過程控制作業(yè)答案367

過程控制作業(yè)答案第?章概述1.1過程控制系統(tǒng)由哪些基本單元構(gòu)成？畫出其基本框圖?？刂破鳌?zhí)?機(jī)構(gòu)、被控過程、檢測與傳動裝置、報警，保護(hù)，連鎖等部件1.2按設(shè)定值的不同情況，?動控制系統(tǒng)有哪三類？定值控制系統(tǒng)、隨機(jī)控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)1.3簡述控制系統(tǒng)的過渡過程單項品質(zhì)指標(biāo)，它們分別表征過程控制系統(tǒng)的什么性能？a.衰減?和衰減率：穩(wěn)定性指標(biāo)；b.最?動態(tài)偏差和超調(diào)量：動態(tài)準(zhǔn)確性指標(biāo)；c.余差：穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)確性指標(biāo)；d.調(diào)節(jié)時間和振蕩頻率：反應(yīng)控制快速性指標(biāo)。第?章過程控制系統(tǒng)建模?法習(xí)題2.10某?槽如圖所?。其中F為槽的截?積，R1，R2和R3均為線性?阻，Q1為流?量，Q2和Q3為流出量。要求：（1）寫出以?位H為輸出量，Q1為輸?量的對象動態(tài)?程；（2）寫出對象的傳遞函數(shù)G(s)，并指出其增益K和時間常數(shù)T的數(shù)值。（1）物料平衡?程為123d()dHQQQFt-+=增量關(guān)系式為123ddHQQQFt-?-?=?22hQR??=，33hQR??=，代?增量關(guān)系式，則有23123()ddRRhhFQtRR+??+=?（2）兩邊拉?變換有：23123()()()RRFsHsHsQsRR++=故傳函為：232323123()()()11RRRRHsKGsRRQsTsFsRR+===+++K=2323RRRR+,T=2323RRFRR+第三章過程控制系統(tǒng)設(shè)計1.有?蒸汽加熱設(shè)備利?蒸汽將物料加熱，并?攪拌器不停地攪拌物料，到物料達(dá)到所需溫度后排出。試問：（1）影響物料出?溫度的主要因素有哪些？（2）如果要設(shè)計?溫度控制系統(tǒng)，你認(rèn)為被控變量與操縱變量應(yīng)選誰？為什么？（3）如果物料在溫度過低時會凝結(jié)，據(jù)此情況應(yīng)如何選擇控制閥的開、閉形式及控制器的正反作?？解：（1）物料進(jìn)料量，攪拌器的攪拌速度，蒸汽流量（2）被控變量：物料出?溫度。因為其直觀易控制，是加熱系統(tǒng)的控制?標(biāo)。操作變量：蒸汽流量。因為其容易通過控制閥開閉進(jìn)?調(diào)整，變化范圍較?且對被控變量有主要影響。（3）由于溫度低物料凝結(jié)所以要保持控制閥的常開狀態(tài)，所以控制閥選擇?關(guān)式?？刂破鬟x擇正作?。2.如下圖所?為?鍋爐鍋筒液位控制系統(tǒng)，要求鍋爐不能燒?。試畫出該系統(tǒng)的框圖，判斷控制閥的?開、?關(guān)型式，確定控制器的正、反作?，并簡述當(dāng)加熱室溫度升?導(dǎo)致蒸汽蒸發(fā)量增加時，該控制系統(tǒng)是如何克服?擾的？解：系統(tǒng)框圖如下：由于鍋爐不能燒?故選擇?關(guān)式，增益為負(fù)控制器選擇正作??？朔?擾過程：當(dāng)加熱室溫度升?導(dǎo)致蒸汽蒸發(fā)量增加時，鍋筒液位下降，具有正作?后調(diào)節(jié)器輸出信號減?，使?關(guān)型的閥門開度增?，從?使給?流量增?，進(jìn)?使鍋筒液位升?，克服蒸汽流量?擾的影響。3.如下圖所?為精餾塔溫度控制系統(tǒng)，它通過調(diào)節(jié)進(jìn)?再沸器的蒸汽量實現(xiàn)被控變量的穩(wěn)定。試畫出該控制系統(tǒng)的框圖，確定控制閥的?開、?關(guān)型式和控制器的正、反作?，并簡述由于外界?擾使精餾塔溫度升?時該系統(tǒng)的控制過程（此處假定精餾塔的溫度不能太?）。解：系統(tǒng)框圖如下：控制器閥門蒸汽流量檢測元件溫度設(shè)定值溫度擾動通道-擾動過控對象控制器閥門給?流量檢測元件液位設(shè)定值液位擾動通道-擾動過控對象根據(jù)題意閥門選擇?開型，增益為正控制器為反作??？朔?擾過程：當(dāng)外界?擾使蒸餾塔溫度升?時，具有反作?的調(diào)節(jié)器輸出信號減?，使得?開型的閥門開度減?，蒸汽流量隨之減?，使精餾塔溫度降低，克服?擾的影響。第四章PID調(diào)節(jié)原理習(xí)題4.2試總結(jié)調(diào)節(jié)器P,PI,PD動作規(guī)律對系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響。習(xí)題4.7某電動?例調(diào)節(jié)器的測量范圍為100~200oC，其輸出為0~10mA。當(dāng)溫度從140oC變化到160oC時，測得調(diào)節(jié)器的輸出從3mA變化到7mA。試求出該調(diào)節(jié)器?例帶。解：maxminmaxmin/()(160140)/(200100)100%100%50%/()(73)/(100)eeeuuuδ---===---習(xí)題4.9某?槽液位控制系統(tǒng)如圖所?。已知，F(xiàn)=1000cm2，R=0.03s/cm2，調(diào)節(jié)閥為?關(guān)式，其靜態(tài)增益|Kv|=28cm3/s·mA，Km=1mA/cm。（1）畫出系統(tǒng)的傳遞?框圖；（2）調(diào)節(jié)器為?例調(diào)節(jié)器，其?例帶δ=40%，試分別求出擾動ΔQd=56cm3/s以及定值擾動Δr=0.5mA時，被調(diào)量h的殘差；（3）若δ改為120%，其他條件不變，h的殘差?是多少？?較（2）（3）的計算結(jié)果，總結(jié)δ值對系統(tǒng)殘差的影響；（4）液位調(diào)節(jié)器改?PI調(diào)節(jié)器后，h的殘差?是多少？解：(1)(2)系統(tǒng)動態(tài)?程增量關(guān)系式為?所以有液位控制器控制閥液位對象液位檢測設(shè)定值-對上式進(jìn)?拉?變換，得到從?得到單容液位過程的具體傳遞函數(shù)為由系統(tǒng)?框圖可得液位輸出對于擾動輸?和設(shè)定值輸?的傳遞函數(shù)分別為：擾動為時，余差（這部分?到終值定理）：擾動為時，余差：若，則有{過程的增益為正，?關(guān)式閥門增益為負(fù)，檢測器增益為正，由負(fù)反饋系統(tǒng)全部各個環(huán)節(jié)（包括?較環(huán)節(jié)）增益乘積為負(fù)可判斷控制器增益為負(fù)}。{過程的增益為正，?關(guān)式閥門增益為負(fù)，檢測器增益為正，由負(fù)反饋系統(tǒng)全部各個環(huán)節(jié)（包括?較環(huán)節(jié)）增益乘積為負(fù)可判斷控制器增益為負(fù)。}將，，以及其它條件代?上式，可得(3)，此時有結(jié)論：?例度變?，殘差變?。（4）若改為PI調(diào)節(jié)，則對于擾動，余差：對于設(shè)定值擾動，余差：第五章串級控制1.對于如圖所?的加熱器串級控制系統(tǒng)，要求：（1）畫出該控制系統(tǒng)的框圖，并說明主被控變量、副被控變量分別是什么？（2）試確定控制閥的?開、?關(guān)型式；（?開型）（3）確定主、副控制器的正、反作?；（副控制器：反作?。主控制器：反作?）（4）溫度變送器量程由原來的0~500℃改變?yōu)?00~300℃，控制系統(tǒng)會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？應(yīng)如何解決？（Km1增?，控制作?減弱，余差增?，則應(yīng)增?Kc1）（5）流量變送器量程由原來的0~250kg/h改變?yōu)?~400kg/h，控制系統(tǒng)會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？應(yīng)如何解決？（Km2減?，副回路等效時間常數(shù)增?，控制變慢，響應(yīng)速度減慢，則應(yīng)增?Kc2）2.對于如圖所?加熱爐出?溫度簡單控制系統(tǒng)，要求：（1）在進(jìn)料流量或燃料成分?jǐn)_動下，設(shè)計合理串級控制系統(tǒng)，畫出框圖，確定控制器的正、反作?；（2）在燃料油壓?擾動下，設(shè)計合理串級控制系統(tǒng)。解：（1）進(jìn)料流量擾動控制閥：?開副控制器：反作?副被控量：加熱爐內(nèi)部溫度主控制器：反作?主被控量：物料出?溫度（2）燃料油壓?擾動主控制器：反作?主被控量：物料出?溫度副控制器：反作?福被控量：燃料油管內(nèi)壓?控制閥：?開第六章特殊控制?法1.?值控制系統(tǒng)有哪些類型？各有什么特點？開環(huán)?值控制系統(tǒng)、單閉環(huán)?值控制系統(tǒng)、雙閉環(huán)?值控制系統(tǒng)、變?值控制系統(tǒng)。2.某化學(xué)反應(yīng)過程要求參與反應(yīng)的A、B兩物料保持的?例,兩物料的最?流量=625,=290.通過觀察發(fā)現(xiàn)A、B兩物料流量因管線壓?波動?經(jīng)常變化。根據(jù)上述情況，要求：1）設(shè)計?個?較合適的?值控制系統(tǒng)；2）計算該?值系統(tǒng)的?值系數(shù)；3）在該?值系統(tǒng)中，?值系數(shù)應(yīng)設(shè)置于何處？設(shè)置值應(yīng)該是多少（假定采?DDZ-Ⅲ型儀表）？4）選擇該?值控制系統(tǒng)控制閥的開閉形式及控制器的正反作?。解：（1）(2)將A物件作為主動量，B物件作為從動量。若采?開?器AB若不采?開?器(3)該系統(tǒng)若采??值器?案實施，將?值系數(shù)直接設(shè)置即可，。（若采?乘法器實現(xiàn)，因，則將乘法器放置在從動量?側(cè)，設(shè)定。）(4)A、B閥門均選??開型閥門，控制器選反作?。3.管式加熱爐原油出?溫度分程控制（1）調(diào)節(jié)閥開關(guān)型式：?斯?調(diào)節(jié)閥（A）?開燃料油調(diào)節(jié)閥（B）?開?作新號段：A低信號4~12mA0.02~0.06MPaB?信號12~20mA0.06-0.1MPa（2）調(diào)節(jié)器正反作?：反作?（3）系統(tǒng)框圖?作原理：當(dāng)原油出?溫度較低時，反作?控制器輸出信號較?，天然?閥門全開后，燃油閥門打開到?定開度，隨著燃料量的增加，出?溫度上升，控制器輸出逐漸減?，使燃料油閥門開度變慢，變?。（溫度上升速度放緩）。溫度??苯?點時，反作?控制器輸出為低信號，燃油閥完全關(guān)閉，天然?閥開度隨溫度升?逐漸變?，溫度有所降低，控制器信號再次增?，使天然?閥門開?，使出?溫度再次回升，如此循環(huán)。直?溫度達(dá)到苯設(shè)定值。4.如圖所??位槽向?戶供?，為保證供?流量的平穩(wěn)，要求對?位槽出?流量進(jìn)?控制。但為了防??位槽過??造成溢?事故，需對液位采取保護(hù)性措施。根據(jù)上述情況，要求設(shè)計?連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)。試畫出該系統(tǒng)的框圖，確定調(diào)節(jié)閥的?開、?關(guān)形式和調(diào)節(jié)器的正、反作?形式以及選擇器的類型，并簡述該系統(tǒng)的?作原理?？刂破魈烊?調(diào)節(jié)閥溫度對象溫度變送器出?溫度-燃油調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥為?關(guān)型，液位控制器反作?，流量控制器正作?，選擇器選低選器。?作原理：流量控制器出?流量對象溫度變送器出?溫度-閥門液位對象低選器設(shè)定值流量控制器出?溫度設(shè)定值-溫度變送器出?流量LTLCLSFCFT正常?作時，流量控制器?作，出?流量受?擾增?時，具有正作?的流量控制器輸出流量增?，使閥門開度變?，出?流量減?，從?克服?擾的影響，當(dāng)液位超過限值時，由低選器選擇液位控制器參加?作，當(dāng)液位繼續(xù)增加時，具有正作?的液位控制器輸出信號減?，使閥門開度變?，出?流量增加使液位回降。第七章補(bǔ)償控制補(bǔ)充題?：前饋-串級復(fù)合控制如圖所?精餾塔塔釜溫度與蒸汽流量的串級控制系統(tǒng)。?產(chǎn)?藝要求?旦發(fā)?事故應(yīng)?即停?蒸汽的供應(yīng)。要求：1.畫出控制系統(tǒng)框圖；2.確定調(diào)節(jié)閥的?開?關(guān)形式；3.確定主、副控制器的正、反作??式；4.如果進(jìn)料流量波動較?，試設(shè)計?個前饋-串級復(fù)合控制系統(tǒng)，已知系統(tǒng)中有關(guān)傳遞函數(shù)分別為1112()(1)(1)osooooKeGsTsTsτ