過程控制課后題答案講解

過程控制課后題答案講解過程控制課后題答案講解過程控制課后題答案講解資料僅供參考文件編號：2022年4月過程控制課后題答案講解版本號：A修改號：1頁次：1.0審核：批準:發(fā)布日期：A、B兩種物料進入反應器進行反應，通過改變進入夾套的冷卻水流量來控制反應器內(nèi)的溫度不變。試畫出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該系統(tǒng)中的被控對象、被控變量、操縱變量及可能影響被控變量的干擾是什么反應器溫度控制系統(tǒng)（1）該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖反應器溫度控制系統(tǒng)方塊圖（2）被控對象：反應器；被控變量：反應器內(nèi)的溫度；控制變量：冷卻水流量?？赡苡绊懕豢刈兞康母蓴_因素主要有A、B兩種物料的溫度、進料量，冷卻水的壓力、溫度，環(huán)境溫度的高低等。鍋爐是化工、煉油等企業(yè)中常見的主要設備。汽包水位是影響蒸汽質(zhì)量及鍋爐安全的一個十分重要的參數(shù)。水位過高，會使蒸汽帶液。降低了蒸汽的質(zhì)量和產(chǎn)量，甚至會損壞后續(xù)設備。而水位過低，輕則影響汽液平衡，重則燒干鍋爐甚至引起爆炸。因此，必須對汽包水位進行嚴格的控制。圖1-16是一類簡單鍋爐汽包水位控制示意圖，要求：(1)畫出該控制系統(tǒng)方塊圖；(2)指出該系統(tǒng)中被控對象、被控變量、操縱變量、擾動變量各是什么(3)當蒸汽負荷忽然增加，該系統(tǒng)如何實現(xiàn)自動控制(1)(2)被控對象：鍋爐汽包。被控變量：鍋爐汽包水位。操縱變量：鍋爐給水量。擾動量：冷水溫度、壓力、蒸汽壓力、流量，燃燒狀況等。(3)當蒸汽負荷突然增加，會導致汽包水位下降，液位變送器檢測到液位h下降信號并與設定水位h0進行比較，將偏差信號傳給控制器，控制器使執(zhí)行器動作，增大閥門開度，使冷卻水流量增加，從而降低加熱室燃燒程度，進一步使得汽包液位升高。P17-P18，精度等級為用熱電偶測溫時，為什么要進行冷端溫度補償其冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ心膸追N

解：（1）熱電偶的熱電勢只有當T0（或t0）恒定是才是被測溫度T（或t）的單值函數(shù)。熱電偶標準分度表是以T0＝0℃為參考溫度條件下測試制定的，只有保持T0＝0℃，才能直接應用分度表或分度曲線。若T0≠0℃，則應進行冷端補償和處理。（2）冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ校貉娱L導線法，0℃恒溫法，冷端溫度修正法，冷端溫度自動補償法等。AD590是一個電流型集成式溫度測量元件，能夠從端口輸出與絕對溫度成比例的電流，然后利用利用10K電阻將電流信號轉(zhuǎn)換為相應的電壓變化值，由變送器送給單片機進行A/D采樣，最后由單片機顯示輸出，得到測量的溫度。壓力表的誤差=量程*精度可知量程規(guī)格為0~、0~、0~，精度等級為時的誤差分別為：*1%=精度等級為時誤差分別為：*%=精度等級為時誤差分別為：*%=由于要求測量誤差不大于壓力示值的±5%，被測壓力變化范圍為~，所以最小誤差為*5%=，以上滿足此條件的只有精度等級為量程為和的壓力表，以及精度等級為量程為的壓力表，鑒于的測量范圍在的表盤上更容易讀數(shù)，所以同等條件下選擇的壓力表，同樣量程的壓力表精度為的比精度的貴，所以從成本考慮選擇精度為的壓力表，所以選擇量程為精度為的壓力表。因為差壓變送器的輸出電流信號與輸入差壓值成正比，故有：

可得：Δp=此為對應電流時的差壓值。因為流量與差壓平方根成正比，故可得到：可得q=h此為對應電流時的被測流量。如圖所示液位過程的輸入量為Q1，流出量為Q2，Q3，液位h為被控參數(shù)，C為容量系數(shù)，并設R1、R2、R3均為線性液阻，要求：（1）列出過程的微分方程組；（2）畫出過程的方框圖；（3）求過程的傳遞函數(shù)W0（S）＝H（S）/Q1（S）；解：（1）根據(jù)動態(tài)物料平衡關系，流入量＝流出量：過程的微分方程的增量形式：中間變量：消除中間變量：同除(R2+R3)得到：令：上式可寫為：（2）Laplace變換得到：傳遞函數(shù):（3）過程的方框圖：該對象具有純滯后的一階對象，放大系數(shù)K由一階對象的而輸出響應帶入數(shù)據(jù)可得T=2/ln2已知純滯后時間為2，則可列出微分方程以及傳遞函數(shù)的表達式。解：方法一：圖解法由圖可以看出：過程應該用一階加延時系統(tǒng)。從圖中得到：τ＝40s，T＝260－40＝220s方法二：計算法在圖中取y(t1)＝y(tǒng)(∞)y(t2)＝(∞)y(t3)＝y(tǒng)(∞)y(t4)＝y(tǒng)(∞)得t1＝125st2＝140st3＝22