化工過程控制

什麼是過程控制？

操作一個物體（執行機構）以使一個引數保持在一個可接受的偏差範圍內，以偏離理想的所需條件。本質上，過程控制是將變異性從一個變數轉移到另一個變數。

有兩種基本的過程控制理念，反饋和前饋控制。

反饋控制

在反饋控制中，測量受控變數並與設定值進行比較。受控變數與設定值之間的偏差是誤差訊號。然後使用誤差訊號來減少受控變數與設定值的偏差。

正作用控制

如果受控變數隨著操縱變數的增加而增加，則使用正作用控制。

前饋控制

前饋控制是指操縱一個變數以達到預期的結果。這表明可以對過程的輸出做出預測，或者有一個模型可以預測由於操縱變數而導致的過程的輸出。

數學建模

守恆定律

質量、能量和動量的守恆定律是化學過程模型開發的基礎。當應用於控制容積（CV）時，變數的守恆定律的一般形式為

${\frac {d(X~IN~to~CV)}{dt}}-{\frac {d(X~OUT~of~CV)}{dt}}+{\frac {d(GENERATION~OF~X~within~CV)}{dt}}-{\frac {d(DISAPPEARANCE~of~X~within~CV)}{dt}}={\frac {d(ACCUMULATION~of~X~within~CV)}{dt}}$

當應用於質量時，這將變成質量守恆定律。假設沒有發生核反應，那麼質量的生成或消失速率為零。因此，我們有

${\frac {d(Mass~IN)}{dt}}-{\frac {d(Mass~OUT)}{dt}}={\frac {d(ACCUMULATION~of~Mass)}{dt}}$

用符號表示，我們可以說

${\dot {m}}_{in}-{\dot {m}}_{out}={\frac {dM}{dt}}$

其中 M 代表 CV 內的總質量

術語表

執行器

使最終控制元件啟用或移動的機械裝置。

直接合成

最終控制元件

其啟用或移動會導致動態過程發生變化的物理裝置。在過程控制中，最常見的最終控制元件是控制閥。

頻域

內部模型控制

IMC-PID 調節

一種 PID 調節方法，用於選擇調節引數以近似 IMC 推導的控制器。

梯形圖

一種用於表示控制演算法的半圖形程式語言。該語言使用邏輯裝置的符號來表達。裝置符號及其連線的排列類似於梯子。

拉普拉斯變換

從時域到拉普拉斯域的積分變換。給定時間函式 $f(t)$，拉普拉斯變換由以下公式給出

$F(s)=\int _{0}^{\infty }\!f(t)\;e^{-st}dt$

使用 $F(s)$ 來表示 $f(t)$ 的拉普拉斯變換是一種常見的約定；然而，在動力學和控制中，使用 $f(t)$ 和 $f(s)$ 分別表示時域函式及其拉普拉斯變換是一種常見的做法。

PID 控制器

PLC

Programmable Logic Controller，一種基於微處理器的電子裝置，用於實現控制演算法。

時域

齊格勒-尼科爾斯調節