过程控制工程课后习题参考答案前三章
过程控制工程 戴连奎课后题答案
过程控制工程戴连奎课后题答案1. 什么是过程控制工程？过程控制工程是一门综合应用科学，研究如何对工业生产过程进行控制和优化的学科。
它涉及多个领域的知识，包括自动化工程、仪器仪表、计算机科学、电气工程等。
过程控制工程的主要任务是通过设计和实现控制系统，使工业生产过程能够达到既定的目标，并保持稳定的运行状态。
2. 过程控制系统的基本组成部分有哪些？一个典型的过程控制系统包括以下几个基本组成部分：•传感器：用于感知和测量工业生产过程中的各种参数，如温度、压力、流量等。
•执行器：根据控制系统的指令，控制工业生产过程中的某些执行元件的运动，如阀门、电机等。
•控制器：根据传感器测量到的过程参数，计算出相应的控制指令，用于调节执行器的运动。
•信号处理模块：用于将传感器测量到的模拟信号转换成数字信号，方便计算机对其进行处理。
•计算机：根据控制器的指令和传感器的反馈数据，进行计算和决策，实现对工业生产过程的控制。
•通信网络：用于传输控制指令和传感器反馈数据的通信网络。
3. 过程控制工程中常用的控制模式有哪些？在过程控制工程中，常用的控制模式包括以下几种：•开环控制：控制器只根据事先设定的控制指令来操作执行器，没有对执行结果进行反馈和调整。
这种控制模式简单，但对于系统参数变化、干扰等因素不敏感，容易产生偏差。
•闭环控制：控制器根据传感器反馈的过程参数来调整控制指令，使系统保持稳定。
闭环控制能够对系统参数变化和干扰作出及时的调整，提高控制精度和鲁棒性。
•嵌套控制：将一个控制系统作为另一个控制系统的一部分，形成多层次、多级联的控制结构。
这种控制模式适用于复杂的工业过程，能够提高系统的稳定性和鲁棒性。
•模糊控制：根据输入和输出的模糊关系，设计模糊规则，并根据模糊规则进行推理和决策，实现对工业生产过程的控制。
模糊控制能够应对系统参数变化和干扰等非线性因素，适用于模型复杂的工业过程。
•自适应控制：根据系统内部的模型或反馈信息，自动调整控制器的参数，以适应系统参数变化和干扰的影响。
过程控制课后习题答案解析
.WORD完美格式.第1章自动控制系统基本概念~~1-3 自动控制系统主要由哪些环节组成？解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
~~ 1-5 题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
题1-5图加热器控制流程图解PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
~~~~~ 1-7 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？解测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器；控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。
~~~1-8．试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质？解：被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。
被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。
控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。
给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。
它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。
操纵变量（调节变量）——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。
或实现控制作用的变量。
操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。
~~~1-11 题l-11图所示为一反应器温度控制系统示意图。
A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。
过程控制工程智慧树知到答案章节测试2023年中国石油大学(华东)
第一章测试1.广义对象包括（）。
A:被控对象B:检测元件C:执行器D:控制器答案:ABC2.先进控制有（）。
A:时滞补偿B:故障诊断C:预测控制D:解耦控制答案:ABCD3.过程控制系统中，代替人眼睛的是（）。
A:执行器B:控制器C:检测装置D:被控对象答案:C4.控制系统组成中具有大脑功能的是（）。
A:控制装置B:检测装置C:执行机构D:被控对象答案:A5.控制目标中不需要考虑环保因素。
A:对B:错答案:B6.随动控制系统的设定值是随时间变化的。
A:对B:错答案:A第二章测试1.被控对象的动态特性是描述被控对象输入输出关系动态特征的。
A:错B:对答案:B2.稳态指的是被控量不再随时间变化时，系统处于平衡状态。
A:对B:错答案:A3.误差绝对值积分（IAE）准则可避免正负积分面积相消现象。
A:对B:错答案:A4.灰箱模型是基于过程动态学的机理建模。
A:对B:错答案:B5.调节通道对象特性的T0小对控制系统有利。
A:错B:对答案:B6.比例积分作用为系统增加了一个开环零点，使系统相角超前，增加了稳定性。
A:错B:对答案:B7.调节系统在纯比作用下已整定好，加入积分作用后，为保证原稳定度，此时应将比例度（）A:减小B:不变C:增大D:先增大后减小答案:C8.对于气动执行机构，当信号压力增加，推杆下移的，称该气动执行机构为A:可调式B:反作用式C:正作用式D:移动式答案:C9.在控制系统中，工艺变量需要控制的生产过程、设备或机械等，称为（）A:反馈B:控制器C:被控过程D:设定值答案:C10.下面对过程的控制质量没有影响的是（）A:扰动通道放大倍数B:扰动通道时间常数C:控制通道放大倍数D:扰动通道纯滞后时间答案:D11.过渡过程品质指标中，余差表示（）A:新稳态值与给定值之差B:测量值与给定值之差C:超调量与给定值之差D:调节参数与被调参数之差答案:A12.下列哪个参数不是描述对象特性的参数（）A:tB:TC:KD:τ答案:A13.受控制器的操纵，使被控变量保持在设定值的物理量是（）A:操纵变量B:被控对象C:设定值D:测量值答案:A14.在阶跃扰动作用下，过程控制系统的过渡过程出现的形式如下，（）是一种稳定控制系统A:非振荡发散过程B:衰减振荡过程C:发散振荡过程D:等幅振荡过程答案:B15.以下哪个传递函数可以表示积分环节（）A:TsB:KC:K/(Ts)D:K/(Ts+1)答案:C16.PID参数整定方法有（）A:响应曲线法B:临界比例度法C:继电器型PID自整定法D:经验法答案:ABCD第三章测试1.下列哪种不属于复杂控制系统？A:流量控制系统B:前馈控制系统C:串级控制系统D:解耦控制系统答案:A2.串级控制对所有的干扰都有很强的克服能力A:对B:错答案:B3.串级控制副参数的选择需要注意的问题有（）？A:副参数必须可测B:调节阀与副参数之间具有因果关系C:尽可能将带有非线性或时变特性的环节包含于副回路中D:副参数的选择应使副对象的时间常数比主对象的时间常数小答案:ABCD4.串级控制多用于（）场合？A:用于所有的控制场合；B:用于时滞较大的对象；C:用于对象具有较大的非线性特性，且负荷变化较大；D:用于克服变化剧烈和幅值大的干扰；答案:BCD5.均匀控制有（）两种形式？A:前馈均匀控制B:单回路均匀控制C:串级均匀控制D:比值均匀控制答案:BC6.前馈控制的基本原理是（）？A:可变性原理B:等价原理C:不变性原理D:抗干扰原理答案:C7.动态前馈的效果一定比静态前馈的效果好。
（完整版）过程控制习题与答案
（完整版）过程控制习题与答案第1章绪论思考题与习题1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？解答：1．控制对象复杂、控制要求多样2. 控制⽅案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的⼀种主要控制形式5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪⼏部分组成？解答：过程控制系统：⼀般是指⼯业⽣产过程中⾃动控制系统的变量是温度、压⼒、流量、液位、成份等这样⼀些变量的系统。
组成：控制器，被控对象，执⾏机构，检测变送装置。
1-3简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动（⼲扰）量、设定（给定）值和偏差的含义？解答：被控对象⾃动控制系统中，⼯艺参数需要控制的⽣产过程、设备或机器等。
被控变量被控对象内要求保持设定数值的⼯艺参数。
操纵变量受控制器操纵的，⽤以克服扰动的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。
扰动量除操纵变量外，作⽤于被控对象并引起被控变量变化的因素。
设定值被控变量的预定值。
偏差被控变量的设定值与实际值之差。
1-4按照设定值的不同形式, 过程控制系统可分为哪⼏类？解答：按照设定值的不同形式⼜可分为:1．定值控制系统定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统.定值控制系统的作⽤是克服扰动对被控变量的影响,使被控变量最终回到设定值或其附近.以后⽆特殊说明控制系统均指定值控制系统⽽⾔.2.随动控制系统随动控制系统的设定值是不断变化的.随动控制系统的作⽤是使被控变量能够尽快地,准确⽆误地跟踪设定值的变化⽽变化3.程序控制系统程序控制系统的设定值也是变化的，但它是⼀个已知的时间函数，即设定值按⼀定的时间程序变化。
1-5 什么是定值控制系统?解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。
1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？为什么说研究控制系统的动态⽐其静态更有意义？解答：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。
过程控制工程课后作业答案
第一章 纸质作业答案一、调节阀的流量特性是指通过调节阀的流量和阀杆行程之间的关系。
调节阀的流量特性有线性型，等百分比型，快开型，抛物线型调节阀流量特性选择的目的主要是从非线性补偿的角度来考虑，利用调节阀的非线性来补偿广义对象中其它环节的非线性，从而使整个广义对象的特性近似为线性。
二、简单控制系统是由一个被控对象、一个测量元件及变送器、一个控制器和一个执行器所构成的单闭环控制系统，也成为单回路控制系统。
简单控制系统的典型方块图为三．按照已定的控制方案，确定使控制质量最好的控制器参数值。
经验凑试法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法 四、解：(1) 选择流出量o Q 为操纵变量，控制阀安装在流出管线上， 贮槽液位控制系统的控制流程图为(2) 被控对象：液体贮槽控制器执行器被控对象测量元件及变送器+－控制信号操纵变量被控变量测量值偏差扰动变量给定值被控变量：贮槽液位操纵变量：贮槽出口流量主要扰动变量：贮槽进口流量五、解：Q为操纵变量，控制阀安装在流入管线上，(1) 选择流入量i贮槽液位控制系统的控制流程图为为了防止液体溢出，在控制阀气源突然中断时，控制阀应处于关闭状态，所以应选用气开形式控制阀，为“+”作为方向。
Q增加时，被控变量液位是上升的，故对象为“+”作用方向。
由于操纵变量即流入量i控制阀和被控对象都是“+”作用方向，为使控制系统具有负反馈作用，控制器应选择反作用。
Q为操纵变量，控制阀安装在流出管线上，(2) 选择流出量o贮槽液位控制系统的控制流程图为为了防止液体溢出，在控制阀气源突然中断时，控制阀应处于全开状态，所以应选用气关形式控制阀，为“-”作为方向。
Q增加时，被控变量液位是下降的，故对象为“-”作用方向。
由于操纵变量即流出量o控制阀和被控对象都是“-”作用方向，为使控制系统具有负反馈作用，控制器应选择反作用。
六、（1）加入积分作用后，系统的稳定性变差，最大动态偏差增大、余差减小加入适当的微分作用后，系统的稳定性编号，最大动态偏差减小，余差不变。
过程控制课后习题答案
过程控制课后习题答案过程控制课后习题答案过程控制是一门涉及工程领域的重要学科，它主要研究如何通过控制系统来实现对工业过程的自动化控制。
在学习过程控制的过程中，课后习题是巩固知识和提高能力的重要途径。
下面将为大家提供一些过程控制课后习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。
1. 什么是过程控制系统？答案：过程控制系统是指通过传感器采集过程变量的信息，经过控制器进行处理，再通过执行器对过程进行调节，从而实现对过程的自动化控制的一种系统。
它由传感器、控制器和执行器组成。
2. 什么是反馈控制？答案：反馈控制是一种常见的控制方式，它通过比较实际输出与期望输出之间的差异，将差异信号作为反馈信号输入到控制器中，从而调整控制器的输出信号，使实际输出逐渐趋近于期望输出。
3. 什么是前馈控制？答案：前馈控制是一种通过提前预测未来的扰动信号，并将其作为控制器的输入信号进行补偿的控制方式。
它可以在扰动进入系统之前对其进行抵消，从而提高系统的稳定性和响应速度。
4. 什么是PID控制器？答案：PID控制器是一种常用的控制器类型，它由比例控制、积分控制和微分控制三个部分组成。
比例控制根据误差的大小来调整输出信号，积分控制根据误差的累积来调整输出信号，微分控制根据误差的变化率来调整输出信号。
PID控制器可以通过调节三个部分的参数来实现对系统的精确控制。
5. 什么是开环控制和闭环控制？答案：开环控制是指控制器的输出信号不受系统状态的反馈影响，只根据输入信号进行调节的一种控制方式。
闭环控制是指控制器的输出信号受到系统状态的反馈影响，通过比较实际输出与期望输出之间的差异来调节输出信号的一种控制方式。
闭环控制具有更好的稳定性和鲁棒性。
6. 什么是控制系统的稳定性？答案：控制系统的稳定性是指系统在受到扰动或参数变化时，能够保持输出信号在可接受范围内波动或迅速恢复到期望值的能力。
稳定性是控制系统设计中非常重要的一个指标，它可以通过系统的传递函数或状态方程进行分析和评估。
过程控制工程_第二版_(王树青_著)_化工出版社_课后答案
过程控制工程课后习题答案第一章1-1自动控制系统由被控对象、测量变送器、执行器（控制阀）和控制器组成。
被控对象是指被控制的生产设备或装置。
测量变送器用于测量被控变量，并按一定的规律将其转换为标准信号作为输出。
执行器常用的是控制阀，接受来自控制器的命令信号，用于自动改变控制阀的开度。
控制器它将被控变量的测量值与设定值进行比较，得出偏差信号e(t)，并按一定规律给出控制信号u（t）1-21）直接数字控制它的特点：计算灵活，它不仅能实现典型的PID 控制规律，还可以分时处理多个控制回路。
2）集中型计算机控制系统它的特点：可以实现解耦控制、联锁控制等各种更复杂的控制功能；信息集中，便于实现操作管理与优化生产；灵活性大，控制回路的增减、控制方案的改变可由软件来方便实现；人机交互好，操作方便3）集散控制系统它的特点：同时适应管理与控制两方面的需要：一方面使用若干个控制器完成系统的控制任务，每个控制器实现一定的控制目标，可以独立完成数据采集、信号处理、算法实现与控制输出等功能；另一方面，强调管理的集中性。
1-3spPC51P m PT51P2uP1P：被控变量储罐：被控对象U：控制变量进气流量：操纵变量P1，P2，出气流量：扰动变量被控变量：被控对象需要维持在其理想值的工艺变量，也是测量变松的输入。
控制变量：控制器的输出电信号。
操作变量：执行器的操作对象，对被控变量有影响。
扰动变量：影响被控变量的变量（除了操作变量）。
干扰 通道P sp +E(t)_压力制器进 气 控制阀控制对 象++P （t ） P m (t )压力 1-4给定值+ 液位控制器控制阀水槽测量液位变送器假设控制阀为气闭式、控制器为反作用，定义偏差为测量值与给定值之差。
首先假设在 干扰发生之前系统处于平衡状态，即流入量等于流出量，液位等于给定值。
当有干扰发生， 平衡状态将被破坏，液位开始变化，于是控制系统开始动作。
1）假定在平衡状态下流入量 Q1 突然变大。
过程控制复习要点和习题答案(3,4)
17。95
18。1
画图并求得
•t=0:20：400;
•h1=［0，0.2，0.8,2。0，3。6，5。4，7.4,9。3，11,12。6,13.6,14.4,15。1，15.8，16。4,
17,17.4,17.6，17。8,17.95，18。1];
•h=h1/0。2；
x2（t）= —x1（t-Δt）
y（t）=y1（t）+y2(t）
=y1（t）-y1（t-Δt)
t
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
h1
0
0。2
0.8
2.0
3.6
5.4
7。4
9。3
11
12。6
13。6
14.4
15。1
15。8
16。4
300
320
340
360
380
2（5)如图所示,冷物料通过加热器用蒸汽对其加热。在事故状态下，为了保护加热器设备的安全，即耐热材料不被损坏，现在蒸汽管道上有一个气动执行器，试确定其气开,气关形式，并画出由PID调节器构成的控制系统结构框图。
解：为了保护加热设备的安全,应该选择气开阀.
（6）现测得三种流量特性的有关数据见表。试分别计算其相对开度在10％，50%,80％各变化10％时的相对流量的变化量，并据此分析它们对控制质量的影响和一些选用原则.
液位h为输出变量进水流量qi为输入变量111idhaqqdt?????111hqr???2212dhaqqdt?????223hqr???12211122111iqshsrgsqsqsarsars??????2101104222121ishkqtgses??????????????121oofoorgsgsrfs???干扰通道特性对控制质量的影响当干扰是幅值为f的阶跃信号6
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
过程控制工程第一章单回路控制系统1、1 何谓控制通道？何谓干扰通道？它们的特性对控制系统质量有什么影响？控制通道——就是指操纵变量与被控变量之间的信号联系;干扰通道——就是指干扰作用与被控变量之间的信号联系。
（1）控制通道特性对系统控制质量的影响:(从K、T、τ三方面)控制通道静态放大倍数越大,系统灵敏度越高,余差越小。
但随着静态放大倍数的增大,系统的稳定性变差。
控制通道时间常数越大,经过的容量数越多,系统的工作频率越低,控制越不及时,过渡过程时间越长,系统的质量越低,但也不就是越小越好,太小会使系统的稳定性下降,因此应该适当小一些。
控制通道纯滞后的存在不仅使系统控制不及时,使动态偏差增大,而且还还会使系统的稳定性降低。
（2）干扰通道特性对系统控制质量的影响:(从K、T、τ三方面)干扰通道放大倍数越大,系统的余差也越大,即控制质量越差。
干扰通道时间常数越大,阶数越高,或者说干扰进入系统的位置越远离被控变量测量点而靠近控制阀,干扰对被控变量的影响越小,系统的质量则越高。
干扰通道有无纯滞后对质量无影响,不同的只就是干扰对被控变量的影响向后推迟一个纯滞后时间τ0。
1、2 如何选择操纵变量？1)考虑工艺的合理性与可实现性;2)控制通道静态放大倍数大于干扰通道静态放大倍数;3)控制通道时间常数应适当小一些为好,但不易过小,一般要求小于干扰通道时间常数。
干扰动通道时间常数越大越好,阶数越高越好。
4)控制通道纯滞后越小越好。
1、3 控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响？对控制系统的动态质量有何影响？比例度δ越小,系统灵敏度越高,余差越小。
随着δ减小,系统的稳定性下降。
1、5图1-42为一蒸汽加热设备,利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出。
试问:①影响物料出口温度的主要因素有哪些？②如果要设计一温度控制系统,您认为被控变量与操纵变量应选谁？为什么？③如果物料在温度过低时会凝结,应如何选择控制阀的开闭形式及控制器的正反作用？答:①影响物料出口温度的因素主要有蒸汽的流量与温度、搅拌器的搅拌速度、物料的流量与入口温度。
②被控变量应选择物料的出口温度,操纵变量应选择蒸汽流量。
物料的出口温度就是工艺要求的直接质量指标,测试技术成熟、成本低,应当选作被控变量。
可选作操纵变量的因数有两个:蒸汽流量、物料流量。
后者工艺不合理,因而只能选蒸汽流量作为操纵变量。
③控制阀应选择气关阀,控制器选择正作用。
1、6 图1-43为热交换器出口温度控制系统,要求确定在下面不同情况下控制阀的开闭形式及控制器的正反作用:①被加热物料在温度过高时会发生分解、自聚;②被加热物料在温度过低时会发生凝结;③如果操纵变量为冷却水流量,该地区最低温度在0℃以下,如何防止热交换器被冻坏。
答:TC冷却水物料被冷却物料①控制阀选气关阀,选反作用控制器。
②控制阀选气开阀,选正作用控制器。
③控制阀选气关阀,选反作用控制器。
1、7 单回路系统方块图如图1-44所示。
试问当系统中某组成环节的参数发生变化时,系统质量会有何变化？为什么？(1)若T0增大; (2)若τ0增大; (3)若T f增大; (4)若τf增大。
答:(1)T0 增大,控制通道时间常数增大,会使系统的工作频率降低,控制质量变差;(2)τ0 增大,控制通道的纯滞后时间增大,会使系统控制不及时,动态偏差增大,过渡过程时间加长。
(3)Tf 增大,超调量缩小1/Tf倍,有利于提高控制系统质量;(4)τf 增大对系统质量无影响,当有纯滞后时,干扰对被控变量的影响向后推迟了一个纯滞后时间τf 。
第二章串级控制系统2.1 与单回路系统相比,串级控制系统有些什么特点？(1) 串级系统由于副回路的存在, 使等效副对象时间常数减小,改善了对象的特性,使系统工作频率提高。
(2) 串级控制系统有较强的抗干扰能力,特别就是干扰作用于副环的情况下,系统的抗干扰能力会更强。
(3) 串级系统具有一定的自适应能力。
2.2 为什么说串级控制系统主控制器的正、反作用方式只取决于主对象放大倍数的符号,而与其她环节无关？主环内包括有主控制器,副回路,主对象与主变送器、而副回路可视为一放大倍数为“1”的环节,主变送器放大倍数一般为正,所以主控制器的正反作用只取决于主对象放大倍数的符号。
如果主对象放大倍数的符号为正,则主控制器为反作用,反之, 则主控制器为正作用。
2.5 试说明为什么整个副环可视为一放大倍数为正的环节来瞧？副回路所起的作用就是使副变量根据主调节器输出进行控制,就是一随动系统。
因此整个副回路可视为一放大倍数为正的环节来瞧。
2.6 试说明在整个串级控制系统中主、副控制器之一的正、反作用方式选错会造成怎样的危害？当主、副控制器有一个正反作用方式选错时,就会造成系统的主回路或副回路按正反馈控制,当被控变量出现偏差时,系统不仅不向着消除偏差的方向校正,反而使被控变量远离给定值。
2.7 图2-20所示的反应釜内进行的就是化学放热反应,,而釜内温度过高会发生事故,因此采用夹套通冷却水来进行冷却,以带走反应过程中所产生的热量。
由于工艺对该反应温度控制精度要求很高,单回路满足不了要求,需用串级控制。
⑴当冷却水压力波动就是主要干扰时,应怎样组成串级？画出系统结构图。
⑵当冷却水入口温度波动就是主要干扰时,应怎样组成串级？画出系统结构图。
⑶对以上两种不同控制方案选择控制阀的气开、气关形式及主、副控制器的正、反作用方式。
(1)选冷水流量为副变量,釜内温度为主变量组成串级系统、(2)夹套温度为副变量,釜内温度为主变量组成串级系统、2.8 图2-21为一管式炉原油出口温度与炉膛温度串级控制系统。
要求:⑴选择阀的开闭形式？⑵确定主、副控制器的正、反作用方式？⑶在系统稳定的情况下,如果燃料压力突然升高,结合控制阀的开闭形式及控制器的正、反作用方式,分析串级系统的工作过程。
(1) 气开阀(2)主控制器反作用,副控制器反作用。
(3)如果燃料气的P1突然生高,副回路首先有一个“粗调”:P1↑→F1↑→T2↑→u2↓→ F1↓没有完全被副回路克服的部分干扰,通过主回路“细调”:T2↑→T1↑→u1↓→ F1↓→T2↓→T1↓2.9 某干燥器采用夹套加热与真空吸收并行的方式来干燥物料。
干燥温度过高会使物料物性发生变化,这就是不允许的,因此要求对干燥温度进行严格控制。
夹套通入的就是经列管式加热器加热的热水,而加热器采用的就是饱与蒸汽,流程如图2-22所示。
要求:⑴如果冷却水流量波动就是主要干扰,应采用何种控制方案？为什么？⑵如果蒸汽压力波动就是主要干扰,应采用何种控制方案？为什么？⑶如果冷却水流量与蒸汽压力都经常波动,应采用何种控制方案？为什么？(1)以热水温度为副变量,干燥器出口温度为主变量,蒸汽流量为操纵变量构成温度温度串级系统,冷水流量单独设计流量单回路系统理由:当被控变量为干燥器出口温度时,不宜选冷水流量做操纵变量,故单独设计流量单回路系统抑制冷水流量波动。
以干燥器出口温度为被控量、蒸汽流量为操纵变量的控制系统中,控制通道太长,存在较大的时间常数与纯滞后,故选择换热器出口温度为副变量,构成串级系统,利用副回路减小等效时间常数。
(2) 以热水温度为为副变量,干燥器的温度为主变量串级系统。
理由:将蒸汽压力波动这一主要干扰包含在副回路中, 利用副回路的快速有效克服干扰作用抑制蒸汽压力波动对干燥器出口的温度的影响、(3) 采用与(1)相同方案。
理由同(1)。
第三章 比值控制系统3、1 比值与比值系数的含义有什么不同?它们之间有什么关系？答:①比值指工艺物料流量之比,即从流量与主流量之比:; 比值系数指副、主流量变送器输出电流信号之比,即: 二者之间的关系由下式决定:(变送器输出与流量成线性关系时) (变送器输出与流量成平方关系时) 3、2 用除法器进行比值运算时,对输入信号的安排有什么要求？为什么？ 答:应使除法器输出小于1。
除法器输出值既仪表比值系数,需要通过副流量调节器的内给定设置,大于1无法设定、等于1无法现场整定。
3、3 什么就是比值控制系统？它有哪几种类型?画出它们的结构原理图。
答:比值控制系统就就是实现副流量2F 与主流量1F 成一定比值关系,满足关系式:12F F K =的控制系统。
比值控制系统的类型:开环、单闭环、双闭环、变比值、串级－比值控制系统。
原理图见教材。
3、4 用除法器组成比值系统与用乘法器组成比值系统有何不同之处？ 答:① 系统结构不同,实现比值控制的设备不同。
② 比值系数的设置方法不同,乘法方案通过在乘法器的一个输入端,输入一个外加电流信号I 0设置;除法方案通过副流量调节器的内给定设置。
3、5 在用除法器构成的比值控制系统中,除法器的非线性对比值控制有什么影响？ 答:除法器环节的静态放大倍数与负荷成反比。
3、6 为什么4:1整定方法不适用于比值控制系统的整定？答:单闭环比值控制系统、双闭环的副流量回路、变比值回路均为随动控制系统,希望副流量跟随主流量变化,始终保持固定的配比关系。
出现4:1振荡时,固定配比关系不能保证。
3、7 当比值控制系统通过计算求得比值系数1K >' 时,能否仍用乘法器组成比值控制？为什么？能否改变一下系统结构,仍用乘法器构成比值控制？答:当比值控制系统通过计算求得比值系数大于1时,不能用乘法器组成比值控制。
因为当1K >'时,计算所得的乘法器的一个外加输入电流信号I 0大于20mA,超出乘法器的输入范围。
不用改变系统结构,只要调整F 2max 保证K ＇〈1 即可。
3、8 一比值控制系统用DDZ-III 型乘法器来进行比值运算(乘法器输出12F F K =min1min 2I I I I K --='m ax 2m ax1F F K K ='2m ax2m ax 1)(F F K K ='416)4I )(4I (I01+--=', 其中I 1与I 0分别为乘法器的两个输入信号),流量用孔板配差压变送器来测量,但没有加开方器,如图所示。
已知h /kg 2000F ,h /kg 3600F max 2max 1==,要求:① 画出该比值控制系统方块图。
② 如果要求1:2F :F 21=,应如何设置乘法器的设置值0I ？解:①方框图如下:0I1I 2F - 2I1F②12‘2111'1004444(4)(4)44,0.811616I I K I I I I I I K --==-----'=+⇒==‘’ 0164160.81416.96I K mA '=+=⨯+=3、9 某化学反应过程要求参与反应的A 、B 两物料保持5.2:4F :F B A =的比例,两物料的最大流量h m F h m F B A /290,/6253max 3max ==。