过程装备与来控制技术及应用复习资料概要

1. 什么是被控对象的控制通道?什么是干扰通道?

答:对一个被控对象来说,输入量是扰动量和操纵变量,而输出是被控变量。由对象的输入变量至输出变量的信号联系称为通道。操纵变量至被控变量的信号联系称为控制通道;扰动量至被控变量的信号联系称为扰动通道

2. 被控对象的特性是由生产工艺过程和工艺设备决定的,在控制系统的设计中是无法改变的。

3. 被控对象数学描述推导依据的:物料平衡和力学平衡.

4. 传感器的主要组成部分:敏感元件、转换元件、测量电路与其他辅助部件组成.

5. 力平衡式压差变送器主要组成部分:测量部分、放大器和反馈部分。

6,. 温度变送器类型:直流毫伏、电阻体温度和热电偶温度变送器.

7.试分析四线制变送器与两线制变送器与电源的连接方式并画出示意图。

答:电动变送器输出信号与电源的连接方式有两种:四线制和两线制,四线制中,

供电电源通过两根导线接入,另两根导线与负载电阻R2相连,输出0~10mA DC 信号。这种连线方式中,同变送器连接的导线共有4根,成为四线制,如图(a所示。如图b中所示,同变送器连接的导线只有两根,同时传送变送器所需的电源电压和4~20mA DC输出电流,称为两线制。

8.何为基型调节器?它具有哪些主要特点?

答:基型调节器是一种具有PID运算功能,并能对被调参数,给定值及阀门位置进行显示的调节器。

特点:①采用了高增益、高阻抗线性集成电路组件,提高万仪表的精度,稳定性和可靠性,降低了能耗。

②有软、硬两种手动操作方式,软手动与自动之间由于有保持状态而使调节器输出能够长期保持,因而在互相切换时具有双向无平衡无抗扰特性,提高了操作性能。

③采用集成电路便于各种功能的扩展。

④采用标准信号制,接受1-5V DC测量信号,输出4~20mA DC信号,由于空气受点不是从零点开始的,故容易识别断电、断线等故障

⑤能与计算机联用。

9.什么是自动控制系统的方框图?它与工艺流程图有什么不同?

答:自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线(带有箭头的线段、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。其中每一个分块代表系统中的一个组成部分,方块内填入表示其自身特性的数学表达式;方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系,以便对系统特性进行分析和研究。而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号,表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接,借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程,即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。10.在自动控制系统中,什么是干扰作用?什么是控制作用?两者有什么关系?答:干扰作用是由干扰因素施加于被控对象并引起被控变量偏离给定值的作用;控制作用是由控制器或执行器作用于被控对象,通过改变操纵变量克服干扰作用,使被控变量保持在给定值,两者的相同之处在于都是施加于被控对象的作用,不同之处在于干扰作用是使被控变量偏离给定值,而控制作用是使被控变量接近给定值。

11.什么是自动控制系统的过度过程?在阶跃干扰作用下有哪几种基本形式?

其中哪些能满足自动控制的要求,哪些不能,为什么?

答:对于任何一个控制系统,扰动作用是不可避免的,系统受到扰动作用后,其平衡状态被破坏,被控变量就要发生波动,在自动控制作用下经过一段时间,使被控变量回复到新的稳定状态,即系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间的过程称为系统的过度过程。在阶跃干扰作用下,其过度过程曲线有:

①发散振荡过程②等幅振荡过程③衰减振荡过程④非振荡的单调过程。其中衰减振荡和非振荡的单调过程属于稳定的过渡过程,能满足自动控制的要求,其它的不能。

12.什么是被控对象的特性?表征被控对象特性的参数有哪些?它们的物理意

义是什么?

答:所谓被控对象的特性,是指当被控对象的输入变量发生变化时,其输出变量随时间的变化规律(包括变化的大小,速度,描述被控对象特性的参数有放大系数K,时间常数T和滞后时间τ。

K——被控对象重新达到平衡状态时的输出变化量与输入变化量之比。由于放大系数K反映的是对象处于稳定状态下的输出和输入之间的关系,所以放大系数是描述对象静态特性的参数。

T——时间常数是指当对象受到阶跃输入作用后,被控变量如果保持初始速度变化,达到新的稳态值所需的时间。或当对象受到阶跃输入作用后,被控变量达到新的稳态值的63.2%所需时间。时间常数T是反映被控变量变化快慢的参数,因此是对象的动态参数。

τ——滞后时间是纯滞后τ0时间和容量滞后τc的总和。

输入变量的变化落后于输入变量变化的时间称为纯滞后时间,纯滞后的产生一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间引起的。容量滞后一般是因为物料或能量的传递需要通过一定的阻力而引起的。滞后时间τ也是反映对象动态特性的重要参数。

13.为什么说放大系数是对象的静态特性,而时间常数和滞后时间是动态特性?答:放大系数K表达了被控对象在干扰作用下重新达到平衡状态的性能,是不随时间变化的参数,所以K是被控对象的静态特性参数。时间常数反映了被控对象受到输入作用后,输入变量达到新稳态值的快慢,它决定了整个动态过程的长短,所以是动态特性参数。滞后时间也是描述对象滞后现象的动态参数。14.在控制系统中,对象的放大系数,时间常数,滞后时间对控制有什么影响?答:对于不同的通道,对象的特性参数(K,T ,τ对控制作用的影响是不同的。对于控制通道:

放大系数K大,操纵变量的变化对被控变量的影响就大,即控制作用对扰动的补偿能力强,余差也小;放大系数K小,控制作用的影响不显著,被控变量的变化缓慢。但K太大,会使控制作用对被控变量的影响过强,使系统的稳定性下降。

在相同的控制作用下,时间常数T大,则被控变量的变化比较缓慢,此时对象比较平稳,容易进行控制,但过渡过程时间较大;若时间常数T小,则被

控变量变化速度快,不易控制。时间常数太大或太小,在控制上都将存在一定困难,因此,需根据实际情况适中考虑。

滞后时间τ的存在,使得控制作用总是落后于被控变量的变化,造成被控变量的最大偏差增大,控制质量下降。因此,应尽量减小滞后时间τ。

对于扰动通道:

放大系数K大对控制不利,因为当扰动频繁出现且幅度较大时,被控变量的波动就会很大,使得最大偏差增大;而放大系数k小,即使扰动较大,对被控变量仍然不会产生多大影响。

时间常数T大,扰动作用比较平缓,被控变量变化较平稳,对象较易控制。纯滞后的存在,相当于将扰动推迟τ0时间才进入系统,并不影响控制系统的品质;而容量滞

后的存在,则将使阶跃扰动的影响趋于缓和,被控变量的变化相应也缓和些,因此,对系统是有利的。