過程控制工程(復(fù)習(xí)1)

質(zhì)指質(zhì)指過程控工程試（復(fù)習(xí)）一、填空題（每空1分，共20分1制通道的時(shí)間常數(shù)T的大小映了控制作用對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的影響的快慢，0

(2)操縱量選的則①縱量是制通道放大K較者②應(yīng)使擾動(dòng)通道的時(shí)間常數(shù)越大越好，而控制通道時(shí)常適小一些控制道純滯時(shí)間則小越好盡使擾動(dòng)遠(yuǎn)離被控變量而靠調(diào)閥;④當(dāng)廣義過程的控制道由幾一階滯環(huán)節(jié)組成時(shí)，避免各個(gè)時(shí)間常數(shù)相等或接的況⑤藝上的合理性和便性。2．簡述串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。T越小，控制作用越及時(shí)，過渡過程越快，有利于提高系統(tǒng)的0

穩(wěn)定性。

答：(1)串級(jí)控制系統(tǒng)由于副回路的存在,能夠迅速克服進(jìn)入副回路的擾動(dòng)的影2.被控變量是指工藝要求以一定的精度保持恒定或隨某一參數(shù)的變化而變化的參數(shù)。3．從理論上講，干擾通道存在純滯后，不影響系統(tǒng)的控制質(zhì)量。4．反映對(duì)象特性的參數(shù)有放大倍數(shù)、時(shí)間常數(shù)和純滯后時(shí)間。5．檢測變送環(huán)節(jié)對(duì)控制系統(tǒng)的影響主要集中在檢測元件的滯后和信號(hào)傳遞的滯后問題上。

響;(2)串級(jí)控制系統(tǒng)由于副回路的存在,改善了對(duì)象的特性,提高了系統(tǒng)的工作頻率;(3)串級(jí)控制系統(tǒng)由于副回路的存在,使對(duì)象非線性特性線性化提高了系統(tǒng)的自適應(yīng)能力;(4)能夠更精確控制操縱變量的流量.（5）可以實(shí)現(xiàn)靈活的操作方式選擇6.如果對(duì)象擾動(dòng)通道增益K增加，擾動(dòng)作用f

增強(qiáng)，系統(tǒng)的余差

增大，

3．設(shè)置均勻控制系統(tǒng)的目的和其特點(diǎn)是什么？最大偏差增大。7．常見的比值控制系統(tǒng)有開環(huán)比值、單閉環(huán)比值、雙閉環(huán)比值、串級(jí)比值。8.簡單控制系統(tǒng)的工程整定法有經(jīng)驗(yàn)方法，簡單、方便，工程實(shí)際中廣泛采用的特點(diǎn)。一般有經(jīng)驗(yàn)湊試法、衰減曲線法、臨界比例度法、響應(yīng)曲線法等。9、離心泵的控制方案有直接節(jié)流法、改變泵的轉(zhuǎn)速、改變旁路回流量。二、簡答題（每題5分，共20分1．簡述被控量與操縱量的選擇原則。

答：目的是:對(duì)表征前后設(shè)備供求矛盾的兩個(gè)變量均勻協(xié)調(diào)統(tǒng)籌兼顧.特點(diǎn)是:表征前后供求矛盾的兩個(gè)變量都應(yīng)該是緩慢變化的前后互相聯(lián)系又互相矛盾的兩個(gè)變量都應(yīng)保持在工藝操作所允許的范圍內(nèi).4．前饋控制和反饋控制各有什么特點(diǎn)？為什么采用前饋-反饋復(fù)合系統(tǒng)將能較大地改善系統(tǒng)的控制品質(zhì)？答:前饋控制的特點(diǎn)是:根據(jù)干擾工作;及時(shí);精度不高,實(shí)施困難只對(duì)某個(gè)干擾有克服作用.反饋的特點(diǎn)作用依據(jù)是偏差;不及時(shí):精度高,實(shí)施方便對(duì)所有干擾答：(1)

被控量的選擇原則:

都有克服作用.由于兩種控制方式優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ),所以前饋-反饋復(fù)合系統(tǒng)將能較大時(shí)間/min00.20.40.6被調(diào)量200.1204.0227.0251.0時(shí)間/min1.41.61.82.0

①須盡能選表征產(chǎn)過的

地改善系統(tǒng)的控制品質(zhì).被調(diào)量318.0336.0339.0340.5標(biāo)為被控變量;②沒有合適的質(zhì)量指標(biāo)時(shí),應(yīng)選擇與量標(biāo)單對(duì)關(guān)的間接指標(biāo)作被控量;③間指標(biāo)必須有足夠的靈敏度;④被控變量的選擇還應(yīng)考慮工過的合理及所用測量儀表的性能、價(jià)格等因.

三、計(jì)算題（10分）已知對(duì)象控制通道階躍響應(yīng)曲線數(shù)據(jù)如下表所表示，調(diào)節(jié)量階躍變化為Δu=50。過程控制工程

第頁共頁

omax0.390.63maxmomax0.390.63maxmin0.630.39

0.85*2.562*0.4

所，PID調(diào)器參數(shù)為：

T2.20.8minIT0.50.2minD1.用一階慣性環(huán)節(jié)加純遲延近似對(duì)象，求出K、和τ值。2.應(yīng)用動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法選擇節(jié)器參數(shù)。答：1.由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線為：

得分四、計(jì)算題(10分)某電動(dòng)比例調(diào)節(jié)器的測量范圍為～200℃，其輸出為0～10mA。當(dāng)溫度從140℃變化到℃時(shí)，測得調(diào)節(jié)器的輸出從3mA變化到。試求該調(diào)節(jié)器比例帶。答：Kmax

min

X

max

XX

min式中Δy---控?cái)?shù)量的化；ΔX---控器出變量ymax-ymin---測儀的度圍Xmax-Xmin---制輸變范。

14020解法一：由圖可得：

min

200100

K

341200.1

2.818,

t2*0.850.6min,

7mAmAmAx10mA10mAt)2(1.10.85)0.5minK2.8180.50.85*5.64*0.62.87%*所以，PID調(diào)節(jié)器參數(shù)為：I*0.60.3D

5*K452

50%解法二：有作圖法可以求出341200.1K501.50.41.1min

2.1818,

五、設(shè)計(jì)題(20分)下圖為管式加熱爐溫度控制系統(tǒng)。試確定：

K2.5621.1

1．這是一個(gè)什么系統(tǒng)？畫出其方框圖。2．調(diào)節(jié)閥的作用形式；調(diào)節(jié)器的正反作用方式；3．分析系統(tǒng)的可能經(jīng)受的擾動(dòng)及主要擾動(dòng)；過程控制工程

第頁共頁

4．簡述當(dāng)擾動(dòng)或負(fù)荷變化使?fàn)t膛溫度T2升高時(shí)該串級(jí)控制系統(tǒng)工作過程；5．如果燃料油的管道壓力經(jīng)常波動(dòng)，上述系統(tǒng)應(yīng)如何改進(jìn)？畫出改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)原理圖.答:1、這是個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng),其方塊圖如下.

六、設(shè)計(jì)題（10分）如圖所示為鍋爐液位雙沖量控制系統(tǒng)。試問：當(dāng)供水壓力波動(dòng)較大時(shí),該方案是否能夠滿足控制要求?說明理由.如果不能,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出改進(jìn)的方案。副擾

主擾

當(dāng)供水壓力波動(dòng)較大時(shí)，由于主要擾設(shè)值

－

主制

－

副制

執(zhí)器副量變

副象副路

副量主象

主量

動(dòng)沒有能夠及時(shí)的克服，所以該方案不能滿足控制要求。此時(shí)應(yīng)該選擇供水流量作為副變量，以水位為主變量，蒸汽壓力為前饋信號(hào)，組成前饋串級(jí)復(fù)合控制系統(tǒng)。

LC

∑

主量變

主路

改進(jìn)的方案如右圖所示:

2、調(diào)節(jié)閥為氣開式，主、副調(diào)節(jié)器都為反作用；3、可能經(jīng)受的擾動(dòng)有被加熱物料的流量、溫度、成分的變化，燃料油的管道壓力、流量、成分的變化及環(huán)境溫度的變化。主要擾動(dòng)應(yīng)該是被加熱物料的流量、溫度等。4、該串級(jí)控制系統(tǒng)工作過程：當(dāng)動(dòng)或負(fù)荷變化使?fàn)t膛溫度2升高時(shí)，由于副調(diào)節(jié)器是反作用，它的輸出減小，調(diào)節(jié)閥是氣開式，閥的開度變小，造成料量減小，以使?fàn)t膛溫度下降。同時(shí)當(dāng)爐膛溫度升高時(shí)，引起爐出口溫度T1升高，因?yàn)橹髡{(diào)節(jié)器是反作用，使副控制器給定值降低，通過副回路調(diào)節(jié)，減小燃料量，降低爐膛溫度，保證爐出口溫度恒定。T1↓←T2↓←Q燃↓←閥的開度變小←PC2↓↓↗T1↑→e1(=T1↑-r1)↑→PC1↓→e2↑↑(=T2↑-r2↓)f1→T2↑→e2(=T2↑-r2)↑→PC2↓→閥的開度變小→Q燃↓T1↓←T2↓←5、應(yīng)該選擇燃料油流量作為副變量，

七、設(shè)計(jì)題（10分）如圖所示為自來水氯氣凈化工藝控制流程，請(qǐng)分析圖中有幾個(gè)控制系統(tǒng)，分別是什么系統(tǒng)，各系統(tǒng)的作用如何？答：圖中有3控制系統(tǒng)。一個(gè)是氣化器壓力控制