绪论
1.化工自动化：用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。 2.实现化工生产过程自动化目的：
（1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。 （2）减轻劳动强度，改善劳动条件。
（3）能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力
的目的。
（4）生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭
体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。
第一章
1.化工生产过程自动化内容：自动检测、自动保护、自动操纵、自动控制四个方面，其中自动控
制是核心。
液位自动控制系统方块图
（1）方框图由方框、信号线、比较点、引出点组成
（2）方块图中的每一个方块都代表一个具体的装置。方块与方块之间的连线，只是代表方块之
间的信号联系，并不代表方块间的物料联系，方块间的箭头也只是代表信号作用的方向，与工艺流程图上的物料线是不同的
2.自动检测系统：利用各种检测仪表对主要工艺参数进行测量、指示或记录的，称为自动检测系
统。
3.自动信号及联锁系统：生产过程中的一种防止事故发生和扩大的安全装置。
4.自动操纵及自动开停车系统：根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。 5.自动控制系统：用一些自动控制装置，对生产中某些关键性参数进行自动控制，使它们在受到
外界干扰的影响而偏离正常状态时，能自动地控制而回到规定的数值范围的控制系统。
6.自动控制系统的基本组成：被控对象、测量变送装置、自动控制器、执行器。
7.被控对象：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫被控对象，简称对
象。
8.反馈：把系统（或环节）的输出信号直接或经过一些环节重新返回到输入端的做法叫做反馈。
反馈信号取负值就叫做负反馈； 如果反馈信号取正值，反馈信号使原来的信号加强，那么叫做正反馈。
9.自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。
它与自动检测、自动操纵、等开环系统比较，最本质的区别，就在于自动控制系统有负反馈。开环系统中，被控变量是不反到输入端的。 10.自动控制系统分类
给定值是否变化和如何变化: 定值控制系统、 随动控制系统 和 程序控制系统。
控制规律：比例、比例积分、比例微分、比例积分微分
11.控制系统静态与动态：在自动化领域中，把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统的静态； 把被控变量随时间变化的不平衡状态称为系统的动态
在自动化领域中的静态是指：系统中各信号的变化率为零，即信号保持在某一常数不变化，而不是指物料不流动或能量不交换。因为在自动控制系统在静态时，生产还在进行，物料和能量还有进有出，只是平稳进行没有改变就是了。
12. 采用阶跃干扰的原因：
①这种干扰比较突然，比较危险，对被控变量影响最大，若一个控制系统能够有效克服
阶跃干扰，那么对其他比较缓和的干扰也一定能很好克服；
②阶跃干扰形式简单，容易实现，便于分析和计算
系统的过渡过程：系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程，称为系统的过渡过程。 13.自动控制系统在阶跃干扰作用下的过渡过程基本形式：
(1)非周期衰减过程: 被控变量在给定值的某一侧作缓慢变化，没有来回波动，最后稳定
在某一数值上。
(2)衰减振荡过程: 被控变量上下波动，但幅度逐渐减小，最后稳定在某一数值上。 (3)等幅振荡过程: 被控变量在给定值附近来回波动，且波动幅度保持不变。
(4)发散振荡过程: 被控变量来回波动，且波动幅度逐渐变大，即偏离给定值越来越远。 14.控制系统的过渡过程是衡量控制系统品质的依据。
控制系统的品质指标：
（1） 最大偏差：是指在过渡过程中，被控变量偏离给定值的最大数值A （2） 超调量：第一个峰值A与新稳定值C之差，即B=A-C （3）衰减比：前后相邻两个峰值的比。（B ：B’= 4:1—10:1）换算为n:1
（4）余差：当过渡过程终了时，被控变量所达到的新的稳定值与给定值之间的偏差C
（5）过渡时间：从干扰作用发生的时刻起，直到系统重新建立新的平衡时止，过渡过程所经历的时间（从干扰开始作用时起，直至被控变量进入新稳定值的+-2%的范围且不再越出时为止所经历的时间）
（6）振荡周期或频率：过渡过程通向两波峰之间的时间间隔叫做振荡周期或工作周期，其倒数为振荡频率
13.一个自动控制系统概括成两大部分：工艺过程部分 和 自动装置部分。自动化装置部分通常包括测量与变送装置、控制器和执行器。过渡过程品质的好坏，在很大程度上决定于对象的性质
第二章
1.研究对象的特性：就是用数学的方法来描述出对象输入量与输出量之间的关系
对象的输出量：被控变量；
对象的输入量：控制作用、干扰作用
通道：对象的输入变量至输出变量的信号联系 控制通道：控制作用至被控变量的信号联系 干扰通道：干扰作用至被控变量的信号联系
2.对象的数学模型：对象特性的数学描述就称为对象的数学模型。
对象的数学模型分类：静态数学模型 和 动态数学模型。
静态数学模型描述的是对象在静态时的输入量与输出量之间的关系；
动态数学模型描述的是对象在输入量改变以后输出量的变化情况。 动态数学模型是在静态数学模型基础上的发展，静态数学模型是对象在达到平衡状态时的动态数学模型的一个特例。 3.数学模型的表达形式：
（1）非参量模型（非参量形式）当数学模型是采用曲线或数据表格等来表示时，称为非参量模型。
（2）参量模型（参量形式）当数学模型是采用数学方程式来描述时，是参量模型。 4.建模目的
（1）控制系统的方案设计（2）控制系统的调试和控制器参数的确定（3）制定工业过程操作优化方案（4）新型控制方案及控制算法的确定（5）计算机仿真与过程培训系统（6）设计工业过程的故障检测与诊断系统
5.建立对象的数学模型的方法：机理建模 和 实验建模。
根据对象或生产过程的内部机理，列出各种有关的平衡方程，从而获取对象（或过程）的数学模型，这类模型通常称为机理建模
掌握机理法建立对象的数学模型，如一阶对象（貌似不考如何推导）
Tdh?h?KQ1dt（T称时间常数，K称放大系数）简单水槽对象的数学模型
所谓对象特性的实验测取法，就是在所要研究的对象上，加上一个人为地输入作用，然后用仪表记录并表征对象特性的物理量随时间变化的规律，得到一系列实验数据。这些数据或曲线就可以用来表示对象的特性。有时，为了进一步分析对象的特性，对这些数据或曲线再加以必要的数据处理，使之转化为描述对象特性的数学模型
系统辨识：应用对象的输入输出的实测数据来决定其模型的结构和参数 阶跃干扰（1）不需要特殊的信号发生器，在装置上进行极为容易 （2）不需要增加特殊仪器设备，测试工作量也不大 6.对象特性的参数：放大系数K，时间常数T，滞后时间τ，
a、放大系数 K：在系统是稳定条件下，输入量与输出量之间的关系——系统的静态特性
物理意义：K等于对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。 b、时间常数 T：在一定的输入作用下，被控变量完成其变化所需时间的参数
物理意义：当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始速度变化，达到新的稳态值所需要的时间。( 或当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新的稳态值的63.2%所需要的时间。 即t=T时，h=63.2%hmax; 从加入输入作用后，经过3T时间，液位已经变化了全部变化范围的95%，这时，可以近似地认为动态过程基本结束。 即t=3T时，h(3T)=95%hmax 。时间常数T是反映被控变量变化快慢的参数，因此它是描述对象动态特性的一个重要参数。) c、滞后时间τ：滞后时间τ是纯滞后时间τ0和容量滞后τr的总和。
物理意义：输出变量的变化落后于输人变量变化的时间称为纯滞后时间，纯滞后的产生一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间或测量点选择不当、测量元件安装不合适等引起的。有些对象在受到阶跃输入作用x后，被控变量y开始变化很慢，后来才逐渐加快，最后又变慢直至逐渐接近稳态值称容量滞后或过渡滞后。容量滞后一般是因为物料或能量的传递需要通过一定的阻力而引起的。所以滞后时间τ也是反映对象动态特性的重要参数。 要求一阶对象
无滞后特性的对象方程式描述：
dy(t)T?y(t)?Kx(t)dt
有滞后特性的对象方程式描述：
Tdy(t??)?y(t??)?Kx(t)dt
第三章 检测仪表与传感器
1.测量误差：由仪表读得的被测值与被测值真值之间，总是存在一定的差距，这一差距称为测量误差。 测量误差的表示方法：绝对误差 和 相对误差。
相对百分误差：δ=Δmax/（测量范围上限值?测量范围下限值）
允许相对百分误差：δ=±仪表允许的最大绝对误差值/（测量范围上限值?测量范围下限值） 5.仪表的性能指标：
（1）精确度：将允许误差的“±”和“%”去掉后的数值，便是用来确定仪表的精确度等级。
我国生产的仪表常用的精度等级有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0.
（2）变差：指在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在仪表全部测量范围内进行正反
行程时，被测量值正行和反行所得到的两条特性曲线之间的最大偏差。
变差=最大绝对差值/（测量范围的上限值-测量范围的下限值）
（3）灵敏度：仪表指针的线位移或角位移，与引起这个位移的被测参数变化量之比值称为仪表
的灵敏度。
（4）分辨力：指数字显示器的最末位数字间隔所代表的被测参数变化量。
（5）线性度：是表征线性刻度仪表的输出量与输入量的实际校准曲线与理论直线的吻合程度。 （6）反应时间：当用仪表对被测量进行测量时，被测量突然变化后，仪表指示值总是要经过一
段时间后才能准确地显示出来，这段时间就称为反应时间。就是用来衡量仪表能不能尽快反映出参数变化的品质指标。
6.测量压力或真空度的仪表分类：
（1）液柱式压力计 根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量