《过程控制工程》期末复习题答案_70261521510016181
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12、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（3分）
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（2分）
13、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”。（3分）
K1＝(F2/F1)*（F1max/ F2max）＝（1/1.2）*（3200/2400）=1.11（5分）
六、（20分）
1、精馏装置一般由精馏塔塔身、冷凝器、再沸器、回流罐等设备组成。物料流程图如下图所示。（5分）
2、精馏塔的可选操纵变量一般为：馏出液采出量、釜液采出量、回流量、再沸器加热蒸汽量、冷凝器冷剂量。（5分）
（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（2分）
（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
6、控制器的参数整定是指根据已定的控制方案，通过参数调整来确定控制器的最佳参数值，以使系统获得好的控制质量。
经验凑试法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法
7、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，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”。这种反相变化特性给控制带来困难，可以采用双冲量和三冲量控制。
2、保证整个闭环构成一个负反馈。
3、分程控制是指用一个控制器来控制两个或两个以上的控制阀，每个控制阀工作在控制器的某个信号区间。
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工艺介质，以满足工艺生产的要求
（3）用于生产安全的防护措施
4、固定极限流量法和可变极限流量法。
固定极限流量法：可靠性高，投资少，适用于固定流量的场合
8、对于具有积分作用的控制器，只要被调量与设定值之间存在偏差，其输出会不停地变化，如果由于某种原因导致偏差无法消除，则经过一段时间调节器的输出将进入深度饱和状态，是为积分饱和现象。
产生的条件（1）控制器有积分作用。 （2）控制器输入偏差长期存在。
9、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。
《过程控制工程》期末复习题答案
一、（每空1分）
1、强，弱
2、简单均匀控制，串级均匀控制，双冲量均匀控制
3、比例，积分，微分
4、Fra Baidu bibliotek，风机和压缩机
5、经验法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法
6、串级，前馈，比值，均匀，分程，选择性任选三个
7、单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、变比值控制系统
8、线性型、等百分比（或对数）型、抛物线型、快开型
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。（2分）
14、
（1）改变原动机的转速
（2）改变往复泵的冲程，方案复杂，不宜实施
（3）改变出口旁路阀的开度。方案简单，但总的机械效率低，经济性差。
15、实现两个或两个以上的参数符合一定比例关系的控制系统。（4分）
16、前馈控制的特点（2分）
（1）基于不变性原理，比反馈控制及时、有效
10、 前馈控制系统基于干扰调节，更及时，但对受控变量是开环控制，而且一种前馈控制系统只能克服一种干扰；反馈控制系统基于偏差调节，对受控变量是闭环控制，能够克服各种干扰。
11、凡是在控制系统中引入选择器的就称为选择性控制系统。
设计选择性控制系统时要考虑：正常控制的参数、极限保护参数、操作变量；调节阀的气开、气关形式；控制器的正反作用；选择器的类型等。
四、（15分）
1、控制流程图如下（10分）
2、受控变量：水槽液位；
操作变量：水槽的出口流量
扰动变量：进口流量
（5分）
五、因为F1的流量是不可控的，选择F1为主动量，选择F2作为从动量，设计的单闭环比值控制系统的控制流程图如下（10分）
F1max=3600N m3/h, F2max=2400N m3/h,
3、一种参考的控制方案如下：（10分）
七、（15分）
1、串级控制系统。方框图如下，主变量为釜内温度，副变量为夹套温度。（5分）
（2）为了保证气源中断时冷却水继续供应，以防止釜温过高，选择气关阀。（2分）
16、精馏塔塔身、冷凝器、再沸器、回流罐、间接产品质量指标
二、（10分）选择题
1、C 2、B 3、C 4、C 5、B6、A 7、B 8、B 9、A 10、B
三、（每题5分）
1、
（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30变为20，则调节阀的静态增益Kv减小，为保证副回路的控制品质不变，则应该减小副控制器的比例度，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。
可变极限流量法：适用于压缩机负荷经常波动的场合。
5、所谓三冲量控制是指锅炉汽包液位控制系统中，分别引入汽包液位、蒸汽流量和给水流量三个信号，经过一定运算后，共同控制一只控制阀。
引入三冲量控制是因为汽包液位是系统的受控变量，是保证锅炉正常运行的必要指标。而锅炉的汽包液位存在严重的虚假液位情况，单纯根据汽包水位进行控制会导致汽包液位波动严重，控制效果差，甚至会影响事故。而这个虚假液位现象与锅炉的给水流量和蒸汽流量密切相关，引入蒸汽流量信号可以及时克服蒸汽流量波动对汽包水位的影响，并有效克服虚假液位引起的控制系统的误动作。引入给水流量信号可以及时克服给水压力变化对汽包液位的影响。
9、单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、变比值控制系统
10、控制器、控制阀、受控对象、测量变送器
11、换热器、加热炉、锅炉（再沸器、冷凝器、加热器等）
12、比例积分（PI）控制
13、衰减比、超调量与最大动态偏差、余差
14、10：1，4：1
15、换热器、加热炉、锅炉、再沸器、冷凝器、加热器中任选三种
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（2分）
13、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”。（3分）
K1＝(F2/F1)*（F1max/ F2max）＝（1/1.2）*（3200/2400）=1.11（5分）
六、（20分）
1、精馏装置一般由精馏塔塔身、冷凝器、再沸器、回流罐等设备组成。物料流程图如下图所示。（5分）
2、精馏塔的可选操纵变量一般为：馏出液采出量、釜液采出量、回流量、再沸器加热蒸汽量、冷凝器冷剂量。（5分）
（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（2分）
（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
6、控制器的参数整定是指根据已定的控制方案，通过参数调整来确定控制器的最佳参数值，以使系统获得好的控制质量。
经验凑试法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法
7、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，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”。这种反相变化特性给控制带来困难，可以采用双冲量和三冲量控制。
2、保证整个闭环构成一个负反馈。
3、分程控制是指用一个控制器来控制两个或两个以上的控制阀，每个控制阀工作在控制器的某个信号区间。
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工艺介质，以满足工艺生产的要求
（3）用于生产安全的防护措施
4、固定极限流量法和可变极限流量法。
固定极限流量法：可靠性高，投资少，适用于固定流量的场合
8、对于具有积分作用的控制器，只要被调量与设定值之间存在偏差，其输出会不停地变化，如果由于某种原因导致偏差无法消除，则经过一段时间调节器的输出将进入深度饱和状态，是为积分饱和现象。
产生的条件（1）控制器有积分作用。 （2）控制器输入偏差长期存在。
9、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。
《过程控制工程》期末复习题答案
一、（每空1分）
1、强，弱
2、简单均匀控制，串级均匀控制，双冲量均匀控制
3、比例，积分，微分
4、Fra Baidu bibliotek，风机和压缩机
5、经验法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法
6、串级，前馈，比值，均匀，分程，选择性任选三个
7、单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、变比值控制系统
8、线性型、等百分比（或对数）型、抛物线型、快开型
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。（2分）
14、
（1）改变原动机的转速
（2）改变往复泵的冲程，方案复杂，不宜实施
（3）改变出口旁路阀的开度。方案简单，但总的机械效率低，经济性差。
15、实现两个或两个以上的参数符合一定比例关系的控制系统。（4分）
16、前馈控制的特点（2分）
（1）基于不变性原理，比反馈控制及时、有效
10、 前馈控制系统基于干扰调节，更及时，但对受控变量是开环控制，而且一种前馈控制系统只能克服一种干扰；反馈控制系统基于偏差调节，对受控变量是闭环控制，能够克服各种干扰。
11、凡是在控制系统中引入选择器的就称为选择性控制系统。
设计选择性控制系统时要考虑：正常控制的参数、极限保护参数、操作变量；调节阀的气开、气关形式；控制器的正反作用；选择器的类型等。
四、（15分）
1、控制流程图如下（10分）
2、受控变量：水槽液位；
操作变量：水槽的出口流量
扰动变量：进口流量
（5分）
五、因为F1的流量是不可控的，选择F1为主动量，选择F2作为从动量，设计的单闭环比值控制系统的控制流程图如下（10分）
F1max=3600N m3/h, F2max=2400N m3/h,
3、一种参考的控制方案如下：（10分）
七、（15分）
1、串级控制系统。方框图如下，主变量为釜内温度，副变量为夹套温度。（5分）
（2）为了保证气源中断时冷却水继续供应，以防止釜温过高，选择气关阀。（2分）
16、精馏塔塔身、冷凝器、再沸器、回流罐、间接产品质量指标
二、（10分）选择题
1、C 2、B 3、C 4、C 5、B6、A 7、B 8、B 9、A 10、B
三、（每题5分）
1、
（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30变为20，则调节阀的静态增益Kv减小，为保证副回路的控制品质不变，则应该减小副控制器的比例度，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。
可变极限流量法：适用于压缩机负荷经常波动的场合。
5、所谓三冲量控制是指锅炉汽包液位控制系统中，分别引入汽包液位、蒸汽流量和给水流量三个信号，经过一定运算后，共同控制一只控制阀。
引入三冲量控制是因为汽包液位是系统的受控变量，是保证锅炉正常运行的必要指标。而锅炉的汽包液位存在严重的虚假液位情况，单纯根据汽包水位进行控制会导致汽包液位波动严重，控制效果差，甚至会影响事故。而这个虚假液位现象与锅炉的给水流量和蒸汽流量密切相关，引入蒸汽流量信号可以及时克服蒸汽流量波动对汽包水位的影响，并有效克服虚假液位引起的控制系统的误动作。引入给水流量信号可以及时克服给水压力变化对汽包液位的影响。
9、单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、变比值控制系统
10、控制器、控制阀、受控对象、测量变送器
11、换热器、加热炉、锅炉（再沸器、冷凝器、加热器等）
12、比例积分（PI）控制
13、衰减比、超调量与最大动态偏差、余差
14、10：1，4：1
15、换热器、加热炉、锅炉、再沸器、冷凝器、加热器中任选三种