習題課郵箱：chuyunpu2006@163.com1.簡述過程控制的發展概況。解：19世紀40年代前后(手工階段)：手工操作狀態，憑經驗人工控制生產過程，勞動生產率很低。19世紀50年代前后(儀表化與局部自動化階段)：過程控制發展的第一個階段，一些工廠企業實現了儀表化和局部自動化。

主要特點：檢測和控制儀表——采用基地式儀表和部分單元組合儀表(多數是氣動儀表)；過程控制系統結構——單輸入、單輸出系統；被控參數——溫度、壓力、流量和液位參數；控制目的——保持這些參數的穩定，消除或者減少對生產過程的主要擾動；理論——頻率法和根軌跡法的經典控制理論，解決單輸入單輸出的定值控制系統的分析和綜合問題。19世紀60年代(綜合自動化階段)：過程控制發展的第二個階段，工廠企業實現車間或大型裝置的集中控制。主要特點：檢測和控制儀表——采用單元組合儀表(氣動、電動)和組裝儀表，計算機控制系統的應用，實現直接數字控制(DDC)和設定值控制(SPC)；過程控制系統結構——多變量系統，各種復雜控制系統，如串級、比值、均勻控制、前饋、選擇性控制系統；控制目的——提高控制質量或實現特殊要求；理論——除經典控制理論，現代控制理論開始應用。前饋控制——按擾動來控制，在擾動可測的情況下，可以地提高控制質量。選擇性控制——在生產過程遇到不正常工況或被控量達到安全極限事，自動實現的保護性控制。19世紀70年代以來(全盤自動化階段)：發展到現代過程控制的新階段，這是過程控制發展的第三個階段。主要特點：檢測和控制儀表——新型儀表、智能化儀表、微型計算機；過程控制系統結構——由單→多變量系統，由PID控制規律→特殊控制規律，由定值控制→最優控制、自適應控制，由儀表控制系統→智能化計算機分布式控制系統；理論→現代控制理論過程控制領域，如狀態空間分析，系統辨識與狀態估計，最優濾波與預報。2.什么是集散控制系統？解：集散控制系統是集計算機技術、控制技術、通信技術和圖形顯示技術為一體的裝置。系統在結構上是分散的(生產過程是分散系統)，但過程控制的監視、管理是集中的控制系統。3.什么是過程控制系統？試述其組成。解：所謂過程控制就是對連續不斷的生產（一般是可產生新物質的生產）過程進行的控制。過程控制系統就是能實現過程控制目的的自動化系統。過程控制系統組成：由傳感器及變送器（現場數據采集）、控制器（算法運算）、執行器（被控參數調節）、被控過程構成。4.為什么要由系統控制流程圖畫出其方框圖？解：為了便于應用控制理論來分析過程控制系統的工作過程及控制質量。5、乙炔發生器是利用電石和水來生產乙炔氣的裝置。為了降低電石消耗量，提高乙炔氣的收率，確保生產安全，故設計圖1-8所示的溫度控制系統。生產要求發生器溫度控制在80±1℃。試畫出溫度控制系統的方框圖，并指出圖中的控制對象、被調參數和調節參數。解：控制過程：乙炔發生器。被調（控）參數y(t)：溫度。調節參數q(t)：冷水流量。6.與其他自動控制系統相比，過程控制系統有哪些主要特點？解：由過程的實時檢測儀表、控制儀表組成；被控過程具有多樣性；控制方案具有多樣性；控制過程多為慢慢變過程（30秒以上）；多為定值控制。7.通常過程控制系統可分為哪幾種類型？解：按系統的結構特點分類：反饋控制系統前饋控制系統前饋—反饋控制系統(復合控制系統)按給定值信號的特點分類：定值控制系統隨動控制系統程序控制系統8.什么叫定值控制系統？其輸入信號是什么？解：系統被控量(溫度、壓力、流量、液位、成分等)的給定值保持在某一定值(或在某一很小范圍內不變)中。系統的輸入信號是擾動（干擾）信號。9.過程控制系統過渡過程的質量指標包含哪些主要內容？哪些屬于靜態質量指標？哪些屬于動態質量指標？解：單項指標：余差（或稱靜態偏差）c：系統過渡過程終值與設定值之差。（靜態質量指標）衰減比n：第一波幅與第二波幅之比，n=1，為等幅震蕩，n=4，為衰減震蕩。（動態質量指標）。最大偏差A（或稱超調量）：第一波幅與給定值之差。（動態質量指標）過渡過程時間ts（衰減時間）：震蕩開始到被控制量到達新穩定值的+/-5%的時間。（動態質量指標）峰值時間tp：（動態質量指標）偏差性能指標（積分指標）（動態質量指標）：（偏差指標到達最小的系統為最優系統）。平方誤差積分指標(ISE)；時間乘誤差的平方積分指標(ITSE)；誤差絕對值積分指標(IAE)；時間乘誤差絕對值的積分指標(ITAE)10、為什么說系統過渡過程的質量指標是一種單項指標？而偏差性能指標是一種綜合指標？解：單項指標只考慮某時刻（動態）的值或最終的值（靜態），偏差指標考慮整個衰減過程的值。1、什么是過程的數學模型？目前研究過程數學模型的主要方法有哪幾種？解：指過程在各輸入量（包括控制量和擾動量）作用下，其相應輸出量（被控量）變化函數關系的數學表達式。被控過的建模方法（三種）：機理法：通過靜態、動態的物料、能量平衡關系（物理學、化學），用純數學推導而得。工程現場實測（過程響應曲線識別與參數估計）法：將被控對象作為物質和能量傳遞的黑匣子，全部輸入量稱為流入量（表征流入被控對象的物質和能量的數量），全部輸出量稱為流出量（表征從被控對象流出的物質和能量的數量），對流入量施加一擾動（常常施加階躍擾動），測量流出量的變化情況（輸出響應），得出被控對象的傳遞函數。綜合法：先用機理法得到被控對象的模型結構，再用實驗法確定結構的具體參數。2、從階躍響應曲線看，大多數過程有些什么特點？描述過程數學模型的特征參數有哪些？解：大多數具有可近似地以一階、二階、一階加時延、二階加時延特性之一來描述。模型的特性參數有，時間常數放大系數K0、T0、延時時間τ。3、什么是過程的調節通道（控制通道）和擾動通道？過程的基本擾動和外部擾動是什么？解：控制通道-----控制作用與被控變量之間的信號聯系。擾動通道-----擾動作用與被控變量之間的信號聯系。內部擾動（基本擾動）-----通常是一個可控性良好的輸入量，選作為控制作用，即調節器的輸山量(u(t))作為控制作用。基本擾動作用于閉合回路內，所以對系統的性能起決定作用。外部擾動------其他的輸入量則稱為擾動作用（f1（t）～fn（t））。外部擾動對過程控制也有很大影響。4、什么是過程的自平衡能力和無自平衡能力？什么是單容過程和多容過程？解：自衡過程——過程對擾動的響應有時延，被控量變化最后自動地達到新的平衡，即過程具有自平衡能力。如圖2—2(a)所示。無自衡過程——被控量不斷交化最后不再平衡下來，過程無自平衡能力。如圖2—2(b)所示。單容過程——只有一個貯蓄容量的過程。單容過程可分為有自平衡能力和無自平衡能力兩類。多容過程——被控過程往往是由多個容積和阻力構成。可分為有自平衡能力和無自平衡能力兩類。下課演講完畢，謝謝觀看！內容總結習題課。19世紀50年代前后(儀表化與局部自動化階段)：過程控制發展的第一個階段，一些工廠企業實現了儀表化和局部自動化。19世紀60年代(綜合自動化階段)：過程控制發展的第二個階段，工廠企業實現車間或大型裝置的集中控制。過程控制系統就是能實現過程控制目的的自動化系統。5、乙炔發生器是利用電石和水來生產乙炔氣的裝置。控制過程多為慢慢變過程（30秒以上）。系統的輸入信號是擾動（干擾）信號。9.過程控制系統過渡過程的質量指標包含哪些主要內容。過渡過程時間ts（衰減時