第六章 过程控制中的网络技术

1、简述过程控制的发展概况。

答：随着经济的发展，过程控制技术在提高经济效益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护生态环境等方面起着越来越大的作用。20世纪50~60年代，一些工厂企业实现了仪表化与局部自动化，这是过程控制发展的第一阶段。20世纪70年代以来，过程控制技术进入了飞速发展阶段，实现了全盘自动化。20世纪90年代，出现了现场总线控制系统。

2、常用过程控制系统可分为哪几类？

答：（1）按系统的结构特点分类为：反馈控制系统、前馈控制系统、前馈—反馈控制系统。（2）按给定值信号的特点分类：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。

3、过程控制系统主要由哪些环节组成？各部分的作用是什么？

答：被控对象：指某些被控制的装置或设备。检测元件及变送器：检测元件的功能是测出被控量的大小。设定值：其作用是把被控量设定值。控制器：控制器包括比较部分和调节器两部分，是自动控制系统中的指挥机构。执行器：接收控制器发来的控制信号并放大到足够的功率。控制阀：调整物料或能量的平衡，使被控量回复至设定值。

4、什么是过程控制系统过度过程？在阶跃扰动动作用下，其过渡过程的基本形式有哪些？在正常控制过程中希望出现哪种形式？

答：被控变量从变化到稳定的整个调节过程中就是自动控制系统的过渡过程。在阶跃扰动动作用下，其过渡过程的基本形式归为5种形式，为单调发散、发散震荡、等幅震荡过程、单调衰减过程和衰减震荡过程。在正常控制过程中希望出现等幅震荡过程、单调衰减过程和衰减震荡过程。

5、过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些主要内容？它们的定义是什么？哪些是静态质量指标？哪些是动态质量指标？

答：过程控制系统过渡过程的质量指标包括最大偏差A（或超调量B）、余差C、衰减比n、过渡时间ts、上升时间tr、震荡周期T。最大偏差A（或超调量B）是指在控制过程中被控变量偏离给定值的最大值。余差C是指控制系统过渡过程结束时，被控变量新的稳态值与给定值间的差值。衰减比n是指过渡过程第一个波峰值与同方向上相邻的第二个波峰值之比。过渡时间ts是指过渡过程所经历的时间。上升时间tr是指系统在阶跃信号作用后，对于震荡系统，被控量开始从零变化上升到第一个达到稳态值时所经历的时间。震荡周期T是指过渡过程从第一个波峰到同相邻波峰之间的时间。静态质量指标有余差C、上升时间tr、震荡周期T。动态质量指标有最大偏差A、衰减比n、过渡时间ts、

6、什么是双位控制？有何特点？

答：位式控制中最常用的是双位控制，当测量值大于给定值时，控制器的输出为最大；当测量值小于给定值时，控制器的输出为最小值。实际的双位控制有一个中间区，具有结构简单、成本较低、易于实现等优点，在工业生产的液位控制、压力控制、温度控制等系统中得到了广泛的应用。

7、比例控制、积分控制、微分控制规律的输入/输出关系表达式是什么？各自的节约响应曲线如何？各有何特点？

答：比例控制规律的输入/输出关系表达式是⊿p(t)＝kpe(t)。积分控制规律的输入/输出关系表达式是⊿p(t)＝ki∫e(t)dt。微分控制规律的输入/输出关系表达式是⊿p(t)＝Tdde(t)/dt。比例控制的节约响应曲线可以看出，在偏差e(t)一定时，比例放大倍数kp越大，控制器输出值的变化量⊿p(t)也越大。积分控制的节约响应曲线可以看出是一条斜率不变的直线，其斜率就是积分速度Ki，其越大，积分作用就越强。微分控制的节约响应曲线可以看出当偏差为阶跃信号时，控制器的输出为无穷大，而其他时间均为零。比例控制的特点是作用及时，但精度不高。积分控制的特点是作用总是滞后于偏差的出现，控制不及时，但能消除余差。微分控制的特点是具有超前控制的作用，但不能消除余差。

8、比例度、积分时间、微分时间对系统过渡过程都有何影响？

答：比例度对系统过渡过程的影响是越小，比例作用越强，效果是最大偏差减小，震荡周期减小，余差减小，衰减减小。积分时间对系统过渡过程的影响是越大，积分作用越弱，失去积分作用，不能消除余差，