過程控制工程第一章答案(孫洪程著)

-可編輯-思考題及習(xí)題1.1何謂控制通道?何謂干擾通道?它們的特性對(duì)控制系統(tǒng)質(zhì)量有什么影響?答：所謂“通道”，就是某個(gè)參數(shù)影響另外一個(gè)參數(shù)的通路，這里所說的控制通道就是控制作用(一般的理解應(yīng)當(dāng)是控制器輸出)U(s)對(duì)被控參數(shù)Y(s)的影響通路(一般的理解是控制作用通過執(zhí)行器影響控制變量，然后控制變量通過被控對(duì)象再影響被控參數(shù)，即廣義對(duì)象上的控制通道)。同理，干擾通道就是干擾作用F(s)對(duì)被控參數(shù)Y(s)的影響通路。干擾通道的特性對(duì)控制系統(tǒng)質(zhì)量影響如下表所示?？刂仆ǖ赖奶匦詫?duì)控制系統(tǒng)質(zhì)量影響如下表所示1.2如何選擇控制變量?答：①所選控制變量必須是可控的。②所選控制變量應(yīng)是通道放大倍數(shù)比較大者，最好大于擾動(dòng)通道的放大倍數(shù)。③所選控制變量應(yīng)使擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù)越大越好，而控制通道時(shí)間常數(shù)應(yīng)適當(dāng)小一些為好，但不易④所選控制變量其通道純滯后時(shí)間應(yīng)越小越好。⑤所選控制變量應(yīng)盡量使干擾點(diǎn)遠(yuǎn)離被控變量而靠近控制閥。⑥在選擇控制變量時(shí)還需考慮到工藝的合理性。一般來說，生產(chǎn)負(fù)荷直接關(guān)系到產(chǎn)品的產(chǎn)量，不宜經(jīng)常變動(dòng)，在不是十分必要的情況下，不宜選擇生產(chǎn)負(fù)荷作為控制變量1.3控制器的比例度δ變化對(duì)控制系統(tǒng)的控制精度有何影響?對(duì)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)質(zhì)量有何影響?答：當(dāng)Gc(s)=Kc時(shí)，即控制器為純比例控制，則系統(tǒng)的余差與比例放大倍數(shù)成反比，也就是與比例度δ成正比，即比例度越大，余差也就越大。1衰減曲線法整定控制器參數(shù)的要點(diǎn)是什么?答：衰減曲線法是在系統(tǒng)閉環(huán)情況下，將控制器積分時(shí)間Ti放在最大，微分時(shí)間Td放在最小，比例度放于適當(dāng)數(shù)值(一般為100%)，然后使δ由大往小逐漸改變，并在每改變一次δ值時(shí)，通過改變給定值給系統(tǒng)施加一個(gè)階躍干擾，同時(shí)觀察過渡過程變化情況。如果衰減比大于4：1，δ應(yīng)繼續(xù)減小，當(dāng)衰減比小Ts蕩的控制器參數(shù)值。依次將控制器參數(shù)放好。不過在放積分、微分之前應(yīng)將多放在比計(jì)算值稍大(約20%)的數(shù)值上，待積分、微分放如果不符合要求，可適當(dāng)調(diào)整一下δ值，直到達(dá)到滿意為止。問：①①影響物料出口溫度的主要因素有哪些?答：影響物料出口溫度的主要有：蒸汽流量、物料流量為影響物料出口溫度的主要因素。應(yīng)選哪些參數(shù)?為什么?答：被控變量為物料出口溫度，控制變量為蒸汽流量。因?yàn)槲锪铣隹跍囟缺碚髁讼到y(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)，蒸汽流量是可控的，無純滯后，靠近控制閥，控制通道時(shí)間常數(shù)較小。③如果物料在溫度過低時(shí)會(huì)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：為防止在氣源供氣中斷，或控制器出故障而無輸出時(shí)出現(xiàn)物料凝結(jié)，應(yīng)選氣閉式。當(dāng)出口溫度降正作用。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開、閉形式及控制器的正、反作用：①被加熱物料在溫度過高時(shí)會(huì)發(fā)生分解、自聚。答：控制閥氣閉式，控制器的反作用。②被加熱物料在溫度過低時(shí)會(huì)發(fā)生凝結(jié)。答：控制閥氣開式，控制器的正作用。③如果控制變量為冷卻水流量，該地區(qū)最低溫度在0℃以下，如何防止熱交換器被凍壞。答：控制閥氣閉式，控制器的反作用。1.7單回路系統(tǒng)方塊圖如圖1.43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(shí)，系統(tǒng)質(zhì)量會(huì)有何變化變化?為什么?答：當(dāng)KC、KV、K0增加時(shí)，系統(tǒng)的系統(tǒng)的工作頻率降低，控制速度變慢。這樣就不能及時(shí)地克服干擾的影響，因而，統(tǒng)控制不及時(shí)，使動(dòng)態(tài)偏差增大，而且還的穩(wěn)定性降低。Kf增加時(shí)，系統(tǒng)也變大，即控制靜態(tài)質(zhì)量變差。Tf增加時(shí)，控制過程的品質(zhì)會(huì)提高。增加量范圍是150~250℃，當(dāng)控制器輸出變流量增加1%，槽內(nèi)溫度將會(huì)下降l℃。假定所采用的是純比例式控制器，其比例度為100%，試求當(dāng)設(shè)定，液體流1.9在Δu=50階躍干擾作用下，測(cè)得某溫度對(duì)象控制通道得響應(yīng)數(shù)據(jù)如下：根據(jù)上述數(shù)據(jù)用反應(yīng)曲線法計(jì)算PI控制器參數(shù)。TminminminKuΔP=50/(341.0-200.1)=50/140.9=0.