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《《过过程程控控制制系系统统》》习习题题解解答答课课件件

《过程控制系统》习题解答

1-2与其它⾃动控制相⽐，过程控制有哪些优点？为什么过程控制的控制过程多属慢过程？

过程控制的特点是与其它⾃动控制系统相⽐较⽽⾔的。

⼀、连续⽣产过程的⾃动控制

连续控制指连续⽣产过程的⾃动控制，其被控量需定量控制，⽽且应是连续可调的。若控制动作在时间上是离散的（如采⽤控

制系统等），但是其被控量需定量控制，也归⼊过程控制。

⼆、过程控制系统由过程检测、控制仪表组成

过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电⼦计算机等⾃动化技术⼯具，对整个⽣产过程进⾏⾃动检测、⾃动监督和⾃动控

制。⼀个过程控制系统是由被控过程和检测控制仪表两部分组成。

三、被控过程是多种多样的、⾮电量的

现代⼯业⽣产过程中，⼯业过程⽇趋复杂，⼯艺要求各异，产品多种多样；动态特性具有⼤惯性、⼤滞后、⾮线性特性。有些

过程的机理（如发酵等）复杂，很难⽤⽬前过程辨识⽅法建⽴过程的精确数学模型，因此设计能适应各种过程的控制系统并⾮

易事。

四、过程控制的控制过程多属慢过程，⽽且多半为参量控制

因为⼤惯性、⼤滞后等特性，决定了过程控制的控制过程多属慢过程；在⼀些特殊⼯业⽣产过程中，采⽤⼀些物理量和化学量

来表征其⽣产过程状况，故需要对过程参数进⾏⾃动检测和⾃动控制，所以过程控制多半为参量控制。

五、过程控制⽅案⼗分丰富

过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。

过程特性：多变量、分布参数、⼤惯性、⼤滞后和⾮线性等。

单变量控制系统、多变量控制系统；仪表过程控制系统、计算机集散控制系统；复杂控制系统，满⾜特定要求的控制系统。

六、定值控制是过程控制的⼀种常⽤⽅式

过程控制的⽬的：消除或减⼩外界⼲扰对被控量的影响，使被控量能稳定控制在给定值上，使⼯业⽣产能实现优质、⾼产和低

耗能的⽬标。

1-3什么是过程控制系统，其基本分类⽅法有哪些？

过程控制系统：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。

1、按过程控制系统的结构特点分

1）反馈控制系统：是根据系统被控量的偏差进⾏⼯作，偏差值是控制的依据，最后达到消除或减⼩偏差的⽬的。

2）前馈控制系统：直接根据扰动量的⼤⼩进⾏⼯作，扰动是控制的依据。

3、前馈—反馈控制系统（复合控制系统）：充分结合两者的有点，⼤⼤提⾼控制质量。

2、按给定值信号的特点来分类

定值控制系统：是指系统被控量的给定值保持在规定值不变，或在⼩范围附近不变。

2、程序控制系统：是被控量的给定值按预定的时间程序变化⼯作，⽬的是使系统被控量按⼯艺要求规定的程序⾃动变化。加

热升温或逐次降温等。

3、随动控制系统：是⼀种被控量的给定值随时间任意变化的控制系统，主要作⽤是克服⼀切扰动，使控量快速跟随给定值⽽

变化。空⽓量与燃料量的关系。

1-5试明图1-2b供氧量控制系统框图中被控“过程”包含哪些管道设备以及图中各符号的含义。

过程：节流装置到氧⽓流量调节阀之间的管道设备。

x(t)代表设定值;e(t)表⽰偏差信号;u(t)表⽰控制器控制作⽤信号;q(t)表⽰调节阀的流量信号;f(t)表⽰过程受到的⼲扰信号;y(t)表⽰

过程的输出信号;z(t)表⽰测量信号。

1-6在过程控制中，为什么要由系统控制流程图画出其框图。

为了更清楚地表⽰控制系统各环节的组成、特性和相互间的信号联系，这样也便于其他⼈的理解。

2-1何为被控过程及其数学模型，模型⼀般可分为哪⼏类，它与过程控制有何关系？

被控过程是指正在运⾏中的多种多样的被控制的⽣产⼯艺设备。

被控过程的数学模型是指过程在各输⼊量作⽤下，其相应的输出量变化函数关系的数学表达式。

过程数学模型的两种描述形式：

⾮参量形式：即⽤曲线或数据表格来表⽰（形象、直观，但对进⾏系统的设计和综合不⽅便）。参量形式：即⽤数学⽅程来表

⽰（⽅便，描述形式有：微分⽅程、传递函数、差分⽅程、脉冲响应函数、状态⽅程等）。

2-2什么是过程通道？什么是过程的控制通道和扰动通道？它们的数学模型是否相同？为什么？

过程通道:输⼊量与输出量间的信号联系。

扰动通道:扰动作⽤与被控量间的信号联系。

控制通道：控制作⽤与被控量间的信号联系。

不同，因为同⼀个系统，通道不同，输⼊输出关系不同，其数学模型亦不⼀样。

2-3从阶跃响应曲线看，⼤多数被控过程有何特点？

绝⼤部分⼯业过程的动态特性具有⾃衡能⼒，因此其模型可以近似为以下⼏类：近似地以⼀阶、⼆阶、⼀阶加滞后、⼆阶加滞

后特性之⼀来描述。

2-4试述研究过程建模的主要⽬的及其建模⽅法？

1.设计过程