过程控制工程课后作业 答案

第一章 纸质作业答案

一、调节阀的流量特性是指通过调节阀的流量与阀杆行程之间的关系。 调节阀的流量特性有线性型，等百分比型，快开型，抛物线型

调节阀流量特性选择的目的主要是从非线性补偿的角度来考虑，利用调节阀的非线性来补偿广义对象中其它环节的非线性，从而使整个广义对象的特性近似为线性。

二、简单控制系统是由一个被控对象、一个测量元件及变送器、一个控制器和一个执行器所构成的单闭环控制系统，也成为单回路控制系统。

简单控制系统的典型方块图为

三．按照已定的控制方案，确定使控制质量最好的控制器参数值。 经验凑试法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法 四、解：

(1) 选择流出量o Q 为操纵变量，控制阀安装在流出管线上， 贮槽液位控制系统的控制流程图为

(2) 被控对象：液体贮槽

控制器

执行器

被控对象

测量元件及变送器

+

－

控制信号

操纵变量

被控变量

测量值

偏差

扰动变量

给定值

被控变量：贮槽液位

操纵变量：贮槽出口流量

主要扰动变量：贮槽进口流量

五、解：

Q为操纵变量，控制阀安装在流入管线上，

(1) 选择流入量

i

贮槽液位控制系统的控制流程图为

为了防止液体溢出，在控制阀气源突然中断时，控制阀应处于关闭状态，所以应选用气开形式控制阀，为“+”作为方向。

Q增加时，被控变量液位是上升的，故对象为“+”作用方向。由于操纵变量即流入量

i

控制阀与被控对象都是“+”作用方向，为使控制系统具有负反馈作用，控制器应选择反作用。

Q为操纵变量，控制阀安装在流出管线上，

(2) 选择流出量

o

贮槽液位控制系统的控制流程图为

为了防止液体溢出，在控制阀气源突然中断时，控制阀应处于全开状态，所以应选用气关形式控制阀，为“-”作为方向。

Q增加时，被控变量液位是下降的，故对象为“-”作用方向。由于操纵变量即流出量

o

控制阀与被控对象都是“-”作用方向，为使控制系统具有负反馈作用，控制器应选择反作用。

六、（1）加入积分作用后，系统的稳定性变差，最大动态偏差增大、余差减小

加入适当的微分作用后，系统的稳定性编号，最大动态偏差减小，余差不变。

（2）为了得到相同的系统稳定性，加入积分作用后应增大比例度，加入微分作用后应适当的减小比例度。

第二章纸质作业答案

一．由两个控制器组成，分别接受来自被控对象不同部位的测量信号。一个控制器的输出作为下一个控制器的给定值，后者的输出去控制执行器以改变操纵变量。从系统的结构来看，两个控制器是串级工作的，称为串级控制系统。

方框图如下

二．答：

前馈控制系统方块图

前馈控制器

执行器

对象

干扰

测量变送

反馈控制系统方块图

反馈控制器

执行器

测量变送

给定

对象

干扰

前馈-反馈控制系统方块图

三、前馈控制的特点

（1）基于不变性原理，比反馈控制及时、有效 （2）前馈是开环控制

（3）前馈控制规律随对象特性的不同而不同 （4）一种前馈只能克服一种干扰

为什么采用前馈＋反馈的复合控制系统可以大大提高控制系统的品质

（1）从前馈控制角度，由于反馈，减轻了对前馈控制模型的精度要求，并可对未做前馈补偿的干扰进行校正

（2）从反馈角度，前馈控制事先起了一个粗调的作用，大大减少了反馈的负担

四、均匀控制的目的是实现前后设备在供求关系上达到相互协调，统筹兼顾

均匀控制的特点是（1）反映前后供求矛盾的两个变量都是变化的，且变化是缓慢的

（2）两个变量的变化均应保持在允许的范围内

五、定义：用一台控制器去操作几只阀门，并且按输出信号的不同区间去操作不同的阀门

主要应用场合：（1）用于扩大调节阀的可调范围，（2）用于控制两种不同的介质，以满足工艺生产的要求，（3）用于生产安全的防护措施

六、（1）副控制器的正反作用改变，而主控制器的正反作用不改变。

（2）调节阀口径由20变为25，则调节阀的静态增益Kv增大，为保证副回路的控制品质不变，则应该增大副控制器的比例度，积分时间不需要改变。由于主控制器对副回路中副对象、副回路控制阀具有鲁棒性，所以主控制器的比例度和积分时间不需要改变。

七、1、控制流程图如下：

2、从安全角度考虑，选择调节阀为气开阀。

3、根据对控制器正反作用的分析，有P C控制器为反作用控制器，TC为反作用控制器。为了在阀后压力过高（PC的输出很低）的条件下能够选择PC控制器进行控制，则选择低选器

第五－七章纸质作业答案

一、当压缩机的负荷降低到一定程度，气体的排出量会出现强烈的振荡，因而机身也发生剧烈振动，这种现象称为喘振。

压缩机的喘振保护曲线方程：

12

112θQ b a P P +=

其中，1P 为压缩机入口压力，2P 为压缩机出口压力，b a ,为系数，

1θ为压缩机入口温度，1Q 为压缩机入口流量。

当1

2

112θQ b a P P +>，就会发生喘振 （或者可以说，当压缩机的负荷低于某一极限流量时，会发生喘振） 二、（1）改变泵的出口调节阀开度（直接出口节流） （2）改变泵的转速 （3）改变泵的回流量。

三、温差控制：灵敏板温度与塔顶（或塔底）附近某块塔板的温度之差作为被控变量来间接控制塔的产品的成分。

双温差控制：分别在精馏段及提馏段上选取温差信号，然后将两个温差信号相减，作为控制器的测量信号（控制系统的被控变量）

四、一般水位特性，蒸气流量提高，导致水位下降。但汽包水位特殊，蒸气流量提高，意味

着汽包水位下降，饱和水迅速汽化，水容积增大，水位上升。与一般水位动态特性叠加，表现为水位先升后降，称为“虚假液位”。

这种反向变化特性给控制带来困难，可以采用双冲量或三冲量控制。 五、解：

1、装在离心泵的出口。因为如调节阀装在泵的入口，调节阀会产生较大的压降，导致离心泵入口压力过低，使液体部分汽化，使得泵丧失排送能力，这叫气缚。或者汽化后的蒸汽在离心泵出口又急剧的冷凝，会对离心泵的叶轮和机壳产生较大的冲蚀，从而损坏离心泵，这叫气蚀。这两种情况都会影响离心泵的正常工作，所以调节阀一般装在泵的入口。 2．控制流程图如下：