過程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用匯總

1、第一章 控制系統(tǒng)的基本概念 生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)包括？答:自動檢測系統(tǒng)信號連鎖系統(tǒng)自動操縱系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)對過程裝備控制的要求？答:安全性經(jīng)濟(jì)性穩(wěn)定性 為了實現(xiàn)控制要求，通常有兩種方式選擇：人工控制自動控制控制系統(tǒng)的組成：被控對象測量元件和變送器調(diào)節(jié)器執(zhí)行器f （干擾變量）ys 某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為 （800士 10） Co為確保生產(chǎn)安 全，控制中溫度最高不得超過850C?，F(xiàn)設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)，在最 大階躍擾動下的過渡過程曲線如下圖所示。T84s8158052025T/min（1）分別求出最大偏差 A、超調(diào)量B、余差C、衰減比n、過渡時間Ts (溫度進(jìn)入士 1%新的穩(wěn)定值即示為

2、系統(tǒng)已穩(wěn)定)和震湯 周期T。(2) 分析此溫度控制系統(tǒng)是否滿足工藝要求？答：(1)解:最大偏差：A =845 800 = 45C 超調(diào)量： = (845 805)/805 = 4.97% 衰 減 比：n= B/B = (845 805) / (815 805) =4: 1 余差：C= 805 800= 5 C 過渡時間：Ts = 25 min 震蕩周期：T = 20 7=13 min解：符合要求： 系統(tǒng)新的穩(wěn)定值是805 C,符合工藝規(guī)定 操作溫度(800 士 10)C 的要求845 C V 850 C,符合控制中溫度最高不得超過 850 C的 要求 圖示為一自力式貯槽水位控制系統(tǒng)。(1) 指

3、出系統(tǒng)中被控對象、被控變量、操縱變量是什么？(2) 試畫出該系統(tǒng)的方塊圖。(3) 試分析當(dāng)出水量突然增大時，該系統(tǒng)如何實現(xiàn)水位控制的？圖1-6貯槽水位控制系統(tǒng)1-貯槽；2-浮球；3-杠桿；4-針形閥牛砸卜匚外斎卜十IM 卜j圖1-7貯槽水位控制系統(tǒng)方塊團(tuán)h為貯槽水位；ho為貯槽希望保持的水位。解：(1)該系統(tǒng)中貯槽為被控對象；貯槽中水的液位為被控變量；進(jìn)水流量為操縱變量。(2)貯槽水位控制系統(tǒng)方塊圖如圖1-7所示。(3) 當(dāng)貯槽的出水量突然增大，出水量大于入水量，使水位下降，浮 球隨之下移，通過扛桿裝置帶動針形閥下移， 增大了進(jìn)水量，使出水 量與入水量之差隨之減小水位下降變緩，直至進(jìn)水量與出水

4、量又相 等，水位停止下降。重新穩(wěn)定，實現(xiàn)了水位控制。一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。A、B兩種物料進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反 應(yīng)、通過改變進(jìn)入夾套的冷卻水流量來控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持不 變。圖中了 TT表示溫度變送器，TC表示溫度控制器。試畫出該溫度 控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該控制系統(tǒng)中的被控對象、 被控變量、操 縱變量及可能影響被控變量變化的擾動各是什么 ？圖1-10反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)圖1-11反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖注：T為反應(yīng)器內(nèi)溫度，Tsp為反應(yīng)器內(nèi)溫度的設(shè)定值。解:反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)中被控對象為反應(yīng)器；被控變量為反應(yīng) 器內(nèi)溫度；操作變量為冷卻水流量；干擾為 A、B物料的流量、溫度、 濃度、冷卻水的

5、溫度、壓力及攪拌器的轉(zhuǎn)速等。反應(yīng)器的溫度控制系統(tǒng)的方塊圖如圖 1-11所示?？刂葡到y(tǒng)的分類：按給定值的特點劃分按系統(tǒng)輸出信號對操縱 變量影響劃分按系統(tǒng)的復(fù)雜程度劃分按系統(tǒng)克服干擾的方法劃自動控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下的過渡過程有非周期衰減過程衰減振蕩過程、 等副振蕩過程、發(fā)散振蕩過程 等四種。(11)yto1.非周期衰減過程03.等幅振蕩過程yyto2.衰減振蕩過程4.發(fā)散振蕩過程知道是什么意思？ 1、最大偏差和超調(diào)量2、衰減比3、余差4、過渡時間5、振蕩周期或頻率第二章過程裝備控制基礎(chǔ) 被控對象的特性：就是當(dāng)被控對象的輸入變量發(fā)生變化時，其輸出變量隨時間的變化規(guī)律 控制通道：操縱變量與被控變量

6、之間的聯(lián)系稱為控制通道 干擾通道：干擾作用與被控變量之間的聯(lián)系稱為干擾通道 被控對象的自衡特性：在沒有人為干預(yù)的情況下，被控對象自身能 重新恢復(fù)平衡的特性. 描述簡單對象特性的參數(shù)有哪些？各有何物理意義？答描述對象特性的參數(shù)分別是放大系數(shù) K、時間常數(shù)T、滯后時間 放大系數(shù)K是被控變量重新達(dá)到平衡時的輸出的變化量與輸入的變 化量之比時間常數(shù)T是反映被控對象受到輸入作用后，輸出變量達(dá)到新穩(wěn)態(tài)值 得快慢.滯后時間是描述對象滯后現(xiàn)象的動態(tài)參數(shù)。 有關(guān)放大系數(shù)的幾個一般性結(jié)論？1放大系數(shù)K表達(dá)了被控對象在干擾作用下重新達(dá)到平衡狀態(tài)的性 能，是不隨時間變化的參數(shù)2.在相同的輸入變化量作用下，被控對象的K

7、越大，即輸入對輸出的 影響越大,被控對象的自身穩(wěn)定性越差；反之,K越小,被控對象的穩(wěn) 定性越好 、傳遞滯后和容量滯后的區(qū)別？答:傳遞滯后傳遞滯后又叫純滯后一般用T 0表示。純滯后的產(chǎn) 生一般是由于介質(zhì)的輸送、能量傳遞和信號傳輸需要一段時間而引起 的。容量滯后一般是由于物料或能量的傳遞需要通過一定阻力而引起 被控變量選擇的基本要求(論述題)作為被控變量，其信號最好是能夠直接測量獲得，并且測量和變送環(huán) 節(jié)的滯后也要求比較小.若被控變量信號無法直接獲取，可選擇與之有單值函數(shù)關(guān)系的間接 參數(shù)作為被控變量.作為被控變量，必須是獨立變量變量數(shù)目一般可以用物理化學(xué)中的 相律關(guān)系來確定.作為被控變量，必須考慮

8、工藝合理性，以及目前儀表的現(xiàn)狀能否滿 足要求. 操縱變量選擇的基本要求？答:考慮工藝合理性考慮被控對象特性檢測變送環(huán)節(jié)的影響 純滯后:在控制過程中，由于檢測元件安裝位置的原因產(chǎn)生純滯后測量滯后:由測量元件本身特性 所引起的動態(tài)誤差傳遞滯后:由于氣壓信號在管路傳送過程中所引起的滯后執(zhí)行器包括執(zhí)行機構(gòu)和閥兩個部分調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律可歸為四種:位式比例積分微分(11)位式調(diào)節(jié)的特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本較低,使用方便,對配用的調(diào)節(jié)閥 無任何特殊要求應(yīng)用場合:壓力表，水銀溫度計，雙金屬溫度計，電子電位差計，自 動平衡電橋等(12)比例積分調(diào)節(jié)的特點：(重點)答:1比例調(diào)節(jié)具有控制及時，克服偏差的特點2比例控制有余差存 在.(13)調(diào)節(jié)器的比例度，積分時間,微分時間通過這三個參數(shù)的大小就可以 改變整個系統(tǒng)的性能，獲得較好的過渡過程和控制變量.圍串級控制系統(tǒng)是改善調(diào)節(jié)質(zhì)量極為有效的方法設(shè)定值串級控制系統(tǒng)方框圖(15) 主回路：由主控制器，副控制器，控制閥，副被控過程，主被控過 程及主被控參數(shù)變送器等組成的外圈閉合回路.副回路：由副控制器、控制閥、副被控過程及副被控參數(shù)變送器等組 成的內(nèi)圈閉合回路.(16) 前饋控制系統(tǒng)的基本原理前饋控制的基本概念是測取進(jìn)入過程的干擾(包括外界干擾和設(shè) 定值變