《工業過程儀器與控制》多媒體課件系部：機械工程系專業：化工過程機械專業制作：張琳

關于《工業過程儀器與控制》這門課一課程基本情況●學分：2.0●總學時：32●授課學時：24●實驗學時：8●課程性質：專業選修●先修課：化工原理、自動控制原理、過程流體機械、過程設備設計●教材：張寶芬、張毅、曹麗.

自動檢測技術及儀表控制系統.北京:化學工業出版社.2000.12

二本課程的性質與教學目的

《工業過程儀器與控制》課程是化工過程機械專業研究生的一門專業選修課程。在技術發展的今天化工過程機械專業的技術人員掌握過程參數的自動檢測及自動化儀表、控制系統設計方面的知識，不但對于工業生產的正常運行是必要的、而且對于化工工藝及過程裝備技術的改進也是必不可少的。本課程的教學目的是培養學生具有過程參數檢測及自動化儀表、控制系統設計的基礎理論和應用技術。三教學基本要求及內容

掌握控制系統的基本概念、各種檢測儀表的工作原理、控制系統的設計、了解計算機儀表控制系統和現場總線控制系統。通過本課程的學習培養學生在實踐科研工作中能合理運用自動檢測和控制技術。

四教學環節內容和學時分配（一）理論教學24學時第1章控制系統的基本概念

4

學時第2章過程裝備控制基礎

8第3章過程檢測技術

8第4章過程控制裝置

2第5章計算機控制系統

2(二）實踐教學8實驗1：被控對象數學模型測試2實驗2：簡單控制系統實驗3實驗3：復雜控制系統實驗3五參考書[1]厲玉鳴．化工儀表及自動化（第三版）．北京：化學工業出版社．1999.11[2]厲玉鳴．化工儀表及自動化例題習題集．北京：化學工業出版社．1999.10[3]付家才．工業控制工程實踐技術．北京：化學工業出版社．2003.8[4]翁維勤，孫洪程．過程控制系統及工程（第二版）．北京：化學工業出版社．2002.7[5]俞金壽．化工自控工程設計．上海：華東化工學院出版社．1991.4[6]陳詩滔．工業過程儀表與控制．北京：中國輕工業出版社．1998.9[7]陳守仁．自動檢測技術及儀表．北京：機械工業出版社．1989[8]王毅.過程裝備控制技術及應用.北京:化學工業出版社，2001.7六考核方式平時成績：30%考試成績：70%教學要求與學習目標：1掌握自動控制系統的組成。

2掌握帶控制點流程圖上常用圖形符號的含義。3掌握方塊圖的畫法。4掌握閉環控制系統在階躍擾動作用下，過渡過程的幾種基本形式及過渡過程品質指標的含義。5掌握控制系統的分類

教學內容:●§1.1化工自動化的主要內容▲§1.2控制系統的組成▲§1.3

帶控制點的工藝流程圖▲§1.4

自動控制系統方塊圖▲

§1.5控制系統的分類▲§1.6自動控制系統的過渡過程和品質指標●本章學習要點●本章思考題及作業

第1章自動控制系統基本知識§1.1化工自動化的主要內容化工過程生產自動化，包括以下四個的主要內容:1.自動檢測系統2.信號聯鎖保護系統3.自動操縱及自動開停車系統4.自動控制系統利用各種檢測儀表對主要工藝參數進行測量、指示或記錄。它代替操作人員對工藝參數的不斷觀察與記錄，起著眼睛的作用。往復壓縮機在線監測系統

§1.1化工自動化的主要內容化工過程生產自動化，包括以下四個的主要內容:1.自動檢測系統2.信號聯鎖保護系統3.自動操縱及自動開停車系統4.自動控制系統是生產過程中的安全裝置。當工藝參數超過了允許范圍，在事故即將發生前，信號聯鎖保護系統就自動地發生聲光信號，告誡操作人員注意，并及時采取措施。若工況已達危險狀態時，聯鎖系統立即自動采取緊急措施，打開安全閥或切斷某些通路，必要時緊急停車，以防事故發生和擴大。

§1.1化工自動化的主要內容化工過程生產自動化，包括以下四個的主要內容:1.自動檢測系統2.信號聯鎖保護系統3.自動操縱及自動開停車系統4.自動控制系統是生產過程中的安全裝置。當工藝參數超過了允許范圍，在事故即將發生前，信號聯鎖保護系統就自動地發生聲光信號，告誡操作人員注意，并及時采取措施。若工況已達危險狀態時，聯鎖系統立即自動采取緊急措施，打開安全閥或切斷某些通路，必要時緊急停車，以防事故發生和擴大。

§1.1化工自動化的主要內容化工過程生產自動化，包括以下四個的主要內容:1.自動檢測系統2.信號聯鎖保護系統3.自動操縱及自動開停車系統4.自動控制系統可以根據預先規定的步驟自動的對生產設備進行某種周期性的操作。例如：煤氣發生爐的造氣過程（吹風、上吹、下吹、二次上吹、吹凈）。自動開停車系統可以按照預先規定好的步驟，將生產過程自動地投入運行或自動停車。§1.1化工自動化的主要內容自動控制系統是自動化生產的核心部分，也是本課程了解和學習的重點特別提醒化工過程生產自動化，包括以下四個的主要內容:1.自動檢測系統2.信號聯鎖保護系統3.自動操縱及自動開停車系統4.自動控制系統當某一設備的工藝條件發生變化時，自動控制系統能自動地排出各種干擾因素，使工藝參數始終保持在預先規定的數值范圍內，以保證生產維持正常或最佳的工藝操作狀態。§1.2自動控制系統的組成

人工控制過程：（1）用眼觀察溫度計的指示值；（2）將觀察值與要求值進行比較，得出偏差的大小和方向，并傳遞給大腦；（3）大腦根據偏差的大小和方向，依據經驗決定開關閥門開度的大小和方向，并指令手去執行；（4）手根據大腦的指令去執行控制閥門的動作。

自動控制系統是在人工控制的基礎上產生和發展起來的，下面以換熱器管程出口溫度的控制為例，對人工控制和自動控制加以比較。提問？自動控制過程：（1）由測溫度元件熱電阻測的出口物料的溫度，并轉換成電信號，再由溫度變送器將電信號轉換成標準信號；（2）控制器將變送器送來的信號與要求值進行比較，得出偏差的大小和方向；（3）控制器根據偏差的大小和方向，按照一定的控制規律輸送出一個對應的信號去控制閥（執行器）的動作；（4）控制閥接受信號，改變控制閥的開度大小，從而改變了進入換熱器的蒸汽量，達到調整溫度的目的各環節的作用：被控對象：在自動控制系統中，工藝變量需要控制的生產設備或機器，如：換熱器、塔器、反應器、泵、壓縮機、管道、各種貯槽等。從上面的人工控制及自動控制過程可看出：自動控制系統由以下環節組成：▲自動控制系統被控對象自動控制裝置測量元件與變送器

控制（調節）器執行器（控制閥）各環節的作用：▲測量元件與變送器：用來感受被控變量的變化并將它轉換成一種特定的信號：如氣壓信號（0.02～0.1MPa）電流信號（0～10mA或4～20mA）從上面的人工控制及自動控制過程可看出：自動控制系統由以下環節組成：▲自動控制系統被控對象自動控制裝置測量元件與變送器

控制（調節）器執行器（控制閥）各環節的作用：

▲控制（調節）器：將檢測元件及變送器送來的信號與工藝上需要保持的設定值信號進行比較，得出偏差的大小，根據偏差的大小及變化趨勢，按照預先設定好的控制規律進行運算后，將運算結果用特定的信號發送給執行器（控制閥）。從上面的人工控制及自動控制過程可看出：自動控制系統由以下環節組成：▲自動控制系統被控對象自動控制裝置測量元件與變送器

控制（調節）器執行器（控制閥）從上面的人工控制及自動控制過程可看出：自動控制系統由以下環節組成：▲自動控制系統被控對象自動控制裝置測量元件與變送器

控制（調節）器執行器（控制閥）各環節的作用：

▲執行器（控制閥）：接受控制器送來的信號，自動地改變閥門的開度，從而相應地改變流入（或流出）被控對象的物料流量或能量，克服擾動的影響，最終實現控制要求。常見的有：氣動薄膜執行器，電動執行器▲帶控制點的工藝流程圖：在控制方案確定后，用自動控制系統設計規定的文字符號和圖形符號在工藝流程圖上標出相應的測量點、控制點、控制系統及自動信號與聯鎖保護系統等。流程圖中設備間連線表示物料流動的方向。例如▲

§1.3

帶控制點的工藝流程圖（補充）

HGJ7-87《化工過程檢測.控制系統設計符號統一規定》一圖形符號儀表:

用直徑約10mm的細實線圓圈表示。測量點:

是由工藝設備輪廓或工藝管線引到儀表圓圈的連接線的起點,無特定的符號。

連接線：儀表到測量點之間的信號連接線用細實線表示儀表的安裝位置見表1-1補充圖儀表及測量點的表示下面介紹控制流程中統一的符號規定南京化學工業公司磷酸中控室某鋼鐵廠中控室某鋼鐵廠中控室揚子芳烴廠中控室（亞洲最大的中控室）揚子芳烴廠表1-1儀表安裝位置的圖形符號表示（補充）二字母代號

①儀表圓圈的上半圓內：用英文字母表示被測變量和儀表的功能。第一位字母表示被測變量；第二位起后續字母表示儀表功能。②儀表圓圈的下半圓內：用阿拉伯數字表示儀表的位置編號。第一位數字表示工段號；第二位起后續數字表示儀表的序號。常見被測變量和儀表功能的字母代號見表1-2√√√√√√√√√√（補充）補充圖控制點的工藝流程圖——表示測量點在塔頂的壓力指示控制儀表，儀表安裝在集中儀表盤面上，工段號為2，儀表序號為07。——表示測量點在加熱蒸汽管線上的蒸汽壓力指示儀表，該儀表為就地安裝儀表，工段號為2，儀表序號為06。LICA202——表示測量點在塔的下部溫度記錄控制儀表，儀表安裝在集中儀表盤面上，工段號為2，儀表序號為10。FR212TRC210PIC207PI206LIC201HL——表示測量點在回流罐封頭處的液位指示控制儀表，儀表安裝在集中儀表盤面上，工段號為2，儀表序號為01。——表示測量點在塔的下部的液位指示、報警控制儀表，儀表安裝在集中儀表盤面上，工段號為2，儀表序號為02。H、L表示儀表具有高、低報警功能。——表示測量點在進口管線上的孔板流量記錄儀表，儀表安裝在集中儀表盤面上，工段號為2，儀表序號為12。例題1

注意：6大要點▲設計以及讀帶控制點的工藝流程圖時。①測量點

②被測變量

③儀表功能

④儀表安裝位置

⑤工段號

⑥儀表序號

思考題：揚子芳烴廠100單元帶控制點的流程圖。1與課堂上講的有什么不同？2具體含義？流程圖中的箭頭：設備間連線表示物料流動的方向方塊圖中的箭頭：表示信號的流向和相互關系一自動控制系統方塊圖：是用一個方塊代表自動控制系統中的一個組成環節，用箭頭表示兩個環節的信號聯系和傳遞方向，用規定的字母表示方塊間相互作用的信號參數。特別提醒§1.4自動控制系統方塊圖圖1-2簡單控制系統方塊圖被控變量干擾作用y給定值控制器執行器被控對象f測量元件與變送器yse=ym

－ysumym偏差－控制信號操縱變量二自動控制系統中的常用術語被控變量y——被控對象內要求保持設定值的工藝參數。測量值ym——由檢測元件檢測到的被控變量的實際值。設（給）定值ys——被控變量的預定值。圖1-2簡單控制系統方塊圖被控變量干擾作用y給定值控制器執行器被控對象f測量元件與變送器yse=ym

－ysumym偏差－控制信號操縱變量二自動控制系統中的常用術語操縱變量m——受控制器操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持設定值的物料量或能量。擾動量f——除操縱變量外，作用于被控對象并引起被控變量變化的因素。

圖1-2簡單控制系統方塊圖被控變量干擾作用y給定值控制器執行器被控對象f測量元件與變送器yse=ym

－ysumym偏差－控制信號操縱變量二自動控制系統中的常用術語偏差信號e=

ym

－ys——被控變量的實際測量值與設定值之差。控制信號u——控制器按輸入的偏差信號按一定規律計算得到的量。圖1-2簡單控制系統方塊圖被控變量干擾作用y給定值控制器執行器被控對象f測量元件與變送器yse=ym

－ysumym偏差－控制信號操縱變量二自動控制系統中的常用術語反饋——把系統（或環節）的輸出信號直接或經過一些環節重新引回到輸入端的做法。負反饋——反饋信號的作用與設定信號相反，使偏差信號減弱的反饋（e=ym

－

ys

），叫負反饋。正反饋——使偏差信號加強的反饋，即（e=ys+

ym）。圖1-2簡單控制系統方塊圖被控變量干擾作用y給定值控制器執行器被控對象f測量元件與變送器yse=ym

－ysumym偏差－控制信號操縱變量三例題講解

例題2：鍋爐化工、煉油等企業中常見的主要設備。汽包水位是影響蒸汽質量及鍋爐安全的一個十分重要的參數。水位過高，會使蒸汽帶液，降低了蒸汽的質量和產量，甚至會損壞后續設備。而水位過低，輕則影響汽液平衡，重則燒干鍋爐甚至引起爆炸。因此，必須對汽包水位進行嚴格的控制。下圖是一鍋爐汽包水位控制示意圖，要求：

1）指出該系統中被控對象、被控變量、操縱變量、擾動變量各是什么？

2）畫出該控制系統的方塊圖；

LTLC冷水蒸汽汽包加熱室鍋爐汽包水位控制示意圖解：（1）被控對象：被控變量：操縱變量：擾動量：(2)鍋爐汽包水位控制系統方塊圖：

控制器執行器鍋爐汽包測量元件與變送器LsLf(干擾變量）Lme=Lm－LsumLTLC冷水蒸汽汽包加熱室方塊圖動畫演示鍋爐汽包；鍋爐汽包水位；鍋爐給水量；冷水溫度、壓力、蒸汽壓力、流量、燃燒狀況等1畫法方塊圖要注意的幾個要點：①組成控制系統的環節用“方塊”表示②信號聯系箭頭符號不能丟③負反饋負號不能丟④對某一具體的控制系統來說，應指出被控對象、被控變量、操縱變量、干擾變量是什么？⑤給定值、被控變量不是環節，不用方塊表示2理解負反饋閉環系統的含義

把系統（或環節）的輸出信號直接或經過一些環節重新引回到輸入端的做法，叫反饋；使偏差信號減弱的反饋，叫負反饋。要點歸納溫度控制系統壓力控制系統流量控制系統液位控制系統成分控制系統等…….

§1.5控制系統的分類2

按控制器的控制規律分：比例（P）Proportion比例積分（PI)Integral比例微分(PD)Differential比例積分微分(PID)1按被控變量分：3按給定值的特點分：定值控制系統隨動控制系統程序控制系統是指給定值恒定不變的控制系統。定值控制系統的作用是克服擾動對被控變量的影響，使被控變量最終回到給定值或其附近。以后無特殊說明控制系統均指定值控制系統而言。

§1.5控制系統的分類3按給定值的特點分：定值控制系統隨動控制系統程序控制系統隨動控制系統的設定值是不斷變化的。隨動控制系統的作用是使被控變量能盡快地、準確無誤的跟蹤設定值的變化而變化。

§1.5控制系統的分類

§1.5控制系統的分類3按給定值的特點分：定值控制系統隨動控制系統程序控制系統程序控制系統的設定值也是變化，但它是一個已知的時間函數，即設定值按一定的時間程序變化。

§1.5控制系統的分類4按系統輸出信號對操縱變量影響分：是指控制器與被控對象之間既有順向控制又有反向聯系的自動控制系統。閉環控制開環控制是指控制器與被控對象之間只有順向控制沒有反向聯系的自動控制系統。圖1-2簡單控制系統方塊圖被控變量干擾作用y給定值控制器執行器被控對象f測量元件與變送器yse=ym

－ysumym偏差－控制信號操縱變量思考題：P13：55按系統的復雜程度劃分：

簡單控制系統

復雜控制系統

§1.5控制系統的分類是指由一個被控對象、一個檢測元件及變送器、一個控制器和一個執行器所構成的單回路控制系統。如圖1-2圖1-2簡單控制系統方塊圖被控變量干擾作用y給定值控制器執行器被控對象f測量元件與變送器yse=ym

－ysumym偏差－控制信號操縱變量5按系統的復雜程度劃分：

簡單控制系統

復雜控制系統

§1.5控制系統的分類是指由多個被控對象、多個檢測元件及變送器、多個控制器和多個執行器所構成的多回路控制系統。如如圖1-4圖1-4串級復雜控制系統7按系統克服干擾的方法劃分：反饋控制系統前饋控制系統

前饋--反饋控制系統

§1.5控制系統的分類P8：△y=△y1+△y2=0前饋完全補償靜態：被控變量不隨時間而變化的平衡狀態。動態：被控變量隨時間變化的不平衡狀態。。▲§1.6控制系統的過渡過程及其性能指標

一控制系統的靜態和動態二控制系統的過渡過程

系統在過渡過程中，被控變量隨時間變化的，其規律首先決定于系統的干擾形式。最常見的是階躍干擾1典型干擾輸入信號的形式①階躍干擾A0t0t12t20tAt②斜坡干擾③拋物線干擾0tδ（t）④單位脈沖干擾：2自動控制系統在階躍干擾作用下的過渡過程①②③④

圖1-13過渡過程的幾種基本形式ytyyy①非周期衰減過程：它表明當系統受到擾動作用后，被控變量在給定值的某一側做緩慢變化，沒有來回波動，最終穩定在某一數值上。由于過渡速度慢、時間長，一般不采用：2自動控制系統在階躍干擾作用下的過渡過程②衰減振蕩過程：它表明當系統受到擾動作用后，被控變量上下波動，且幅度逐漸減小，經過一段時間最后穩定在某一數值上。我們希望得到的①②③④

圖1-13過渡過程的幾種基本形式ytyyy：2自動控制系統在階躍干擾作用下的過渡過程③等幅振蕩過程：它表明當系統受到擾動作用后，被控變量在給定值附近來回波動且波動幅值保持不變。即被控變量在設定值的某一范圍內來回波動，而不能穩定下來。一般不采用，如工藝上允許被控變量在一定范圍內波動，則可采用。①②③④

圖1-13過渡過程的幾種基本形式ytyyy：2自動控制系統在階躍干擾作用下的過渡過程④發散振蕩過程：它表明當系統受到擾動作用后，被控變量來回波動，且波動幅度逐漸增大，即被控變量偏離設定值越來越遠，以至超越工藝允許范圍。應盡量避免。①②③④

圖1-13過渡過程的幾種基本形式ytyyy

控制系統的過渡過程是衡量控制系統品質的依據，一般都希望得到衰減振蕩過程，習慣上采用以下品質指標來衡量衰減振蕩過程的質量。

。三控制系統的品質指標1最大偏差A：指過渡過程中被控量偏離給定值的最大數值。A一般小一些較好。超調量σ：也是表示被控變量偏離給定值的程度。（y(∞)：新穩定值）2衰減比n=B1：B2：指過渡過程曲線上同方向第一個波的峰值與第二個波的峰值之比。n：1=4：1～10：1tsB2C圖1-10過渡過程品質指標示意圖AB1TtsB2Cy(tp)B1Ty(∞)yyy0y0y(∞)y0’3余差C：指過渡過程終了時，被控變量所達到的新的穩態值與設定值之間的差值。一般C越小越好

4過渡時間ts：指控制系統受到擾動作用后，被控變量從原穩定狀態回復到新的平衡狀態（±5%的范圍內）所經歷的最短時間。

5振蕩周期T（或頻率）：指過渡過程兩個同向波峰之間的間隔時間，其倒數為振蕩頻率。tsB2C圖1-10過渡過程品質指標示意圖AB1TtsB2Cy(tp)B1Ty(∞)yyy0y0y(∞)y0’作業題1：某化學反應器工藝規定操作溫度為（800±10）℃。為確保生產安全，控制中溫度最高不得超過850℃。現設計的溫度控制系統，在最大階躍擾動下的過渡過程曲線如下圖所示。

（1）分別求出最大偏差A、超調量B、余差C、衰減比n、過渡時間Ts（溫度進入±1%新的穩定值即示為系統已穩定）和震蕩周期。（2）分析此溫度控制系統是否滿足工藝要求？T/℃845815

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800720T/min25教學要求與學習目標：1掌握自動控制系統的組成。

2掌握帶控制點流程圖上常用圖形符號的含義。

3掌握方塊圖的畫法。4掌握閉環控制系統在階躍擾動作用下，過渡過程的幾種基本形式及過渡過程品質指標的含義。5熟悉控制系統的分類

教學內容:§1.1化工自動化的主要內容§1.2控制系統的組成§1.3帶控制點的工藝流程圖§1.4自動控制系統方塊圖§1.5控制系統的分類§1.6自動控制系統的過渡過程和品質指標●本章學習要點●本章思考題及作業

第1章自動控制系統基本知識開始學習返回總目錄▲設計以及讀帶控制點的工藝流程圖時。注意：6大要素

①測量點

②被測變量

③儀表功能

④儀表安裝位置

⑤工段號

⑥儀表序號

▲畫法方塊圖要注意的幾個要點：①組成控制系統的環節用“方塊”表示②信號聯系箭頭符號不能丟③負反饋負號不能丟④對某一具體的控制系統來說，應指出被控對象、被控變量、操縱變量、干擾變量是什么？⑤給定值、被控變量不是環節，不用方塊表示要點歸納揚子芳烴廠100單元帶控制點的流程圖。1與課堂上講的有什么不同？2具體含義？課堂小測驗1寫出各控制點符號的含義？2畫出該控制回路的方塊圖？

注意：6大要點▲設計以及讀帶控制點的工藝流程圖時。①測量點

②被測變量

③儀表功能

④儀表安裝位置

⑤工段號

⑥儀表序號

第1章作業講評本章作業：Pg13：6、7、補充題1：求過渡過程性能指標。本章思考題：Pg13：1、2、3、4、5、8、9、10

P13：6在圖1-11的換熱器出口溫度控制系統中，工藝要求熱物料出口溫度保持為某一設定值。①

試畫出該控制系統的方框圖；②

方框圖中各環節的輸入信號和輸出信號是什么?整個系統的輸入信號和輸出信號又是什么?③系統在遇到干擾作用(例如冷物料流量突然增大Δqv)時,該系統是如何實現自動控制的?第1章作業講評解：①換熱器出口溫度控制系統控制器執行器換熱器測量元件及變送器TsTf(干擾變量）Tme=Tm－Tsum正正反②各環節的輸入和輸出信號分別如下：P5

輸入輸出換熱器操縱變量m（蒸汽流量）、干擾變量f被控變量（管程出口溫度T）測量元件與變送器管程出口溫度T、管程出口溫度的測量值Tm控制器偏差e=Tm

－Ts控制信號u執行器控制信號u操縱變量m（蒸汽流量）整個系統的輸入信號：溫度給定值Ts、干擾變量f；

輸出信號：管程出口溫度T

控制器執行器換熱器測量元件及變送器TsTf(干擾變量）Tme=Tm－Tsum正正反③系統在遇到干擾作用(例如冷物料流量突然增大Δqv)時,該系統是如何實現自動控制的?

答：冷物料流量突然增大Δqv時，換熱器管程的出口溫度受到干擾將降低，溫度測量變送器將檢測到的信號送給控制器，控制器的輸入偏差信號e

，控制器發出給執行器的信號u

，執行器將自動開大閥門，殼程蒸汽的流量m

，克服干擾的作用，將溫度T

調節到給定值。控制器執行器換熱器測量元件及變送器TsTf(干擾變量）Tme=Tm－Tsum正正反第1章作業講評本章作業：Pg13：6、7、補充題1：求過渡過程性能指標。本章思考題：Pg13：1、2、3、4、5、8、9、10

P13：7圖1-12為貯槽液位控制系統,工藝要求液位保持為某一數值。①試畫出該系統的方框圖；②指出該系統中被控對象、被控變量、操作變量、干擾作用各是什么？②被控對象：水槽被控變量：水槽的水位；操縱變量：水槽出水流量qv2；

擾動量：水槽進水流量qv1

、壓力解：①水槽水位控制系統方塊圖：

控制器執行器水槽測量變送器LsLf(干擾變量）Lme=Lm－Lsum1畫法方塊圖要注意的幾個要點：①組成控制系統的環節用“方塊”表示②信號聯系箭頭符號不能丟③負反饋負號不能丟④對某一具體的控制系統來說，應指出被控對象、被控變量、操縱變量、干擾變量是什么？⑤給定值、被控變量不是環節，不用方塊表示2理解負反饋閉環系統的含義

把系統（或環節）的輸出信號直接或經過一些環節重新引回到輸入端的做法，叫反饋；使偏差信號減弱的反饋，叫負反饋。要點歸納思考題：P13：3,4作業：Pg13：6、7補充作業題1：某化學反應器工藝規定操作溫度為（800±10）℃。為確保生產安全，控制中溫度最高不得超過850℃。現設計的溫度控制系統，在最大階躍擾動下的過渡過程曲線如下圖所示。

（1）分別求出最大偏差A、超調量B、余差C、衰減比n、過渡時間Ts（溫度進入±1%新的穩定值即示為系統已穩定）和震蕩周期T。（2）分析此溫度控制系統是否滿足工藝要求？T/℃845815

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800720T/min25本章作業：Pg13：6、7、補充題1：求過渡過程性能指標。本章思考題：Pg13：1、2、3、4、5、8、9、10第1章作業講評

控制系統的過渡過程是衡量控制系統品質的依據，一般都希望得到衰減振蕩過程，習慣上采用以下品質指標來衡量衰減振蕩過程的質量。

。三控制系統的品質指標1最大偏差A：指過渡過程中被控量偏離給定值的最大數值。A一般小一些較好。超調量σ：也是表示被控變量偏離給定值的程度。（y(∞)：新穩定值）2衰減比n=B1：B2：指過渡過程曲線上同方向第一個波的峰值與第二個波的峰值之比。n：1=4：1～10：1tsB2C圖1-10過渡過程品質指標示意圖AB1TtsB2Cy(tp)B1Ty(∞)yyy0y0y(∞)y0’3余差C：指過渡過程終了時，被控變量所達到的新的穩態值與設定值之間的差值。一般C越小越好

4過渡時間ts：指控制系統受到擾動作用后，被控變量從原穩定狀態回復到新的平衡狀態（±5%的范圍內）所經歷的最短時間。

5振蕩周期T（或頻率）：指過渡過程兩個同向波峰之間的間隔時間，其倒數為振蕩頻率。tsB2C圖1-10過渡過程品質指標示意圖AB1TtsB2Cy(tp)B1Ty(∞)yyy0y0y(∞)y0’本節思考題：P14：8、9、10補充作業題1：某化學反應器工藝規定操作溫度為（800±10）℃。為確保生產安全，控制中溫度最高不得超過850℃。現設計的溫度控制系統，在最大階躍擾動下的過渡過程曲線如下圖所示。

（1）分別求出最大偏差A、超調量B、余差C、衰減比n、過渡時間Ts（溫度進入±1%新的穩定值即示為系統已穩定）和震蕩周期。（2）分析此溫度控制系統是否滿足工藝要求？T/℃845815

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800720T/min25上一章下一章返回總目錄進入作業講評T/min800T/℃80584581572025解：（1）分別求出最大偏差A、超調量B、余差C、衰減比n、過渡時間Ts（溫度進入±1%新的穩定值即示為系統已穩定）和震蕩周期T。解：最大偏差：A=845－800=45℃超調量：

σ=（845－805）/805=4.97%衰減比：n=B/B’=（845－805）/（815－805）=4：1余差：C=805－800=5℃過渡時間：Ts=25min震蕩周期：T=20－7=13minT/min800T/℃80584581572025（2）分析此溫度控制系統是否滿足工藝要求？解：符合要求：①系統新的穩定值是805℃，符合工藝規定操作溫度為（800±10）℃

的要求②845℃＜850℃，符合控制中溫度最高不得超過850℃的要求補充圖控制流程圖舉例——表示測量點在塔頂的壓力指示控制儀表，儀表安裝在集中儀表盤面上，工段號為2，儀表序號為07。——表示測量點在加熱蒸汽管線上的蒸汽壓力指示儀表，該儀表為就地安裝儀表，工段號為2，儀表序號為06。LICA202——表示測量點在塔的下部溫度記錄控制儀表，儀表安裝在集中儀表盤面上，工段號為2，儀表序號為10。FR212TRC210PIC207PI2