1、過程控制系統作業1 選擇性控制系統有哪些類型？各有什么特點？簡述幾種主要的抗積分飽和的措施。答：選擇性控制系統有兩種類型：（1）被控變量的選擇新控制系統。其特點是：當生產處于正常情況時，選擇器選擇正常控制器的輸出信號送給執行器，實現對生產過程的自動控制，此時取代控制器處于開路狀態。當生產過程處于非正常情況時，選擇器則選擇取代控制器代替正常控制器對生產過程進行控制，此時正常控制器處于開路狀態。當生產過程恢復正常，通過選擇器的自動切換，仍由原來的正常控制器來控制生產的進行。（2）被控變量測量值的選擇性控制系統。其特點是：多個變送器共用一個控制器，選擇器對變送器的輸出信號進行選擇。其用途有兩個：一是

2、選出幾個檢測變送信號的最高或最低信號用于控制，二是為防止儀表故障造成事故，對同一檢測點采用多個儀表測量，選出可靠的測量值。抗積分飽和的措施有三種：（1）限幅法，用高低值限幅器，使控制器的輸出信號被限制在工作區間內。（2）外反饋法，就是采用外部信號作為控制器的積分反饋信號。這樣，當控制器處于開環狀態時，由于積分反饋信號不是輸出信號本身，就不會形成對偏差的積分作用，從而可以防止積分飽和問題的出現。（3）積分切除法，當控制器被選中處于閉環狀態時，具有比例積分作用；若控制器未被選中處于開環狀態時，將積分作用自動切除，使之只有比例作用，具有這種功能的控制器稱為PI_P控制器。2.分程控制系統可以應用于那

3、些場合？請分別舉例說明其控制過程。 答：分程控制系統應用于三種場合：（1）用于擴大控制閥的可調范圍，以改善控制品質。通常國產控制閥的可調比R為30，在絕大部分場合下能滿足生產要求。但有些場合需要控制閥的可調范圍很寬，這時若采用一個控制閥就滿足不了生產上流量大范圍變化的要求。這種情況下，可將兩個口徑不同的控制閥當作一個控制閥使用，從而擴大閥的可調范圍。分程控制用于擴大閥的可調范圍時，總是采用兩個同向動作的分程控制閥并聯安裝在同一流體不同管線上，如下圖所示。PVAPVBPCPT天然氣如圖，若=4，,且兩閥的可調比相等，R=30，忽略大閥的泄漏量，當采用分程控制后，其最小流量為;最大流量為;因此，兩

4、閥組合在一起的可調比將擴大到遠大于30.，（2）用于控制不同的介質，以滿足工藝的要求B物料A物料M在某些間歇式生產的生產過程中，有時需要加熱，有時需要一走熱量，為了滿足這些特殊要求，一方面需要配置蒸汽和冷水兩種傳熱介質；另一方面需設計一個分程控制系。TTTCTVB產品冷水蒸汽TVA如圖所示為一間歇聚合反應器的溫度分程控制系統。當反應物料投入設備后，開始需加熱升溫引發反應，此時通入蒸汽使循環水被加熱，循環水再通過反應夾套未反應物加熱使反應物料升溫；達到反應溫度后，由于放出大量的反應熱，若不及時一走熱量，會使反應越來越劇烈，甚至可能發生爆炸，這時反應器夾套中流過的不再是熱水，而是冷水，反應中產生的

5、熱量會被冷水帶走，這樣就達到了保持反應溫度一定的目的。（3）用于保證生產過程的安全和穩定。在某些生產過程中，尤其是各類煉油后石油化工中，為避免建在室外儲罐中的各種油品或石油化工產品與空氣接觸而氧化變質或發生爆炸，常常在儲罐上方充氮氣，使使儲罐內壓力保持為微正壓，稱為氮封。儲罐內物料的增減將造成罐頂壓力的升降，必須及時進行控制，否則將引起儲罐變形，甚至破裂，造成浪費或引起燃燒、爆炸等危險。PVAPVBPCPT排空如圖所示，當儲罐內物料增加時，壓力升高，于是關閉A閥，打開B閥，通過停止充入氮氣和放空使儲罐內壓力下降；反之，當儲罐內物料減少時，壓力降低，于是打開A閥，關閉B閥，通過充入氮氣和停止放空

6、使儲罐內壓力升高；如此保持儲罐內壓力為微正壓。分程控制系統的參數整定實質就是簡單控制系統的參數整定，需要注意的是，兩個控制通道特性不同時，應照顧正常情況下的對象特性，按正常工況整定控制器參數，另另一閥只要在工藝允許的范圍內工作即可。分程控制系統的投運1、投運前的檢查儀表本身的調試和檢查檢查檢測元件、變送器、控制器、顯示儀表、控制閥的精度等,檢查連接部件：包括連接正確性檢查等,充灌隔離液：包括管路清洗等,檢查控制器正反作用、內外給定的設置,檢查控制閥動作及相關管線和旁路閥,聯動檢查2、系統投運變送器投運控制閥手操控制器投運和參數整定3、維修定時和經常性的檢查和處理,發生故障后的檢查和處理3.新型

7、控制系統綜述。 答：第一、自適應控制系統。自適應控制系統：通過測取系統的有關信息，了解對象特性的變化情況，再經過某種算法自動地改變控制器的可調參數，使系統始終運行在最佳狀況下。 根據自適應控制的設計原理和結構的不同，可分四類。一、變增益自適應控制二、模型參考自適應控制系統研究的主要問題在于設計一個穩定的、具有較高性能的自適應機構的自適應算法。 三、直接優化目標函數的自適應控制系統n 四、自校正控制系統該系統在原有控制系統的基礎上，增加了一個外回路。它由對象參數辨識器和控制器參數計算機構組成。 第二、 預測控制一、預測控制的基本結構四部分組成，預測模型、反饋校正、滾動優化和參考軌跡。 二、預測控

8、制的特點及其應用1.特點：從控制方式上預測控制。預測控制的預測和優化模式是對傳統最優控制的修正，它使建模簡化，并考慮了不確定性及其他復雜性因素。預測控制對數學模型要求不高且模型的形式多樣化。能直接處理具有純滯后的過程。具有良好的跟蹤性能和較強的抗擾動能力。對模型誤差具有較強的魯棒性。2.應用（1）國外已經形成許多以預測控制為核心思想的先進控制商品化軟件包。 （2）中國通過“八五”“九五”國家重點科技攻關等，在先進控制與優化控制方面積累了許多經驗，成功應用實例亦不少，部分成果已逐漸形成商品化軟件。第三、解耦控制系統耦合：控制變量與被控變量之間是相互影響的，一個控制變量的改變同時引起幾個被控變量變

9、換的現象。解耦：消除系統之間的相互耦合，使各系統稱為獨立的互不相關的控制回路。把具有相互關聯的多參數控制過程轉化為幾個彼此獨立的單輸入-單輸出控制過程來處理，實現一個調節器只對其對應的被控過程獨立地進行調節。這樣的系統稱為解耦控制系統（或自治控制系統）。減少與消除耦合的途徑 （1）、選擇正確的變量配對 （2）、調整控制參數 （3）、減少控制回路 （4）、串接解耦裝置第四、專家系統1.專家控制系統概念Ø 專家控制系統是指將專家系統的設計規范和運行機制與傳統控制理論和技術相結合而成的實時控制系統的設計和實現方法。Ø 根據專家系統技術在控制系統中應用的復雜程度，可以分為專家控制系

10、統和專家式智能控制器。Ø 專家控制系統可以提高常規控制系統的控制品質，拓寬系統的作用范圍，增加系統的功能，還可以對傳統控制方法難以奏效的復雜過程實現高品質的控制。2.專家控制系統的類型（1）根據專家控制系統在過程控制中的用途和功能，可分為直接型專家控制器和間接型專家控制器。 （2）按知識表達技術，可分為產生式專家控制系統和框架式專家控制系統等。3.專家控制系統結構（1）系統由算法庫、知識基系統和人-機接口與通訊系統組成。（2）算法庫部分主要完成數值計算。（3）知識基系統具有定性的啟發式知識，它進行符號推理，按專家系統的設計規范編碼，通過算法庫與對象相連。（4）人-機接口與通訊系統作為

11、人-機界面和實現與知識基系統直接交互聯系，與算法庫進行間接聯系。 專家控制系統總體結構圖第五、模糊控制系統優點：具有實時性好，超調量小，抗干擾能力強，穩態誤差小等。1.模糊控制系統的基本結構模糊控制系統的方塊圖模糊控制器的基本結構2.模糊控制的幾種方法查表法將輸入量的隸屬度函數、模糊控制規則及輸出量的隸屬度函數都用表格來表示。專用硬件模糊控制器用硬件直接實現上述的模糊推理。優點是推理速度快，控制精度高。軟件模糊推理法模糊控制過程中輸入量模糊化，模糊規則推理和輸出清晰化和知識庫這四部分都用軟件來實現。 第六、純滯后補償控制系統由于很多生產過程中都存在純滯后現象，故必須設法克服純滯后。目前克服純滯后的方法主要有史密斯預估補償控制、自適應史密斯預估補償控制、觀測補償器控制、采樣控制、內部模型控制（IMC）以及達林算法。4、控制系統學習總結和心得體會。學習總結本學期我們主要學習了復雜控制系統，復雜控制系統就是在簡單控制的基礎上對控制能力的加強。主要有串級控制系統，均勻控制系統，比值控制系統，選擇性控制系統，分程控制系統，前饋控制系統和新型控制系統。采用復雜控制系