化工儀表及自動化(習(xí)題課).ppt

化工儀表及自動化 習(xí)題課,Huaqiao University,1. 干擾是指除操作變量以外，作用于對象并引起被控變量變化的一切因素；,2被控對象是指 需要實現(xiàn)控制的設(shè)備、機(jī)器或生產(chǎn)過程，稱為對象。 3被控變量是指 對象內(nèi)要求保持給定數(shù)值的工藝變量稱為被控變量。,4. 給定值是被控變量的預(yù)定值稱為給定值。它反映的是工藝過程的具體要求。 5. 操作變量是指受到控制裝置操縱，用以使被控變量保持給定值的物料量或能量。,Huaqiao University,過渡過程的基本形式有哪幾種（用圖表示）？簡要闡述其特點；工業(yè)生產(chǎn)一般需要什么類型的過渡過程？,非周期衰減過程，又叫單調(diào)過程：特征：被控變量沒有來會（沿t軸）的波動，沿著一側(cè)作緩慢的變化，最后穩(wěn)定下來； 衰減振蕩過程：特征：被控變量上下波動，但振幅逐漸減小，最后穩(wěn)定在某一個值上面； 等幅振蕩過程：特征：振幅不變； 發(fā)散振蕩過程：特征：振幅不斷增大，被控變量最終遠(yuǎn)離給定值； 工業(yè)生產(chǎn)一般需要衰減振蕩過程,Huaqiao University,閉環(huán)控制系統(tǒng)分為哪三類？簡要闡述各類的特點。,1、定值控制系統(tǒng)：特點：被控變量的給定值恒定不變 ； 2、隨動控制系統(tǒng)：特點：給定值不斷變化，而且變化是隨機(jī)的； 3、程序控制系統(tǒng)：特點：給定值不斷變化，但x=x(t)是已知的。,Huaqiao University,畫出簡單控制系統(tǒng)的方塊圖，并簡要闡述各環(huán)節(jié)的作用。,a檢測元件和變送器：把被控變量y（t）轉(zhuǎn)化為測量值z（t），z（t）是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號。 b“O”比較機(jī)構(gòu)：作用是計算偏差e（t）。 c調(diào)節(jié)裝置：依據(jù)偏差的大小、正負(fù)，按照一定的規(guī)律給出調(diào)節(jié)作用。 d執(zhí)行器：接受調(diào)節(jié)器送來的信號p（t）,發(fā)出相關(guān)的信號，改變操作變量。,閉環(huán)控制系統(tǒng)通常是由 檢測元件和變送器； 比較機(jī)構(gòu)；調(diào)節(jié)裝置；執(zhí)行器 四個部分組成的。,Huaqiao University,當(dāng)輸入流量qi作階躍變化，試?yán)L圖說明被控變量h1、h2的變化情況。,Huaqiao University,過渡過程的品質(zhì)指標(biāo)有衰減比 ，振蕩周期或頻率 ，余差，最大偏差或超調(diào)量 ； 過渡時間。,圖2所示是一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖，工藝要求反應(yīng)器溫度需要控制，通過冷卻水流量的變化可以達(dá)到溫度控制的目的。試畫出該系統(tǒng)的方塊圖，并指出被控對象、被控變量、操縱變量和可能的干擾？現(xiàn)因生產(chǎn)因素的變化，要求反應(yīng)溫度從開始的120提高到122，當(dāng)給定值作階躍變化后，被控變量的變化曲線如圖所示，試求該系統(tǒng)的過渡過程的品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、衰減比和余差。,Huaqiao University,Huaqiao University,描述對象特性的三個參數(shù)是指 放大系數(shù)K ， 時間常數(shù)T ，滯后時間 ； 純滯后產(chǎn)生的原因是 由于信息傳輸需要時間而引起的 ； 容量滯后產(chǎn)生的原因是 一般是由物料傳遞需要通過一定阻力而引起的 ；,Huaqiao University,為測量某反應(yīng)器的對象特性，在某瞬間突然將參加反應(yīng)的反應(yīng)物的流量從1t/h增加到1.5t/h，這時反應(yīng)器出口溫度的階躍變化曲線如圖3所示。假設(shè)該對象為二階對象（可以看成由一個一階對象和純滯后對象組成），試寫出描述該對象的微分方程（反應(yīng)物的流量為輸入量，反應(yīng)器出口溫度為輸出量），并解出反應(yīng)物的流量作單位階躍變化時反應(yīng)器出口溫度變化量的函數(shù)表達(dá)式,Huaqiao University,精度不僅和 絕對誤差有關(guān) ，也和 儀表的測量范圍有關(guān) 。 儀表的精度通常用 相對百分誤差 來表示。 儀表等級度值越小，表示儀表精度 高 ；標(biāo)準(zhǔn)表精度一般為 0.05 以上,熱電勢eAB和兩方面因素有關(guān)，一是取決于 接觸處的金屬性質(zhì)的差異 ，二是 溫度 有關(guān)。,Huaqiao University,什么是液位測量時的零點遷移問題？怎樣進(jìn)行遷移？其實質(zhì)是什么？,當(dāng)被測液位為零時，將差壓變送器輸出零點所對應(yīng)的輸入差壓由零遷移到某一不為零的數(shù)值，稱為液位測量時的零點遷移。測量始點由零變?yōu)槟骋徽到姓w移，若變?yōu)槟骋回?fù)值則叫負(fù)遷移；可調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧，以抵消固定壓差的作用，此為零點遷移方法。 零點遷移的實質(zhì)是將測量范圍平移，不改變量程的大小。,Huaqiao University,用熱電偶測溫時為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？,采用補(bǔ)償導(dǎo)線后，把熱電偶的冷端從較高和較不穩(wěn)定的地方，延伸到溫度較低和較穩(wěn)定的操作室內(nèi)，但冷端溫度還不是0。而工業(yè)上常用的各種熱電偶的溫度-熱電勢關(guān)系曲線是在冷端溫度保持為0的情況下得到的，與它配套使用的儀表也是根據(jù)這一關(guān)系曲線進(jìn)行刻度的，由于操作室的溫度往往高于0，而且是不恒定的，這時，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢必然偏小，且測量值也隨冷端溫度變化而變化，這樣測量結(jié)果就會產(chǎn)生誤差。因此，在應(yīng)用 熱電偶測溫時，又有將冷端溫度保持0，或者進(jìn)行一定的修正才能得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果。這樣做，就稱為熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償。 冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ校海?）冷端溫度保持為0的方法；（2）冷端溫度修正法；（3）校正儀表零點法；（4）補(bǔ)償電橋法；（5）補(bǔ)償熱電偶法。,Huaqiao University,什么是“三線制”？引入“三線制”的作用是什么？,“三線制”：從熱電阻引出三根導(dǎo)線，其中與熱電阻相連的兩根導(dǎo)線分別接入橋路的兩個相鄰橋臂上，第三根導(dǎo)線與穩(wěn)壓電源的負(fù)極相連。 作用：當(dāng)環(huán)境溫度變化時，兩根導(dǎo)線電阻同時變化，便可抵消對儀表讀數(shù)的影響。,Huaqiao University,用分度號Cu100銅電阻測溫，但錯用了Pt100的分度表，查得溫度為147，問實際溫度為多少？已知銅電阻和鉑電阻溫度關(guān)系式分別為：,Huaqiao University,現(xiàn)用一支鎳鉻銅鎳熱電偶測某換熱器內(nèi)的溫度，其冷端溫度為30，顯示儀表的機(jī)械零點在0時，這時指示值為400，則認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為430對不對？為什么？正確值為多少度？,Huaqiao University,基本控制規(guī)律有哪些？簡要說明、TI、TD對過渡過程的影響。,基本控制規(guī)律通常包括: 1）位式控制（主要指雙位控制） ，2）比例控制（P）， 3）積分控制（I） ，4）微分控制（D） ； ：比例控制最大優(yōu)點：反映非常迅速，能很快地克服擾動，使系統(tǒng)穩(wěn)定. TI短，積分作用增強(qiáng)，系統(tǒng)振蕩加劇，穩(wěn)定性下降，導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 Td太大，微分作用強(qiáng)，導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩；而Td太小或為零，表示微分作用弱或沒有，對系統(tǒng)無影響。,Huaqiao University,目前在化工生產(chǎn)過程中的自動控制系統(tǒng)，常用的控制規(guī)律有哪些？試加以比較。,Huaqiao University,Huaqiao University,一臺具有比例積分控制規(guī)律的DDZ-II型控制器，其比例度為80%，積分時間為1分鐘。穩(wěn)態(tài)時，輸出為6mA。某瞬間，輸入偏差突然增加了0.3mA，問其比例輸出為多少？經(jīng)過3min后，其輸出將為多少？,Huaqiao University,氣動執(zhí)行器分為兩部分，分別為執(zhí)行機(jī)構(gòu) 、 控制機(jī)構(gòu) ； 控制閥的理想流量特性包括直線流量特性 ，等百分比流量特性 ，拋物線流量特性 ，快開特性 ； 可調(diào)比R的定義式為,執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)選擇的主要依據(jù)是 工藝安全 ；,，國產(chǎn)控制閥可調(diào)比R一般為 30 ；,Huaqiao University,試分別說明什么叫控制閥的流量特性，理想流量特性和工作流量特性？常用的控制閥理想流量特性有哪些？,控制閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開度（相對位移）間的關(guān)系，即：,閥前后壓差保持不變時的流量特性稱為理想流量特性； 在實際使用過程中，閥前后的壓差會隨閥的開度變化而變化，此時的流量特性稱為工作流量特性。 常用的控制閥理想流量特性主要有直線、等百分比（對數(shù)）、拋物線及快開等幾種。,Huaqiao University,被控變量的選擇原則是什么？,操縱變量的選擇原則是什么？,Huaqiao University,控制通道、干擾通道存在純滯后時，試分別分析它對被控變量的影響。,Huaqiao University,試簡述家用電冰箱的工作過程，畫出其控制系統(tǒng)的方塊圖。,家用電冰箱是屬于溫度的斷續(xù)控制過程，其目的是使冰箱內(nèi)的溫度控制在某一范圍內(nèi)。當(dāng)冰箱內(nèi)的溫度高于某一上限值時，由溫度檢測元件通過控制電路，使壓縮機(jī)起動，從而使溫