过程控制 李文涛 课后习题答案

不知道谁弄的 和我们要求的课后作业相似度很大，值得参考，另外答案准确度应该还行。

（1）最大偏差A —被控变量偏离给定值的最大数值 （给定值为800） A=843-800=43

C

超调量B —第一个波峰值与新稳定值之差 B=843-808=35

C

衰减比B1：B2 — 相邻两个波峰值之比 ( 843-808)/(815-808)=5 余差值 被控变量的新稳定值与给定值之偏差C=808-800=8

C

振荡周期 过渡过程同向两个波峰间间隔时间为周期T=20-5=15min

工艺规定的操作温度为800±9）C

，表示给定值为800C ，余差为9C ,由（1）得出的最大偏差A=43C <50C ，余差

C=8C

<9C ，所以该系统满足要求。

（1

）

（2）由图可知：

,22030250,30s T s 10%)10*196/()0196(/)]0()([ x y y k

（阶跃扰动为稳态值的10%，即k=10） （P36）计算法：阶跃响应表达式

)(/)()(0

y t y t y

)(0)

(10)2()( t t e t T t y

（）

选取t1=140s,t2=250s 对应

)2(),1(0

t t h h ，其中t2>t1>

由式（）可得

e

h T

t t )21(0

1)1( ，

e

h T

t t )22(0

1)2(

取自然对数并联立求解，得)]

2(1ln[)]1(1ln[1

200t t t t T

h h

； （

)]

2(1ln[)]1(1ln[)]2(1ln[1)]1(1ln[20000t t t t t t h h h h

为计算方便，选取

632.0)2(,39.0)1(0

t t h h 代入式（）和（）则

T=2（t2-t1)=s 220)140250(2 ;

s t t 302501402212 ;

10%)10*196/()0196(/)]0()([ x y y k 。

(1)影响物料出口温度的主要因素有：蒸汽压力、流量，冷物料温度、压力、流量。

(2)被控参数选热物料的出口温度，因为它直接决定着产品的质量；调节参数选蒸汽流量，因为它可以控制。

(3)从工艺安全和经济性的角度考虑，应该保证在系统发生故障时，调节阀处于闭合状态，避免因换热器温度过高而发生损坏和不必要的浪费。所以选择气开式。

(4) 被控参数为热物料的出口温度，因此调节规律选择PID 。温度变送器Km 为"+"；调节阀为气开，即Kv 为"+"；对于被控对象，当阀门开度增大时，热物料的出口温度升高，即K0为"+"。由于组成系统的各个环节的静态系数相乘为"+"，所以调节器的Kp 为"+"，即为反作用。 (5)

大修后变送器的量程由500℃变为300-200=100℃，变送器的放大倍数将发生变化，从而导致广义对象特性放大倍数发生变化：

032.005004

200

K ，00516.0200

300420'K K

系统的过渡过程将会发生变化，系统可能不稳定，此时，应该减小PID 调节器的比例放大系数，使p p

K K 5

1

' ，以保

证开环放大倍数const K K K K p p 00''

由广义对象特性试验可知，min 2.1min,3.2,64.04

2056010085

89 T K

根据表可得

367.02.13

.264

.01.11.11.1

T K p ，m in

96.32.13.33.3 i T

由于工艺上不允许塔釜的液位被抽空，所以从安全角度考虑，调节阀应该选择气开式，这样当发生事故时调节阀处于闭合状态。

液位变送器Km 为"+"；调节阀为气开式，即Kv 为"+"；被控对象：当阀门开度增大时，塔釜液位下降，所以Ko 为"-"；由于组成系统的各个环节的静态系数相乘为"+"，所以调节器的Kp 为"-"，即调节器应采用正作用方式。

(1)控制系统的框图

(2)因工艺要求加热温度不能过高，所以选择调节阀为气开式，这样就避免了发生故障时还会有蒸汽进入，造成危险和浪费。 (3)主调节器：温度 PID ；副调节器： 流量 P 或PI

副调节器：流量变送器Km 为"+"；调节阀为气开式，即Kv 为"+"；当阀门开度变大时，进入加热器的蒸汽增多，即副对象的系数Ko2为"+"；由于组成系统的各个环节的静态系数相乘为"+"，所以副调节器的Kp 为"+"，即副调节器应采用反作用方式。

主调节器：温度变送器Km 为"+"；调节阀为气开式，即Kv 为"+"；当蒸汽增多时，热物料的出口温度升高，即副对象的系数Ko1为"+"；由于组成系统的各个环节的静态系数相乘为"+"，所以主调节器的Kp 为"+"，即主调节器应采用反作用方式 。 (4)当蒸汽流量突然增加时，加热器的蒸汽会增多，FC 测量值增加，又因为FC 为反作用，所以FC 的输出减小，即阀门开度减小，从而通过改变蒸汽流量来稳定加热器的温度。

当冷物料突然增加时，热物料的出口温度降低，此时温度调节器TC 的测量值减小，又因为TC 为反作用，所以TC 的输出值增大，也就是流量调节器的测量值减小。因为流量调节器是反作用方式，即调节阀的开度增加，从而通过改变蒸汽流量使加热器的出口温度上升，直至稳定状态。

（1）流程图