過程控制章習(xí)題答案

1、自動化專業(yè)0706班專用復(fù)習(xí)資料，未經(jīng)允許，各打印部不得翻印、備份。1不得翻印、傳播，請自重。第一章單回路控制系統(tǒng)1.1何謂控制通道？何謂干擾通道？它們的特性對控制系統(tǒng)質(zhì)量有什么影響？控制通道——是指操縱變量與被控變量之間的信號聯(lián)系；干擾通道——是指干擾作用與被控變量之間的信號聯(lián)系。（1）控制通道特性對系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響：（從K、T、τ三方面）控制通道靜態(tài)放大倍數(shù)越大，系統(tǒng)靈敏度越高，余差越小。但隨著靜態(tài)放大倍數(shù)的增大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差

2、?？刂仆ǖ罆r間常數(shù)越大，經(jīng)過的容量數(shù)越多，系統(tǒng)的工作頻率越低，控制越不及時，過渡過程時間越長，系統(tǒng)的質(zhì)量越低，但也不是越小越好，太小會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，因此應(yīng)該適當(dāng)小一些。控制通道純滯后的存在不僅使系統(tǒng)控制不及時，使動態(tài)偏差增大，而且還還會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。（2）干擾通道特性對系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響：（從K、T、τ三方面）干擾通道放大倍數(shù)越大，系統(tǒng)的余差也越大，即控制質(zhì)量越差。干擾通道時間常數(shù)越大，階數(shù)越高，或者說干擾進(jìn)入系統(tǒng)的位置越遠(yuǎn)

3、離被控變量測量點而靠近控制閥，干擾對被控變量的影響越小，系統(tǒng)的質(zhì)量則越高。干擾通道有無純滯后對質(zhì)量無影響，不同的只是干擾對被控變量的影響向后推遲一個純滯后時間τ0。1.2如何選擇操縱變量？1）考慮工藝的合理性和可實現(xiàn)性；2）控制通道靜態(tài)放大倍數(shù)大于干擾通道靜態(tài)放大倍數(shù)；3）控制通道時間常數(shù)應(yīng)適當(dāng)小些為好，但不易過小，一般要求小于干擾通道時間常數(shù)。干擾動通道時間常數(shù)越大越好，階數(shù)越高越好。4）控制通道純滯后越小越好。1.3控制器的比例度δ

4、變化對控制系統(tǒng)的控制精度有何影響？對控制系統(tǒng)的動態(tài)質(zhì)量有何影響？比例度δ越小，系統(tǒng)靈敏度越高，余差越小。隨著δ減小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。1.5圖142為一蒸汽加熱設(shè)備，利用蒸汽將物料加熱到所需溫度后排出。試問：影響物料出口溫度的主要因素有哪些？如果要設(shè)計一溫度控制系統(tǒng)，你認(rèn)為被控變量與操縱變量應(yīng)選誰？為什么？如果物料在溫度過低時會凝結(jié)，應(yīng)如何選擇控制閥的開閉形式及控制器的正反作用？答：影響物料出口溫度的因素主要有蒸汽的流量和溫度、攪拌器的

5、攪拌速度、物料的流量和入口溫度。被控變量應(yīng)選擇物料的出口溫度，操縱變量應(yīng)選擇蒸汽流量。物料的出口溫度是工藝要求的直接質(zhì)量指標(biāo)，測試技術(shù)成熟、成本低，應(yīng)當(dāng)選作被控變量?？蛇x作操縱變量的因數(shù)有兩個：蒸汽流量、物料流量。后者工藝不合理，因而只能選蒸汽流量作為操縱變量?？刂崎y應(yīng)選擇氣關(guān)閥，控制器選擇正作用。1.6圖143為熱交換器出口溫度控制系統(tǒng)，要求確定在下面不同情況下控制閥的開閉形式及控制器的正反作用：?被加熱物料在溫度過高時會發(fā)生分解、自

6、聚；?被加熱物料在溫度過低時會發(fā)生凝結(jié)；?如果操縱變量為冷卻水流量，該地區(qū)最低溫度在0℃以下，如何防止熱交換器被凍壞。答：控制閥選氣開閥，選反作用控制器。?控制閥選氣關(guān)閥，選正作用控制器。?控制閥選氣關(guān)閥，選反作用控制器。1.7單回路系統(tǒng)方塊圖如圖144所示。試問當(dāng)系統(tǒng)中某組成環(huán)節(jié)的參數(shù)發(fā)生變化時，系統(tǒng)質(zhì)量會有何變化？為什么？（1）若T0增大；（2）若τ0增大；（3）若Tf增大；（4）若τf增大。答：（1）T0增大，控制通道時間常數(shù)增大

7、，會使系統(tǒng)的工作頻率降低，控制質(zhì)量變差；（2）τ0增大，控制通道的純滯后時間增大，會使系統(tǒng)控制不及時，動態(tài)偏差增大，過渡過程時間加長。（3）Tf增大，超調(diào)量縮小1Tf倍，有利于提高控制系統(tǒng)質(zhì)量；（4）τf增大對系統(tǒng)質(zhì)量無影響，當(dāng)有純滯后時，干擾對被控變量的影響向后推遲了一個純滯后時間τf。第二章串級控制系統(tǒng)自動化專業(yè)0706班專用復(fù)習(xí)資料，未經(jīng)允許，各打印部不得翻印、備份。3不得翻印、傳播，請自重。⑵如果蒸汽壓力波動是主要干擾，應(yīng)采用何

8、種控制方案？為什么？⑶如果冷卻水流量和蒸汽壓力都經(jīng)常波動，應(yīng)采用何種控制方案？為什么？(1)以熱水溫度為副變量干燥器出口溫度為主變量，蒸汽流量為操縱變量構(gòu)成溫度溫度串級系統(tǒng)，冷水流量單獨設(shè)計流量單回路系統(tǒng)理由：當(dāng)被控變量為干燥器出口溫度時，不宜選冷水流量做操縱變量，故單獨設(shè)計流量單回路系統(tǒng)抑制冷水流量波動。以干燥器出口溫度為被控量、蒸汽流量為操縱變量的控制系統(tǒng)中，控制通道太長，存在較大的時間常數(shù)和純滯后，故選擇換熱器出口溫度為副變量，構(gòu)

9、成串級系統(tǒng)，利用副回路減小等效時間常數(shù)。(2)以熱水溫度為為副變量干燥器的溫度為主變量串級系統(tǒng)。理由：將蒸汽壓力波動這一主要干擾包含在副回路中利用副回路的快速有效克服干擾作用抑制蒸汽壓力波動對干燥器出口的溫度的影響.（3）采用與（1）相同方案。理由同（1）。第三章比值控制系統(tǒng)3.1比值與比值系數(shù)的含義有什么不同它們之間有什么關(guān)系？答：比值指工藝流量之比，即：；比值系數(shù)指主、副流量變送器輸出電流信號之比，即：；二者之間的關(guān)系K=F2F1K