一级造价工程师

第十八讲 自动控制系统、智能技术及计算规则
一、内容提要
这节课主要介绍第六章第五节自动控制系统的常识、第六节仪表安装、第七节楼宇智能化技术和第八节工程量清单项目设置及工程量计算规则。
二、重点、难点
仪表、仪表附件、仪表管路安装、调试方法。电气设备安装工程量计算规则和工程量计算方法。自动控制系统的基本概念、自动控制系统的分类、楼宇智能化技术的基本知识。
三、内容讲解
大纲要求：
1、熟悉所选考专业组系统的安装及调试工艺和相关规范的基本内容。
2、掌握安装工程工程量清单项目设置及工程量计算规则。
3、掌握安装工程工程量计算方法，并能够根据工程图纸编制、审核工程量清单。
第五节 自动控制系统的常识
一、自动控制系统的种类
熟悉自动控制系统的分类、特点。
自动调节系统一般由变送器、调节器及调节阀组成，其作用是把来自变送器的标准测量值，与给定值比较，若产生偏差，调节器则按事先选定的调节规律调整偏差，并通过调节阀来执行调节器的调节指令。自动控制系统的种类要掌握。
（一）按给定值的不同来分类的调节系统
（1）定值凋节系统。
（2）程序（或顺序）调节系统。
（3）随动调节系统（又称自动跟踪调节系统）。
（二）按自动化工具不同分类的调节系统
（1）常规调节系统。
（2）计算机调节系统。
（三）按调节参数多少分类的调节系统
（1）简单调节系统。
（2）复杂调节系统。
例：常规调节系统中的关键仪表设备有( )。
A．调节器 B．传感器 C．控制器 D．执行器
答案：AD 
二、自动控制系统的常用术语
了解自动控制系统的常用术语。
（1）调节对象，又称被调对象，简称对象。在自动调节系统中，把需要调节的工艺设备的有关部分称为调节对象。
（2）被调参数。指能够表征设备运转情况并需要进行调节的工艺参数。
（3）调节参数。用来克服干扰对被调参数的影响，实现调节作用的参数叫调节参数。
（4）给定值x。工艺上希望被调参数所保持的数值。
（5）偏差e。被调参数的测量值与给定值之差。
（6）干扰f指引起被调参数偏离结定的一切因素。
（7）反馈。将被调参数的信号反送到调节器的比较元件去的通道称为反馈回路，简称反馈。
三、自动控制系统的常识
1、系统的静态、动态和于扰作用
2、自动调节系统的过渡过程
3、调节系统的品质指标
4、调节对象的特性包括：（1）放大系数K；（2）对象的滞后；（3）时间常数T。
5、调节对象的负荷与自衡。 
四、自动控制系统的表示方法
自动控制系统是用方块图的形式表示系统中各组成部分的功能和信号（或变量）传递关系，它的每一个方块表示组成部分的一种功能，箭头的方向标明信号（或变量）的传递方向。
在方块图中有四种基本符号：（1）信号线；（2）引出点；（3）比较点；（4）方块。
方块图中的每个方块为系统或元件的传递函数，它反映了各个环节间的因果关系。
根据系统的不同，可以有各种各样的方块图。但任何一种复杂的方块图都是由串联、并联、反馈这三种基本形式组成的。
五、基本调节规律
重点掌握位式调节、比例调节、积分调节和微分调节四种基本调节规律。
（一）位式调节
位式调节的最简单型式是双位调节。当测量值大于给定值时，调节器的输出为最小；而测量值小于给定值时，调节器的输出为最大。调节间的动作是不连续的，被调参数始终在给定值附近上下波动。
（二）比例调节
比例凋节是指阀门开度与被调参数的偏差成比例的调节规律。它的特点是能实现输出量等于输入量，使被调参数趋于稳定，达到系统的平衡状态。
（三）积分调节
积分调节就是在余差没有消除之前，调节器输出的变化速度不等于零，使调节阀的动作继续进行而不停止。余差越大，调节阀动作越快，调节器输出的变化也越快。 [Page]
（四）微分调节
（五）比例与积分、微分调节
无论是积分调节规律。还是微分调节规律，均不能单独使用。它们只能与比例调节规律结合构成比例积分、比例微分或比例积分微分调节规律。
六、自动控制系统
了解自动控制系统的特点及应用。
（一）简单控制系统
简单控制系统，通常是指由一个测量元件及变送器、一个调节器、一个调节阀和一个对象所组成的单闭环控制系统，又称为单回路控制系统。
（二）串级控制系统
串级控制系统是应用最早，效果最好，使用最广泛的一种复杂控制系统。它的特点是两个控制器相串接，主控制器的输出作为副控制器的设定，适用于时间常数及纯滞后较大的被控制对象。
（三）比值控制系统
常见的比值控制系统有单闭环比值、双闭环比值和串级比值三级控制系统。
（四）选择性控制系统
安全软限控制，是指当一个工艺参数将要达到危险值时，就适当降低生产要求，让它暂时维持生产，并逐渐调整生产，使之朝正常工况发展。能实现软限控制的控制系统称为选择性控制系统，又称为取代控制系统或超驰控制系统。
（五）分程控制系统
简单控制系统是一个控制器的输出带动一个调节阀动作，而分程控制系统的特点是一个控制器的输出同时控制几个工作范围不同的调节阀。
分程是靠阀门定位器或电-气阀门定位器来实现的。
（六）前馈控制系统
前馈控制是按照干扰作用的大小来进行控制的。当扰动一出现，就能根据扰动的测量信号控制操纵变量，及时补偿扰动对被控制变量的影响，控制是及时的，如果补偿作用完善，可以使被控变量不产生偏差。
在实际使用中往往采用前馈与反馈复合在一起的控制系统，被称为前馈一反馈控制系统，有时简称前馈控制系统，利用前馈控制克服主要干扰，用反馈控制消除其他于扰。
（七）三冲量控制系统
（八）自适应控制系统
自适应控制系统是一个具有自动适应能力的系统，它必须能够察觉过程与环境的变化，并自动地校正控制规律。一个自适应控制系统至少应包含以下三个部分：
（1）具有一个检测机构，能对环境和过程本身进行监视，并具有对检测数据进行分类，以及消除数据中噪声的能力。
（2）具有衡量本系统控制效果好坏的性能指标的确切定义，并能够测量或计算性能指标，判断系统是否偏离最优控制状态。
（3）具有自动调整控制规律的功能。
（九）双重控制系统
对于一个被控变量采用两上或两个以上操纵变量进行控制的控制系统称为双重或多重控制系统。
从整体来看，双重控制系统仍是一个定值控制系统，该系统具有良好的静态性能。由于双得控制系统较好地解决了动与静的矛盾，从而达到了操作优化的目的。
（十）预测控制
预测控制是近年来出现的几种不同名称的新型控制系统的总称。它们包括模型预测启发式控制（MPHC）、动态矩阵控制（DMC）和模型算法控制（MAC）等。
（十一）模糊控制
模糊控制的理论基础是模糊集合理论。
模糊控制的构思可以说是吸收了人工控制时的经验。
整个控制过程是先把精确量模糊化，然后经模糊集合处理后，再转变成精确量。按一定的规则决定控制作用的等级（输出变化量U）。
（十二）故障检测、诊断与容错控制
过程控制中的故障检测与诊断技术主要有下列几个方面。
（1）基于稳态数学模型进行故障检测。
（2）基于动态数学模型进行故障检测。
（3）故障树和网络分析法。
（4）采用专家系统进行故障检测和诊断。
例：在自适应控制系统中，依据实际过程的输入与输出测量信息，直接优化控制器的参数，使性能指标达到最佳的是( )。
A．自整定控制器 B．自校正控制器
C．模型参考自适应控制系统 D．自学习系统
答案：D 
七、集散控制系统
集散控制系统（DCS）又名分散控制系统，它们都是集中分散控制系统的简称。它是集计算机技术、控制技术、通讯技术和CRT技术为一体的综合性高科技产品。DCS通过操作站对整个工艺过程进行集中监视、操作、管理，通过控制站对工艺过程各部分进行分散控制，既不同于常规仪表控制系统，又不同于集中式的计算机控制系统，而是集中了两者的优点，克服了它们各自的不足。DCS具有如下特点：
（1）控制功能多样化。
（2）操作简便。
（3）系统便于扩展。
（4）维护方便。
（5）可靠性高。
（6）便于与其计算机联用。
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第六节 仪表安装
一、自控仪表附件安装
（一）自控仪表的取源部件
熟悉自控仪表的取源部件的安装特点、要求。重点是仪表阀门的安装要求。
取源部件仅指直接与工艺设备、工艺管道连接的一次部件及取源阀门等，不包括检测元件及检测仪表。
1、一次部件包括：
（1）温度部件。包括温度计插座、温度扩大管、温度计套管等。
（2）取压、取样部件。包括取压短管，取样装置或短管、压力表等，流量用均压环、液体流量取压装置或短管等。
2、仪表阀门
仪表阀安装位置应有一次阀门，也有二次阀门。一次阀门的设置是防止管路堵塞而切断工艺介质的通路。二次阀门以备仪表设备故障或需经常拆除用。
仪表阀门尺寸最大不超过DN50。常用类型有各种材质规格：带外套螺器的外螺纹截止阀、内螺纹截止阀、法兰截止阀、高压截止阀、高压角阀、卡套截止阀、气源球阀、焊接阀等。
仪表阀门根据

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