過程控制習(xí)題課

1、控制系統(tǒng)組成及性能指標(biāo)PCPP1P2PspPmuKv1Kv2F1F2答案：被控對(duì)象：壓力罐。被控變量：儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力。操縱變量：進(jìn)料流量。擾動(dòng)變量：進(jìn)料壓力，出料流量，等。 題1：如圖所示是一壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)。試指出該系統(tǒng)中的被控對(duì)象、被控變量、操縱變量和擾動(dòng)變量，畫出該系統(tǒng)的方框圖。 控制器Gc (s)執(zhí)行器Gv (s)控制通道Gp (s)測(cè)量變送Gm (s)設(shè)定值ysp偏差 e+_控制變量u操縱變量q被控變量y測(cè)量值ym擾動(dòng) D干擾通道GD (s)+被控對(duì)象題2：對(duì)于如圖所示的加熱爐溫度控制系統(tǒng)，試(1)指出該系統(tǒng)中的被控變量、操縱變量、擾動(dòng)變量;(2)畫出該系統(tǒng)的方塊圖TC進(jìn)料出料燃料TT

2、mTspRfu控制系統(tǒng)組成及性能指標(biāo)（續(xù)）答案：被控對(duì)象：加熱爐。被控變量：原料出口溫度。操縱變量：燃料流量。擾動(dòng)變量：進(jìn)料流量、溫度，燃料溫度、壓力、成分，等。 控制系統(tǒng)組成及性能指標(biāo)（續(xù)）AB被控對(duì)象：反映器。被控變量：反應(yīng)器內(nèi)的溫度（反應(yīng)溫度）。操縱變量：冷卻被控對(duì)象：反映器。被控變量：反應(yīng)器內(nèi)的溫度（反應(yīng)溫度）。操縱變量：冷卻水流量。干擾：冷卻水壓力、溫度變化，水流量。干擾：冷卻水壓力、溫度變化，A、B物料的流量、溫度變化，等。物料的流量、溫度變化，等。若進(jìn)料溫度升高，反應(yīng)器內(nèi)的溫度超過溫度給定值時(shí)，即偏差小于若進(jìn)料溫度升高，反應(yīng)器內(nèi)的溫度超過溫度給定值時(shí)，即偏差小于0，TC要發(fā)揮控要

3、發(fā)揮控制作用使反應(yīng)溫度下降，即控制器輸出使冷卻水調(diào)節(jié)閥開度大些，使更多的冷卻水制作用使反應(yīng)溫度下降，即控制器輸出使冷卻水調(diào)節(jié)閥開度大些，使更多的冷卻水進(jìn)入夾套，從而移走多余熱量使反應(yīng)器內(nèi)溫度降下來。進(jìn)入夾套，從而移走多余熱量使反應(yīng)器內(nèi)溫度降下來。題3：如圖所示為一反應(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)，通過改變進(jìn)入夾套的冷卻水流量來控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度不變。試畫出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該系統(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的干擾是什么？如果由于進(jìn)料溫度升高使反應(yīng)器內(nèi)的溫度超過給定值，試說明此時(shí)該控制系統(tǒng)的工作情況，此時(shí)系統(tǒng)是如何通過控制作用來克服干擾

4、作用對(duì)被控變量影響的？過程動(dòng)態(tài)特性及建模過程動(dòng)態(tài)特性及建模 題1：如圖所示液位過程的輸入量為Q1，流出量為Q2、Q3，液位h為被控參數(shù)，A為截面積，并設(shè)R1、R2、R3均為線性液阻。要求：列寫過程的微分方程組；畫出過程的方框圖；求過程的傳遞函數(shù)HQiQoAQ2hR1R3R2Q3Q1 sQsHsW10 32323213322321)(RRsRARRRsQsHsWRhQRhQQQQdtdhAo 過程動(dòng)態(tài)特性及建模（續(xù)）過程動(dòng)態(tài)特性及建模（續(xù)）R12C1C2h1h2R3Q3R2Q2Q12Q1R1題2：(1) 列寫過程微分方程組;(2) 畫出方框圖;(3) 求傳遞函數(shù))()()(12sQsHsGp過程

5、動(dòng)態(tài)特性及建模（續(xù)）過程動(dòng)態(tài)特性及建模（續(xù)）R12C1C2h1h2R3Q3R2Q2Q12Q1R131222122111,QQdtdhCQQQdtdhC物料平衡方程:122112323212,RhhQRhQRhQ將流量方程代入物料平衡方程,即得到過程狀態(tài)方程過程動(dòng)態(tài)特性及建模（續(xù)）過程動(dòng)態(tài)特性及建模（續(xù)）31222122111,QQdtdhCQQQdtdhC122112323212,RhhQRhQRhQ由以上傳遞函數(shù)方程,可畫出相應(yīng)的方框圖.)()(1)(,)()()(1)(31222122111sQsQsCsHsQsQsQsCsH122112323212)()()(,)()(,)()(RsHs

6、HsQRsHsQRsHsQ過程動(dòng)態(tài)特性及建模（續(xù)）過程動(dòng)態(tài)特性及建模（續(xù)）)()(1)(,)()()(1)(31222122111sQsQsCsHsQsQsQsCsH122112323212)()()(,)()(,)()(RsHsHsQRsHsQRsHsQ+_+_Q12Q1(s)Q2sC1121R+_+_H1121RH2sC2131RH2(s)過程動(dòng)態(tài)特性及建模（續(xù)）過程動(dòng)態(tài)特性及建模（續(xù)）n利用方框圖等效變換;n直接用傳遞函數(shù)計(jì)算公式;n通過求解傳遞函數(shù)方程組. 32122312121223213222132123212RRRSCRRCRRCRRCRRSCCRRRRRsQsHsWo 過程動(dòng)態(tài)

7、特性及建模（續(xù)）過程動(dòng)態(tài)特性及建模（續(xù)）題3：有一水槽，其截面積F為0.5m2。流出側(cè)閥門阻力實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：當(dāng)水位H變化20cm時(shí)，流出量變化為1000cm3/s。試求流出側(cè)閥門阻力R，并計(jì)算該水槽的時(shí)間常數(shù)T。答案： 11 TsKRFsRsQsHi 23/501/100020cmsscmcmsQHRKo scmcmsRFT100105 . 0/501242 過程動(dòng)態(tài)特性及建模（續(xù)）過程動(dòng)態(tài)特性及建模（續(xù)） 475ssGo 1sGC 1sGV 1sGm T如圖所示為蒸汽加熱器控制系統(tǒng)，若被控對(duì)象控制通道的傳遞函數(shù)為控制器TC的傳遞函數(shù)為調(diào)節(jié)閥的傳遞函數(shù)為測(cè)量變送環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為因生產(chǎn)需要，出口物

8、料的設(shè)定溫度從80提高到85 時(shí)，物料出口溫度的穩(wěn)態(tài)變化量為多少？系統(tǒng)的余差為多少？過程動(dòng)態(tài)特性及建模（續(xù)）過程動(dòng)態(tài)特性及建模（續(xù)） 19/79/597547514751sssssGsGsGsGsGsGsGsGmoVCoVC CT78. 2595C22. 278. 25解：系統(tǒng)的閉環(huán)函數(shù)為：由此可知該系統(tǒng)為一階滯后環(huán)節(jié)，靜態(tài)放大系數(shù)為5/9當(dāng)輸入變化量為5 時(shí)，其輸出穩(wěn)態(tài)變化量。系統(tǒng)的余差約為。測(cè)量變送器和執(zhí)行器與控制器測(cè)量變送器和執(zhí)行器與控制器 -控制閥流量特性選擇TC蒸汽凝液進(jìn)料TspTmTG2G1, T1u(t)熱平衡方程:2111)(GTTGC11121GGCGTKp控制通道靜態(tài)增益:

9、主要擾動(dòng)為T1時(shí)，如何選擇控制閥流量特性；主要擾動(dòng)為G1時(shí)，如何選擇閥的流量特性；設(shè)定值變化時(shí)，如何選擇閥的流量特性。（提示：首先應(yīng)求取對(duì)象靜態(tài)增益與主要擾動(dòng)的關(guān)系）且要求 若主要擾動(dòng)為T1，因Kp為常數(shù)，所以Kv為常數(shù)，即應(yīng)選擇直線流量特性的閥。若主要擾動(dòng)為G1，因 ，所以 ，即應(yīng)選擇等百分比閥。 設(shè)定值變化時(shí)，因Kp為常數(shù)，所以Kv為常數(shù)， 即應(yīng)選擇直線流量特性的閥。tConsKKPVtan 11GKP 1GKV 測(cè)量變送器和執(zhí)行器與控制器（續(xù)）測(cè)量變送器和執(zhí)行器與控制器（續(xù)）題1：定值控制系統(tǒng)的過渡過程有幾種形式？工程上一般要求為哪種過渡過程形式？隨動(dòng)系統(tǒng)一般要求為哪種過渡過程形式？答：

10、五種，分別是：非周期發(fā)散過程、非周期衰減過程、發(fā)散振蕩過程、等幅振蕩過程、衰減振蕩過程等。工程上一般要求為衰減振蕩的過渡過程形式。隨動(dòng)系統(tǒng)一般要求為單調(diào)過程。題2：一生產(chǎn)過程，被控對(duì)象為一階特性，控制器為純比例控制器，控制中還是發(fā)生了衰減振蕩過程？為什么？答：這是因?yàn)橄到y(tǒng)中還有控制閥和變送環(huán)節(jié)，如果它們的時(shí)間常數(shù)不可忽略的話，系統(tǒng)為二階系統(tǒng)，故控制中還是會(huì)發(fā)生衰減振蕩過程。測(cè)量變送器和執(zhí)行器與控制器（續(xù)）測(cè)量變送器和執(zhí)行器與控制器（續(xù)）題3：一個(gè)系統(tǒng)的對(duì)象有容量滯后，另一個(gè)系統(tǒng)由于測(cè)量點(diǎn)位置造成純滯后，如分別采用微分作用克服滯后，效果如何？答：微分作用的控制器，其輸出的控制信號(hào)p與輸入的偏差e

11、的變化速度成正比，即，式中為微分時(shí)間。當(dāng)對(duì)象具有容量滯后時(shí)，系統(tǒng)在外界擾動(dòng)作用下，被控變量馬上有變化，在給定值不變的情況下，控制器的輸入偏差e就有一定的變化速度，因此控制器的輸出就能馬上變化，及時(shí)克服擾動(dòng)對(duì)被控變量的影響。所以對(duì)于具有容量滯后的對(duì)象，增加微分作用能夠克服滯后，提高控制質(zhì)量。對(duì)于由于測(cè)量點(diǎn)位置造成純滯后的對(duì)象，在擾動(dòng)作用下，盡管被控變量可能立即會(huì)變化，但由于測(cè)量點(diǎn)位置造成純滯后，送往控制器的被控變量測(cè)量值不可能立即變化，必須等待一個(gè)純滯后時(shí)間后，控制器的輸入偏差信號(hào)才可能變化。在純滯后這段時(shí)間內(nèi)，微分作用的控制器是不可能有輸出，亦即不起作用，所以微分作用對(duì)于克服純滯后對(duì)控制質(zhì)量的

12、影響是無能為力的。測(cè)量變送器和執(zhí)行器與控制器（續(xù)）測(cè)量變送器和執(zhí)行器與控制器（續(xù)）題4：PID控制器的時(shí)間域算式中有一偏置u0，而在復(fù)頻域（即在傳遞函數(shù)形式）算式中卻沒有這一項(xiàng)，這是為什么？u0的物理含義是什么？u0的具體取值是怎樣取得的？答案：傳遞函數(shù)表達(dá)的是系統(tǒng)在穩(wěn)定點(diǎn)附近變化時(shí)的情況，平衡點(diǎn)的情況不考慮。u0表示系統(tǒng)初始輸出值。題5 增大測(cè)量變送環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)Tm，對(duì)實(shí)際被控變量的控制質(zhì)量有何影響？對(duì)指示記錄曲線又有何影響？?jī)烧呤欠褚恢?，為什么？給控制質(zhì)量帶來不利的影響，變送環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)增加（控制器參數(shù)不變的情況下）使得控制器不能夠及時(shí)的得到被控參數(shù)的實(shí)際值，造成實(shí)際參數(shù)波動(dòng)過大。從記

13、錄儀上的記錄曲線來看，由于檢測(cè)的響應(yīng)速度慢，則曲線波動(dòng)不大，表面的現(xiàn)象是控制效果還不錯(cuò)。實(shí)際不然，理由同上?？刂破鞯目刂破鞯摹罢醋饔谜醋饔谩边x擇選擇TC進(jìn)料出料燃料TTmTspRfu問題:如何選擇控制閥的 “氣開氣關(guān)”？(1) 如何選擇溫度控制器的正反作用，以使閉環(huán)系統(tǒng)為負(fù)反饋系統(tǒng)？答：控制閥為氣開型，控制器應(yīng)為反作用式 控制器的控制器的“正反作用正反作用”選擇（續(xù)）選擇（續(xù)）精餾塔提餾段溫度控制系統(tǒng)如圖所示，圖中，Pv為調(diào)節(jié)閥閥前壓力。（1）為保證再沸器的安全，蒸汽調(diào)節(jié)閥應(yīng)選用氣關(guān)閥還是氣開閥？為什么？（2）確定調(diào)節(jié)器TC、PC的正反作用，并畫出該系統(tǒng)完整的方框圖（盡可能在圖上表明相應(yīng)的

14、信號(hào)）。PC加熱蒸汽再沸器塔底部TCTspPspTmPmPTuPv控制器的控制器的“正反作用正反作用”選擇（續(xù)）選擇（續(xù)）如圖為貯槽液位控制系統(tǒng)，為安全起見，貯槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁止溢出，試在下述兩種情況下，分別確定執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式及控制器的正、反作用。（1）選擇流入量Qi為操縱變量；（2）選擇流出量Qo為操縱變量。QiQo答：（1）當(dāng)選擇流入量Qi為操縱變量時(shí)，為了防止液體溢出，在控制閥膜頭上氣源突然中斷時(shí)，控制閥應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，所以應(yīng)選用氣開閥，為正作用方向?？刂破鲬?yīng)選擇反作用方向。（2）當(dāng)選擇流出量Qo為操縱變量時(shí)，為了防止液體溢出，在控制閥膜頭上氣源突然中斷時(shí)，控制閥應(yīng)處于全開狀態(tài)，所

15、以應(yīng)選用氣關(guān)閥，為反作用方向?？刂破鲬?yīng)選擇反作用方向以上兩種情況說明，對(duì)同一對(duì)象，其控制閥氣開、氣關(guān)形式的選擇及對(duì)象的作用方向都與操縱變量的選擇是有關(guān)的。串級(jí)控制系統(tǒng)題1 在一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)中，原來選用口徑為20mm的氣開閥，后來改為口徑為32mm的氣關(guān)閥。問： 主、副控制器的正反作用要否改變？為什么？ 副控制器的比例度和積分時(shí)間要否改變？是變大還是變小？為什么？ 主控制器的比例度和積分時(shí)間要否改變？是變大還是變?。繛槭裁?？副控制器正反作用改變，主控制器的不變。比例度適當(dāng)變大，因?yàn)殚y的增益變大了，系統(tǒng)穩(wěn)定性變差了；積分時(shí)間要適當(dāng)變大。 主控制器的比例度和積分時(shí)間適當(dāng)變大，因?yàn)楦被芈返刃Лh(huán)節(jié)的放

16、大倍數(shù)增大；時(shí)間常數(shù)變小，為維持原系統(tǒng)的穩(wěn)定性不變，要做上述修改。把把副回路看做等效為副回路看做等效為1：1的環(huán)節(jié)也可不做修改的環(huán)節(jié)也可不做修改 串級(jí)控制系統(tǒng)（續(xù)）題2 在一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)中，主變量是溫度，溫度變送器量程原為0200，后改為80 120 。問：副控制器比例度和積分時(shí)間要否改變？是變大還是變?。繛槭裁?？ 主控制器的比例度和積分時(shí)間要否改變？是變大還是變??？為什么？ 副控制器可以不改變，因?yàn)楦笨刂破鞯淖饔弥饕窒拊诟被芈?，?duì)主回路的廣義對(duì)象特性特性變化不敏感。 主控制器比例度和積分時(shí)間要改變。比例度變大、或積分時(shí)間變大。因?yàn)樵诰S持穩(wěn)定性不變的前提下，要保持控制器的增益和廣義對(duì)象的增

17、益乘積為恒定。也可以比例度不動(dòng)，增大積分時(shí)間。串級(jí)控制系統(tǒng)（續(xù)）題3 表示了兩個(gè)動(dòng)態(tài)過程方塊圖 為了改善閉環(huán)品質(zhì)（F2擾動(dòng)時(shí)），哪一個(gè)過程應(yīng)該采用串級(jí)控制？為什么？ 對(duì)應(yīng)該采用串級(jí)控制的系統(tǒng)，試畫出相應(yīng)的方塊圖假設(shè)。答案： 應(yīng)該選擇（B）過程，因?yàn)樵冢ˋ）圖中主副變量特性接近，構(gòu)成串級(jí)意義不大。串級(jí)控制系統(tǒng)（續(xù)）串級(jí)系統(tǒng)圖 串級(jí)控制系統(tǒng)（續(xù)）題4 如圖所示的反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行的是放熱化學(xué)反應(yīng)，而釜內(nèi)溫度過高會(huì)發(fā)生事故，因此采用夾套通冷水來進(jìn)行冷卻，以帶走反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的熱量。由于工藝對(duì)該反應(yīng)過程溫度控制精度要求很高，單回路控制滿足不了要求，需用串級(jí)控制。（1）當(dāng)冷卻水壓力波動(dòng)是主要干擾時(shí)，應(yīng)怎樣組

18、成串級(jí)？畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。-釜溫變送器釜溫變送器反反應(yīng)應(yīng)釜釜閥后水壓變送器閥后水壓變送器1閥后壓力控閥后壓力控制器制器釜溫釜溫控制控制器器控控制制閥閥夾夾套套釜 溫 設(shè)釜 溫 設(shè)定值定值-串級(jí)控制系統(tǒng)（續(xù)）（2）當(dāng)冷卻水入口溫度波動(dòng)是主要干擾時(shí)，應(yīng)怎樣組成串級(jí)？畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。釜 溫 控釜 溫 控制器制器夾套水溫控制夾套水溫控制器器控控制制閥閥夾夾套套反反應(yīng)應(yīng)釜釜夾套溫度變送器夾套溫度變送器反應(yīng)溫度變送器反應(yīng)溫度變送器串級(jí)控制系統(tǒng)（續(xù)）題5 簡(jiǎn)述串級(jí)控制與串級(jí)均勻控制的異同點(diǎn)。 答：相同點(diǎn)：結(jié)構(gòu)形式一樣。具有副回路，能迅速克服進(jìn)入副回路的干擾。 不同點(diǎn)：控制目的不同。串級(jí)控制是提高被控變量的控制

19、質(zhì)量，使被控變量迅速回到給定值；而串級(jí)均勻控制的目的是使兩個(gè)被控變量達(dá)到緩慢平穩(wěn)的變化。串級(jí)控制系統(tǒng)（續(xù)）題6 下圖為精溜塔的塔釜串級(jí)控制系統(tǒng)，請(qǐng)問是否有錯(cuò)？錯(cuò)在什么地方？應(yīng)做如何改正？為什么？串級(jí)控制系統(tǒng)（續(xù)） 答：有錯(cuò)。圖中主副變量選錯(cuò)了。應(yīng)該用塔釜溫度作為主變量，以進(jìn)入再沸器的蒸汽流量為副變量。因?yàn)椋瑘D中精餾塔生產(chǎn)目的是得到一定純度的塔底產(chǎn)品，而塔底產(chǎn)品與塔釜溫度有直接的關(guān)系，因此應(yīng)以塔釜溫度為主變量；而調(diào)節(jié)進(jìn)入再沸器的蒸汽流量可以改變塔釜溫度。前饋控制系統(tǒng)題1 當(dāng)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為： ， 。此時(shí)，動(dòng)態(tài)前饋控制器能不能具體實(shí)現(xiàn)？為什么？1210)(1 . 0 sesGsp122)( s

20、sGd答：不能。sspdffeesssGsGsG1 . 01 . 0511012122)()()( 結(jié)果意味著為了計(jì)算控制變量的現(xiàn)時(shí)值需用擾動(dòng)量的將來值，而擾動(dòng)量的將來值是不可能得到的。題2 是否可用普通的PID控制器作為前饋控制器？為什么？)()()(sGsGsGpdff 與干擾通道和控制通道的傳遞函數(shù)都有關(guān)系，即不同的對(duì)象特性前饋控制器的形式不同。因此，不能用通用的PID控制器作為前饋控制器。答：不可以。因?yàn)榍梆伩刂破鞯膫鬟f函數(shù)為前饋控制系統(tǒng)（續(xù)）題2 什么是前饋控制系統(tǒng)？前饋控制系統(tǒng)有什么特點(diǎn)？應(yīng)用在什么場(chǎng)合？答：按擾動(dòng)變化大小進(jìn)行控制的系統(tǒng)稱為前饋控制系統(tǒng)。前饋控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：（

21、1）前饋控制是基于不變性原理工作的，比反饋控制及時(shí)、有效；（2）前饋控制是屬于“開環(huán)”控制系統(tǒng)；（3）前饋控制使用的是視對(duì)象特性而定的“專用”控制器，又稱前饋補(bǔ)償裝置；（4）一種前饋?zhàn)饔弥荒芸朔环N干擾。前饋控制主要用于下列場(chǎng)合：（1）干擾幅值大而頻繁，對(duì)被控變量影響劇烈，單純反饋控制達(dá)不到要求時(shí)；（2）主要干擾是可測(cè)不可控的變量；（3）對(duì)象的控制通道滯后大，反饋控制不及時(shí)，控制質(zhì)量差時(shí)，可采用前饋-反饋控制系統(tǒng)，以提高控制質(zhì)量。前饋控制系統(tǒng)（續(xù)）題3 前饋控制有哪幾種主要形式？答：前饋控制的主要形式有單純的前饋控制（又稱簡(jiǎn)單前饋）和前饋-反饋控制兩種。根據(jù)對(duì)干擾補(bǔ)償形式的特點(diǎn)，又分靜態(tài)前饋控

22、制和動(dòng)態(tài)前饋控制。題4 什么叫不變性原理？ 答：不變性原理也稱擾動(dòng)補(bǔ)償原理，它是前饋控制的理論基礎(chǔ)。 所謂“不變性”是指控制系統(tǒng)的被控變量與擾動(dòng)量完全無關(guān)，或在一定準(zhǔn)確度下無關(guān)，即被控變量對(duì)干擾完全獨(dú)立或基本獨(dú)立。 一般，進(jìn)入控制系統(tǒng)中的擾動(dòng)都使被控變量發(fā)生偏離其給定值的變化。而前饋控制之所以能實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償是通過前饋控制器的校正作用來消除擾動(dòng)對(duì)被控變量的影響的。這就是所謂的不變性原理。 前饋-反饋控制系統(tǒng)TCFCTCFC原油原油燃料油燃料油(a)(b)題1：有時(shí)前饋-反饋控制系統(tǒng)從其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上看與串級(jí)控制系統(tǒng)十分相似。試問如何來區(qū)分它們？試分析判斷下圖所示的兩個(gè)系統(tǒng)各屬于什么系統(tǒng)？說明其理由。

23、 答案：圖(a)是前饋-反饋控制系統(tǒng)，圖(b)是串級(jí)控制系統(tǒng)。前饋-反饋控制系統(tǒng)有一個(gè)閉合回路，串級(jí)控制系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路；前饋-反饋控制系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)閥在定值控制系統(tǒng)中，第二個(gè)圖中的調(diào)節(jié)閥在隨動(dòng)控制系統(tǒng)中。比值控制系統(tǒng)題1 比值控制中的比值與比值系數(shù)是否是一回事？其關(guān)系如何？答：不是一回事。 比值是指反應(yīng)工藝要求的兩個(gè)流量的體積流量或重量流量之比，一般用k表示。而比值系數(shù)是指設(shè)置于比值運(yùn)算器或比值調(diào)節(jié)器的儀表參數(shù)，一般用k表示。 。k是k的函數(shù)，兩者一般不相等。設(shè)計(jì)和運(yùn)用比值控制系統(tǒng)時(shí)，必須把k折算成k。min1min2ZIZIk 題2 什么是變比值控制系統(tǒng)？答：變比值控制系統(tǒng)是相對(duì)于定比值控

24、制而言的。當(dāng)要求兩種物料的比值大小能靈活地隨第三變量的需要而加以調(diào)整時(shí)，就要求設(shè)計(jì)比值不是恒定值的比值控制系統(tǒng)，稱為變比值控制系統(tǒng)。比值控制系統(tǒng)（續(xù)）題3 比值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有幾種？名稱是什么？各自有什么特點(diǎn)？各自適宜的應(yīng)用場(chǎng)合？ 答：有4種結(jié)構(gòu)，分別是：開環(huán)比值系統(tǒng)、單閉環(huán)比值系統(tǒng)、雙閉環(huán)比值系統(tǒng)、變比值系統(tǒng)。 開環(huán)比值系統(tǒng)：簡(jiǎn)單，但比值不精確，負(fù)荷變化大，適宜比值精度要求不高、允許負(fù)荷變化的場(chǎng)合。 單閉環(huán)比值系統(tǒng)：比值可以精確，但負(fù)荷變化大，適宜比值精度要求高、允許符合變化的場(chǎng)合。 雙閉環(huán)比值系統(tǒng)：比值精確，負(fù)荷變化小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。適宜比值精度高、且負(fù)荷變化小的場(chǎng)合。 變比值系統(tǒng)：可完成比值

25、的動(dòng)態(tài)修正，滿足復(fù)雜的工藝要求。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用于要求變比值控制的場(chǎng)合。比值控制系統(tǒng)（續(xù)）比值控制系統(tǒng)（續(xù)）FCFCF1F2F1spF2sp題1 對(duì)于如左圖所示的流量系統(tǒng), 希望F2按比例跟蹤F1的變化:21FKFK比值控制系統(tǒng)（續(xù)）比值控制系統(tǒng)（續(xù)）題2 有一單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)如圖所示，其比值用DDZ-型乘法器來實(shí)現(xiàn)（圖中的測(cè)量?jī)x表是線性儀表）。已知Q1max7000kgh，Q2max4000kgh。要求：（1）若已知I018mA，求該比值控制系統(tǒng)的k？比值系數(shù)K=？（2）待該比值系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，測(cè)得I110mA，試計(jì)算此時(shí)的I2=？ I2I2I0I1F1TFYQ1Q2FCF2T比值控制系統(tǒng)（續(xù)）比

26、值控制系統(tǒng)（續(xù)）875. 042041842040 IK5 . 070004000875. 0max1max2max2max1 QQKkQQkK（2）待系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，則 （1）mAIIIIIIK25. 941044444221212 比值控制系統(tǒng)（續(xù)）比值控制系統(tǒng)（續(xù)）題3 有一生產(chǎn)工藝要求A、B兩物料流量比值維持在0.4。已知Qamax=3200kg/h，Qbmax=800kg/h，流量測(cè)量用孔板配差壓變送器進(jìn)行測(cè)量，并在變送器后加了開方器。試分析可否用乘法器組成的比值控制方案？如果一定要用乘法器，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上應(yīng)做何處理？乘法器要求儀表系數(shù)1因?yàn)閗=0.4=QB/QA；所以K=0.4*（320

27、0/1000）=1.28 1乘法器放到從動(dòng)流量側(cè)，k=QA/QB=1/0.4，K=k*（1000/3200）=2.5/3.2=0.78 滿足系統(tǒng)要求分程控制系統(tǒng)題1 下圖為化學(xué)反應(yīng)器的過程控制系統(tǒng)：1）說明圖中的控制策略屬于哪類控制系統(tǒng)？2）最主要的被控變量是什么？最主要的操縱變量是什么？3）圖中哪個(gè)控制器要整定的最慢，哪個(gè)控制器要整定的最快？為什么？4）閥門V1是氣開還是氣關(guān)？為什么？V2是氣開還是氣關(guān)？為什么？5）指出各圖中控制器的正反作用，并給出選取的理由；6）給出圖中控制規(guī)律的選取。分程控制系統(tǒng)（續(xù)）答： 是串級(jí)分程控制系統(tǒng)。 最主要的被控變量是反應(yīng)器內(nèi)溫度，最主要的操縱變量是冷劑流量。 圖中T1C要整定的最慢，F(xiàn)C最快。 閥門V1是氣關(guān)，保證反應(yīng)溫度不致過高，從而生成其它產(chǎn)物。閥門V2是氣開。 圖中：T1C反作用，T2C正作用，F(xiàn)C正作用。 (6) T1C：PID；T2C：P（PI，I弱）；FC：P。分程控制系統(tǒng)（續(xù)）題2 有一放熱反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)釜，需要移走熱量，在一般情況下用自來水作冷劑，但在熱天需補(bǔ)充深井水作冷劑。控制的要求是當(dāng)自來水閥全開還感到去熱不足時(shí)，才開啟深井水閥?，F(xiàn)設(shè)計(jì)了一套