3 化工过程控制
⑴ 过程控制系统概念
自动控制系统的基本组成：一部分是起控制作用的自动化装置，包括检测元件与变送器、控制器、执行器等；另一部分是受自动控制装置控制的被控对象。
阶跃扰动下，过渡过程曲线一般的形式有5种过程，其中衰减振荡过程能够很快地使系统达到稳定状态，所以在多数情况下，希望阶跃扰动作用下过渡过程曲线为衰减振荡。 衰减振荡过程的品质指标主要有：最大偏差，衰减比，余差，过渡时间，振荡周期等。 方块与方块之间的连接线，只是代表方块之间的信号联系，不代表物料；
自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统（2013年40题）；
⑵ 被控对象的特性
①被控对象的特性：被控对象的输入量发生变化时，其输出量的变化规律。被控对象的输出量是自动控制系统的被控变量，而被控对象的输入量是自动控制系统的操纵变量及各种扰动量。
②被控对象的输入变量至输出变量的信号联系称为通道。扰动变量至被控变量的信号联系称为扰动通道；操纵变量至被控变量的信号联系称为控制通道。
③ 数学模型
()()()t x K t y t t y T ⋅=+++0d 0d τττ0为纯滞后时间（2013
年37题）。
④放大系数K ：数值上等于对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比，即 输入的变化量输出的变化量=K ，A
K ∞)y(= ，K 也称为静态增益，A 为输入阶跃信号的幅值， 阶跃响应函数为()()T t e KA t y --⋅=1，其中T 为时间常数。
⑤时间常数T ：指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始加速度变化，达到新的稳态值所需要的时间。是对象的一个重要的动态参数
⑥滞后时间τ：是纯滞后时间τ0和容量滞后时间τc 的总和。
输出变量的变化落后于输入变量变化的时间成为纯滞后时间，一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间引起的。
⑶ 工艺参数的测量
绝对误差：真值（标准值）
测量值=∆； 相对误差：真值（标准值）
∆=y ； 仪表引用误差：量程∆±
=δ×100%；
仪表最大引用误差，即允许误差：量程
最大∆±=max δ×100%，仪表精度。 已知国产仪表常用精度等级有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等，压力表校验时所选用的标准压力表只需要精度等级高（2013年38题）
QDZ 仪表：0.02~0.1MPa 气压标准信号联系
DDZ 仪表：DDZ-Ⅲ型仪表统一使用4~20mA 直流电流信号联系。
工业上常用的压力检测仪表是弹性式压力仪表和电气式压力仪表。
流量检测度式流量计，包括差压式流量计、转子流量计、涡轮流量计、靶式流量计、电磁流量计、超声流量计等；容积式流量计；质量流量计。
差压式流量计是利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。节流装置有孔板、喷嘴和文丘里管。
温度检测：接触式与非接触式。
热电偶温度计：补偿导线，冷端温度补偿
热电阻温度计：()[]00t 1t t R R -+=α
⑷ 显示仪表
显示仪表有，模拟式，数字式和屏幕显示式三种。
模拟式显示仪表：自动电子电位差计是根据“电压补偿原理”工作的。
数字显示仪表：一般由前置放大、非线性校正或开方等运算电路、模/数（A/D ）转换、标度变换及显示装置等部分组成。
⑸ 自动调节仪表
基本控制规律：
位式控制：输出只有两个特定的数值。由他所构成的位式控制系统其被控变量的变化时一个等幅振荡过程。
比例控制P ：e P K p =，K P 是比例放大倍数，e 为输入（偏差）变化量，p 为相应的输出变化量；比例控制的优点是反应快、控制及时，缺点是控制结果有余差存在。
单元组合式比例控制器的放大倍数K P 与比例度δ 的关系为:%1001P
⨯=K δ 比例积分控制PI ：⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+=⎰t e T e K p d 1I P ，T I 是积分时间，是表征积分作用强弱的一个重要参数，T I 越小积分作用越强，易于消除余差。T I 过大，积分作用不明显，余差消除很慢；T I 太小，易于消除余差，但系统振荡加剧（2013年39题）。T I =1/K I ，K I 是积分速度。
比例微分控制PD ：⎪⎭
⎫ ⎝⎛+=t e T e K p d d D P ， T D 是微分时间，表示微分控制作用强弱的参数，
当增大时，微分曲线下降慢，微分作用增强。当微分时间T D 太大时，微分作用太强，系统振荡频繁；当微分时间T D 太小时，微分作用太弱，系统稳定性比较好，但余差比较大；当微分时间T D 适合，最大偏差减小，余差减小，但并未消除，控制时间缩短，系统的稳定性提高。超前控制，不能消除余差。
比例积分微分控制PID ：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎰t e T t e T e K p d d d 1D I P 。液位压力P PI ，流量控制PI ，温度PID 。
⑹ 执行器
气动执行器由执行机构和控制机构两部分组成。
控制阀的流量特性：是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间的关系，即)/(m ax L l f Q Q ，理想流量特性是指在阀前后压差保持不变的情况下，流量与阀杆位移之间的关系，它取决于阀芯的结构形状。
线性流量特性：控制性能差，故其不宜用于负荷变化大的场合。
等百分比流量特性：在全行程不同开度时的相对流量变化率是相等的。
快开流量特性：用于迅速启闭的切断阀或双位控制系统。
执行器气开式与气关式的选择，要从工艺生产设备和人身安全出发。
⑺ 简单控制系统的工艺设计
选择控制器正、反作用的一般步骤：先由操纵变量对被控变量的影响方向来确定对象的作用方向；然后由工艺安全条件来确定执行器的气开、气关型式；最后由对象、执行器、控制器三个环节作用方向组合后为“负”来选择控制器的正、反作用；验证控制系统负反馈控制过程的正确性。
⑻ 计算机控制系统
由被控制的生产过程与工业控制计算机所组成的控制系统，称为计算机控制系统。
