过程控制系统试题(A)答案

《过程控制系统》试题（A ）答案

误差种类

产生原因

对测量结果影响 随机误差

主要由于检测仪器或测量过程中某些未知或无法控制的随机因素综合作用的结

果。

随机误差的变化通常难以预测，因此无法通过实验方法确定、修正和消除，但可通过多次测量比较发现随机误差服从的统计规律。这样，就可以用数理统计方法，对其分布范围做出估计，得到随机误差影响的不确定度。

系统误差

测量所用的工具（仪器、量具等）本身性能不完善或安装、布置、调整不当而产生的误差；因测量方法不完善、或者测量所依据的理论本身不完善；操作人员视读方式不当造成的读数误差等。 系统误差产生的原因和变化规律一般可通过实验和分析查出，因此，测量结果中系统误差可被设法确定并校正消除。

粗大误差

粗大误差一般由外界重大干扰或仪器不正确的操作

等引起。

正常的测量数据应是剔除了粗大误差的数据，所以通常测量结果中不包含由粗大误差引起的测量误差。

一、（20分）答：

（5分） 1. 影响物料出口温度的主要因素有：物料的入口温度和流量；蒸汽的入口温度、流量和压力；搅拌速度。 温度控制系统原理框图如下：

TC

搅拌器

物料入口

蒸汽

冷凝水

出口

图1

（5分）2. 当要求出口温度准确控制时，应选择比例积分控制规律。比例作用可以减小余差；积分作用可以消除误差，使出口温度准确。

（5分）3. 当控制器的积分时间常数增大时，积分作用变弱，系统稳定性变好，控制精度下降，调节速度变快。原理：积分作用是当有误差时不断累加，其过程比较缓慢，积分时间常数增大，积分作用减弱，则积分作用的过程要相对加快，对系统的控制作用要变得相对及时，因此调节速度快，系统稳定性加强；但是积分作用的减弱将使得余差变大，则控制精度降低。

（5分）4. 比例增益应增加，而积分时间常数要减小。

原因：由于微分作用的加入使系统稳定性增加，动态响应过程缩短，因此可以适当提高比例增益，加强积分作用，即减小积分时间常数。 二、（20分） 答：

（5分）1. 控制方案见工艺流程图。 （5分）2. 系统的主要干扰量有燃料气流量和压力波动、原油入口的流量和温度。其中燃料气流量和压力波动的干扰在副回路中，当燃料气压力出现波动时，可通过副回路及时调整，克服干扰。

（5分）3. 控制阀采用气开阀：当燃烧气压力增大时，出口温度升高，因此主控制器为反作用；当阀开大时，压力增大，为满足负反馈，副控制器为反作用。 （5分）4. 在系统稳定的情况下，燃料气压力突然升高时，造成PC 输入量增大，因为PC 为反作用，所以PC 输出量减小，因控制阀为气开阀，所以阀开度减小，燃料气压力降低。同时当燃料气压力升高时，在副回路还没有来得及调整时，原油出口温度有较小升高，TC 输入量增大，因为TC 为反作用，所以TC 输出量下降，控制阀开度减小，同样使燃料压力下降，从而使原油出口温度降低。

物料出

口温度

温度控制器控制阀

换热器

温度变送器

设定值

燃烧气 出口温度 炉膛温度 原油

TC PC

FC1

阀1 A 流量对象 流量变送器 FC2 阀2

B 流量对象 流量变送器 K

三、（15分）答：

（5分）1. 控制方案见工艺流程图。

(5分3. 串级控制系统和前馈反馈控制系统克服干扰方式的优缺点：

①前馈反馈控制系统需要“专用”控制器，专门设计，而串级控制系统使用常规控制器即可；

②前馈反馈控制系统的前馈模型精度依赖于干扰对象特性的模型精度，必须是针对“可测”的干扰；

③前馈反馈控制系统适用于干扰量可测但不可控，而串级控制系统是可测也要可控；

④一个前馈控制通道只针对具体一个干扰量，串级控制中的副回路可以包含多个干扰量。 四、（10分）答：

（5分）1. 控制原理图见方块图。

燃烧气 出口温度 炉膛温度

原油

+ Gff

TC