在系统增设额外的附加成分，来保证整个控制系统的可靠性。 按结构可分为并联系统，备用系统，表决系统三种。 课后例题 第一章： 2、自动控制系统主要的由那几个环节组成的？自动控制系常用的术语是那些？ Eg：自动控制系统主要由被控对象，测量元件、调节器、执行器等环节组成。自动控制系统中常用的术语包括：被控变量y、给定值ys，测量值ym，操纵变量m，干扰f，偏差信号e，控制信号u。 6、换热器出口温度控制系统中，工艺要求热物料出口温度保持为某一设定值。a试画出该控制系统的方框图，b方框图各环节的输入信号和输出信号是什么？真个系统的输入信号和输出信号又是什么？c系统在遇到干扰作用（例如冷物料流量突然增大△qv）时，该系统是如何是是西安自动控制的？ Eg： b整个系统的输入信号是热物料设定温度，输出信号是热物料实际温度。c系统遇到干扰后，被控变量热物料温度Th发生变化，温度测量变送器TT测量信号Th，m与TS比较后得到偏差信号e，e送入温度调节器TC得到控制信号，控制阀门开度，调节蒸汽用量，作用于被控过程，调节热物料的温度，使其保持在给定值附近。