控制技术及其应用知识点归纳

1、6执行器作用：接受调节器送来的控制信号，自动改变操纵变量，调节被控参数7变送器按驱动能源分为气动与电动式8变送器作用：在测量元件将压力、温度、液位、流量参测后，将测量元件信号转换成一定标准信号送往显示仪表后调节仪表进行显示、记录或调节15热电偶温度计原理：基于热电效应即，两种不同材料导体组成一个闭合回路。当回路两端温度不同时，回路产生电动势，形成电流，电流大小与导体材料性质与接点温度有关，对于给定的热电偶，其材料性质一定，热电势是其两端温度的函数，若其冷端温度固定，热电势大小与热端温度一一对应。16热电偶温度计组成：热电偶、电测仪表与连接导线17热电偶优点：1测温精度高，性能稳定2结构简单，易于制造，互换性好3便于远程传输与实现多点切换测量4测温范围广，-200到2000度5形式多样适于多种测量条件18热电偶结构形式：普通热电偶、铠装热电偶与特殊热电偶19弹簧式压力计原理：弹性元件受压后产生的反作用力与被测压力平衡，弹性元件变形是被测压力的函数20弹性元件：弹簧管、弹簧片、膜片、膜盒、膜盒组与波纹管21弹性元件不完全弹性因素：弹性滞后：由于弹性元件工作时分子间存在摩擦导致加载曲线与卸载

2、曲线不重合的现象弹性后效：弹性元件受载改变后，不是立即完成相应变形，而是在一定时间内逐渐完成变形的现象22传感器组成：敏感元件、转换元件、测量电路与辅助电路23检测仪表组成：传感器、转换器、显示器与各环节传输通道27测量分类：接触与非接触式、等精度与不等精度、间接与直接、静态与动态28过渡过程：从被控对象受到干扰使被控变量偏离给定值开始到调节器发挥作用，使被控变量回复到给定值附近范围内所经历的过程。发散振荡：系统在受到干扰后，被控变量不断偏离给定值，直至超出规定限度，造成事故。该过程不稳定，需要避免等幅振荡：被控变量在某稳定值附近振荡，但振幅保持不变，系统受到干扰后不再稳定，一般不采用。对于工艺上允许被控变量在一定范围内波动、控制要求不高的场合，可以使用衰减振荡：被控变量在稳定值附近上下波动，经过两三个周期后稳定下来。在大多数控制中都希望得到这种稳定的过渡过程非振荡的单调过程：表明被控变量最终稳定下来、与衰减振荡相比，耗时长，速度慢，一般不采用29控制系统的性能指标：最大偏差（超调量）、衰减比、回复时间、余差与振荡周期详见图1-1230被控对象的特性：当被控对象的输入变量发生变化时，其

3、输出变量随时间的变化规律31自衡特性：输入变量发生变化破坏了被控对象的平衡而引起输出变量变化时，在没有认为干预的情况下，被控对象自身重新回复到平衡的特性。有利于控制。32被控对象的参数：放大系数：被控对象重新达到平衡时输出变化量与输入变化量的比值33时间常数：被控对象受到输入作用后，输出量达到新稳态值的快慢34滞后时间：在受到输入量的作用后，其被控变量并不立即发生变化而是经过一段时间才发生变化的滞后现象。有传递滞后与容量滞后两种。35对于控制通道，放大系数大，时间常数不宜过大也不宜太小，纯滞后时间越小越好;对于干扰通道，放大系数尽可能小，时间常数尽可能大，容量滞后有利于控制。36单回路控制系统：一个被控对象、一个检测元件变送器、一个调节器与一个执行器组成的闭合系统37串级控制系统：两个被控对象、两个检测变送器、两个调节器与一个调节阀组成，两个调节器串联工作，前一个调节器的输出作为后一个调节器的给定值，后一个调节器输出量送往调节器。与单回路控制系统相比，其结构有两个闭环，里面的闭环是副环，进行粗调；外面的闭环是主环，进行细调，以保证被控变量满足工艺要求。38调节器的调节规律：位式调节：结

4、构简单，成本较低，使用方便，对配用的调节阀无任何特殊要求，但是被控变量总在波动，控制质量不高。当被控对象纯滞后较大时，被控变量波动幅度较大。因此，不适用于控制要求稍高的场合比例控制：是最基本、最主要、应用最为普遍的规律，能迅速克服干扰，使系统稳定下来。但是有余差存在，通常适用于干扰少，、扰动幅度小、负荷变化不大、纯滞后小或者控制要求精度不高的场合积分控制：积分控制作用是消除余差，纯积分控制的缺点在于其输出变化总是滞后于偏差的变化，不能及时有效的克服扰动，加剧了被控变量的波动，最终不能使系统稳定下来。不能单独使用。微分控制：微分调节器的输出只与偏差的变化速度有关，即微分调节对不变的偏差没有克服能力，因而不能单独使用，微分作用有抑制振荡的作用。39调节器参数（比例度、积分时间与微分时间）的工程整定：理论计算整定法与工程整定法（经验试凑法、临界比例度法、衰减曲线法）40串级控制系统特点：1，能迅速克服副回路的干扰，2能改善被控对象的特性，提高系统抗干扰的能力3主回路对副回路具有鲁棒性，系统控制精度高41串级系统适用范围：被控变量的容量滞后大、干扰强、要求高的场合。42前馈控制系统的基本原理：

5、测量进入过程的干扰，并按其信号产生合适的控制作用改变操纵变量，使被控变量维持在设定值上44比值控制系统：定比值控制系统（开环、单闭环与双闭比值环控制系统）与变比值控制系统定比值控制系统以保持两物料流量比值为目的，比值器的参数经计算设置好后就不再变动，工艺要求的实际流量比值也就固定了。主要适用于两种两种以上的物料按照一定比例混合或反应的生产控制过程中。3、与单回路控制相比，串级控制系统具有哪些特点？答：1.减小了被控对象的时间常数，缩短了控制通道，使控制作用更加及时。2.提高了系统的工作频率，使振荡周期减小，调节时间缩短，系统的快速性提高了。3.对于二次干扰有很强的客服能力，对克服一次干扰也有一定的提高。4.对负荷或操作条件的变化有一定的适应能力。4、什么是比值控制系统？它有哪几种类型？画出它们的结构原理图。答：比值控制系统：用来实现两个或者两个以上物料保持一定比例关系的控制系统。四种类型：开环比值控制，单闭环比值，双闭环比值，变比值。5. 前馈控制与反馈控制各有什么特点？为什么采用前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质？答:前馈控制的特点是:根据干扰工作;及时;精度不高,实施困

6、难;只对某个干扰 有克服作用. 2分反馈的特点作用依据是偏差; 不及时:精度高,实施方便,对所有干扰都有克服作用.由于两种控制方式优缺点互补, 所以前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质.3分6、 何为调节器参数的工程整定法，并简述临界比例度法进行参数整定的过程。所谓的工程整定法，就是避开被控对象的特性与数学描述，在被控对象运行时，直接在控制系统中，通过改变调节器参数，观察被控变量的过渡过程，来获取调节器参数的最佳数值。临界比例度法整定参数的步骤是：首先将调节器的积分、微分作用全部去除，在纯比例作用调节比例度，直至得到等幅振荡的阶跃干扰过渡过程，此时的比例度与振荡周期称为临界比例度与临界周期，最后按照相应的经验公式计算出调节器各参数的整定数值。临界比例度法参数整定是以闭环系统得到4:1衰减比，且有合适的超调量为目标的。7、 试简要分析本质安全防爆系统的防爆原理。本质安全防爆型是指在正常与故障状态下，电路及设备产生的火花能量都不足于引起爆炸的防爆类型。它由两种场所、两种电路组成，即安装在危险场所的本质安全电路及安装在非危险场所的非本质安全电路，两者间采用防爆安全栅隔离。仪表的防爆

7、性能是靠电路设计来实现与保证：采用低的工作电压与小的工作电流；用防爆安全栅将危险与非危险场所电路隔开；现场与控制室之间仪表的连接导线不得形成过大的分布电感与电容。8、 何为单容液位对象的自衡作用，并简要分析产生自衡作用的原因。单容液位对象的自衡作用是指当输入变量发生变化破坏了被控对象的平衡而引起输出变量变化时，在没有人为干预的情况下，被控对象的自身能重新恢复平衡的特性。产生的原因主要是出口阀的流量特性，即在流出变化量很小的情况下，流出量与液位成正比关系，即：9，为什么工业生产中很少采用纯积分作用调节器?答案：积分作用的特点是，只要有偏差，输出就会随时间不断增加，执行器就会不停地动作，直到消除偏差，因而积分作用能消除静差。单纯的积分作用容易造成调节动作过头而使调节过程反复振荡，甚至发散，因此工业生产中很少采用纯积分作用调节器，只有在调节对象动态特性较好的情况下，才有可能采用纯积分调节器。10，试述比例、积分、微分三种调节规律的作用各是什么? 其调整原则是什么?答案： 比例调节规律的作用是，偏差一出现就能及时调节，但调节作用同偏差量是成比例的，调节终了会产生静态偏差(简称静差)。 积分调节

8、规律的作用是，只要有偏差，就有调节作用，直到偏差为零，因此它能消除偏差。但积分作用过强，又会使调节作用过强，引起被调参数超调，甚至产生振荡。 微分调节规律的作用是，根据偏差的变化速度进行调节，因此能提前给出较大的调节作用，大大减小了系统的动态偏差量及调节过程时间。但微分作用过强，又会使调节作用过强，引起系统超调与振荡。 这三种调节规律的调整原则是：就每一种调节规律而言，在满足生产要求的情况下，比例作用应强一些，积分作用应强一些，微分作用也应强一些。当同时采用这三种调节规律时，三种调节作用都应当适当减弱，且微分时间一般取积分时间的1413。11，在选择性控制系统中，如何确定选择器的基本类型？答：1）从安全角度考虑，确定控制阀的气开与气关类型；2）确定正常工况与取代工况时的对象特性，即放大倍数的正、负；3）确定正常控制器与取代控制器的正、反作用；4）根据取代控制器的输出信号类型，确定选择器是高选器还是低选器；5）当选择高选器时，应考虑事故时的保护措施。12，什么是控制阀的理想流量特性与工作流量特性？系统设计时应如何选择控制阀的流量特性？ 答：假设阀前后压差是固定的，即P为常数，这时得到的流

9、量特性关系，称为理想流量特性，理想流量特性是控制阀固有的特性。当P不等于常数时，控制阀的流量特性称为工作流量特性。流量特性的选择：根据对象特性选择控制阀的流量特性；根据s值选择控制阀的流量特性；从控制阀正常工作时阀们开度考虑：当控制阀经常工作在小开度时宜选用等百分比流量特性，当流过控制阀的介质中含有固体悬浮物等，宜选用直线流量特性。13，对象的时间常数T指的是什么?答案：对象的时间常数T，是表示扰动后被测量完成其变化过程所需时间的一个重要参数，即表示对象惯性的一个参数。T越大，表明对象的惯性越大。14，比例控制作用有与特点?答案：比例作用的优点是动作快。它的输出无迟延地反映输入的变化，是最基本的控制作用。缺点是调节结束后被控量有静态偏差。15，简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动(干扰)量、设定(给定)值与偏差的含义? 答:自动控制系统中常用的几个术语其含义是:被控对象：自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。被控变量：被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。操纵变量：受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。 扰动量：除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。设定值：被控变量的预定值。偏差：被控变量的设定值与实际值之差。 ,16，自动控制系统主要由哪些环节组成?各部分的作用是什么?答：自动控制系统主要由两大部分组成。一部分是起控制作用的全套自动化装置，对于常规仪表来说，它包括检测元件及变送器、控制器、执行器等;另一部分是受自动化装置控制的被控对象。在自动控制系统中，检测元件及变送器用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号（如气压信号或电压、电流信号等)。控制器将检测元件及变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后，

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