過(guò)程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用

1、實(shí)用文案第一章控制系統(tǒng)的基本概念 生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)包括?答:自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)信號(hào)連鎖系統(tǒng)自動(dòng)操縱系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 工業(yè)生產(chǎn)對(duì)過(guò)程裝備控制的要求 ? 答:安全性經(jīng)濟(jì)性穩(wěn)定性 為了實(shí)現(xiàn)控制要求 ,通常有兩種方式選擇 :人工控制自動(dòng)控制 控制系統(tǒng)的組成 :被控對(duì)象測(cè)量元件和變送器調(diào)節(jié)器執(zhí)行器f ( 干擾變量）ysmyu控制器執(zhí)行器被控過(guò)程ym測(cè)量元件及變送器 某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為（800 10 ）。為確保生產(chǎn)安全，控制中溫度最高不得超過(guò)850 ?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)， 在最大階躍擾動(dòng)下的過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)如下圖所示。T/ 84581580580072025T/min標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案（ 1 ）分別求

2、出最大偏差 A 、超調(diào)量 B、余差 C、衰減比 n 、過(guò)渡時(shí)間 Ts（溫度進(jìn)入 1% 新的穩(wěn)定值即示為系統(tǒng)已穩(wěn)定） 和震蕩周期 T。（ 2 ）分析此溫度控制系統(tǒng)是否滿(mǎn)足工藝要求？答:（1 ）解:最大偏差： A =845 800 = 45 超調(diào)量 :=（845805 ）/805 = 4.97%衰 減 比：n= B/B = （845 805)/ （815 805 ）=4：1余差： C= 805 800= 5過(guò) 渡 時(shí) 間： Ts = 25 min震 蕩 周 期： T = 207=13min解：符合要求 :系統(tǒng)新的穩(wěn)定值是805，符合工藝規(guī)定操作溫度（ 800 10 ） 的要求 845 850 ，符

3、合控制中溫度最高不得超過(guò) 850 的要求 圖示為一自力式貯槽水位控制系統(tǒng)。(1) 指出系統(tǒng)中被控對(duì)象、被控變量、操縱變量是什么 ?(2) 試畫(huà)出該系統(tǒng)的方塊圖。(3) 試分析當(dāng)出水量突然增大時(shí)，該系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)水位控制的?標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案圖 1-6貯槽水位控制系統(tǒng)1- 貯槽； 2- 浮球；3- 杠桿；4- 針形閥圖 1-7貯槽水位控制系統(tǒng)方塊團(tuán)h 為貯槽水位； ho 為貯槽希望保持的水位。解:(1) 該系統(tǒng)中貯槽為被控對(duì)象；貯槽中水的液位為被控變量；進(jìn)水流量為操縱變量。 (2) 貯槽水位控制系統(tǒng)方塊圖如圖 1-7 所示。標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案(3) 當(dāng)貯槽的出水量突然增大，出水量大于入水量，使水位下降

4、，浮球隨之下移，通過(guò)扛桿裝置帶動(dòng)針形閥下移，增大了進(jìn)水量，使出水量與入水量之差隨之減小水位下降變緩，直至進(jìn)水量與出水量又相等，水位停止下降。重新穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了水位控制。一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。 A 、B 兩種物料進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)、通過(guò)改變進(jìn)入夾套的冷卻水流量來(lái)控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持不變。圖中了 TT 表示溫度變送器， TC 表示溫度控制器。試畫(huà)出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該控制系統(tǒng)中的被控對(duì)象、被控變量、操縱變量及可能影響被控變量變化的擾動(dòng)各是什么 ?圖 1-10反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案圖 1-11反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖注： T 為反應(yīng)器內(nèi)溫度，Tsp 為反應(yīng)器內(nèi)溫度的設(shè)定

5、值。解:反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)中被控對(duì)象為反應(yīng)器；被控變量為反應(yīng)器內(nèi)溫度；操作變量為冷卻水流量； 干擾為 A 、B 物料的流量、溫度、濃度、冷卻水的溫度、壓力及攪拌器的轉(zhuǎn)速等。反應(yīng)器的溫度控制系統(tǒng)的方塊圖如圖1-ll 所示?？刂葡到y(tǒng)的分類(lèi) :按給定值的特點(diǎn)劃分按系統(tǒng)輸出信號(hào)對(duì)操縱變量影響劃分按系統(tǒng)的復(fù)雜程度劃分按系統(tǒng)克服干擾的方法劃分自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程有非周期衰減過(guò)程 、衰減振蕩過(guò)程、 等副振蕩過(guò)程 、發(fā)散振蕩過(guò)程 等四種。標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案yy0t0tt0t01. 非周期衰減過(guò)程2.衰減振蕩過(guò)程yy0t0tt0t03. 等幅振蕩過(guò)程4. 發(fā)散振蕩過(guò)程知道是什么意思 ? 1、最大

6、偏差和超調(diào)量 2 、衰減比 3 、余差 4 、過(guò)渡時(shí)間 5 、振蕩周期或頻率第二章過(guò)程裝備控制基礎(chǔ)被控對(duì)象的特性 :就是當(dāng)被控對(duì)象的輸入變量發(fā)生變化時(shí) ,其輸出變量隨時(shí)間的變化規(guī)律控制通道 :操縱變量與被控變量之間的聯(lián)系稱(chēng)為控制通道干擾通道 :干擾作用與被控變量之間的聯(lián)系稱(chēng)為干擾通道標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案被控對(duì)象的自衡特性 :在沒(méi)有人為干預(yù)的情況下 ,被控對(duì)象自身能重新恢復(fù)平衡的特性 .描述簡(jiǎn)單對(duì)象特性的參數(shù)有哪些?各有何物理意義 ?答描述對(duì)象特性的參數(shù)分別是放大系數(shù) K、時(shí)間常數(shù) T、滯后時(shí)間 。放大系數(shù) K 是被控變量重新達(dá)到平衡時(shí)的輸出的變化量與輸入的變化量之比 .時(shí)間常數(shù) T 是反映被控對(duì)象

7、受到輸入作用后 ,輸出變量達(dá)到新穩(wěn)態(tài)值得快慢 .滯后時(shí)間是描述對(duì)象滯后現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)參數(shù)。 有關(guān)放大系數(shù)的幾個(gè)一般性結(jié)論?1. 放大系數(shù) K 表達(dá)了被控對(duì)象在干擾作用下重新達(dá)到平衡狀態(tài)的性能,是不隨時(shí)間變化的參數(shù) .2. 在相同的輸入變化量作用下 ,被控對(duì)象的 K 越大 ,即輸入對(duì)輸出的影響越大 ,被控對(duì)象的自身穩(wěn)定性越差 ;反之 ,K 越小 ,被控對(duì)象的穩(wěn)定性越好 .、傳遞滯后和容量滯后的區(qū)別?答:傳遞滯后 傳遞滯后又叫純滯后 一般用0 表示。純滯后的產(chǎn)生一般是由于介質(zhì)的輸送、 能量傳遞和信號(hào)傳輸需要一段時(shí)間而引起的。容量滯后一般是由于物料或能量的傳遞需要通過(guò)一定阻力而引起的。被控變量選擇的基本

8、要求 (論述題 )標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案作為被控變量 ,其信號(hào)最好是能夠直接測(cè)量獲得 ,并且測(cè)量和變送環(huán)節(jié)的滯后也要求比較小 .若被控變量信號(hào)無(wú)法直接獲取 ,可選擇與之有單值函數(shù)關(guān)系的間接參數(shù)作為被控變量 .作為被控變量 ,必須是獨(dú)立變量 .變量數(shù)目一般可以用物理化學(xué)中的相律關(guān)系來(lái)確定 .作為被控變量 ,必須考慮工藝合理性, 以及目前儀表的現(xiàn)狀能否滿(mǎn)足要求 .操縱變量選擇的基本要求?答:考慮工藝合理性考慮被控對(duì)象特性檢測(cè)變送環(huán)節(jié)的影響純滯后 :在控制過(guò)程中 ,由于檢測(cè)元件 安裝位置 的原因產(chǎn)生純滯后 . 測(cè)量滯后 :由測(cè)量元件本身特性 所引起的動(dòng)態(tài)誤差 .傳遞滯后 :由于氣壓信號(hào) 在管路傳送過(guò)程中所

9、引起的滯后 . 執(zhí)行器包括 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 和閥兩個(gè)部分 .調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律可歸為四種 :位式 .比例 .積分 .微分位式調(diào)節(jié)的特點(diǎn) :結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,成本較低 ,使用方便 ,對(duì)配用的調(diào)節(jié)閥無(wú)任何特殊要求應(yīng)用場(chǎng)合 : 壓力表 ,水銀溫度計(jì) ,雙金屬溫度計(jì) ,電子電位差計(jì) ,自動(dòng)平衡電橋等 .比例積分調(diào)節(jié)的特點(diǎn):( 重點(diǎn) )答:1. 比例調(diào)節(jié)具有控制及時(shí) ,克服偏差的特點(diǎn) .2. 比例控制有余差存在.標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案調(diào)節(jié)器的比例度 ,積分時(shí)間 ,微分時(shí)間 通過(guò)這三個(gè)參數(shù)的大小就可以改變整個(gè)系統(tǒng)的性能 ,獲得較好的過(guò)渡過(guò)程和控制變量.串級(jí)控制系統(tǒng)是改善調(diào)節(jié)質(zhì)量極為有效的方法.二次擾動(dòng)一次擾動(dòng)設(shè)定值主參數(shù)副主主調(diào)節(jié)器副調(diào)節(jié)器執(zhí)行閥對(duì)象對(duì)象副參數(shù)副檢測(cè)變送器主檢測(cè)變送器串級(jí)控制系統(tǒng)方框圖主回路：由主控制器，副控制器，控制閥，副被控過(guò)程，主被控過(guò)程及主被控參數(shù)變送器等組成的外圈閉合回路副回路：由副控制器、控制閥、副被控過(guò)程及副被控參數(shù)變送器等組成的內(nèi)圈閉合回路 .前饋控制系統(tǒng)的基本原理前饋控制的基本概念是測(cè)取進(jìn)入過(guò)程的干擾（包括外界