过程控制作业
生产过程控制
▪利用“漏斗模型”进行生产控制
1．漏斗模型
到达的任务
在制品
计划能力 实际能力
完成的任务
▪利用“漏斗模型”进行生产控制
2.输入输出图
负
荷
（
小
时 ）
输入曲线
平均通过时间
输出曲线
平均生产率 0
观察期
平均在制品库存
负 荷 产 出 量
时间（日）
▪利用“漏斗模型”进行生产控制
3．漏斗模型控制原理 工件到达一个工作地，首先进入加工等待队
行生产计划与控制的方式包括： ➢监控车间生产过程 ➢根据负荷控制任务投料 ➢按交货期进行加工能力的计划和控制
8.3 生产进度控制
▪生产预计分析 ▪生产均衡性控制 ▪生产成套性控制 ▪生产调度
▪生产预计分析
生产预计分析的推算方法 ➢差额推算法 ➢相关推算法
▪生产预计分析
差额推算法步骤： 第一步：根据报告期已经完成的日（月）生产 统计数据，计算从报告期至当前时间为止累计 实际与累计计划的差额以及计划完成的程度； 第二步：初步预测期末生产计划完成的可能性； 第三步：根据所掌握的情况及生产发展趋势， 调整初步预计数据。
▪车间在制品控制
车间在制品通常采用以下凭证，结合统计台 帐来控制在制品。 ➢轮班任务报告 ➢加工路线单 ➢单工序工票
▪库存半成品控制
库存半成品管理的主要措施 ➢建立健全在制品的收发领用制度 ➢正确及时地对在制品进行记帐核对 ➢必须合理存放和妥善保管在制品 ➢合理确定在制品管理的任务及分工
过程控制作业答案
克服干扰过程：当加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时，锅筒液位下降，具有正作用后调节器输出信号减小，使气关型的阀门开度增大，从而使给水流量增大，进而使锅筒液位升高，克服蒸汽流量干扰的影响。
3.如下图所示为精馏塔温度控制系统，它通过调节进入再沸器的蒸汽量实现被控变量的稳定。试画出该控制系统的框图，确定控制阀的气开、气关型式和控制器的正、反作用，并简述由于外界干扰使精馏塔温度升高时该系统的控制过程（此处假定精馏塔的温度不能太高）。
（2）在燃料油压力扰动下，设计合理串级控制系统。
解：（1）进料流量扰动
原料
控制阀：气开
副控制器：反作用
副被控量：加热炉内部温度
主控制器：反作用
主被控量：物料出口温度
系统框图如下
扰百度文库扰动
出口温度设定
（2）燃料油压力扰动
原料
主控制器：反作用
主被控量：物料出口温度
副控制器：反作用
福被控量：燃料油管内压力
控制阀：气开
（2）如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与操纵变量应选谁？为什么？
（3）如果物料在温度过低时会凝结，据此情况应如何选择控制阀的开、闭形式及控制器的正反作用？
解：（1）物料进料量，搅拌器的搅拌速度，蒸汽流量
（2）被控变量：物料出口温度。因为其直观易控制，是加热系统的控制目标。
过程控制作业答案（精品）
第一章 概述
1.1 过程控制系统由哪些基本单元构成？画出其基本框图。
控制器、执行机构、被控过程、检测与传动装置、报警，保护，连锁等部件
1.2 按设定值的不同情况，自动控制系统有哪三类？ 定值控制系统、随机控制系统、程序控制系统
1.3 简述控制系统的过渡过程单项品质指标，它们分别表征过程控制系统的什么性能？
a.衰减比和衰减率：稳定性指标；
b.最大动态偏差和超调量：动态准确性指标；
c.余差：稳态准确性指标；
d.调节时间和振荡频率：反应控制快速性指标。
第二章 过程控制系统建模方法
习题2.10
某水槽如图所示。其中F 为槽的截面积，R1，R2和R3均为线性水阻，Q1为流入量，Q2和Q3为流出量。要求：
（1） 写出以水位H 为输出量，Q1为输入量的对象动态方程；
（2） 写出对象的传递函数G(s)，并指出其增益K 和时间常数T 的数值。
（1）物料平衡方程为123d ()d H
Q Q Q F
t
-+= 增量关系式为 123d d H Q Q Q F t
∆∆-∆
-∆= 而22h Q R ∆∆=
， 33
h
Q R ∆∆=， 代入增量关系式，则有23123
()d d R R h
h F Q t R R +∆∆+=∆ （2）两边拉氏变换有：
23
123
()()()R R FsH s H s Q s R R ++
=
故传函为：
232323123
()()()11R R R R H s K
G s R R Q s Ts F s R R +===
+++ K=2323R R R R +, T=23
23
R R F R R +
第三章 过程控制系统设计
过程控制实验报告
过程控制实验报告
过程控制实验报告
引言：
过程控制是一种重要的工程控制方法，广泛应用于工业生产、环境保护、交通运输等各个领域。本实验旨在通过对过程控制的实际操作，理解和掌握过程控制的基本原理和方法。
一、实验目的
本实验的主要目的是通过搭建一个简单的过程控制系统，了解过程控制的基本概念和原理，并通过实际操作掌握过程控制的方法和技巧。
二、实验装置和原理
实验所用的装置是一个温度控制系统，由温度传感器、控制器和执行器组成。温度传感器负责测量温度，控制器根据测量值与设定值的差异来控制执行器的动作，从而实现温度的控制。
三、实验步骤
1. 将温度传感器安装在被控温度区域，并连接到控制器上。
2. 设置控制器的参数，包括设定值、比例系数、积分时间和微分时间等。
3. 打开控制器，开始实验。观察温度的变化过程，并记录实验数据。
4. 根据实验数据分析控制效果，并对控制器的参数进行调整，以达到更好的控制效果。
5. 重复步骤3和4，直到达到满意的控制效果。
四、实验结果与分析
在实验过程中，我们观察到温度的变化过程，并记录了实验数据。通过对实验
数据的分析，我们可以评估控制效果的好坏，并对控制器的参数进行调整。
五、实验总结与体会
通过本次实验，我们深入了解了过程控制的基本原理和方法。实践操作使我们
更加熟悉了过程控制的过程和技巧。同时，我们也体会到了过程控制在工程实
践中的重要性和应用价值。
六、实验改进与展望
本次实验中，我们采用了简单的温度控制系统进行实验。未来可以进一步扩展
实验内容，涉及到其他参数的控制，如压力、流量等，以更全面地了解过程控
过程控制作业(部分)
第一章绪论
1)什么是过程控制系统？试用框图表示其一般组成？常用的过程控制系统可以分为哪几类？2）衡量过程控制系统过度过程的好坏，通过静态质量指标和动态质量指标，他们分别是什么？3）两个流量控制系统如下图所示。试说明它们分别属于哪个过程控制系统？并画出各自的系统方框图。
4）某发酵过程工艺规定操作温度为（40±2）℃。考虑到发酵效果，控制过程中温度偏离给定值最大不能超过6℃。现设计一定值控制系统，在阶跃扰动作用下发酵罐及反应曲线如下图所示。试①绘制系统方框图；②确定该系统的最大动态偏差、衰减比、余差、过度时间（按进入新稳态值±2%范围内）和振荡周期等过度过程指标，并回答是否满足工艺要求。
第二章检测及变送
1）衡量一块仪表的性能指标有哪些？其中仪表精度和那个误差有关系？
2）已知某S型热电偶在工作时冷端温度t0=30℃，现测得热电偶的热电动势为7.5mV，求被测介质的实际温度。（已知E（30,0）=0.173mV）
3）某台测温仪表的测温范围为200~700℃，校验该表时得到的最大绝对误差为+4℃，试确定该仪表的精度等级。
4）试简述热电偶工作原理及热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理。
5）试简述静压式液位计及电容式液位计测量原理？用电容式液位计在测量导电介质与非导电介质的液位时有何不同？
6）某测温仪表的测量范围为0-500℃，输出信号为4-20mA，欲将该仪表用于测量200-1000℃的某信号，试问应该做如何调整迁移？
7）某台测温仪表的测温范围为0~1000℃。根据工艺要求，温度指示值的误差不允许超过±7℃，试问应该如何选择仪表的精度等级才能满足要求？
过程控制管理制度
过程控制管理制度
一、总则
为加强企业过程控制，规范管理制度，提高生产效率和质量，保障产品质量和工作安全，制定本制度。
二、适用范围
本制度适用于公司所有生产流程和制造环节。
三、工艺流程
1. 生产工艺流程应严格按照标准流程和作业指导书执行，不得擅自更改。
2. 工艺流程存在问题时，应及时汇报，由相关部门协调解决。
四、设备管理
1. 对生产设备进行定期检查和维护，并建立设备档案。
2. 设备维修应由专业人员操作，维修记录需详细完整。
五、质量管理
1. 对生产工艺及产品质量进行全面控制，严格按照质量标准进行检查。
2. 发现质量问题要立即停止生产，追溯问题原因，确保问题不再出现。
六、作业人员
1. 作业人员需经过专业培训，持证上岗。
2. 对于特殊工种人员，应加强安全防护措施，保障其安全。
七、环境保护
1. 严格遵守国家环保法律法规，对生产中产生的固体、液体、气体废物进行合理处置。
2. 对于有毒有害废物，严格按照相关规定进行分类处理和登记。
八、风险评估
1. 对于生产过程中可能出现的事故风险，需进行全面评估，并建立相应的应急预案。
2. 定期对风险进行重新评估，及时进行风险管理。
九、责任追究
1. 如果因为过程控制不当导致事故或质量问题，相关责任人要进行严肃追究。
2. 对于故意违反过程控制制度者，公司将予以严厉处罚。
十、监督检查
1. 设立专门的监督检查部门，对过程控制进行全面监督。
2. 定期开展内部审核和外部评估，及时发现问题并加以解决。
十一、违反处理
1. 发现员工违反过程控制制度，将采取相应的纪律处分。
2. 对于严重违规者，将给予开除处分。
过程控制技术课后作业答案详解
过程控制与自动化仪表课后作业详解
第一章 P15
2-1. （1）简述图1-6所示系统的工作原理，画出控制系统的方框图并写明每一方框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。
LT
LC
1
Q 2
Q A
图1-6 控制系统流程图
答：
1）图为液位控制系统，由储水箱（被控过程）、液位检测器（测量变送器）、液位控制器、调节阀组成的反馈控制系统，为了达到对水箱液位进行控制的目的，对液位进行检测，经过液位控制器来控制调节阀，从而调节Q 1（流量）来实现液位控制的作用。
2）框图如图1-7所示：
控控控LC
控控控
控控控控
A
控控控控LT
_
2()
Q t ()
1Q t ()
r t ()
e t ()
u t h
图1-7 控制系统框图
3）控制器输入输出分别为：设定值与反馈值之差e (t )、控制量u (t )；执行器输入输出分别为：控制量u (t )、操作变量Q 1 (t ) ；被控对象的输入输出为：操作变量Q 1 (t ) 、扰动量Q 2 (t ) ，被控量h ；所用仪表为：控制器（例如PID 控制器）、调节阀、液位测量变送器。
2-3某化学反应过程规定操作温度为800℃，最大超调量小于或等于5％，要求设计的定值控制系统，在设定值作最大阶跃干扰时的过渡过程曲线如图所示。要求：
1）计算该系统的稳态误差、衰减比、最大超调量和过渡过程时间； 2）说明该系统是否满足工艺要求。 答：
1）稳态误差：e(∞)=810-800=10
衰减比：n=B 1/B 2=(850-810)/(820-810)=4 最大超调量：σ=(850-810)/810=4.9%
大学_过程控制工程课后作业试题以及答案(邵裕森)
过程控制工程课后作业试题以及答案（邵裕森）过程控制工程课后作业试题以及答案(邵裕森版)
《过程控制工程第2版》是06月机械工业出版社出版的图书，作者是邵裕森
图书简介：编辑作/译者：邵裕森出版社：机械工业出版社出版日期：06
月 ISBN：9787111076025 [十位:7111076028]
内容提要：编辑过程控制作为自动化技术的重要组成部分,其发展很快,并已广泛地应用于石油、化工、电力、冶金、机械、轻工、原子能、环保等许多国民经济的重要领域。.具有跨世纪学科特色的规划教材--《过程控制工程》,不仅介绍了过程建模,将数字检测、数字控制仪表与计算机控制贯穿于全书的各章节,使模拟与数字技术融于全书,而且突出了系统的工程设计与工程应用。教材主要内容包括过程建模,模拟及数字检测控制仪表,简单系统与复杂系统设计,dcs和
工程应用举例等。..本书内容丰富新颖,能适应跨世纪人才培养需要,是工业自... [显示全部]
图书目录：编辑前言.第一章绪论第一节过程控制发展概况第二节过程控制的特点第三节过程控制系统的组成及其分类第四节“过程控制工程”课程的性质和任务思考题与习题第二章过程建模和过程检测控制仪表第一节过程
建模第二节过程变量检测及变送第三节过程控制仪表第四节其它数字式过程控制装置思考题与习题第三章简单过程控制系统--单回路控制系统的工程设计第一节过程控制系统工程设计概述第二节控制方案设计第三节检测
过程控制工程第2版简介
课程内容主要包括过程动态测试和建模、控制器的参数整定、单回路控制系统、复杂控制系统、先进控制系统以及典型的工业过程控制系统。
过程控制系统作业答案(全)
串级控制系统
（2）如工艺要求在故障情况下切断蒸汽的供应，试 选择蒸汽阀的气开和气关方式。 答：气开阀。 （3）确定主副温度调节器的正反作用。 答：主控制器反作用；副控制器反作用。 （4）结合图，试说明为什么串级控制方案比网前箱 出口温度单回路控制方案控制效果好。 答：该方案在滞后时间较小的混合箱出口设置了副温 度传感器，组成混合箱出口副温度控制器，把主要干 扰纳入了副回路，副回路通道短，滞后时间小，控制 作用及时，能够有效提高控制质量。
I o (mA)
基型调节器
1 0 TD/KD=12
0.368
K D 1 I i KD P分量
t(s)
①PD工况下 1 1 K P I i I i 2 1mA P分量= 200 % P分量= K I 1mA 解得 5
i
TD
KD
2 60 10
?4系统主副流量无变化当扰动作用使氧化炉出口温度偏离设定值时修改氨气和空气的流量比设定值通过调整实际氨气的流量使得实际比值跟随修正后的设定比值从而保证氧化炉出口温度达到设定值
过程控制作业答案
戴立红
基型调节器
2-4 某P控制器的输入信号是4mA~20mA，输 出信号为1V~5V，当比例度δ=60%时，输入 变化0.6mA所引起的输出变化是多少？ x 解：根据比例度的公式： x x 100 % y 得
过程控制大作业Word版
图 1.2 水塔温度串级控制系统原理图
2. 水塔温度串级控制系统仿真 水塔温度串级控制系统仿真，积分环节 Initial=0，两个检测变送环节参数设定时
整理为 பைடு நூலகம்ord 格式
间常数 T=0.01s，扰动通道传函为时间常数 T=2s。输入信号和扰动信号皆为单位阶跃信 号。扰动作用时间 F1 为 step time=50s，
AT89C51 引脚图,如图 2.3 所示。
整理为 word 格式
图 2.3 AT89C51 引脚图
由 10V 交流电供电，经过桥式整流，电容滤波，得到 12V 的直流电压，12V 的直流 电压与 MC7805T 芯片，以及电容相接，产生+5V 电压，给系统供电。
图 2.6 电源电路
5.参数整定 PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定 PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。因为本设计中主控制器采用 PI 控 制规律，故仅对 PI 控制器的参数进行整定。 参数整定的一般步骤： （1）确定比例系数 P 确定比例系数 P 时，首先去掉 PI 的积分项，首先令Ti 0 ，使 PI 为纯比例调节。输 入设定为系统允许的最大值的 60%～70%，由 0 逐渐加大比例系数 P ，直至系统出现振荡； 再反过来，从此时的比例系数 P 逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例系数 P ， 设定 PI 的比例系数 P 为当前值的 60%～70%。比例系数 P 调试完成。 （2）确定积分时间常数 比例系数 P 确定后，设定一个较大的积分时间常数 Ti 的初值，然后逐渐减小 Ti， 直至系统出现振荡，之后再反过来，逐渐加大 Ti，直至系统振荡消失。记录此时的 Ti， 设定 PI 的积分时间常数 Ti 为当前值的 150%～180%。积分时间常数 Ti 调试完成。 （3）再对 PI 参数进行微调，直至满足要求。 执行器选择气开型电磁阀，通过控制阀的开度来实现流量控制。气开型是当膜头上
过程控制技术课后作业答案详解
过程控制与自动化仪表课后作业详解
第一章P15
2-1. (1)简述图1-6所示系统的工作原理，画出控制系统的方框图并写明每一方框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。
答：
1)图为液位控制系统，由储水箱(被控过程X液位检测器(测量变送器)、液位控制器、调节阀组成的反馈控制系统，为了达到对水箱液位进行控制的目的，对液位进行检测，经过液位控制器来控制调节阀，从而调节Q 1 (流量)来实现液位控制的作用。
2)框图如图1-7所示：
图1-7控制系统框图
3)控制器输入输出分别为：设定值与反馈值之差e (t )、控制量u(t )；执行器输入输出分别为：控制量u(t)、操作变量Q 1(t)；被控对象的输入输出为：操作变量Q 1(t)、扰动量Q2 (t)，被控量h；所用仪表为：控制器(例如PID控制器)、调节阀、液位测量变送器。
2-3某化学反应过程规定操作温度为800℃，最大超调量小于或等于5%,要求设计的定值控制系统，在设定值作最大阶跃干扰时的过渡过程曲线如图所示。要求：
1)计算该系统的稳态误差、衰减比、最大超调量和过渡过程时间；
2)说明该系统是否满足工艺要求。
答：
1)稳态误差：e(8)=810-800=10
衰减比：n=B1/B2=(850-810)/(820-810)=4
最大超调量：。=(850-810)/810=4.9%
假设以系统输出稳定值的2%为标准，则810*2%=16.2,则
过渡过程时间：ts=17min
2）由于规定操作温度为800 °C,而系统稳态值为810 ℃所以不满足工艺要求。
第二章P71
过程控制作业资料
作业2.13
（2）若该对象带纯迟延的一阶惯性环节近似，试用作图法确定纯迟延时间τ和时间常数T。
（3）确定出该对象增益K和响应速度ε，设阶跃扰动量△u=20%。
解：曲线如图
由图可计算：延迟时间τ=32.5
时间常数T=245
对象增益K=(h(∞)－h(0))／△u
=(19.6－0)／20%=98
响应速度ε=1／T=1／245
2.14
（1）画出水位的阶跃响应曲线；
（2）水位对象用一阶惯性环节近似，试确定增益K和时间常数T 2.14 解：
对象增益K=(h(∞)－h(0))／△u
=（98－0）／20%=490 时间常数T=300
过程控制大作业【可编辑范本】
水塔温度过程控制系统
学号：B１1040924
姓名:刘华
1。系统设计方案概述
本次设计采用串级控制系统对水塔温度进行控制.
过程控制系统由过程检测、变送和控制仪表、执行装置等组成,通过各种类型的仪表完成对过程变量的检测、变送和控制，并经执行装置作用于生产过程。
串级控制系统是两只调节器串联起来工作,其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统．此系统改善了过程的动态特性,提高了系统控制质量,能迅速克服进入副回路的二次扰动，提高了系统的工作频率,对负荷变化的适应性较强。
串级控制系统工程应用场合如下：
（1）应用于容量滞后较大的过程。
（2）应用于纯时延较大的过程。
（3)应用于扰动变化激烈而且幅度大的过程．
（４)应用于参数互相关联的过程.
（５）应用于非线性过程。
采用单片机作为主控制器,水塔温度为主被控对象,上水的流量为副被控对象,电磁阀为执行器,利用AD590传感器检测水塔温度，利用流量传感器检测上水流量。水塔温度串级控制系统框图如图１．1所示,系统原理图如图1.2所示。
图1.１水塔温度串级控制系统框图
图1。2 水塔温度串级控制系统原理图
2。水塔温度串级控制系统仿真
水塔温度串级控制系统仿真，积分环节 Initiａｌ=０,两个检测变送环节参数设定
时间常数T＝0.01s，扰动通道传函为时间常数T=2s。输入信号和扰动信号皆为单位阶跃信号。扰动作用时间F１为ｓtｅｐtｉme＝50s,
仿真波形如图1。２所示。
图1.2 串级控制系统仿真波形
3.系统对象特性设计
水塔温度串级控制系统选择水塔温度为主被控对象,副被控对象为上水流量。当水塔温度变化的时候,通过控制上水流量改变水塔温度，并最终使其恒定。
过程作业环境控制规范
过程作业环境控制规范
1、目的：确定、提供并维护过程的运行和达到产品和服务的符合性所需的环境，
2、范围
适用于公司工作、生产环境控制、
3、职责
3.1 由生产部负责生产场所的工作环境及物理因素的控制
3.2 由行政部负责管理场所环境及人的因素控制
3.3 其它部门做好配合工作，做好本部门场所环境管理。
4、工作内容
4.1生产场所物理性因素控制
按照产品和服务满足符合性要求的需求，结合员工健康安全的需要，经识别确认，主要物理性影响环境因素包括：温度、热度、湿度、照明、空气流通、卫生、噪音等
提供、维护有关设施，来满足要求。具体如下：
生产作业环境包括工艺、设备、材料、工位器具、操作体位、程序、劳动组织、气象等良好、安全的作业环境是保证操作人员在作业环境中，不损害其作业功能，既能迅速、正确完成任务，又能在连续的工作中无疲劳感，以及在长期工作中，作业环境对员工身体健康无任何不良影响操作体位的要求，操作体位布置是否合理，是影响是否容易产生疲劳感的重要因素，根据人机工程学原理，一般应该符合下面几点要求：
坐着工作时
1、坐椅必须牢固，坐下时双腿能着地，座椅的高度为400-430MM，宽度不小于500MM。
2、机械工作台下面应有放脚空间，高度不小于600MM，深度不小于400MM，宽度不小于500MM。
3、机械的操纵按钮离地高度应为700-1100MM，如操作者位置离工作台边缘只有300MM时，按钮高度可为500MM
4、工作面的高度应为700-750MM，当工作面高度超过这一数据时而又不可调时，应垫以脚踏板。脚踏板应能沿高度调整，其宽度不应小于300MM，长度不应小于400MM，表面应能防滑，前沿应有高10MM的挡板
东南大学过程控制作业
7 min
18.755
p
5: Consider the following continuous state space model:
a. Find the continuous transfer function model (do this analytically). Answer:
7 min
The output response to a step input change:
t
y (t ) 0
t
y (t ) k p u[1 e
t
t
p
]
So
p
0.8 0.75 0.2 * 0.5(1 e
p
)
18.755
0 0.1044 0.3403 0.6105 0.8494 1.0234 1.1244 1.1616 1.1531 1.1184 1.0746 1.0336 1.0023 0.9828 0.9744 0.9742 0.9790 0.9860 0.9929 0.9985
8: As a process engineer with the Complex Pole Corporation, you are assigned a unit with an exothermic chemical reactor. In order to learn more about the dynamics of the process, you decide to make a step change in the input variable, the coolant temperature, from 10℃ to 15℃. Assume that the reactor was initially at a steady state. You obtain the following plot for the output variable, which is reactor temperature (notice that the reactor temperature is in ℉). Use figure 3-9 to help answer the following questions.
过程控制作业答案
作 业
第二章：
2-6某水槽如题图2-1所示。其中A 1为槽的截面积，R 1、R 2均为线性水阻，Q i 为流入量，Q 1和Q 2为流出量要求：
(1)写出以水位h 1为输出量，Q i 为输入量的对象动态方程；
(2)写出对象的传递函数G(s)并指出其增益K 和时间常数T 的数值。
图2-1
解：1）平衡状态： 02010Q Q Q i +=
2）当非平衡时： i i i Q Q Q ∆+=0；1011Q Q Q ∆+=；2022Q Q Q ∆+= 质量守恒：211
Q Q Q dt
h
d A i ∆-∆-∆=∆ 对应每个阀门，线性水阻：11R h Q ∆=
∆；2
2R h Q ∆=∆ 动态方程：i Q R h
R h dt h d A ∆=∆+∆+∆2
11
3) 传递函数：)()()1
1(2
11s Q s H R R S A i =++
1)11(1)()()(211
+=++==
Ts K
R R S A s Q s H s G i
这里：2
112
1212
111111R R A T R R R R R R K +=
+=+=
；
2
Q
1
1
2-7建立三容体系统h 3与控制量u 之间的动态方程和传递数,见题图2-2。
解：如图为三个单链单容对像模型。被控参考△h 3的动态方程： 3233
Q Q dt
h d c ∆-∆=∆；22R h Q ∆=
∆；33R h
Q ∆=∆； 212
2Q Q dt
h d c ∆-∆=∆；11R h Q ∆=∆ 11
1
Q Q dt
h d c i ∆-∆=∆ u K Q i ∆=∆ 得多容体动态方程：
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如何设计单回路控制系统？
单回路反馈控制系统是应用最为广泛的一种控制系统，它由四个基本环节组成，即被控对象或被控过程、测量变送装置、控制器和控制阀。为了使系统达到预期的控制质量指标要求，就需要很好的了解具体的生产工艺机理，掌握生产过程的规律，以便确定合理的控制方案。为了设计好单回路控制系统，需要对以下几个方面问题进行分析，这包括：
①如何正确选择被控变量和控制变量。
②如何正确选择控制阀的开、闭形式及其流量特性。
③如何正确选择控制器的控制规律及正反作用。
④如何正确选择测量变送装置。
⑤系统关联性分析。
①正确选择被控变量与控制变量。
1.被控变量的选择
被控变量的选择是控制系统设计的核心问题。它选择得正确与否，将会直接关系到生产的稳定操作、产品产量和质量的提高以及生产安全与劳动条件的改善等。如果被控变量选择不当，不论采用何种控制仪表，组成什么样的控制系统，都不能达到预期的控制效果，满足不了生产的技术要求。为此，自控设计人员必须深入生产实际，进行调查研究，只有在熟悉生产工艺的基础上才能正确地选择出被控变
量。一般的过程都有较明确的要求。如对温度、压力、流量、液位控制系统，其相应的过程参数就是被控变量。通过分析，可以总结出如下几条选择被控变量的原则：
(1)质量指标是产品质量的直接反映。在情况许可时，应选择质量指标参数作为被控变量。
(2)当不能选择质量指标参数作被控变量时，可选择一个与产品质量指标有单值对应关系的间接指标参数作为被控变量。
(3)所选的间接指标参数必须具有足够大的变化灵敏度，以便反映产品质量的变化。
(4)在被控变量选择时还需考虑到工艺的合理性和国内、外仪表生产的现状。
2.控制变量的选择
控制变量也称为操纵变量，是调节阀的输出，同时也是直接影响被控对象的输入信号
通过对干扰通道和控制通道的K、T、τ对控制质量的影响分析，可以总结出以下几个原则作为控制变量选择的依据。
(1)所选的控制变量必须是可控的；
(2)所选的控制变量应是通道放大倍数比较大者，最好大于扰动通道的放大倍数；
(3)所选的控制变量应使扰动通道时间常数愈大愈好，而控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小；
(4)所选的控制变量其通道纯滞后时间应愈小愈好；
(5)所选的控制变量应尽量使干扰点远离被控变量而靠近控制阀；
(6)在选择控制变量时还需考虑到工艺的合理性。一般来说，生产负荷直接关系到产品的产量，不宜经常变动，在不是十分必要的情况下，不宜选择生产负荷作为控制变量。
②如何正确选择控制阀的开、闭形式及其流量特性。
控制阀接受的是气压信号，当膜头输入压力增大，控制阀开度也增大时，称之为气开阀。反之，当膜头输入压力增大时，控制阀开度减小．则称之为气关阀。
对于一个具体的控制系统来说，究竞选气开阀还是选气关阀，要由具体的生产工艺来决定。一般来说，要根据以下几条原则来进行选择。
1.调节阀气开、气关形式的选择原则：
(1)首先要从生产安全出发。即当气源供气中断，或调节器出故障而无输出，或调节阀膜片破裂而漏气等而使调节阀无法正常工作，应能确保生产工艺设备的安全，不致发生事故。
(2)从保证产品质量出发。当发生控制阀处于无能源状态而回复到初始位置时，不应降低产品的质量。
(3)从降低原料、成品、动力损耗来考虑。如控制精馏塔进料的调节阀就常采用气开式．一旦调节阀失去能源调节阀即处于关闭状态．不再给塔进料，以免造成浪费。
(4)从介质的特点考虑。精馏塔塔釜加热蒸汽调节阀一般都选气
开式，以保证在调节阀失去能源时能处于全闭状态，避免蒸汽的浪费。但是如果釜液是易凝、易结晶、易聚合的物料时，调节阀则应选气闭式，以防调节阀失去能源时阀门关闭，停止蒸汽进入而导致釜内液体的结晶和凝聚。
2.调节阀流量特性的选择
调节阀的流量特性选择目前较多采用经验法，一般可从以下几方面考虑：
（1）依据过程特性选择。选择原则为：KV KO=常数。 KV 为调节阀的放大系数，KO为过程的放大系数。当过程的特性为线性时，应选择直线特性的调节阀，否则就选择等百分比特性的调节阀。
（2）依据配管情况选择。由于系统配管情况不同，调节阀的工作特性和理想特性也有差异。因此，首先根据系统特点来选择工作特性，然后再考虑配管情况来选择相应的理想特性。
（3）依据负荷变化情况选择。
在负荷变化较大的场合，宜选用等百分比调节阀。因为等百分比调节阀放大系数是随阀芯位移的变化而变化的，其相对流量变化率是不变的，因而能适应负荷的变化情况；
当调节阀经常工作在小开度时，宜选用等百分比调节阀。因为直线调节阀在小开度时，相对流量变化率很大，不宜进行微调。
③如何正确选择控制器的控制规律及正反作用
工业用控制器常见的有开关控制器、比例控制器、比例-积分控制器、比例-微分控制器、比例-积分-微分控制器，控制器控制规律
的选择根据具体情况而定，但有一些基本原则如下：
对于不太重要的参数可考虑采用比例控制。
对于不太重要的参数，但惯性较大，又不希望动态偏差较大，可采用比例-微分控制器。
对于控制精度要求比较高的参数，可采用比例-积分控制器。
对于比较重要的，控制精度比较高的，动态偏差较小，被控对象的时间滞后较大的参数，应当采用比例-积分-微分控制器。
为保证能构成负反馈，系统开环总放大倍数必须为负值，即构成系统的各个环节符号乘积为负，因此只要知道对象、控制阀和测量变送装置放大倍数的正负，再根据开环总放大倍数必须为负的要求，就可以确定控制器的正、反作用
④如何正确选择测量变送装置。
被控参数的测量和变送必须迅速正确地反映其实际变化情况，为系设计提供准确的控制依据。测量变送装置要保证其一定的精度和灵敏度，尽量减少其测量变松滞后时间。
⑤系统关联性分析。
所谓系统关联就是系统之间彼此互相有影响。如果系统间相互关联比较紧密，相互影响比较大而又处理不当，就会使系统无法运行。这不仅会影响控制质量，甚至会导致发生事故，必须给予足够的重视。
系统间关联的情况与程度不同，解决方法也不一样。要解决系统间关联问题，首先要深入生产实际，进行认真的分析、研究，然后才能根据具体情况，采取具体的措施。采用何种消除关联方法为此提供