第1章绪论 结果 大多数生产过程都具有非线性特性,弄清非线性产生的原因及非线性的实质是极为重 要的。对于一个不熟悉的生产过程,应先拟定合理的试验方案,并认真地进行反复的试验 和估算,才能达到分析了解非线性的目的。但决不能盲目地进行试验,以免得出含混不清 的错误结果,把非线性对象错当成线性对象来处理。 3.过程控制方案丰富多样 由于工业过程的复杂性和多样性,决定了过程控制系统的控制方案的多样性。为了满 足生产过程中越来越高的要求,过程控制方案也越来越丰富。通常有单变量控制系统,也 有多变量控制系统;有常规仪表过程控制也由计算机集散控制系统;有提高控制品质的控 制系统也有实现特殊工艺要求的控制系统;有传统的PID控制,也有先进控制系统,例如 自适应控制、预测控制、解耦控制、推断控制和模糊控制等 4.控制系统分为随动控制和定值控制 定值控制是过程控制的一种主要控制形式,在多数过程控制系统中,设定值是保持恒 定的或在很小的范围内变化,它们都采用一些过程变量,例如温度、压力、流量、成分等 作为被控变量,过程控制的主要目的在于减小或消除外界干扰对被控变量的影响,使被控 变量能够稳定在设定值或其附近,使工业达到优质、高产、低消耗与生产持续稳定的目标 5.过程控制系统有规范化的过程检测控制仪表组成 过程控制系统由过程检测、变送和控制仪表、执行装置的组成,通过各种类型的仪 表完成对过程变量的检测、变送和控制,并经执行装置作用于生产过程。传统的简单过 程控制系统是由过程检测控制仪表(包括测量元件、变送器、调节器和执行器)组成和被控 过程连接部分组成,从过程控制的基本组成来看,过程控制系统总是包括对过程变量的 检测变送、对信号的控制运算和输出到执行装置,完成所需操纵变量的改变,从而达到 所需的控制指标。 控制方案的确定、控制系统的设计、控制参数的整定都要以对象的特性为依据,而对 象的特性又如上述那样复杂而难以充分地认识,要完全通过理论计算进行控制系统设计与 控制参数的整定,至今仍不可能。目前已设计出各种各样的控制系统,都是通过必要的理 论论证和计算,并且经过长期的运行、试验、分析、总结起来的,只要采用现场调整的方 法得当,可望得到相当满意的控制效果。 1.2当前控制系统的发展的趋势 1.生产装置实施先进控制成为发展主流 早期的简单控制由于受到经典控制理论和常规仪表的限制,对工业过程中存在的耦合 性、非线性和时变性等难以解决。尽管在20世纪70年代以后,许多生产装置采用了DCS 但由于当时的理论和技术原因,控制水平仍停留在单回路PID控制、连锁保护控制等。随 着企业提出的高柔性、高效益的要求,上述控制方案已经不能适应,以多变量预测控制为第 1 章 绪 论 ·3· ·3· 结果。 大多数生产过程都具有非线性特性，弄清非线性产生的原因及非线性的实质是极为重 要的。对于一个不熟悉的生产过程，应先拟定合理的试验方案，并认真地进行反复的试验 和估算，才能达到分析了解非线性的目的。但决不能盲目地进行试验，以免得出含混不清 的错误结果，把非线性对象错当成线性对象来处理。 3. 过程控制方案丰富多样 由于工业过程的复杂性和多样性，决定了过程控制系统的控制方案的多样性。为了满 足生产过程中越来越高的要求，过程控制方案也越来越丰富。通常有单变量控制系统，也 有多变量控制系统；有常规仪表过程控制也由计算机集散控制系统；有提高控制品质的控 制系统也有实现特殊工艺要求的控制系统；有传统的 PID 控制，也有先进控制系统，例如 自适应控制、预测控制、解耦控制、推断控制和模糊控制等。 4. 控制系统分为随动控制和定值控制 定值控制是过程控制的一种主要控制形式，在多数过程控制系统中，设定值是保持恒 定的或在很小的范围内变化，它们都采用一些过程变量，例如温度、压力、流量、成分等 作为被控变量，过程控制的主要目的在于减小或消除外界干扰对被控变量的影响，使被控 变量能够稳定在设定值或其附近，使工业达到优质、高产、低消耗与生产持续稳定的目标。 5. 过程控制系统有规范化的过程检测控制仪表组成 过程控制系统由过程检测、变送和控制仪表、执行装置的组成，通过各种类型的仪 表完成对过程变量的检测、变送和控制，并经执行装置作用于生产过程。传统的简单过 程控制系统是由过程检测控制仪表(包括测量元件、变送器、调节器和执行器)组成和被控 过程连接部分组成，从过程控制的基本组成来看，过程控制系统总是包括对过程变量的 检测变送、对信号的控制运算和输出到执行装置，完成所需操纵变量的改变，从而达到 所需的控制指标。 控制方案的确定、控制系统的设计、控制参数的整定都要以对象的特性为依据，而对 象的特性又如上述那样复杂而难以充分地认识，要完全通过理论计算进行控制系统设计与 控制参数的整定，至今仍不可能。目前已设计出各种各样的控制系统，都是通过必要的理 论论证和计算，并且经过长期的运行、试验、分析、总结起来的，只要采用现场调整的方 法得当，可望得到相当满意的控制效果。 1.2 当前控制系统的发展的趋势 1. 生产装置实施先进控制成为发展主流 早期的简单控制由于受到经典控制理论和常规仪表的限制，对工业过程中存在的耦合 性、非线性和时变性等难以解决。尽管在 20 世纪 70 年代以后，许多生产装置采用了 DCS， 但由于当时的理论和技术原因，控制水平仍停留在单回路 PID 控制、连锁保护控制等。随 着企业提出的高柔性、高效益的要求，上述控制方案已经不能适应，以多变量预测控制为