1過程控制工程高玨電氣與自動化工程學院1聯系方式辦公室：檢測技術實驗室（209-3）電子郵箱：gao_jue@手機：158508009102關于課程結構自動化儀表過程控制檢測儀表第2章執行器第3章控制器第5章過程特性第4章控制系統第7、8、9章控制策略第5、6章33第1章過程控制系統概述?

過程控制的定義和目的?

過程控制系統的組成和特點?

過程控制系統的分類和區別?

過程控制的階躍響應指標主要內容?

過程控制的發展歷程和方向?

本課程的地位和性質441.1過程控制系統組成及特點1.1.1過程控制認識1.過程控制根據工業生產過程的特點，采用自動化工具，應用控制理論，設計工業生產過程控制系統，實現工業生產過程自動化。

2.工業生產過程離散過程：火箭、機械加工、汽車制造等連續過程：化工、石油、冶金等溫度、壓力、流量、物位和成分等變量。被控參數51.1過程控制系統組成及特點3.過程控制的認識EX1:球磨給礦過程控制工作過程存在問題解決辦法6球磨給礦過程控制系統方框圖1.1過程控制系統組成及特點以流量為被控參數的工業生產過程控制系統，通過給礦過程的自動控制穩定產量，并為后續工藝質量的控制提供基礎。總結71.1過程控制系統組成及特點81.1過程控制系統組成及特點化工行業硫酸生產工藝中，SO2主風機以前采用手動調節蝶閥開度，控制風機出口壓力，壓力波動大。采用變頻器，調節風機轉速來穩定壓力，具有顯著的節能效果。EX2:硫酸工藝過程控制91.1過程控制系統組成及特點硫酸工藝流程過程控制系統方框圖4.過程控制目的抑制外界擾動的影響，確保過程的穩定性，使生產過程的工況最優化。

101.1過程控制系統組成及特點1.1.2過程控制系統組成被控過程運行中的多種多樣的工藝生產設備

過程檢測控制儀表測量變送+控制器+執行器被控變量擾動量控制變量控制作用偏差給定值SP當前值PV111.2過程控制系統分類及性能指標圖示乙烯裂解氣溫度控制系統。采用液態丙烯，使其汽化吸收熱量以冷卻乙烯裂解氣。調節氣態丙烯流量使溫度控制在（15±1.5）℃。EX3:丙烯冷卻器過程控制121.2過程控制系統分類及性能指標1.指出系統中被控過程、被控參數和控制參數各是什么？

2.試畫出該控制系統的組成方塊圖。被控過程為丙烯冷卻器；被控參數為乙烯裂解氣的出口溫度；控制參數為氣態丙烯的流量。13在示意圖中，氣態丙烯的流向是由丙烯冷卻器流出。3.試比較示意圖和方塊圖，說明控制參數的信號流向與物料的實際流動方向不同。

在方塊圖中，氣態丙烯作為控制參數，其信號的流向是指向丙烯冷卻器的。141.1過程控制系統組成及特點被控過程行行色色控制過程多屬緩慢過程控制方案的多樣性定制控制是主要控制形式控制過程多屬參量控制形式1.1.3過程控制的特點151.2過程控制系統分類及性能指標1.2.1過程控制系統的分類按系統的結構特點來分

反饋控制系統

前饋控制系統

復合控制系統（前饋-反饋控制系統）

按給定值信號的特點來分

定值控制系統

隨動控制系統

161.反饋控制系統偏差值是控制的依據，控制目的是減小或消除偏差。屬于閉環控制系統，反饋信號可能有多個，從而可以構成多回路控制系統（如串級控制系統）。

1.2過程控制系統分類及性能指標172.前饋控制系統1.2過程控制系統分類及性能指標擾動量是控制的依據，控制目的是及時抑制干擾。屬于開環控制系統，在實際生產中不能單獨采用。

183.閉環與開環系統1.2過程控制系統分類及性能指標EX4:列管式換熱器過程控制蒸汽流量控制系統進料流量控制系統191.2過程控制系統分類及性能指標閉環控制系統開環控制系統閉環控制系統20“反饋”是控制的核心！只有通過反饋才能實現對被控參數的閉環控制！開環控制系統不能自動地“察覺”被控參數的變化情況，也不能判斷控制參數的校正作用是否適合實際需要。1.2過程控制系統分類及性能指標總結211.2過程控制系統分類及性能指標4.復合控制系統充分發揮了“前饋”和“反饋”的各自優點。221.2過程控制系統分類及性能指標5.定值和隨動控制系統定值控制系統是被控量（溫度、壓力、流量、液位、成分等）的給定值是固定不變的過程控制系統。有時可在規定的小范圍附近不變。

隨動控制系統是一種被控量的給定值隨時間任意變化的控制系統。主要作用是克服擾動，使被控量隨時跟蹤給定值。231.2過程控制系統分類及性能指標典型的控制系統過渡過程曲線

不穩定穩定241.2過程控制系統分類及性能指標一個性能良好的過程控制系統，在受到外來擾動作用或給定值發生變化后，應能迅速、平穩、準確地達到或趨近給定值。過程控制系統性能的評價指標可概括為：系統必須是穩定的系統應提供盡可能優良的穩態調節（靜態指標）；系統應提供盡可能優良的過渡過程（動態指標）。1.過程控制系統的性能評價251.2過程控制系統分類及性能指標1.2.2過程控制的性能指標過程控制系統的性能由組成系統的結構、被控過程與過程儀表（測量變送、執行器和控制器）各環節特性所共同決定的。控制系統結構（單回路、串級、前饋-反饋控制等）；各組成環節特性：261.2過程控制系統分類及性能指標2.性能指標的確定和分析方法

過程控制系統性能指標應根據生產工藝過程的實際需要來確定。需同時注意靜態和動態性能指標。分析方法：1.階躍響應性能指標，系統工程整定時采用；2.偏差積分性能指標，計算機仿真時采用。271.2過程控制系統分類及性能指標EX5:階躍響應性能指標的求取某發酵過程工藝規定操作溫度為80±5℃。試確定該系統的穩態誤差、衰減比、超調量和過渡過程時間。281.2過程控制系統分類及性能指標穩態誤差ess=80-81=-1℃衰減比n=B1:B2=7:1第一個波峰值B1=88-81=7℃；第二個波峰值B2=82-81=1℃；超調量σ=（88-81）/81=8.64%過渡過程時間ts=18min給定值穩態值291.2過程控制系統分類及性能指標階躍擾動作用下衰減振蕩過渡過程過渡時間穩態誤差衰減比給定值穩態值超調量301.2過程控制系統分類及性能指標零或越小越好。靜態性能指標動態性能指標1.衰減比:2.超調量:3.過渡過程時間:穩態誤差:取衰減比為4:1~10:1

越小越好越小越好311.2過程控制系統分類及性能指標階躍響應性能指標中各單項指標清晰明了，但如何統籌（兼顧偏差和時間），則比較困難。偏差積分性能指標可綜合偏差和時間關系，即可以兼顧衰減比、超調量和過渡過程時間等各單項指標，屬于綜合性能指標。一般來說，階躍響應性能指標便于工程整定，在工程應用中使用廣泛；而偏差積分性能指標則更便于計算機仿真和理論分析。3.階躍響應和偏差積分性能指標的比較321.3過程控制技術的發展1.3.1過程控制儀表的發展年代工業發展狀況儀表技術20世紀50年代化工、冶金、造紙等規模較小電子管時代儀表信號標準：20～100kPa氣動信號基地式儀表氣動單元組合式儀表氣動儀表控制器20世紀60年代分立元件的半導體技術計算機大型電站過程工業大型化電動儀表開始使用，DDZ-Ⅱ型，0～10mA儀表控制室電動單元組合式儀表DDC20世紀70年代集成電路技術微處理器工業現代化微機廣泛使用DDZ-Ⅲ型，信號標準：4～20mACAD機器人DCS，PLC20世紀80年代辦公自動化數字化技術通信、網絡技術數字化智能化儀表各種通信協議，RS232/485/422等DCS功能擴展20世紀90年代智能控制工業控制高要求現場總線；分析儀器的在線應用；優化控制；管理與控制的集成331.3.2計算機在過程控制中的應用及發展1.3過程控制技術的發展年代計算機應用技術20世紀60年代計算機開始應用于自動控制集中控制及直接數字控制（DDC）20世紀70年代微型計算機產生微處理機技術用于工業控制集散控制系統（DCS）產生小型機開始在企業管理中應用20世紀80年代微機在企業管理信息系統（MIS）中應用DCS在過程控制中推廣應用先進控制技術在工業上應用20世紀90年代工業生產過程自動化（PA），工廠自動化（FA）計算機集成過程控制系統（CIPS）企業資源規劃（ERP）現場總線技術發展（FieldBus）管控一體化技術（MCIS）優化控制軟件包341.3.3過程控制理論的發展1.3過程控制技術的發展上世紀40年代至60年代，經典控制理論為主。60年代后，現代控制理論在生產過程控制中得到了越來越多的應用。近年來，控制理論界已形成一個包括智能控制等在內的多角度、多方位的研究態勢。351.3過程控制技術的發展1.3.4我國過程控制技術的發展上世紀50年代末期，主要采用機械式和氣動儀表；60年代，廣泛采用Ⅰ型電動單元組合儀表；70年代中期，Ⅱ型電動單元組合儀表成為過程檢測和控制的主流產品；80年代初，開始采用Ⅲ型電動單元組合儀表，相繼引進了集散控制系統（DCS）、可編程序控制器（PLC）和工業PC機（IPC）等。目前，控制系統以DCS和PLC-SCADA系統為主。我國已有DCS、PLC的研發和生產能力。361.3過程控制技術的發展現場總線控制系統FCSPLC-SCADA系統的應用研究遠程監督與控制智能控制應用研究過程控制與管理信息集成過程控制的幾個發展方向371.4本課程的地位和任務1.4.1本課程的地位1.4.2本課程的任務過程控制和運動控制的區別。1.4.3過程控制