调节阀和变送器是液位控制系统中的重要组成部分,一旦这两个设备发生故障,会对控制回路造成严重的影响,甚至会影响装置的安全性,研究调节阀和变送器故障模型对提高控制系统可靠性和稳定性具有重要作用。本文针对液位控制系统中气动调节阀粘滞故障和电容式差压变送器测量膜片的故障进行如下方面研究:1.建立了气动调节阀粘滞故障和电容式差压变送器测量膜片的故障模型,并分析了两种故障对液位控制系统性能的影响。2.根据调节阀粘滞故障和正弦外部干扰分别会导致控制器输出呈现三角波、正弦波形状的特点,本文提出了一种改进的面积比粘滞故障检测方法。该方法统计多个控制器输出波形并求其平均波形后,分别计算平均波形包围的面积与基准三角形面积、基准正弦波面积的比值。通过两个比值的大小来区分控制器输出信号的两种形状,进而检测出自衡或非自衡系统的振荡是否由调节阀粘滞故障引起。最后,通过仿真实验验证了该检测方法的有效性。3.针对调节阀粘滞故障的补偿控制问题,本文设计了一种稳态阀位下的补偿控制器。该方法以稳态阀位为目标,结合回路中的控制器传递函数、过程对象传递函数和粘滞参数的信息,设计出优化的补偿控制器,并在阀杆反向运动瞬间加入补偿控制器,对粘滞故障进行补偿。最后,仿真实验结果证明本文所提出的粘滞故障补偿控制器是有效的。