过程控制工程课程综述

Hefei过程控制工程课程综述姓名学号班级授课老师完成日期过程控制工程课程综述摘要：过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、原子能等工业部门生产过程的自动化。自从进入20世纪90年代以来，自动化技术发展很快，并获得了惊人的成就，已成为国家高科技的重要分支。过程控制是自动化技术的重要组成部分。近年来，随着计算机技术、自动控制技术、检测与传感器技术、网络与通信技术、微电子技术、CRT显示技术、现场总线智能仪表、软件技术以及自控理论的高速发展，过程控制的技术水平大大提高，过程控制系统的应用突飞猛进。关键词：过程控制、控制系统设计、生产过程、系统。一、课本内容介绍1．1课程内容整体概述本书系统地论述了（1）过程控制系统的要求、组成、性能指标和发展；（2）被控工业过程的数学模型及其获取方法，包括对象数学模型动态特性的基本描述形式及获取方法。执行器的种类、选型和计算；（3）简单控制系统的基本概念、分析和设计，包括被控变量与控制变量的选择，控制器和测量变送器的选型，控制器参数整定的常用方法与控制系统投入运行；（4）串级控制系统的结构组成、工作原理和方案设计，包括主、副被控变量和操作变量的选择、主回路和副回路的设计及主回路和副控制器的选择，常用的串级控制系统的参数整定方法；（5）补偿控制系统的原理和前馈控制的几种结构形式，包括静态、动态前馈控制、复合前馈控制，各种前馈控制系统的设计，前馈补偿器的设计与实现，常用的工程整定方法；以及大迟延生产过程的概念，常规仪表控制方案的实现，补偿控制方案的设计与实现；（6）比值控制系统、均匀控制系统、分程控制系统、选择性控制系统的基本概念，系统设计与实现和参数整定；（7）解耦控制系统，包括多变量系统的分析（相对增益的概念与计算、耦合系统中的变量匹配）、控制器参数整定和常用的解耦控制系统设计方法等。1．2章节知识点概述第一章——绪论：主要介绍过程控制的发展状况，过程控制的特点，过程控制系统的组成及分类，“过程控制工程”课程的性质和任务。

第二章——过程建模和过程检测控制仪表：主要介绍过程建模的方法（机理分析法、试验法），过程变量检测及变送，过程控制仪表，其他数字式过程控制装置。

第三章——简单过程控制系统—单回路控制系统的工程设计：主要介绍过程控制系统工程设计概述，控制方案设计，检测、变送器选择，执行器（调节器）选择，控制器（调节器）选择，过程计算机控制系统的设计，过程控制系统的投运和控制器参数整定，单回路控制系统工程设计实例。

第四章——复杂过程控制系统：主要介绍串级控制，前馈控制，大滞后补偿控制，比值控制，分程与选择性控制，多变量解耦控制，模糊控制，预测控制等。二、过程控制系统的介绍过程控制系统通常是指工业生产过程中自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位、成分、粘度、湿度和PH等这样一些过程变量的系统。过程控制系统以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。这里“过程”是指在生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程。表征过程的主要参量有温度、压力、流量、液位、成分、浓度等。通过对过程参量的控制，可使生产过程中产品的产量增加、质量提高和能耗减少。一般的过程控制系统通常采用反馈控制的形式，这是过程控制的主要方式。2．1过程控制系统的特点在现代工业生产过程自动化中，过程控制技术正在为实现各种最优技术经济指标、提高经济效益和社会效益、提高劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生、提高市场竞争力等方面起着越来越巨大的作用。过程控制的特点是与其他自动化控制系统相比较而言的，大致可归纳如下：1.连续生产过程的自动控制；2.过程控制系统由过程检测、控制仪表组成；3.被控过程是多种多样的、非电量的；4.过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制；5.过程控制方案十分丰富；6.定值控制是过程控制的一种常用形式。过程控制系统的一般构成：F(t)G(t)U(t)eT0调节器执行器被控对象测量变送F(t)G(t)U(t)eT0调节器执行器被控对象测量变送YY(t)2．2过程控制系统的组成及分类过程控制系统的分类方法很多，若按被控参数的名称来分，有温度、压力、流量、液位、pH等控制系统；按控制系统完成的功能来分，有比值、均匀、分程和选择性控制系统；按调节器的控制规律来分，有比例、比例积分、比例微分、比例积分微分控制系统；按被控量的多少来分，有单变量和多变量控制系统；按采用常规仪表和计算机来分，有仪表过程控制系统和计算机过程控制系统等。过程控制系统的分类：1.按过程控制系统的结构特点来分：反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈控制系统；2.按给定信号的特点来分：定值控制系统、程序控制系统、随动控制系统；3.按被控参数的名称分：温度、压力、流量、液位、成分、pH等控制系统；4.按控制系统完成的功能来分：比值、均匀、分程和选择性控制系统；5.按调解器控制规律分：比例、比例积分、比例微分、比例积分微分控制系统；6.按被控量多少分：单变量控制系统、多变量控制系统等。三、过程控制工程的发展前景随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈，产品的质量和功能也向更高的档次发展，制造产品的工艺过程变得越来越复杂，为满足优质、高产、低消耗，以及安全生产、保护环境等要求，作为工业自动化重要分支的过程控制的任务也愈来愈繁重。20世纪50年代，过程控制主要用于使生产过程中的一些参量保持不变，从而保证产量和质量稳定。60年代，随着各种组合仪表和巡回检测装置的出现，过程控制已开始过渡到集中监视、操作和控制。70年代，出现了过程控制最优化与管理调度自动化相结合的多级计算机控制系统。80年代，过程控制系统开始与过程信息系统相结合，具有更多的功能。

现在过程控制正朝高级阶段发展，不论是从过程控制的历史和现状看，还是从过程控制发展的必要性、可能性来看，过程控制是朝综合化、智能化方向发展，即计算机集成制造系统(CIMS)：以智能控制理论为基础，以计算机及网络为主要手段，对企业的经营、计划、调度、管理和控制全面综合，实现从原料进库到产品出厂的自动化、整个生产系统信息管理的最优化。随着现代控制技术、计算机技术等的不断发展．过程控制工程已被赋予了新的内涵，概括地讲，过程控制工程是一个为满足大中型工业生产和日益复杂的过程控制要求，从综合自动化的角度出发，按功能分散、集中管理的原则构思，具有高度可靠性指标，以计算机相关技术为核心的，与数据通讯技术、CRT显示、人机接口技术、输入输出接口技术等相结合的，用于生产管理、数据采集和各种过程控制的处于新技术前沿的新型过程控制工程。四、总结在学习的过程中,我逐渐了解了过程控制系统用途范围很广。通过本课程的学习，总体给我的感觉就是，过程控制是控制理论、生产工艺、计算机技术和仪器仪表知识等相结合的一门综合性应用学科，需要前期课程的坚实基础和其他学科的知识。通过联系实际,让我对过程控制有了更加深的认识!在进行理论教学过程中，王老师主张以学生为主体，充分调动学生的主观能动性，努力让我们掌握和理解知识,让学生积极参与到教学过程中不仅可以进一步增加学生的感性认识，同时还可以使课堂教学更生动、更形象、更充实，使学生能透彻理解教学内容，提高了学习效率！参考文献:[1]邵裕森、戴先中.过程控制工程.机械工业出版社，第二版[2]邵裕森．过程控制及仪表