过程控制系统

过程控制系统第一题问：选择性控制有哪些类型？各有什么特点？简述几个重要的抗积分饱和的方法。答：选择性控制系统重要有被控变量的选择性控制系统和被控变量测量值的选择性控制系统两种类型。被控变量的选择新控制系统，当生产处在正常状况时，选择其选择正常控制器的输出信号送给执行器，实现对生产过程的自动控制，此时取代控制器处在开路状态。当生产过程处在非正常状况时，选择其选择取代控制器的输出信号送给执行器，取代控制器替代正常控制器对生产过程进行控制，此时正常控制器出去开路状态。当生产过程恢复正常时，通过选择器的自动切换，仍由原来的正常控制起来控制生产过程的进行。被控变量测量值得选择新控制系统，多个变送器共用一种控制器，选择器对变送器的输出信号进行选择。其重要用途有两个：一是选出几个测量变送信号的最高或最低信号用于控制；二是为了避免仪表故障造成事故，对同一检测点采用多个仪表测量，选出可靠的测量值。抗积分饱和的方法重要有：限幅法、外反馈法和积分切除法。限幅法:用高低值限幅器，使控制器的输出信号被限制工作区间内，但这样有可能在正常操作中不能消除系统的余差。外反馈法：采用外部信号作为控制器的积分反馈信号，如此，当控制器处在开环状态时，由于积分反馈信号不是输出信号本身，就不会形成对偏差的积分作用，从而能够避免积分饱和现象的出现。积分切除法：当控制器被选中处在闭环状态时，含有比例积分作用；若控制器未被选中处在开环状态时，将积分作用自动切除，使之只有比例作用。这样既不会积分饱和又能在小偏差时运用积分作用消除偏差。第二题问：分程控制系统能够应用于那些场合？请分别举例阐明其控制过程，如何整定参数和投运？答：分程控制系统能够应用于下列几个场合：用于扩大控制发的可调范畴，以改善控制品质。普通国产控制阀的可调比R为30，在绝大部分场合下能满足生产规定。但有些场合规定可调范畴很宽，此时一种控制法无法满足生产规定。这种状况下，可将两个口径不同的控制阀当做一种控制法使用，从而扩大可调范畴。如图，若=4，,且两阀的可调比相等，R=30，无视大阀的泄漏量，当采用分程控制后，其最小流量为;最大流量为;因此，两阀组合在一起的可调比将扩大到远不不大于30.PVAPVBPCPTPVAPVBPCPT天然气用于控制两种不同的介质，以满足工艺生产规定。B物料A物料M在某些间歇式生产的生产过程中，有时需要加热，有时需要一走热量，为了满足这些特殊规定，首先需要配备蒸汽和冷水两种传热介质；另首先需设计一种分程控制系统。TTTCB物料A物料MTTTCTVB产品冷水蒸汽TVA如图所示为一间歇聚合反映器的温度分程控制系统。当反映物料投入设备后，开始需加热升温引发反映，此时通入蒸汽使循环水被加热，循环水再通过反映夹套未反映物加热使反映物料升温；达成反映温度后，由于放出大量的反映热，若不及时一走热量，会使反映越来越激烈，甚至可能发生爆炸，这时反映器夹套中流过的不再是热水，而是冷水，反映中产生的热量会被冷水带走，这样就达成了保持反映温度一定的目的。用于保持生产过程的安全和稳定在某些生产过程中，特别是各类炼油后石油化工中，为避免建在室外储罐中的多个油品或石油化工产品与空气接触而氧化变质或发生爆炸，经常在储罐上方充氮气，使使储罐内压力保持为微正压，称为氮封。储罐内物料的增减将造成罐顶压力的升降，必须及时进行控制，否则将引发储罐变形，甚至破裂，造成浪费或引发燃烧、爆炸等危险。PPVAPVBPCPT排空如图所示，当储罐内物料增加时，压力升高，于是关闭A阀，打开B阀，通过停止充入氮气和放空使储罐内压力下降；反之，当储罐内物料减少时，压力减少，于是打开A阀，关闭B阀，通过充入氮气和停止放空使储罐内压力升高；如此保持储罐内压力为微正压。分程控制系统的参数整定实质就是简朴控制系统的参数整定，需要注意的是，两个控制通道特性不同时，应照顾正常状况下的对象特性，按正常工况整定控制器参数，另另一阀只要在工艺允许的范畴内工作即可。分程控制系统的投运1、投运前的检查仪表本身的调试和检查检查检测元件、变送器、控制器、显示仪表、控制阀的精度等检查连接部件：涉及连接对的性检查等充灌隔离液：涉及管路清洗等检查控制器正反作用、内外给定的设立检查控制阀动作及有关管线和旁路阀联动检查2、系统投运变送器投运→控制阀手操→控制器投运和参数整定3、维修定时和经常性的检查和解决发生故障后的检查和解决第三题问：综述新型控制系统。答：第一；自适应控制系统自适应控制系统是建立在系统数学模型参数未知的基础上，通过测取系统的有关信息，理解对象特性的变化状况，再通过某种算法自动地变化控制器的可调参数，使系统始终运行在最佳状况下。根据自适应控制的设计原理和构造的不同，可分四类：变增益自适应控制，模型参考自适应控制系统，直接优化目的函数的自适应控制系统，自校正控制系统。变增益自适应控制变增益自适应控制变增益自适应控制,是一种最为简朴的自适应控制系统，重要通过检测过程的运行条件来变化控制器的参数，以此赔偿系统受环境等条件变化而造成对象参数变化的影响。模型参考自适应控制系统模型参考自适应控制系统模型参考自适应控制系统重要用于随动控制，其实质在于设计一种稳定的、含有较高性能的自适应机构的自适应算法。直接优化目的函数的自适应控制系统直接优化目的函数的自适应控制系统选择某个指定的目的函数为，对该目的函数求极小，可采用随机逼近法找到可调参数向量η，使系统的对象参数发生变化时，仍可运行在最佳状态。自校正控制系统自校正控制系统在原有控制系统的基础上，增加了一种外回路。它由对象参数辨识器和控制器参数计算机构构成。第二：预测控制系统参考轨迹参考轨迹预测器控制算法广义对象内部模型xyyyuu○++-预测控制系统是一种基于模型的预测控制算法,其基本思想是运用模型预测被控过程将来的输出及其与给定值之差,并据此以某种优化指标计算现在应施加于过程的控制作用。第三：解耦控制系统把含有互有关联的多参数控制过程转化为几个彼此独立的单输入单输出控制过程来解决，实现一种调节器只对其对应的被控过程独立地进行调节。这样的系统称为解耦控制系统。减少与消除耦合的途径有：选择对的的变量配对，调节控制器参数，减少控制回路，串接解耦装置。第四：专家系统专家系统是一种基于知识的系统，其内部存有大量有关某一领域的专家水平的知识和经验，含有解决专门问题的能力。专家控制系统作为理论研究的工具推动了人工智能的发展；作为一种实用工具为人类提供了保存、传输、运用和评价知识的有效手段。其质量重要取决于它所拥有知识的数量与质量。第五：含糊控制系统含糊控制系统的思想是将操作人员长久的实践经验加以总结和描述，得到一种定性的控制规则，基于这些规则在进行含糊推理，从而得到控制输出。含有实时性好，超调量小，抗干扰能力强，稳态误差小等。ee含糊化含糊算法器含糊判决受控过程d/dtt给定值含糊控制器输出yee'-○含糊控制系统方块图含糊控制的几个办法：①查表法将输入量的附属度函数、含糊控制规则及输出量的附属度函数都用表格来表达。②专用硬件含糊控制器用硬件直接实现上述的含糊推理。优点是推理速度快，控制精度高。③软件含糊推理法含糊控制过程中输入量含糊化，含糊规则推理和输出清晰化和知识库这四部分都用软件来实现。第六：鲁棒控制鲁棒控制的任务是设计一种固定控制器，使得对应的闭环系统在指定不拟定性扰动作用下仍能维持预期的性能，或对应的闭环系统在保持预期的性能前提下，能允许最大的不拟定性扰动。第七：神经元网络控制神经元网络控制比较合用于那些含有不拟定性或高度非线性的控制对象，并含有较强的适应和学习功效；与其它智能控制办法，如含糊控制、专家控制等相融合中，为其提供非参数化对象模型、优化参数、推理模型和故障诊疗等。第八：纯滞后赔偿控制系统由于诸多生产过程中都存在纯滞后现象，故必须设法克服纯滞后。现在克服纯滞后的办法重要有史密斯预估赔偿控制、自适应史密斯预估赔偿控制、观察赔偿器控制、采样控制、内部模型控制（IMC）以及达林算法。第四题问：控制系统学习总结和心得体会。答：控制系统学习总结：

在这个学期的学习中，我们一共学习了两章内容，第一章是复杂控制系统；第二章是其它控制系统。重要内容有串级、比值、均匀、分程、选择、前馈等控制系统和新型控制系统。在学习的过程中，我理解到所谓复杂控制系统，就是指含有多个变量或两个以上测量变送器或两个以上控制器或两个以上控制阀构成的控制系统。采用复杂控制系统对提高控制品质、扩大自动化应用范畴，起着核心性作用。

串级控制系统将两个调节器串联在一起工作，各自完毕不同的任务的系统，重要用于对象容量滞后较大、系统内存在变化激烈幅值大的干扰和对象含有较大的非线性并负荷变化大等采用简朴控制系统无法满足规定的状况下。均匀控制系统的目的是前后设备之间无量供求平衡，普通液位和流量兼顾。均匀控制系统的特点是比力度的积分时间比较大，控制作用弱。比值控制系统重要是保持两种物料流量成一定的比例关系，分为定比值控制和变比值控制两类。在控制器参数整定上，规定从动量回路快速精确的跟踪主动两回路。前馈控制系统是按照干扰进行控制的开环控制系统，他必反馈控制及时，抱负的前馈控制能够得到完全赔偿，但实际难以实现，因此常采用前馈——反馈控制系统，方便得到较满意的效果。前馈控制分为静态前馈和动态前馈两种形式，前者简朴，易于实现；后者前馈效果更加好，但须整定多个参数。选择性控系统是在系统中设有两个控制器或两个以上变送器，通过选择器选出能适应生产安全状况的控制信号，实现生产过程的自动控制。分程控制系统是将一种控制器的输出分为若干个信号范畴，由各个段的信号去控制对应的控制阀，从而实现一种控制器对多个控制阀的控制，有效地高了过程控制系统的控制能力。新型控制系统被控过程是多输入多输出的多变量系统，且变量之间互相耦合；被控过程的数学模型难以精确获得或含有明显的时变性；控制算法丰富,不只局限于PID形式，系统的目的不是简朴地实现输出控制；控制工具不再是简朴的模拟式控制器，而是采用多个大、中、小、微型计算机。学习心得：这个学期已通过去的二分之一，《过程控制系统》这门课程的学习也基本结束，以上是我对这门课程的总结，在学习的过程当中即使碰到了许多困难，但是通过老师的悉心指导和自己刻苦努力还是一一克服了困难。随着社会的发展和科学的进步，自动制动控制系统这技术一定会广泛应用到各个领域中去，并且会越来越智能化。现在学习的知识远远是不够的，纸上谈兵尚且不多，用到实践