過(guò)程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用

實(shí)用文案第一章 控制系統(tǒng)的基本概念⑴生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)包括 ?答:①自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)②信號(hào)連鎖系統(tǒng)③自動(dòng)操縱系統(tǒng)④自動(dòng)控制系統(tǒng)⑵工業(yè)生產(chǎn)對(duì)過(guò)程裝備控制的要求?答:①安全性②經(jīng)濟(jì)性③穩(wěn)定性⑶為了實(shí)現(xiàn)控制要求,通常有兩種方式選擇:①人工控制②自動(dòng)控制⑷控制系統(tǒng)的組成:①被控對(duì)象②測(cè)量元件和變送器③調(diào)節(jié)器④執(zhí)行器⑸f(干擾變量）ysmyu控制器執(zhí)行器被控過(guò)程ym測(cè)量元件及變送器⑹某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為 （800±10）℃。為確保生產(chǎn)安全，控制中溫度最高不得超過(guò) 850℃。現(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)，在最大階躍擾動(dòng)下的過(guò)渡過(guò)程曲線如下圖所示。T/℃8458158058007 20 25 T/min（1）分別求出最大偏差 A、超調(diào)量B、余差C、衰減比n、過(guò)渡時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案Ts（溫度進(jìn)入±1%新的穩(wěn)定值即示為系統(tǒng)已穩(wěn)定）和震蕩周期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=45℃ 超調(diào)量:σ=（845－805）/805=4.97% 衰減比：n=B/B’=（845－805)/（815－805）=4：1 余 差：C=805－800=5℃ 過(guò)渡時(shí)間：Ts=25min 震蕩周期：T=20 －7=13min⑵解：符合要求:① 系統(tǒng)新的穩(wěn)定值是 805℃，符合工藝規(guī)定操作溫度（800±10）℃的要求845℃＜850℃，符合控制中溫度最高不得超過(guò)850℃的要求圖示為一自力式貯槽水位控制系統(tǒng)。指出系統(tǒng)中被控對(duì)象、被控變量、操縱變量是什么?試畫(huà)出該系統(tǒng)的方塊圖。試分析當(dāng)出水量突然增大時(shí)，該系統(tǒng)如何實(shí)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-針形閥標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案圖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(duì)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。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(guò)扛桿裝置帶動(dòng)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)水量與出水量又相等，水位停止下降。重新穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了水位控制。⑻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(guò)改變進(jìn)入夾套的冷卻水流量來(lái)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(huà)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(duì)象、被控變量、操縱變量及可能影響被控變量變化的擾動(dòng)各是什么?標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案圖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(duì)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-ll 所示。⑼控制系統(tǒng)的分類:①按給定值的特點(diǎn)劃分②按系統(tǒng)輸出信號(hào)對(duì)操縱變量影響劃分③按系統(tǒng)的復(fù)雜程度劃分④按系統(tǒng)克服干擾的方法劃分標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案⑽自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程有非周期衰減過(guò)程 、衰減振蕩過(guò)程、 等副振蕩過(guò)程 、發(fā)散振蕩過(guò)程 等四種。y y0t0tt0t01.非周期衰減過(guò)程2.衰減振蕩過(guò)程yy00t0tt0t3.等幅振蕩過(guò)程 4.發(fā)散振蕩過(guò)程⑾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(guò)渡時(shí)間5、振蕩周期或頻率第二章 過(guò)程裝備控制基礎(chǔ)①被控對(duì)象的特性:就是當(dāng)被控對(duì)象的輸入變量發(fā)生變化時(shí),其輸出變量隨時(shí)間的變化規(guī)律標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案②控制通道:操縱變量與被控變量之間的聯(lián)系稱為控制通道③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④被控對(duì)象的自衡特性 :在沒(méi)有人為干預(yù)的情況下 ,被控對(duì)象自身能重新恢復(fù)平衡的特性.⑤描述簡(jiǎn)單對(duì)象特性的參數(shù)有哪些 ?各有何物理意義?答描述對(duì)象特性的參數(shù)分別是放大系數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T、滯后時(shí)間。放大系數(shù)K是被控變量重新達(dá)到平衡時(shí)的輸出的變化量與輸入的變化量之比.時(shí)間常數(shù)T是反映被控對(duì)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(shí)間是描述對(duì)象滯后現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)參數(shù)。⑥ 有關(guān)放大系數(shù)的幾個(gè)一般性結(jié)論 ?放大系數(shù)K表達(dá)了被控對(duì)象在干擾作用下重新達(dá)到平衡狀態(tài)的性能,是不隨時(shí)間變化的參數(shù).在相同的輸入變化量作用下,被控對(duì)象的K越大,即輸入對(duì)輸出的影響越大,被控對(duì)象的自身穩(wěn)定性越差;反之,K越小,被控對(duì)象的穩(wěn)定性越好.⑦、傳遞滯后和容量滯后的區(qū)別 ?答:傳遞滯后 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(hào)傳輸需要一段時(shí)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(guò)一定阻力而引起標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案的。⑧被控變量選擇的基本要求 (論述題)⑴作為被控變量,其信號(hào)最好是能夠直接測(cè)量獲得,并且測(cè)量和變送環(huán)節(jié)的滯后也要求比較小.⑵若被控變量信號(hào)無(wú)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.⑶作為被控變量,必須是獨(dú)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(lái)確定.⑷作為被控變量,必須考慮工藝合理性, 以及目前儀表的現(xiàn)狀能否滿足要求.⑨操縱變量選擇的基本要求 ?答:①考慮工藝合理性②考慮被控對(duì)象特性③檢測(cè)變送環(huán)節(jié)的影響⑩純滯后:在控制過(guò)程中,由于檢測(cè)元件安裝位置的原因產(chǎn)生純滯后.測(cè)量滯后:由測(cè)量元件本身特性所引起的動(dòng)態(tài)誤差.傳遞滯后:由于氣壓信號(hào)在管路傳送過(guò)程中所引起的滯后.執(zhí)行器包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥兩個(gè)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⑾位式調(diào)節(jié)的特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本較低,使用方便,對(duì)配用的調(diào)節(jié)閥無(wú)任何特殊要求應(yīng)用場(chǎng)合:壓力表,水銀溫度計(jì),雙金屬溫度計(jì),電子電位差計(jì),自動(dòng)平衡電橋等.⑿比例積分調(diào)節(jié)的特點(diǎn) :(重點(diǎn))標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案答:1.比例調(diào)節(jié)具有控制及時(shí),克服偏差的特點(diǎn).2.比例控制有余差存在.⒀調(diào)節(jié)器的比例度,積分時(shí)間,微分時(shí)間通過(guò)這三個(gè)參數(shù)的大小就可以改變整個(gè)系統(tǒng)的性能 ,獲得較好的過(guò)渡過(guò)程和控制變量 .⒁串級(jí)控制系統(tǒng)是改善調(diào)節(jié)質(zhì)量極為有效的方法 .二次擾動(dòng)一次擾動(dòng)設(shè)定值主參數(shù)副主主調(diào)節(jié)器副調(diào)節(jié)器執(zhí)行閥對(duì)象對(duì)象副參數(shù)副檢測(cè)變送器主檢測(cè)變送器串級(jí)控制系統(tǒng)方框圖⒂主回路：由主控制器，副控制器，控制閥，副被控過(guò)程，主被控過(guò)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(guò)程及副被控參數(shù)變送器等組成的內(nèi)圈閉合回路.⒃前饋控制系統(tǒng)的基本原理前饋控制的基本概念是測(cè)取進(jìn)入過(guò)程的干擾（包括外界干擾和設(shè)定值變化