过程控制系统Word下载.docx
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二是为了防止仪表故障造成事故,对同一检测点采用多个仪表测量,选出可靠的测量值。
抗积分饱和的措施主要有:
限幅法、外反馈法和积分切除法。
●限幅法:
用高低值限幅器,使控制器的输出信号被限制工作区间内,但这样有可能在正常操作中不能消除系统的余差。
●外反馈法:
采用外部信号作为控制器的积分反馈信号,如此,当控制器处于开环状态时,由于积分反馈信号不是输出信号本身,就不会形成对偏差的积分作用,从而可以防止积分饱和现象的出现。
●积分切除法:
当控制器被选中处于闭环状态时,具有比例积分作用;
若控制器未被选中处于开环状态时,将积分作用自动切除,使之只有比例作用。
这样既不会积分饱和又能在小偏差时利用积分作用消除偏差。
第二题
分程控制系统可以应用于那些场合?
请分别举例说明其控制过程,如何整定参数和投运?
分程控制系统可以应用于以下几种场合:
1.用于扩大控制发的可调范围,以改善控制品质。
通常国产控制阀的可调比R为30,在绝大部分场合下能满足生产要求。
但有些场合要求可调范围很宽,此时一个控制法无法满足生产要求。
这种情况下,可将两个口径不同的控制阀当做一个控制法使用,从而扩大可调范围。
如图,若
=
4,
且两阀的可调比相等,R=30,忽略大阀的泄漏量,当采用分程控制后,其最小流量为
;
最大流量为
因此,两阀组合在一起的可调比将扩大到
远大于30.
2.用于控制两种不同的介质,以满足工艺生产要求。
B物料
A物料
M
在某些间歇式生产的生产过程中,有时需要加热,有时需要一走热量,为了满足这些特殊要求,一方面需要配置蒸汽和冷水两种传热介质;
另一方面需设计一个分程控制系统。
如图所示为一间歇聚合反应器的温度分程控制系统。
当反应物料投入设备后,开始需加热升温引发反应,此时通入蒸汽使循环水被加热,循环水再通过反应夹套未反应物加热使反应物料升温;
达到反应温度后,由于放出大量的反应热,若不及时一走热量,会使反应越来越剧烈,甚至可能发生爆炸,这时反应器夹套中流过的不再是热水,而是冷水,反应中产生的热量会被冷水带走,这样就达到了保持反应温度一定的目的。
3.用于保持生产过程的安全和稳定
在某些生产过程中,尤其是各类炼油后石油化工中,为避免建在室外储罐中的各种油品或石油化工产品与空气接触而氧化变质或发生爆炸,常常在储罐上方充氮气,使使储罐内压力保持为微正压,称为氮封。
储罐内物料的增减将造成罐顶压力的升降,必须及时进行控制,否则将引起储罐变形,甚至破裂,造成浪费或引起燃烧、爆炸等危险。
如图所示,当储罐内物料增加时,压力升高,于是关闭A阀,打开B阀,通过停止充入氮气和放空使储罐内压力下降;
反之,当储罐内物料减少时,压力降低,于是打开A阀,关闭B阀,通过充入氮气和停止放空使储罐内压力升高;
如此保持储罐内压力为微正压。
分程控制系统的参数整定实质就是简单控制系统的参数整定,需要注意的是,两个控制通道特性不同时,应照顾正常情况下的对象特性,按正常工况整定控制器参数,另另一阀只要在工艺允许的范围内工作即可。
分程控制系统的投运
1、投运前的检查
仪表本身的调试和检查
检查检测元件、变送器、控制器、显示仪表、控制阀
的精度等
检查连接部件:
包括连接正确性检查等
充灌隔离液:
包括管路清洗等
检查控制器正反作用、内外给定的设置
检查控制阀动作及相关管线和旁路阀
联动检查
2、系统投运
变送器投运→控制阀手操→控制器投运和参数整定
3、维修
定时和经常性的检查和处理
发生故障后的检查和处理
第三题
综述新型控制系统。
第一;
自适应控制系统
自适应控制系统是建立在系统数学模型参数未知的基础上,通过测取系统的有关信息,了解对象特性的变化情况,再经过某种算法自动地改变控制器的可调参数,使系统始终运行在最佳状况下。
根据自适应控制的设计原理和结构的不同,可分四类:
变增益自适应控制,模型参考自适应控制系统,直接优化目标函数的自适应控制系统,自校正控制系统。
变增益自适应控制,是一种最为简单的自适应控制系统,主要通过检测过程的运行条件来改变控制器的参数,以此补偿系统受环境等条件变化而造成对象参数变化的影响。
模型参考自适应控制系统主要用于随动控制,其实质在于设计一个稳定的、具有较高性能的自适应机构的自适应算法。
直接优化目标函数的自适应控制系统选择某个指定的目标函数为,对该目标函数求极小,可采用随机逼近法找到可调参数向量η,使系统的对象参数发生变化时,仍可运行在最佳状态。
自校正控制系统在原有控制系统的基础上,增加了一个外回路。
它由对象参数辨识器和控制器参数计算机构组成。
第二:
预测控制系统
预测控制系统是一种基于模型的预测控制算法,其基本思想是利用模型预测被控过程未来的输出及其与给定值之差,并据此以某种优化指标计算当前应施加于过程的控制作用。
第三:
解耦控制系统
把具有相互关联的多参数控制过程转化为几个彼此独立的单输入单输出控制过程来处理,实现一个调节器只对其对应的被控过程独立地进行调节。
这样的系统称为解耦控制系统。
减少与消除耦合的途径有:
选择正确的变量配对,调整控制器参数,减少控制回路,串接解耦装置。
第四:
专家系统
专家系统是一种基于知识的系统,其内部存有大量关于某一领域的专家水平的知识和经验,具有解决专门问题的能力。
专家控制系统作为理论研究的工具推动了人工智能的发展;
作为一种实用工具为人类提供了保存、传播、利用和评价知识的有效手段。
其质量主要取决于它所拥有知识的数量与质量。
第五:
模糊控制系统
模糊控制系统的思想是将操作人员长期的实践经验加以总结和描述,得到一种定性的控制规则,基于这些规则在进行模糊推理,从而得到控制输出。
具有实时性好,超调量小,抗干扰能力强,稳态误差小等。
模糊控制的几种方法:
①查表法将输入量的隶属度函数、模糊控制规则及输出量的隶属度函数都用表格来表示。
②专用硬件模糊控制器用硬件直接实现上述的模糊推理。
优点是推理速度快,控制精度高。
③软件模糊推理法模糊控制过程中输入量模糊化,模糊规则推理和输出清晰化和知识库这四部分都用软件来实现。
第六:
鲁棒控制
鲁棒控制的任务是设计一个固定控制器,使得相应的闭环系统在指定不确定性扰动作用下仍能维持预期的性能,或相应的闭环系统在保持预期的性能前提下,能允许最大的不确定性扰动。
第七:
神经元网络控制
神经元网络控制比较适用于那些具有不确定性或高度非线性的控制对象,并具有较强的适应和学习功能;
与其他智能控制方法,如模糊控制、专家控制等相融合中,为其提供非参数化对象模型、优化参数、推理模型和故障诊断等。
第八:
纯滞后补偿控制系统
由于很多生产过程中都存在纯滞后现象,故必须设法克服纯滞后。
目前克服纯滞后的方法主要有史密斯预估补偿控制、自适应史密斯预估补偿控制、观测补偿器控制、采样控制、内部模型控制(IMC)以及达林算法。
第四题
控制系统学习总结和心得体会。
控制系统学习总结:
在这个学期的学习中,我们一共学习了两章内容,第一章是复杂控制系统;
第二章是其他控制系统。
主要内容有串级、比值、均匀、分程、选择、前馈等控制系统和新型控制系统。
在学习的过程中,我了解到所谓复杂控制系统,就是指具有多个变量或两个以上测量变送器或两个以上控制器或两个以上控制阀组成的控制系统。
采用复杂控制系统对提高控制品质、扩大自动化应用范围,起着关键性作用。
串级控制系统将两个调节器串联在一起工作,各自完成不同的任务的系统,主要用于对象容量滞后较大、系统内存在变化剧烈幅值大的干扰和对象具有较大的非线性并负荷变化大等采用简单控制系统无法满足要求的情况下。
均匀控制系统的目的是前后设备之间无量供求平衡,通常液位和流量兼顾。
均匀控制系统的特点是比力度的积分时间比较大,控制作用弱。
比值控制系统主要是保持两种物料流量成一定的比例关系,分为定比值控制和变比值控制两类。
在控制器参数整定上,要求从动量回路快速准确的跟踪主动两回路。
前馈控制系统是按照干扰进行控制的开环控制系统,他必反馈控制及时,理想的前馈控制可以得到完全补偿,但实际难以实现,所以常采用前馈——反馈控制系统,以便得到较满意的效果。
前馈控制分为静态前馈和动态前馈两种形式,前者简单,易于实现;
后者前馈效果更好,但须整定多个参数。
选择性控系统是在系统中设有两个控制器或两个以上变送器,通过选择器选出能适应生产安全状况的控制信号,实现生产过程的自动控制。
分程控制系统是将一个控制器的输出分为若干个信号范围,由各个段的信号去控制相应的控制阀,从而实现一个控制器对多个控制阀的控制,有效地高了过程控制系统的控制能力。
新型控制系统被控过程是多输入多输出的多变量系统,且变量之间互相耦合;
被控过程的数学模型难以精确获得或具有明显的时变性;
控制算法丰富,不只局限于PID形式,系统的目的不是简单地实现输出控制;
控制工具不再是简单的模拟式控制器,而是采用各种大、中、小、微型计算机。
学习心得:
这个学期已经过去的一半,《过程控制系统》这门课程的学习也基本结束,以上是我对这门课程的总结,在学习的过程当中虽然遇到了许多困难,但是经过老师的悉心指导和自己刻苦努力还是一一克服了困难。
随着社会的发展和科学的进步,自动制动控制系统这技术一定会广泛应用到各个领域中去,而且会越来越智能化。
现在学习的知识远远是不够的,纸上谈兵尚且不多,用到实践中那就更少了。
在老师的教导下,让我们懂得了学习的重要性,在老师在课堂上穿插的话外题中,不仅让我学到了课本的知识,还让我学到了一股争气,青年人要争,这使我受益匪浅。
老师不仅在教学,更是在育人。
教我们学习做人面面俱到,使我更加坚定了人生道路,活到老学到老,使我们更加有气质和内涵,人只有有了气质和内涵才不会被看低,站在人群中才能有一种无以言表的成就感。
今后我还将继续努力学习,为自己的人生道路上留下更多的色彩。
最后感谢老师的辛苦栽培!
祝老师生活如意,工作顺利!
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