作业4答案

第 10 章 习题 pp200 15. 有一热交换器，如图 10-21 所示。将进入其中的物料加热到设定温度。工艺要求热物料温度偏差 ΔT ≤ ±1℃，而且不能发生过热。设计一个单回路温度可知习题，画出流程图和方框图，确定调节阀气开、气关 型式，调节器正、反作用方式，以及控制器调节规律。 解： 流程图如下：
方框图如下所示：
防止换热器过热，选择气开式调节阀，符号为“＋” 换热器随调节阀开度增加，温度增加，符号为“＋” 温度变送器，正常安装时，符号为“＋” 故调节器符号为“－” ，即反作用方式。 选择调节器调节规律，主要考虑温度控制系统对精度要求较高，且温度检测仪表延迟较大， 故选择 PID 调节规律。其中 PI 环节保证精度，PD 环节减小时延。

第 10 章 习题 pp200 16. 在某锅炉运行中必须满足汽－水平衡关系，故汽包液位是十分重要的指标。当液位过低时 ，汽包水 易被干烧引起生产事故，甚至发生爆炸，故设计图 10-22 所示的液位控制系统。画出该系统方框图，确定 确定调节阀气开、气关型式，调节器正、反作用方式，以及控制器调节规律。
方框图如下所示：
防止锅炉干烧，选择气关式调节阀，符号为“－” 锅炉随调节阀开度增加，液位增加，符号为“＋” 液位变送器，正常安装时，符号为“＋” 故调节器符号为“＋” ，即正作用方式。 选择液位控制器调节规律时，考虑液位精度要求不高，且检测仪表延迟较小， 可选择 P 环节(或双位控制)或 PI 环节(液位精度更高)。

第 9 章 习题 pp 180 8. 用响应曲线法辨识某液位对象，阶跃扰动幅值为 1（单位阶跃） 。阶跃响应如下表所示。 设对象为一阶纯滞后惯性环节，求出该对象数学模型。 若该液位对象采用动态特性参数法整定调节器，分别求出采用 P 规律、PI 规律、PID 规律所对应的参数。 t(s) h(cm) 0 0 20 0.2 40 0.8 60 2.0 80 3.6 100 5.4 140 8.8 180 11.8 250 14.4 300 16.6 400 18.4 500 19.2 600 19.3
(1) 对象建模 已知阶跃信号幅值为 1，即 Δu= 1 稳态值 取为 h (∞) = 19.3 故 = 19.3
取 y1 = 63.2%* h (∞) = 12.2, 对应时间 t1 （介于 180～250 之间，按内插法求得 ，则 t1≈ 191s ） 再取 y1 = 28.35%* h (∞) = 5.47 对应时间 t2 ≈ 100 s
列出方程式
则 广义对象传函为
（2） PID 参数整定 采用 PID 调节规律，按动态特性法公式进行整定， ，符合 PID 规律范围。 根据 查表 10-4 可知 PID 规律对应各参数为： ， 则 PID 规律表达式为 G(s) = ，
PI 规律对应各参数为： ， 则 PID 规律表达式为 G(s) =
P 规律对应各参数为： 则 PID 规律表达式为 G(s) =