过控答案部分课后答案

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过控答案部分课后答案1-1 过程控制有哪些主要特点?为什么说过程控制多属慢过程参数控制?1.控制对象复杂、控制要求多样2. 控制方案丰富3.控制多属慢过程参数控制4.定值控制是过程控制的一种主要控制形式5.过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成1-2 什么是过程控制系统?典型过程控制系统由哪几部分组成?过程控制系统:一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。

组成:参照图1-1。

1-4 说明过程控制系统的分类方法,通常过程控制系统可分为哪几类?解答:分类方法说明:按所控制的参数来分,有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等;按控制系统所处理的信号方式来分,有模拟控制系统与数字控制系统;按控制器类型来分,有常规仪表控制系统与计算机控制系统;按控制系统的结构和所完成的功能来分,有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等;按其动作规律来分,有比例(P)控制、比例积分(PI)控制,比例、积分、微分(PID)控制系统等;按控制系统组成回路的情况来分,有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统;按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。

通常分类:1.按设定值的形式不同划分:(1)定值控制系统(2)随动控制系统(3)程序控制系统2.按系统的结构特点分类:(1)反馈控制系统(2)前馈控制系统(3)前馈—反馈复合控制系统1-5 什么是定值控制系统?在定值控制系统中设定值是恒定不变的,引起系统被控参数变化的就是扰动信号。

1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些?各自的定义是什么?解答:单项性能指标主要有:衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。

衰减比:等于两个相邻的同向波峰值之比n ;过渡过程的最大动态偏差:对于定值控制系统,是指被控参数偏离设定值的最大值A ;超调量:第一个波峰值1y 与最终稳态值y (∞)之比的百分数σ;1100%()y y σ=?∞ 残余偏差C :过渡过程结束后,被控参数所达到的新稳态值y (∞)与设定值之间的偏差C 称为残余偏差,简称残差;调节时间:从过渡过程开始到过渡过程结束所需的时间;振荡频率:过渡过程中相邻两同向波峰(或波谷)之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期,其倒数称为振荡频率;峰值时间:过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。

过程控制课后题答案讲解

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1.4 A、B两种物料进入反应器进行反应,通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。

试画出该温度控制系统的方块图,并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么?反应器温度控制系统(1)该温度控制系统的方块图反应器温度控制系统方块图(2)被控对象:反应器;被控变量:反应器内的温度;控制变量:冷却水流量。

可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量,冷却水的压力、温度,环境温度的高低等。

1.5 锅炉是化工、炼油等企业中常见的主要设备。

汽包水位是影响蒸汽质量及锅炉安全的一个十分重要的参数。

水位过高,会使蒸汽带液。

降低了蒸汽的质量和产量,甚至会损坏后续设备。

而水位过低,轻则影响汽液平衡,重则烧干锅炉甚至引起爆炸。

因此,必须对汽包水位进行严格的控制。

图1-16是一类简单锅炉汽包水位控制示意图,要求:(1)画出该控制系统方块图;(2)指出该系统中被控对象、被控变量、操纵变量、扰动变量各是什么?(3)当蒸汽负荷忽然增加,该系统如何实现自动控制?(1)(2)被控对象:锅炉汽包。

被控变量:锅炉汽包水位。

操纵变量:锅炉给水量。

扰动量:冷水温度、压力、蒸汽压力、流量,燃烧状况等。

(3)当蒸汽负荷突然增加,会导致汽包水位下降,液位变送器检测到液位h 下降信号并与设定水位h0进行比较,将偏差信号传给控制器,控制器使执行器动作,增大阀门开度,使冷却水流量增加,从而降低加热室燃烧程度,进一步使得汽包液位升高。

2.4 P17-P18,精度等级为0.22.11 用热电偶测温时,为什么要进行冷端温度补偿?其冷端温度补偿的方法有哪几种? 解:(1)热电偶的热电势只有当T0(或t0)恒定是才是被测温度T (或t )的单值函数。

热电偶标准分度表是以T0=0℃为参考温度条件下测试制定的,只有保持T0=0℃,才能直接应用分度表或分度曲线。

若T0≠0℃,则应进行冷端补偿和处理。

(2)冷端温度补偿的方法有:延长导线法,0℃恒温法,冷端温度修正法,冷端温度自动补偿法等。

过程控制课后习题答案

过程控制课后习题答案

过程控制课后习题答案
1.试写出可用于控制三台电机的过程控制图:
答案:
2.试给出控制酒精灯火程序的过程控制图:
答案:
3.试给出用于检测温度的过程控制图:
答案:
4.试给出控制信号延时的过程控制图:
答案:
5.试给出用于控制自动给水机的过程控制图:
答案:
6.试分析控制温度过程所涉及的控制逻辑:
答案:
当输入变量(温度)超过一定上限时,启动冷却过程;当输入变量(温度)低于一定下限时,启动加热过程;当输入变量(温度)在上下限之间时,保持恒定温度。

7.试给出控制地热泵的过程控制图:
答案:
8.试给出控制回路调节的过程控制图:
答案:
9.试给出控制蒸发器运行的过程控制图:答案:
10.试给出控制风机的过程控制图:。

过控习题参考答案

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课后习题参考答案第一章2-(4)解:控制系统框图:被控过程:加热器+汽包被控参数:汽包水位控制参数:上水流量干扰参数:蒸汽流量变化----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------第二章2-(1)解:1)△=±6°C2)γ=±1.2%,即仪表精度等级为1.5级3)γ=±1.4%,即仪表精度等级为1.5级----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------第三章1-(2)解:由式δ=1/Kc×100% 可得: Kc =1比例积分作用下Δu 可由下式计算得出:Δu= Kc[ e(t)+1/TI∫e(t)dt ]=3mAu = Δu +u(0) = 3mA + 6mA = 9mA经过4min 后调节器的输出9mA.1-(6)解:调节器“正”作用-----调节器输出随测量值增加而增加。

“反”作用-----调节器输出随测量值增加而减小。

2-(1)解:V PD/V i=a(1+nR D C D S)/n(1+R D C D S)令n=K D,nR D C D=T D,则有V PD/V i= a(1+T D S)/n(1+T D S/K D)V o/V PD= -C T(1+1/mR T C T S)/C M(1+1/KR T C M S)= - C T (1+1/T T S)/C M(1+1/K T T T S) 其中K T=KC M/mC T , T T=mR T C T∴V o/V i= - a C T(1+T D S)(1+1/T T S)/ n C M(1+T D S/K D)( 1+1/K T T T S)2-(5)解:调节器选气开型。

4章过控习题参考答案(可编辑修改word版)

4章过控习题参考答案(可编辑修改word版)

第五章前馈控制系统5.1 前馈控制与反馈控制各有什么特点?答:反馈控制的特点:优点:能够克服各种干扰。

只要干扰对被控变量造成影响,就有控制校正作用。

缺点:反馈控制不及时,是一个有差控制系统。

反馈控制系统只有被控变量在干扰作用下出现偏差时,才有校正作用,干扰总存在,偏差总存在。

前馈控制的特点:(1)前馈控制根据干扰进行,控制及时。

如果前馈控制规律恰当,理论上可完全消除干扰的影响(2)前馈控制是一种开环控制,被控变量并不经测量反馈到输入端。

不能保证控制效果。

(3)前馈控制需要对干扰进行测量,才能进行控制。

通常只测量一种干扰,因而只能克服一种干扰。

(4)前馈控制器的控制规律是通过对干扰通道与控制通道的特性计算而得是一种专用的控制器,在工程上,精确的通道特性难以获取,精确的前馈控制规律难以实现。

5.2 纯前馈控制在生产过程中为什么很少采用?答:单纯的前馈由于存在以下两三方面问题,其控制效果往往并不理想,因此在生产中很少使用。

这主要表现在:(1)单纯前馈是一种开环控制,不能保证控制效果。

不存在被控变量的反馈,即对于补偿的效果没有检验的手段。

这样,在前馈作用的控制结果并没有最后消除被控变量偏差时,系统无法得到这一信息而作进一步的校正。

(2)单纯前馈通常只能克服一种干扰。

由于实际工业对象存在着多个干扰,为了补偿它们对被控变量的影响,势必要设计多个前馈通道,因此单纯前馈就不能很好控制。

(3)准确的的前馈控制规律工程上难以实现。

5.3 前馈---反馈控制具有哪些优点?答:前馈--反馈系统的优点:前馈控制系统与反馈控制系统优势互补,主要表现在:(1)过渡过程时间、超调量大大降低。

由于引入了前馈控制,当主要干扰一出现时,同步施加了一个前馈校正作用,消除或大大降低了对被控变量的影响,因而使反馈控制的超调量、过渡过程时间大大降低。

前馈补偿了反馈的缺点。

(2)反馈回路的存在,为前馈控制的工程实现创造了条件。

前馈不能补偿的部分可由反馈校正,降低了前馈控制模型的精度要求,便于工程实现。

过控课后答案整理小字版

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新的稳态值的±5%或±3% (根据系统要求)范围内所需要的时间。 它是反映系统过渡过程快慢的质量指标,ts越小,过渡过程进行得 越快。 6.峰值时间tp: 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要 的时间,(根据系统要求)范围内所需要的时间。称为峰值时间tp。它 反映了系统响应的灵敏程度。 静态指标是余差,动态时间为衰减比(衰减率)、最大偏差、过程 过渡时间、峰值时间。
其中:
2-3.设矩形脉冲响应幅值为2 t/h ,脉冲宽度为△t=10min,某温度过程
的矩形脉冲响应记录数据如下:
t(min) 1 3 4 5 8 10 15 16.5
Y(℃) 0. 1.7 3.7 9.0 19. 26. 36. 37.
46
040 5
t(min) 20 25 30 40 50 60 70 80
151 213 239 262 311 329 338 350 351 被控对象:按工艺要求分析,通过给水增加时,被控制参数的 液位也会增加。所以K0为“+”; 变送器一般视为正作用。 控制器的正、反作用判断关系为: (控制器“?”)·(控制阀“-”) ·(对象“+”) =“-”根据判断关系式,调节器应为正作用。
∴0.2≤0.38≤1 根据动态特性整定公式有:
TI=0.8 T0 =0.74 min 6-10 对某过程控制通道作一阶跃实验,输入阶跃信号Δμ=5,阶跃 响应记录数据如表所示。
(1) 若过程利用一阶加纯时延环节来描述,试求K0、T0、 τ0
(2) 设系统采用PI调节规律,按4:1衰减比,用反应曲线法
出时间参数T1、T2 : 由A1=7,B1=0.1 , t1=10s 由 A2=5,B2=0.1 t2=6s该过程的数学模型:第六章 思考题与习题

(完整版)过程控制习题与答案

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(完整版)过程控制习题与答案第1章绪论思考题与习题1-1 过程控制有哪些主要特点?为什么说过程控制多属慢过程参数控制?解答:1.控制对象复杂、控制要求多样2. 控制⽅案丰富3.控制多属慢过程参数控制4.定值控制是过程控制的⼀种主要控制形式5.过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成1-2 什么是过程控制系统?典型过程控制系统由哪⼏部分组成?解答:过程控制系统:⼀般是指⼯业⽣产过程中⾃动控制系统的变量是温度、压⼒、流量、液位、成份等这样⼀些变量的系统。

组成:控制器,被控对象,执⾏机构,检测变送装置。

1-3简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动(⼲扰)量、设定(给定)值和偏差的含义?解答:被控对象⾃动控制系统中,⼯艺参数需要控制的⽣产过程、设备或机器等。

被控变量被控对象内要求保持设定数值的⼯艺参数。

操纵变量受控制器操纵的,⽤以克服扰动的影响,使被控变量保持设定值的物料量或能量。

扰动量除操纵变量外,作⽤于被控对象并引起被控变量变化的因素。

设定值被控变量的预定值。

偏差被控变量的设定值与实际值之差。

1-4按照设定值的不同形式, 过程控制系统可分为哪⼏类?解答:按照设定值的不同形式⼜可分为:1.定值控制系统定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统.定值控制系统的作⽤是克服扰动对被控变量的影响,使被控变量最终回到设定值或其附近.以后⽆特殊说明控制系统均指定值控制系统⽽⾔.2.随动控制系统随动控制系统的设定值是不断变化的.随动控制系统的作⽤是使被控变量能够尽快地,准确⽆误地跟踪设定值的变化⽽变化3.程序控制系统程序控制系统的设定值也是变化的,但它是⼀个已知的时间函数,即设定值按⼀定的时间程序变化。

1-5 什么是定值控制系统?解答:在定值控制系统中设定值是恒定不变的,引起系统被控参数变化的就是扰动信号。

1-6 什么是被控对象的静态特性?什么是被控对象的动态特性?为什么说研究控制系统的动态⽐其静态更有意义?解答:被控对象的静态特性:稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。

过程控制课后答案全

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过程控制课后答案全第一章思考题及习题1.1什么是控制通道?什么是干扰通道?它们的特性对控制系统的质量有什么影响?答:所谓“通道”,就是某个参数影响另外一个参数的通路,这里所说的控制通道就是控制作用(一般的理解应当是控制器输出)u(s)对被控参数y(s)的影响通路(一般的理解是控制作用通过执行器影响控制变量,然后控制变量通过被控对象再影响被控参数,即广义对象上的控制通道)。

同理,干扰通道就是干扰作用f(s)对被控参数y(s)的影响通路。

干扰通道的特性对控制系统质量影响如下表所示。

控制通道特性对控制系统质量的影响如下表所示1.2如何选择控制变量?答复:① 所选控制变量必须是可控的。

②所选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所选控制变量应使扰动通道时间常数越大越好,而控制通道时间常数应适当小一些为好,但不易过小。

④ 所选控制变量的通道纯滞后时间应尽可能小。

⑤所选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,还应考虑过程的合理性。

一般来说,生产负荷与产品产量直接相关,不应频繁变动。

在不十分必要的情况下,不应选择生产负荷作为控制变量1.3控制器的比例度δ变化如何影响控制系统的控制精度?对控制系统的动态质量有什么影响?答:当g(s)=k时,即控制器为纯比例控制,则系统的余差与比例放大倍数成反比,也就是与比例度δ成正比,即比例度越大,余差也就越大。

CcK增大δ控制精度提高(残余误差减小),但系统稳定性降低。

c1.44:1使用衰减曲线法调整控制器参数的要点是什么?答:衰减曲线法是在系统闭环情况下,将控制器积分时间t放在最大,微分时间t放在最小,比例度放于适当数值(一般为100%),然后使δ由大往小逐渐改变,并在每改变一次δ值时,通过改变给定值给系统施加一个阶跃干扰,同时观察过渡过程变化情况。

如果衰减比大于4:1,δ应继续减小,当衰减比小于4:1时δ应增大,直至过渡过程呈现4:1衰减时为止。

过程控制课后习题答案

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过程控制课后习题答案过程控制课后习题答案过程控制是一门涉及工程领域的重要学科,它主要研究如何通过控制系统来实现对工业过程的自动化控制。

在学习过程控制的过程中,课后习题是巩固知识和提高能力的重要途径。

下面将为大家提供一些过程控制课后习题的答案,希望能对大家的学习有所帮助。

1. 什么是过程控制系统?答案:过程控制系统是指通过传感器采集过程变量的信息,经过控制器进行处理,再通过执行器对过程进行调节,从而实现对过程的自动化控制的一种系统。

它由传感器、控制器和执行器组成。

2. 什么是反馈控制?答案:反馈控制是一种常见的控制方式,它通过比较实际输出与期望输出之间的差异,将差异信号作为反馈信号输入到控制器中,从而调整控制器的输出信号,使实际输出逐渐趋近于期望输出。

3. 什么是前馈控制?答案:前馈控制是一种通过提前预测未来的扰动信号,并将其作为控制器的输入信号进行补偿的控制方式。

它可以在扰动进入系统之前对其进行抵消,从而提高系统的稳定性和响应速度。

4. 什么是PID控制器?答案:PID控制器是一种常用的控制器类型,它由比例控制、积分控制和微分控制三个部分组成。

比例控制根据误差的大小来调整输出信号,积分控制根据误差的累积来调整输出信号,微分控制根据误差的变化率来调整输出信号。

PID控制器可以通过调节三个部分的参数来实现对系统的精确控制。

5. 什么是开环控制和闭环控制?答案:开环控制是指控制器的输出信号不受系统状态的反馈影响,只根据输入信号进行调节的一种控制方式。

闭环控制是指控制器的输出信号受到系统状态的反馈影响,通过比较实际输出与期望输出之间的差异来调节输出信号的一种控制方式。

闭环控制具有更好的稳定性和鲁棒性。

6. 什么是控制系统的稳定性?答案:控制系统的稳定性是指系统在受到扰动或参数变化时,能够保持输出信号在可接受范围内波动或迅速恢复到期望值的能力。

稳定性是控制系统设计中非常重要的一个指标,它可以通过系统的传递函数或状态方程进行分析和评估。

过程控制课后习题答案

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过程控制课后习题答案第1章自动控制系统基本概念~~1-3自动控制系统主要由哪些环节组成?求解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节共同组成。

~~1-5题1-5图为某列管式蒸汽加热器掌控流程图。

先行分别表明图中pi-307、trc-303、frc-305所代表的意义。

题1-5图加热器控制流程图求解pi-307则表示就地加装的压力命令仪表,工段号为3,仪表序号为07;trc-303表示集中仪表盘安装的,具有指示记录功能的温度控制仪表;工段号为3,仪表序号为03;frc-305则表示分散仪表盘加装的,具备命令记录功能的流量掌控仪表;工段号为3,仪表序号为05。

~~~~~1-7在自动控制系统中,测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用?求解测量变送装置的功能就是测量被控变量的大小并转变为一种特定的、统一的输入信号(例如气压信号或电压、电流信号等)送至控制器;控制器接受测量变送器送来的信号,与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差,并按某种运算规律算出结果,然后将此结果用特定信号(气压或电流)发送出去执行器即为控制阀,它能够自动地根据控制器送去的信号值发生改变阀门的打开度,从而发生改变压低变量的大小。

~~~1-8.试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质?解:被控对象(对象)――自动控制系统中,工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。

被控变量――被控对象内建议维持设定值的工艺参数。

控系统通常用该变量的名称去称谓,例如温度控制系统,压力制系统等。

给定值(或设定值或期望值)――人们希望控制系统实现的目标,即被控变量的期望值。

它可以是恒定的,也可以是能按程序变化的。

压低变量(调节变量)――对被控变量具备较强的直接影响且易于调节(压低)的变量。

或同时实现掌控促进作用的变量。

操纵介质(操纵剂)――用来实现控制作用的物料。

~~~1-11题l-11图右图为一反应器温度控制系统示意图。

过程控制部分习题答案-完整版

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第一章思考题与习题1-3 常用过程控制系统可分为哪几类?答:过程控制系统主要分为三类:1. 反馈控制系统:反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的,最终达到或消除或减小偏差的目的,偏差值是控制的依据。

它是最常用、最基本的过程控制系统。

2.前馈控制系统:前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的,扰动是控制的依据。

由于没有被控量的反馈,所以是一种开环控制系统。

由于是开环系统,无法检查控制效果,故不能单独应用。

3. 前馈-反馈控制系统:前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响,而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动,能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上,提高控制系统的控制质量。

3-4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容?它们的定义是什么?哪些是静态指标?哪些是动态质量指标?答:1. 余差(静态偏差)e :余差是指系统过渡过程结束以后,被控参数新的稳定值y(∞)与给定值c 之差。

它是一个静态指标,对定值控制系统。

希望余差越小越好。

2.衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标,它等于振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比,即:n <1系统是不稳定的,是发散振荡;n=1,系统也是不稳定的,是等幅振荡;n >1,系统是稳定的,若n=4,系统为4:1的衰减振荡,是比较理想的。

衡量系统稳定性也可以用衰减率φ4.最大偏差A :对定值系统,最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差,它衡量被控参数偏离给定值的程度。

5.过程过渡时间ts :过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳态值的±5%或±3%(根据系统要求)范围内所需要的时间。

它是反映系统过渡过程快慢的质量指标,t s 越小,过渡过程进行得越快。

6.峰值时间tp: 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间,(根据系统要求)范围内所需要的时间。

称为峰值时间tp 。

《过程控制》课后习题答案

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第一章思考题与习题1.1 下列系统中哪些属于开环控制,哪些属于闭环控制?①家用电冰箱②家用空调器③家用洗衣机④抽水马桶⑤普通车床⑥电饭煲⑦多速电风扇⑧高楼水箱⑨调光台灯开环控制:③家用洗衣机⑤普通车床⑦多速电风扇⑨调光台灯闭环控制:①家用电冰箱②家用空调器④抽水马桶⑥电饭煲⑧高楼水箱1.2 图1-14所示为一压力自动控制系统,试分析该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量和扰动变量是什么?画出该系统的框图。

图1-14 压力自动控制系统图1-15 加热炉温度自动控制系统被控对象:容器P被控变量:罐内压力操纵变量:物料输入流量扰动变量:出口流量系统框图如下:1.3 图1-15所示是一加热炉温度自动控制系统,试分析该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量和扰动变量是什么?画出该系统的框图。

被控对象:加热炉被控变量:炉内温度操纵变量:燃料流量扰动变量:进料量系统框图如下:1.4 按设定值的不同情况,过程控制系统分为哪几类?过程控制系统分为三类:定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。

1.5 什么是过程控制系统的过渡过程?有哪几种基本形式?过程控制系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程称为过程控制系统的过渡过程。

控制系统过渡过程有五种基本形式:发散振荡、单调发散、等幅振荡、衰减振荡和单调衰减。

1.6 某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-16所示。

试分别求出最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和调整时间(设定值为200℃)。

图1-16 题1.6图最大偏差:30℃余差:5℃衰减比:5:1振荡周期:15min调整时间:22min第二章思考题与习题2.1 求取图2-55所示电路的传递函数,图中物理量角标i代表输入,o代表输出。

a)b)图2-55 习题2.1图a)(由分压公式求取)上式中,,。

b)上式中,,2.2 惯性环节在什么条件下可近似为比例环节?又在什么条件下可近似为积分环节?惯性环节在T很小的时候可近似为比例环节;T很大的时候条可近似为积分环节。

过控课后答案整理小字版

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第一章 思考题与习题1-2 图1.6为温度控制系统,试画出系统的框图,简述其工作原理;指出被控过程、被控参数和控制参数。

解:乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体 并释放出热量。

当电石加入时,内部温度上升,温度 检测器检测温度变化与给定值比较,偏差信号送到控 制器对偏差信号进行运算,将控制作用于调节阀,调 节冷水的流量,使乙炔发生器中的温度到达给定值。

系统框图如下:被控过程:乙炔发生器 被控参数:乙炔发生器内温度 控制参数:冷水流量1-3 常用过程控制系统可分为哪几类? 答:过程控制系统主要分为三类:1. 反馈控制系统:反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的,最终达到或消除或减小偏差的目的,偏差值是控制的依据。

它是最常用、最基本的过程控制系统。

2.前馈控制系统:前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的,扰动是控制的依据。

由于没有被控量的反馈,所以是一种开环控制系统。

由于是开环系统,无法检查控制效果,故不能单独应用。

3. 前馈-反馈控制系统:前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响,而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动,能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上,提高控制系统的控制质量。

3-4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容?它们的定义是什么?哪些是静态指标?哪些是动态质量指标?答:1. 余差(静态偏差)e :余差是指系统过渡过程结束以后,被控参数新的稳定值y(∞)与给定值c 之差。

它是一个静态指标,对定值控制系统。

希望余差越小越好。

2. 衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标,它等于振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比,即:n <1系统是不稳定的,是发散振荡;n=1,系统也是不稳定的,是等幅振荡;n >1,系统是稳定的,若n=4,系统为4:1的衰减振荡,是比较理想的。

衡量系统稳定性也可以用衰减率φ4.最大偏差A :对定值系统,最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差,它衡量被控参数偏离给定值的程度。

过控答案部分课后答案

过控答案部分课后答案

1-1 过程控制有‎哪些主要特‎点?为什么说过‎程控制多属‎慢过程参数‎控制?1.控制对象复‎杂、控制要求多‎样2. 控制方案丰‎富3.控制多属慢‎过程参数控‎制4.定值控制是‎过程控制的‎一种主要控‎制形式5.过程控制系‎统由规范化‎的过程检测‎控制仪表组‎成1-2 什么是过程‎控制系统?典型过程控‎制系统由哪‎几部分组成‎?过程控制系‎统:一般是指工‎业生产过程‎中自动控制‎系统的变量‎是温度、压力、流量、液位、成份等这样‎一些变量的‎系统。

组成:参照图1-1。

1-4 说明过程控‎制系统的分‎类方法,通常过程控‎制系统可分‎为哪几类?解答:分类方法说‎明:按所控制的‎参数来分,有温度控制‎系统、压力控制系‎统、流量控制系‎统等;按控制系统‎所处理的信‎号方式来分‎,有模拟控制‎系统与数字‎控制系统;按控制器类‎型来分,有常规仪表‎控制系统与‎计算机控制‎系统;按控制系统‎的结构和所‎完成的功能‎来分,有串级控制‎系统、均匀控制系‎统、自适应控制‎系统等;按其动作规‎律来分,有比例(P)控制、比例积分(PI)控制,比例、积分、微分(PID)控制系统等‎;按控制系统‎组成回路的‎情况来分,有单回路与‎多回路控制‎系统、开环与闭环‎控制系统;按被控参数‎的数量可分‎为单变量和‎多变量控制‎系统等。

通常分类:1.按设定值的‎形式不同划‎分:(1)定值控制系‎统(2)随动控制系‎统(3)程序控制系‎统2.按系统的结‎构特点分类‎:(1)反馈控制系‎统(2)前馈控制系‎统(3)前馈—反馈复合控‎制系统1-5 什么是定值‎控制系统?在定值控制‎系统中设定‎值是恒定不‎变的,引起系统被‎控参数变化‎的就是扰动‎信号。

1-8 评价控制系‎统动态性能‎的常用单项‎指标有哪些‎?各自的定义‎是什么?解答:单项性能指‎标主要有:衰减比、超调量与最‎大动态偏差‎、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和‎峰值时间等‎。

衰减比:等于两个相‎邻的同向波‎峰值之比n ‎;过渡过程的‎最大动态偏‎差:对于定值控‎制系统,是指被控参‎数偏离设定‎值的最大值‎A ;超调量:第一个波峰‎值与最终稳‎1y 态值y (∞)之比的百分‎数σ;1100%()y y σ=⨯∞ 残余偏差C ‎: 过渡过程结‎束后,被控参数所‎达到的新稳‎态值y (∞)与设定值之‎间的偏差C ‎称为残余偏‎差,简称残差;调节时间:从过渡过程‎开始到过渡‎过程结束所‎需的时间;振荡频率:过渡过程中‎相邻两同向‎波峰(或波谷)之间的时间‎间隔叫振荡‎周期或工作‎周期,其倒数称为‎振荡频率;峰值时间:过渡过程开‎始至被控参‎数到达第一‎个波峰所需‎要的时间。

过程控制工程第二版课后答案

过程控制工程第二版课后答案

过程控制工程第二版课后答案【篇一:过程控制工程2-4章答案(孙洪程著)】2.1 与单回路系统相比,串级控制系统有些什么特点?答:串级控制方案具有单回路控制系统的全部功能,而且还具有许多单回路控制系统所没有的优点。

因此,串级控制系统的控制质量一般都比单回路控制系统好。

(1) 串级控制系统具有更高的工作频率;(2) 串级控制系统具有较强的抗干扰能力;(3) 串级控制系统具有一定的自适应能力2.2 为什么说串级控制系统主控制器的正、反作用只取决于主对象放大倍数的符号,而与其他环节无关?答:主控制器的正、反作用要根据主环所包括的各个环节的情况来确定。

主环内包括有主控制器、副回路、主对象和主变送器。

控制器正、反作用设置正确的副回路可将它视为一放大倍数为“正”的环节来看待。

这样,只要根据主对象与主变送器放大倍数的符号及整个主环开环放大倍数的符号为“负”的要求。

即sign{g01(s)}sign{g02’(s)}sign{gm1(s)}sign{gc1(s)}=-1就可以确定主控制器的正、反作用。

实际上主变送器放大倍数符号一般情况下都是“正”的,再考虑副回路视为一放大倍数为“正”的环节,因此主控制器的正、反作用实际上只取决于主对象放大倍数的符号。

当主对象放大倍数符号为“正”时,主控制器应选“负”作用;反之,当主对象放大倍数符号为“负”时,主控制器应选正作用。

2.3 串级控制系统的一步整定法依据是什么?答:一步整定法的依据是:在串级控制系统中一般来说,主变量是工艺的主要操作指标,直接关系到产品的质量,因此对它要求比较严格。

而副变量的设立主要是为了提高主变量的控制质量,对副变量本身没有很高的要求,允许它在一定范围内变化,因此在整定时不必将过多的精力放在副环上,只要主变量达到规定的质量指标要求即可。

此外对于一个具体的串级控制系统来说,在一定范围内主、副控制器的放大倍数是可以互相匹配的,只要主、副控制器的放大倍数kc1与kc1的乘积等于ks(ks为主变量呈4:1衰减振荡时的控制器比例放大倍数),系统就能产生4:1衰减过程(下面的分析中可以进一步证明)。

过程控制系统课后重点答案

过程控制系统课后重点答案

1. 什么是对象特性?为什么研究对象特性?对象的输入变量和输出变量之间的定量关系;它使人们能更深刻的认识自动控制的本质,从而能采取有效措施提高控制质量。

2. 何为对象的数学模型?静态数学模型与动态数学模型有哪些区别?在输入(控制输入与扰动输入)作用下,其状态和输出(被控参数)变化的数学表达式;前者是在输入变量与输出变量达到平衡状态时建立的数学表达式,后者是在输出变量和状态变量在输入变量影响下建立的数学表达式。

3. 建立对象的数学模型有什么重要意义?1 设计过程控制系统及整定控制参数;2 指导生产工艺及其设备的设计与操作;3 对被控过程进行仿真研究;4 培训运行操作人员;5 工业过程的故障检测与诊断。

4.建立数学模型的方法:机理建模和实验建模5.为什么不同的过程特性与工艺要求需设计不同的控制方案?怎样理解被控过程特性是过程控制系统设计的基础?过程控制系统的过程设计正确与否,直接影响到系统能否正常投入运行,因此要求过程控制设计人员必须根据生产过程的特点,工艺特性和生产操作的规律,正确运用控制理论,设计一个正确合理的控制方案;过程控制系统的设计首先要根据工艺要求和控制目标确定系统变量,进一步根据被控过程特性用恰当的数学关系式,即所谓的数学模型来描述被控过程的变量之间的关系,只有掌握了被控过程的数学模型才能深入的分析过程的特性和选择正确的控制方案。

6.什么叫单回路系统?控制方案设计包括哪些内容?怎样理解方案设计是系统设计的核心?只有一个闭环回路的简单控制系统叫单回路控制系统;过程控制系统设计包括系统的方案设计,工程设计,工程安装和仪表调校,调节器参数整定四个主要内容;控制方案是系统设计得核心,若控制方案不正确,则无论如何选用何种先进的过程控制仪表或计算机系统,无论其安装如何细心,都不可能是系统在工业生产过程中发挥良好的控制作用,甚至系统不能运行。

7.什么是直接参数与间接参数?他们有何关系?选择被控参数应遵循哪些基本原则?直接参数,直接反应生产过程中产品质量和产量又以直接测量的参数间接参数,间接反映产品质量和产量又与直接参数有着单值函数关系,有足够大的测量灵敏度的参数间接参数必须与直接参数有单值函数关系被控参数的选择原则:1)直接参数法2)间接参数法3)被控变量必须具备足够的灵敏度和变化数值4)被控变量的选择必须考虑到工艺过程的合理性,经济性,以及国内外仪表生产的现状。

2章过控习题参考答案

2章过控习题参考答案

第二章串级控制系统2.1 与单回路系统相比,串级控制系统有些什么特点?(1) 串级系统由于副回路的存在, 使等效副对象时间常数减小,改善了对象的特性,使系统工作频率提高。

(2) 串级控制系统有较强的抗干扰能力,特别是干扰作用于副环的情况下,系统的抗干扰能力会更强。

(3) 串级系统具有一定的自适应能力。

2.2 为什么说串级控制系统主控制器的正、反作用方式只取决于主对象放大倍数的符号,而与其他环节无关?主环内包括有主控制器,副回路,主对象和主变送器.而副回路可视为一放大倍数为“1”的环节,主变送器放大倍数一般为正,所以主控制器的正反作用只取决于主对象放大倍数的符号。

如果主对象放大倍数的符号为正,则主控制器为反作用,反之, 则主控制器为正作用。

2.5 试说明为什么整个副环可视为一放大倍数为正的环节来看?副回路所起的作用是使副变量根据主调节器输出进行控制,是一随动系统。

因此整个副回路可视为一放大倍数为正的环节来看。

2.6 试说明在整个串级控制系统中主、副控制器之一的正、反作用方式选错会造成怎样的危害?当主、副控制器有一个正反作用方式选错时,就会造成系统的主回路或副回路按正反馈控制,当被控变量出现偏差时,系统不仅不向着消除偏差的方向校正,反而使被控变量远离给定值。

2.7 图2-20所示的反应釜内进行的是化学放热反应,,而釜内温度过高会发生事故,因此采用夹套通冷却水来进行冷却,以带走反应过程中所产生的热量。

由于工艺对该反应温度控制精度要求很高,单回路满足不了要求,需用串级控制。

⑴当冷却水压力波动是主要干扰时,应怎样组成串级?画出系统结构图。

⑵当冷却水入口温度波动是主要干扰时,应怎样组成串级?画出系统结构图。

⑶对以上两种不同控制方案选择控制阀的气开、气关形式及主、副控制器的正、反作用方式。

(1)选冷水流量为副变量,釜内温度为主变量组成串级系统.(2)夹套温度为副变量,釜内温度为主变量组成串级系统.2.8 图2-21为一管式炉原油出口温度与炉膛温度串级控制系统。

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1-1 过程控制有哪些主要特点?为什么说过程控制多属慢过程参数控制?1.控制对象复杂、控制要求多样2. 控制方案丰富3.控制多属慢过程参数控制4.定值控制是过程控制的一种主要控制形式5.过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成1-2 什么是过程控制系统?典型过程控制系统由哪几部分组成?过程控制系统:一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。

组成:参照图1-1。

1-4 说明过程控制系统的分类方法,通常过程控制系统可分为哪几类?解答:分类方法说明:按所控制的参数来分,有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等;按控制系统所处理的信号方式来分,有模拟控制系统与数字控制系统;按控制器类型来分,有常规仪表控制系统与计算机控制系统;按控制系统的结构和所完成的功能来分,有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等;按其动作规律来分,有比例(P)控制、比例积分(PI)控制,比例、积分、微分(PID)控制系统等;按控制系统组成回路的情况来分,有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统;按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。

通常分类:1.按设定值的形式不同划分:(1)定值控制系统(2)随动控制系统(3)程序控制系统2.按系统的结构特点分类:(1)反馈控制系统(2)前馈控制系统(3)前馈—反馈复合控制系统1-5 什么是定值控制系统?在定值控制系统中设定值是恒定不变的,引起系统被控参数变化的就是扰动信号。

1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些?各自的定义是什么?解答:单项性能指标主要有:衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。

衰减比:等于两个相邻的同向波峰值之比n ;过渡过程的最大动态偏差:对于定值控制系统,是指被控参数偏离设定值的最大值A ;超调量:第一个波峰值1y 与最终稳态值y (∞)之比的百分数σ;1100%()y y σ=⨯∞ 残余偏差C : 过渡过程结束后,被控参数所达到的新稳态值y (∞)与设定值之间的偏差C 称为残余偏差,简称残差;调节时间:从过渡过程开始到过渡过程结束所需的时间;振荡频率:过渡过程中相邻两同向波峰(或波谷)之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期,其倒数称为振荡频率;峰值时间:过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。

2-19 为什么说转子流量计是定压式流量计?而差压式流量计是变压降式流量计?1)转子流量计是定压式流量计(P47)虽然转子流量计也是根据节流原理测量流量的,但它是利用节流元件改变流体的流通面积来保持转子上下的压差恒定。

所以是定压式。

2)差压式流量计是变压降式流量计(P45)是基于流体流动的节流原理,利用流体流经节流装置是产生的压差实现流量测量的。

所以是变压降式。

2-22 电磁流量计的工作原理是什么?它对被测介质有什么要求?1)原理:利用导电液体通过磁场时在两固定电极上感应出电动是测量流速。

2)对被测介质的要求:导电液体,被测液体的电导率应大于水的电导率(Ωμ100cm),不能测量油类或气体的流量。

2-24 超声波流量计的特点是什么?超声波流量计的非接触式测量方式,不会影响被测流体的流动状况,被测流体也不会对流量计造成磨损或腐蚀伤害,因此适用范围广阔。

2-27 试述电容式物位计的工作原理。

解答:利用电容器的极板之间介质变化时,电容量也相应变化的原理测物位,可测量液位、料位和两种不同液体的分界面。

2-28 超声波液位计适用于什么场合?适合于强腐蚀性、高压、有毒、高粘性液体的测量。

3-1 什么是控制器的控制规律?控制器有哪些基本控制规律?解答:1)控制规律:是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。

2)基本控制规律:位式控制、比例控制、比例积分控制、比例微分控制和比例积分微分控制。

3-10 试分析比例、积分、微分控制规律各自的特点,积分和微分为什么不单独使用?1)比例控制及时、反应灵敏,偏差越大,控制力越强;但结果存在余差。

2)积分控制可以达到无余差;但动作缓慢,控制不及时,不单独使用。

3)微分控制能起到超前调节作用;但输入偏差不变时,控制作用消失,不单独使用。

3-13 什么叫控制器的无扰动切换?在DDZ-Ⅲ型调节器中为了实现无扰切换,在设计PID电路时采取了哪些措施?1)调节器进行状态转换后,输出值不发生跳动,即状态转换无冲击。

2)C M、C I。

P85中。

4-1 气动调节阀主要由哪两部分组成?各起什么作用?1)执行机构和调节机构。

2)执行机构的作用:按调节器输出的控制信号,驱动调节机构动作;调节机构的作用:由阀芯在阀体内的移动,改变阀芯与阀座之间的流通面积,从而改变被控介质的流量。

4-2 试问调节阀的结构有哪些主要类型?各使用在什么场合?1)类型:直通单座阀、直通双座阀。

2)直通单座阀使用场合:小口径、低压差的场合;直通双座阀使用场合:大口径、大压差的场合。

4-8 什么叫气动调节阀的气开式与气关式?其选择原则是什么?1)气开式:无压力信号时阀门全闭,随着压力信号增大,阀门逐渐开大的气动调节阀为气开式。

气关式:无压力信号时阀门全开,随着压力信号增大,阀门逐渐关小的气动调节阀为气关式。

2)选择原则:从工艺生产安全考虑,一旦控制系统发生故障、信号中断时,调节阀的开关状态应能保证工艺设备和操作人员的安全。

4-12 试述电/气阀门定位器的基本原理与工作过程。

在杠杆上绕有力线圈,并置于磁场之中。

当输入电流I 增大时,力线圈产生的磁场与永久磁铁相作用,使杠杆绕支点O 顺时针转动,带动挡板靠近喷嘴,使其背压增大,经气动功率放大器放大后,推动薄膜执行机构使阀杆移动。

5-2 建立被控过程数学模型的目的是什么?过程控制对数学模型有什么要求?1)目的:○1 设计过程控制系统及整定控制参数; ○2 指导生产工艺及其设备的设计与操作; ○3 对被控过程进行仿真研究; ○4 培训运行操作人员; ○5 工业过程的故障检测与诊断。

2)要求:总的原则一是尽量简单,二是正确可靠。

阶次一般不高于三阶,大量采用具有纯滞后的一阶和二阶模型,最常用的是带纯滞后的一阶形式。

5-9 对图5-40所示的液位过程,输入量为1Q ,流出量为2Q 、3Q ,液位h 为被控参数,水箱截面为A ,并设2R 、3R 为线性液阻。

(1)列写液位过程的微分方程组;(2)画出液位过程的框图;(3)求出传递函数)()(1s Q s H ,并写出放大倍数K 和时间常数T 的表达式。

解答:(1)3322321R hQ R h Q dthd A Q Q Q ∆=∆∆=∆∆=∆-∆-∆ (2)框图如图:(3) 3232321)()(R R s R AR R R s Q s H ++= 5-10 以1Q 为输入、2h 为输出列写图5-10串联双容液位过程的微分方程组,并求出传递函数)()(12s Q s H 。

解答:1)方程组: 323232222121121R h Q dt h d AQ Q R h R h Q dth d A Q Q ∆=∆∆=∆-∆∆-∆=∆∆=∆-∆ 2)传递函数:3122122131121)()()(++++=s T T T s T T R s Q s H 式中:3112322211,,R A T R A T R A T ===3)过程框图:6-2 简述控制方案设计的基本要求。

安全性、稳定性、经济性。

6-9 调节阀口径选择不当,过大或过小会带来什么问题?正常工况下,调节阀的开度在什么范围比较合适?1)调节阀口径选得过大,阀门调节灵敏度低,工作特性差,甚至会产生振荡或调节失灵的情况。

调节阀口径选得过小,当系统受到较大的扰动时,调节阀工作在全开或全关的饱和状态,使系统暂时处于失控工况,这对扰动偏差的消除不利。

2)正常工况下要求调节阀的开度在15%-85%之间。

6-14 简述比例、积分、微分控制规律各自的特点。

1)比例控制:是最简单的调节规律,它对控制作用和扰动作用的响应都很迅速。

比例调节只有一个参数,整定简便。

比例调节的主要缺点是系统存在静差。

2)积分控制:积分调节的特点是没有静差。

但它的动态偏差最大、调节时间长,只能用于有自衡特性的简单对象、很少单独使用。

3)微分控制:超前调节。

21.自动调节系统常用参数整定方法( 经验法),( 衰减曲线法),( 临界比例度法),(反应曲线法)。

22.执行器按其能源型式可分为(气动),(电动),(液动)三大类。

23.气动执行器由(执行机构)和(调节机构)两个部分组成。

25.简单控制系统由(变送器)、(被调对象)、(调节器)和(执行器)四个环节组成。

41、过程控制系统按其基本结构形式可分为几类?其中闭环系统中按设定值的不同形式又可分为几种?答:过程控制系统按其基本结构形式可分为闭环自动控制系统和开环自动控制系统。

在闭环控制系统中,按照设定值的不同形式又可分为: (1)定值控制系统 (2)随动控制系统 (3)程序控制系统4、温度变送器的特点有、、、、。

2、建立过程数学模型的途径有解析法、实验辨识发、解析法与实验辨识相结合3、过程控制的五大参数是温度、压力、流量、液位、成分2、简述电-气阀门定位器的功能。

6、调节器参数的工程整定方法有经验法、临界比例度法、衰减曲线法。

7、在工业中测量温度最常用的两种传感器是热电阻、热电偶。

8、DDZ-Ⅲ型力平衡差压变送器的结构包括测量部分、杠杆系统、位移检测放大器、电磁反馈机构9、差压式流量计常用的节流装置有孔板、喷嘴、文都利管。

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