過(guò)程裝備控制技術(shù)1章2012-6

過(guò)程裝備控制技術(shù)主講：李宏燕聯(lián)系方式：Email:Lhy-208@163.com前言《過(guò)程裝備控制技術(shù)》課程簡(jiǎn)介一課程基本情況

學(xué)分：4.5

總學(xué)時(shí)：86

授課學(xué)時(shí)：68

實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：18

課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課

適應(yīng)專(zhuān)業(yè)：過(guò)程裝備與控制工程專(zhuān)業(yè)先修課：過(guò)程控制原理、化工原理、過(guò)程流體機(jī)械、過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)教材：王毅.過(guò)程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用,過(guò)程裝備與控制工程專(zhuān)業(yè)核心課程系列教材

二課程的性質(zhì)與教學(xué)目的

本課程是過(guò)程裝備與控制工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。在技術(shù)發(fā)展的今天，過(guò)程裝備技術(shù)人員掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)及常用的儀表知識(shí)，不但對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行是必要的、而且對(duì)于化工工藝及裝備的設(shè)計(jì)改進(jìn)也是必不可少的。三教學(xué)基本要求

掌握控制工程及自動(dòng)化方面的基本知識(shí)和理論，掌握過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求，初步具有完成自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。

前言《過(guò)程裝備控制技術(shù)》課程簡(jiǎn)介教學(xué)環(huán)節(jié)、內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配（一）理論教學(xué)68學(xué)時(shí)第一章控制系統(tǒng)的基本概念6

學(xué)時(shí)第二章過(guò)程裝備控制基礎(chǔ)14第三章過(guò)程檢測(cè)技術(shù)22第四章過(guò)程控制裝置14第五章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)6第六章典型過(guò)程控制系統(tǒng)應(yīng)用方案6

前言《過(guò)程裝備控制技術(shù)》課程簡(jiǎn)介(二）實(shí)踐教學(xué)18學(xué)時(shí)

前言《過(guò)程裝備控制技術(shù)》課程簡(jiǎn)介（1）單容/雙容液位對(duì)象特性測(cè)定實(shí)驗(yàn)2（2）液位傳感器的工作原理和校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2（3）水箱液位調(diào)節(jié)閥定值控制實(shí)驗(yàn)2（4）管道壓力定值控制實(shí)驗(yàn)2（5）加熱水箱溫度定值控制實(shí)驗(yàn)2（6）水箱液位與管道流量的串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)2（7）流量變頻器定值控制實(shí)驗(yàn)2（8）流量-液位前饋反饋控制實(shí)驗(yàn)2（9）水箱液位位式控制實(shí)驗(yàn)2（10）電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的流量特性測(cè)定實(shí)驗(yàn)2（11）水箱液位PLC定值控制實(shí)驗(yàn)2（12）工控組態(tài)軟件組態(tài)和控制實(shí)驗(yàn)2合計(jì)（選做以上實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的9個(gè)實(shí)驗(yàn)）18五參考書(shū)[1]厲玉鳴.化工儀表及自動(dòng)化(第四版).化學(xué)工業(yè)出版社.2008.[2]厲玉鳴.化工儀表及自動(dòng)化例題習(xí)題集.2008[3]陳詩(shī)滔.工業(yè)過(guò)程儀表與控制.中國(guó)輕工業(yè)出版社.2009,9[4]孫炳達(dá).自動(dòng)控制原理.機(jī)械工業(yè)出版社.2009,10[5]周春暉.化工過(guò)程控制原理.化學(xué)工業(yè)出版社.2010,9[6]陳守仁.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表.機(jī)械工業(yè)出版社.2010[7]王驥程，祝和云.化工過(guò)程控制工程.化學(xué)工業(yè)出版.2011,5

前言《過(guò)程裝備控制技術(shù)》課程簡(jiǎn)介六考核方式閉卷筆試總評(píng)成績(jī)=考試成績(jī)×60%+平時(shí)成績(jī)×20%+實(shí)驗(yàn)成績(jī)×20%七上課要求1上課認(rèn)真聽(tīng)課、作好課堂筆記2課后及時(shí)復(fù)習(xí)、獨(dú)立完成作業(yè)遇有疑難問(wèn)題、及時(shí)交流討論答疑時(shí)間和地點(diǎn)：星期三機(jī)械樓411

前言《過(guò)程裝備控制技術(shù)》課程簡(jiǎn)介教學(xué)內(nèi)容:§1.1化工生產(chǎn)自動(dòng)化的主要內(nèi)容§1.2控制系統(tǒng)的組成§1.3帶控制點(diǎn)的工藝流程圖§1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖§1.5控制系統(tǒng)的分類(lèi)§1.6自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)第1章自動(dòng)控制系統(tǒng)基本知識(shí)教學(xué)要求

1掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成，各環(huán)節(jié)的作用以及各環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系。

2掌握方塊圖的畫(huà)法，對(duì)一個(gè)具體的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，能準(zhǔn)確指出被控對(duì)象、被控變量、操縱變量、擾動(dòng)量等參數(shù)。

3掌握帶控制點(diǎn)流程圖上常用圖形符號(hào)的含義。

4掌握閉環(huán)控制系統(tǒng)在階躍擾動(dòng)作用下，過(guò)渡過(guò)程的幾種基本形式及過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)指標(biāo)的含義。

本章作業(yè)：Pg11：1、6、7、8、9、10；補(bǔ)充題1：求過(guò)渡過(guò)程性能指標(biāo)。

本章思考題：Pg11：2、3、4、5、

HGJ7-87《化工過(guò)程檢測(cè).控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)符號(hào)統(tǒng)一規(guī)定》

第1章自動(dòng)控制系統(tǒng)基本知識(shí)1．1概述過(guò)程裝備控制引言？化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化？含義、目的、發(fā)展第1章自動(dòng)控制系統(tǒng)基本知識(shí)化工生產(chǎn)自動(dòng)化的含義是化工、煉油、食品、輕工等化工類(lèi)型生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的簡(jiǎn)稱(chēng)。在化工設(shè)備上，配備上一些自動(dòng)化裝置，代替操作人員的部分直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行，這種用自動(dòng)化裝置來(lái)管理化工生產(chǎn)過(guò)程的辦法，稱(chēng)為化工自動(dòng)化。1．1.0引言目的

加快生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量；減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件；能夠保證生產(chǎn)安全，防止事故發(fā)生或擴(kuò)大，達(dá)到延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備利用能力的目的；生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，能根本改變勞動(dòng)方式，提高工人文化技術(shù)水平，為逐步地消滅體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)之間的差別創(chuàng)造條件。1．1.0引言化工自動(dòng)化的發(fā)展20世紀(jì)40年代以前絕大多數(shù)化工生產(chǎn)處于手工操作狀況，操作工人根據(jù)反映主要參數(shù)的儀表指示情況，用人工來(lái)改變操作條件，生產(chǎn)過(guò)程單憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。低效率，花費(fèi)龐大。20世紀(jì)50年代到60年代人們對(duì)化工生產(chǎn)各種單元操作進(jìn)行了大量的開(kāi)發(fā)工作，使得化工生產(chǎn)過(guò)程朝著大規(guī)模、高效率、連續(xù)生產(chǎn)、綜合利用方向迅速發(fā)展。1．1.0引言化工自動(dòng)化的發(fā)展

20世紀(jì)70年代以來(lái)，化工自動(dòng)化技術(shù)又有了新的發(fā)展已發(fā)展為綜合自動(dòng)化，應(yīng)用的領(lǐng)域和規(guī)模越來(lái)越大；顯示了知識(shí)密集化、高技術(shù)集成化的特點(diǎn)；智能化程度日益增加。20世紀(jì)末，計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)的飛速發(fā)展，引發(fā)了自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革1．1.0引言圖1-1寧東能源化工基地神華寧煤集團(tuán)甲醇項(xiàng)目夜景1．1.0引言1.1.1化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容化工過(guò)程生產(chǎn)自動(dòng)化，包括以下四個(gè)主要內(nèi)容:？1.自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)2.信號(hào)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)3.自動(dòng)操縱及自動(dòng)開(kāi)停車(chē)系統(tǒng)4.自動(dòng)控制系統(tǒng)利用各種檢測(cè)儀表對(duì)主要工藝參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、指示或記錄。它代替操作人員對(duì)工藝參數(shù)的不斷觀察與記錄，起著眼睛的作用。往復(fù)壓縮機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)間水箱供水口溫度水箱出水口溫度水箱溫度環(huán)境溫度2013/12/188:30-112013/12/188:3512.812.616.4-10.92013/12/188:4012.912.116.4-10.42013/12/188:451311.716.4-9.92013/12/188:5013.211.316.4-9.82013/12/188:5513.210.916.4-8.82013/12/189:0013.310.616.4-8.42013/12/189:0513.410.316.4-7.92013/12/189:1013.51016.4-化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容1.自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)2.信號(hào)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)3.自動(dòng)操縱及自動(dòng)開(kāi)停車(chē)系統(tǒng)4.自動(dòng)控制系統(tǒng)是生產(chǎn)過(guò)程中的安全裝置。當(dāng)工藝參數(shù)超過(guò)了允許范圍，在事故即將發(fā)生前，信號(hào)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)就自動(dòng)地發(fā)生聲光信號(hào)，告誡操作人員注意，并及時(shí)采取措施。若工況已達(dá)危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，聯(lián)鎖系統(tǒng)立即自動(dòng)采取緊急措施，打開(kāi)安全閥或切斷某些通路，必要時(shí)緊急停車(chē)，以防事故發(fā)生和擴(kuò)大。如高限液位和低限液位報(bào)警裝置

1.1.1化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容1.自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)2.信號(hào)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)3.自動(dòng)操縱及自動(dòng)開(kāi)停車(chē)系統(tǒng)4.自動(dòng)控制系統(tǒng)

可以根據(jù)預(yù)先規(guī)定的步驟自動(dòng)的對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行某種周期性的操作。例如：煤氣發(fā)生爐的造氣過(guò)程。自動(dòng)開(kāi)停車(chē)系統(tǒng)可以按照預(yù)先規(guī)定好的步驟，將生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)地投入運(yùn)行或自動(dòng)停車(chē)。吹風(fēng)、上吹、下吹、二次上吹、吹凈1.1.1化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容自動(dòng)控制系統(tǒng)是自動(dòng)化生產(chǎn)的核心部分，也是本課程了解和學(xué)習(xí)的重點(diǎn)特別提醒思考題P11：1什么叫生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化?生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化主要包括了哪些內(nèi)容?

1.自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)2.信號(hào)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)3.自動(dòng)操縱及自動(dòng)開(kāi)停車(chē)系統(tǒng)4.自動(dòng)控制系統(tǒng)

當(dāng)某一設(shè)備的工藝條件發(fā)生變化時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)能自動(dòng)地排除各種干擾因素，使工藝參數(shù)始終保持在預(yù)先規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)，以保證生產(chǎn)維持正常或最佳的工藝操作狀態(tài)。1.1.2過(guò)程裝備控制的要求和任務(wù)主要參數(shù)，即溫度、壓力、流量、液位(或物位)、成分和物性三項(xiàng)要求：即安全性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性過(guò)程裝備控制的任務(wù)就是在了解、掌握工藝流程和生產(chǎn)過(guò)程的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性的基礎(chǔ)上，根據(jù)上述三項(xiàng)要求，應(yīng)用理論對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和綜合，最后采用合適的技術(shù)手段加以實(shí)現(xiàn)。1．2控制系統(tǒng)的組成1．2．1過(guò)程裝備的控制方法過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)都是在一定的溫度、壓力、濃度、物位、流量下進(jìn)行的。為了實(shí)現(xiàn)控制要求，通常有兩種方式可以選擇:人工控制自動(dòng)控制

（1）用眼觀察溫度計(jì)的指示值；（2）將觀察值與要求值進(jìn)行比較，得出偏差的大小和方向，并傳遞給大腦；（3）大腦根據(jù)偏差的大小和方向，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)決定開(kāi)關(guān)閥門(mén)開(kāi)度的大小和方向，并指令手去執(zhí)行；（4）手根據(jù)大腦的指令去執(zhí)行控制閥門(mén)的動(dòng)作。exp1:換熱器管程出口溫度的控制1．2．1過(guò)程裝備的控制方法人工控制過(guò)程：圖1-2換熱器人工控制自動(dòng)控制過(guò)程：（1）熱電阻——“眼睛”測(cè)得出口物料的溫度，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再由溫度變送器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（2）控制器——“人腦”控制器將變送器送來(lái)的信號(hào)與要求值進(jìn)行比較，得出偏差的大小和方向；（3）控制閥——“人手”，調(diào)節(jié)蒸汽加入量1．2．1過(guò)程裝備的控制方法圖1-3換熱器自動(dòng)控制Exp2:水槽液位控制1243出水進(jìn)水圖1-5貯槽水位控制系統(tǒng)1-貯槽；2-浮球；3-杠桿；4-針形閥圖1-4液位人工控制系統(tǒng)QiQ0h1．2．1過(guò)程裝備的控制方法表1-1人工控制與自動(dòng)控制的比較人工控制自動(dòng)控制檢測(cè)系統(tǒng)眼睛——觀察差壓變送器控制系統(tǒng)大腦——信息處理液位調(diào)節(jié)器操縱系統(tǒng)信號(hào)連鎖系統(tǒng)手動(dòng)操作調(diào)節(jié)閥無(wú)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥有1．2．1過(guò)程裝備的控制方法在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，測(cè)量?jī)x表、控制儀表、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥分別代替了人工控制中人的觀察、思考和手動(dòng)操作，因而大大降低了人的勞動(dòng)強(qiáng)度;同時(shí)由于儀表的信號(hào)測(cè)量、運(yùn)算、傳輸、動(dòng)作等速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人的觀察、思考和操作過(guò)程，因此自動(dòng)控制可以滿足信號(hào)變化速度快、控制要求高的場(chǎng)合。結(jié)論：1．2．1過(guò)程裝備的控制方法1．2．2控制系統(tǒng)的組成測(cè)量元件和變送器調(diào)節(jié)器（控制器）執(zhí)行器輔助裝置，如：給定裝置、轉(zhuǎn)換裝置、顯示儀表等控制系統(tǒng)的組成被控對(duì)象自動(dòng)控制裝置被控對(duì)象：在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝變量需要控制的生產(chǎn)設(shè)備或機(jī)器，如：換熱器、塔器、反應(yīng)器、泵、壓縮機(jī)、管道、各種貯槽等?！詣?dòng)控制系統(tǒng)被控對(duì)象自動(dòng)控制裝置測(cè)量元件與變送器

控制（調(diào)節(jié)）器執(zhí)行器（控制閥）1．2．2控制系統(tǒng)的組成測(cè)量元件與變送器：用來(lái)感受被控變量的變化并將它轉(zhuǎn)換成一種特定的信號(hào)：如氣壓信號(hào)（0.02～0.1MPa）電流信號(hào)（0～10mA或4～20mA）▲自動(dòng)控制系統(tǒng)被控對(duì)象自動(dòng)控制裝置測(cè)量元件與變送器

控制（調(diào)節(jié)）器執(zhí)行器（控制閥）1．2．2控制系統(tǒng)的組成控制（調(diào)節(jié)）器：將檢測(cè)元件及變送器送來(lái)的信號(hào)與工藝上需要保持的設(shè)定值信號(hào)進(jìn)行比較，得出偏差的大小，根據(jù)偏差的大小及變化趨勢(shì)，按照預(yù)先設(shè)定好的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算后，將運(yùn)算結(jié)果用特定的信號(hào)發(fā)送給執(zhí)行器（控制閥）?！詣?dòng)控制系統(tǒng)被控對(duì)象自動(dòng)控制裝置測(cè)量元件與變送器控制（調(diào)節(jié)）器執(zhí)行器（控制閥）1．2．2控制系統(tǒng)的組成▲自動(dòng)控制系統(tǒng)被控對(duì)象自動(dòng)控制裝置測(cè)量元件與變送器

控制（調(diào)節(jié)）器執(zhí)行器（控制閥）

執(zhí)行器（控制閥）：接受控制器送來(lái)的信號(hào)，自動(dòng)地改變閥門(mén)的開(kāi)度，從而相應(yīng)地改變流入（或流出）被控對(duì)象的物料流量或能量，克服擾動(dòng)的影響，最終實(shí)現(xiàn)控制要求。常見(jiàn)的有：氣動(dòng)薄膜執(zhí)行器，電動(dòng)執(zhí)行器思考題P11：2自動(dòng)控制系統(tǒng)主要是由哪幾個(gè)環(huán)節(jié)組成的?1．2．2控制系統(tǒng)的組成例1、如圖所示，為一換熱器溫度簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，試分析該控制系統(tǒng)的組成，并簡(jiǎn)要分析其控制過(guò)程。TCTT冷物料蒸汽熱物料1．2．2控制系統(tǒng)的組成圖1-6換熱器控制系統(tǒng)例2、如圖所示為一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)，試分析該控制系統(tǒng)的組成，并簡(jiǎn)要分析其控制過(guò)程。TTTCAB冷卻水圖1-7反應(yīng)器控制系統(tǒng)§1.3帶控制點(diǎn)的工藝流程圖帶控制點(diǎn)的工藝流程圖：在控制方案確定后，用自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定的文字符號(hào)和圖形符號(hào)在工藝流程圖上標(biāo)出相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)、控制點(diǎn)、控制系統(tǒng)及自動(dòng)信號(hào)與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)等。流程圖中設(shè)備間連線表示物料流動(dòng)的方向。HGJ7-87《化工過(guò)程檢測(cè).控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)符號(hào)統(tǒng)一規(guī)定》一圖形符號(hào)儀表:用直徑約10mm的細(xì)實(shí)線圓圈表示。測(cè)量點(diǎn):是由工藝設(shè)備輪廓或工藝管線引到儀表圓圈的連接線的起點(diǎn),無(wú)特定的符號(hào)。連接線：儀表到測(cè)量點(diǎn)之間的信號(hào)連接線用細(xì)實(shí)線表示儀表的安裝位置見(jiàn)表1-1

儀表及測(cè)量點(diǎn)的表示§1.3帶控制點(diǎn)的工藝流程圖表1-2儀表安裝位置的圖形符號(hào)表示§1.3帶控制點(diǎn)的工藝流程圖①儀表圓圈的上半圓內(nèi)：用英文字母表示被測(cè)變量和儀表的功能。第一位字母表示被測(cè)變量；第二位起后續(xù)字母表示儀表功能。②儀表圓圈的下半圓內(nèi)：用阿拉伯?dāng)?shù)字表示儀表的位置編號(hào)。第一位數(shù)字表示工段號(hào)；第二位起后續(xù)數(shù)字表示儀表的序號(hào)。常見(jiàn)被測(cè)變量和儀表功能的字母代號(hào)見(jiàn)表3§1.3帶控制點(diǎn)的工藝流程圖二字母代號(hào)√√√√√√√√√√表1-3常見(jiàn)被測(cè)變量和儀表功能的字母代號(hào)§1.3帶控制點(diǎn)的工藝流程圖圖1-8帶控制點(diǎn)的工藝流程圖——表示測(cè)量點(diǎn)在塔頂?shù)膲毫χ甘究刂苾x表，儀表安裝在集中儀表盤(pán)面上，工段號(hào)為2，儀表序號(hào)為07?！硎緶y(cè)量點(diǎn)在加熱蒸汽管線上的蒸汽壓力指示儀表，該儀表為就地安裝儀表，工段號(hào)為2，儀表序號(hào)為06。PIC207PI206LIC201——表示測(cè)量點(diǎn)在回流罐封頭處的液位指示控制儀表，儀表安裝在集中儀表盤(pán)面上，工段號(hào)為2，儀表序號(hào)為01。例3讀圖§1.3帶控制點(diǎn)的工藝流程圖③①②——表示測(cè)量點(diǎn)在塔的下部溫度記錄控制儀表，儀表安裝在集中儀表盤(pán)面上，工段號(hào)為2，儀表序號(hào)為10。FR212TRC210LICA202HL——表示測(cè)量點(diǎn)在塔的下部的液位指示、報(bào)警控制儀表，儀表安裝在集中儀表盤(pán)面上，工段號(hào)為2，儀表序號(hào)為02。H、L表示儀表具有高、低報(bào)警功能?！硎緶y(cè)量點(diǎn)在進(jìn)口管線上的孔板流量記錄儀表，儀表安裝在集中儀表盤(pán)面上，工段號(hào)為2，儀表序號(hào)為12。圖1-8帶控制點(diǎn)的工藝流程圖§1.3帶控制點(diǎn)的工藝流程圖⑥⑤④一自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖：是用一個(gè)方塊代表自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)組成環(huán)節(jié)，用箭頭表示兩個(gè)環(huán)節(jié)的信號(hào)聯(lián)系和傳遞方向，用規(guī)定的字母表示方塊間相互作用的信號(hào)參數(shù)。特別提醒§1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖圖1-9簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方塊圖被控變量干擾作用y給定值控制器執(zhí)行器被控對(duì)象f測(cè)量元件與變送器yse=ym－ysumym偏差－控制信號(hào)操縱變量思考題P11：3什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)的方框圖?它與工藝流程圖有什么不同?自動(dòng)控制系統(tǒng)的方框圖是由傳遞方框、信號(hào)線、綜合點(diǎn)、分支點(diǎn)構(gòu)成的表示控制系統(tǒng)組成和作用的圖形。其中每一個(gè)方塊代表系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分，方塊內(nèi)填入表示其自身特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式；方塊間用帶有箭頭的線段表示相互間的關(guān)系及信號(hào)的流向。采用方塊圖可直觀地顯示出系統(tǒng)中各組成部分以及它們之間的相互影響和信號(hào)的聯(lián)系，以便對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行分析和研究。工藝流程圖則是以形象的圖形、符號(hào)、代號(hào)，表示出工藝過(guò)程選用的化工設(shè)備、管路、附件和儀表自控等的排列及連接，借以表達(dá)在一個(gè)化工生產(chǎn)中物料和能量的變化過(guò)程，即原料→成品全過(guò)程中物料和能量發(fā)生的變化及其流向。1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖二自動(dòng)控制系統(tǒng)中的常用術(shù)語(yǔ)被控變量y——被控對(duì)象內(nèi)要求保持設(shè)定值的工藝參數(shù)。測(cè)量值ym——由檢測(cè)元件檢測(cè)到的被控變量的實(shí)際值。設(shè)（給）定值ys——被控變量的預(yù)定值。圖1-9簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方塊圖被控變量干擾作用y給定值控制器執(zhí)行器被控對(duì)象f測(cè)量元件與變送器yse=ym－ysumym偏差－控制信號(hào)操縱變量1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖操縱變量m——受控制器操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持設(shè)定值的物料量或能量。擾動(dòng)量f——除操縱變量外，作用于被控對(duì)象并引起被控變量變化的因素。例如換熱器圖1-9簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方塊圖被控變量干擾作用y給定值控制器執(zhí)行器被控對(duì)象f測(cè)量元件與變送器yse=ym－ysumym偏差－控制信號(hào)操縱變量1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖偏差信號(hào)e=

ym－ys——被控變量的實(shí)際測(cè)量值與設(shè)定值之差?？刂菩盘?hào)u——控制器按輸入的偏差信號(hào)按一定規(guī)律計(jì)算得到的量。圖1-9簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方塊圖被控變量干擾作用y給定值控制器執(zhí)行器被控對(duì)象f測(cè)量元件與變送器yse=ym－ysumym偏差－控制信號(hào)操縱變量1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖反饋——把系統(tǒng)（或環(huán)節(jié)）的輸出信號(hào)直接或經(jīng)過(guò)一些環(huán)節(jié)重新引回到輸入端的做法。負(fù)反饋——反饋信號(hào)的作用與設(shè)定信號(hào)相反，使偏差信號(hào)減弱的反饋（e=ym－

ys），叫負(fù)反饋。正反饋——使偏差信號(hào)加強(qiáng)的反饋，即（e=ys+

ym）。圖1-9簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方塊圖被控變量干擾作用y給定值控制器執(zhí)行器被控對(duì)象f測(cè)量元件與變送器yse=ym－ysumym偏差－控制信號(hào)操縱變量1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖三例題講解

例題1：鍋爐是化工、煉油等企業(yè)中常見(jiàn)的主要設(shè)備。汽包水位是影響蒸汽質(zhì)量及鍋爐安全的一個(gè)十分重要的參數(shù)。水位過(guò)高，會(huì)使蒸汽帶液，降低了蒸汽的質(zhì)量和產(chǎn)量，甚至?xí)p壞后續(xù)設(shè)備。而水位過(guò)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(duì)汽包水位進(jìn)行嚴(yán)格的控制。下圖是一鍋爐汽包水位控制示意圖，要求：

1）指出該系統(tǒng)中被控對(duì)象、被控變量、操縱變量、擾動(dòng)變量各是什么？

2）畫(huà)出該控制系統(tǒng)的方塊圖。

LTLC冷水蒸汽汽包加熱室圖1-10鍋爐汽包水位控制示意圖1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖解：（1）被控對(duì)象：被控變量：操縱變量：擾動(dòng)量：(2)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)方塊圖：控制器執(zhí)行器鍋爐汽包測(cè)量元件與變送器LsLf(干擾變量）Lme=Lm－LsumLTLC冷水蒸汽汽包加熱室鍋爐汽包；鍋爐汽包的水位；鍋爐給水量；冷水溫度、壓力、蒸汽壓力、流量、燃燒狀況等1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖例2如圖所示是一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。工藝要求反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持不變。試畫(huà)出該溫度控制系統(tǒng)的方框圖，并指出該控制系統(tǒng)中的被控對(duì)象、被控變量、操縱變量、干擾作用各是什么？TTTCAB冷卻水圖1-11反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖例3、如圖所示為一液位簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，工藝要求液位保持為某一數(shù)值，試畫(huà)出該液位控制系統(tǒng)的方框圖，并指出該控制系統(tǒng)中的被控對(duì)象、被控變量、操縱變量、干擾作用各是什么？LTLCqv1qv2圖1-12水槽液位控制系統(tǒng)示意圖1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖例4如圖所示為一自力式貯槽水位控制系統(tǒng)，試畫(huà)出該系統(tǒng)的方塊圖，并指出系統(tǒng)中被控對(duì)象、被控變量、操縱變量、干擾作用是什么？1243出水進(jìn)水圖1-13貯槽水位控制系統(tǒng)1-貯槽；2-浮球；3-杠桿；4-針形閥1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖

例5如圖所示，一換熱器出口溫度控制系統(tǒng)中，工藝要求熱物料出口溫度保持為某一定值。試畫(huà)出該控制系統(tǒng)的方框圖，并指出該系統(tǒng)的被控對(duì)象、被控變量、操縱變量、干擾作用各是什么？圖1-14換熱器溫度控制系統(tǒng)TCTT冷物料蒸汽熱物料1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖例6在石油化工生產(chǎn)中，常常利用液態(tài)丙烯汽化吸收裂解氣體的熱量，是裂解氣體的溫度下降到規(guī)定的數(shù)值上。如圖所示是一個(gè)丙烯冷卻器溫度控制系統(tǒng)。被冷卻的物料是乙烯裂解氣，其溫度要求控制在（15±1.5）℃。試畫(huà)出該系統(tǒng)的方框圖，并指出系統(tǒng)中被控對(duì)象、被控變量和操縱變量、干擾作用各是什么？TCTT氣態(tài)丙烯乙烯裂解氣液態(tài)丙烯丙烯冷卻器圖1-15換熱器溫度控制系統(tǒng)1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖1畫(huà)法方塊圖要注意的幾個(gè)要點(diǎn)：

①組成控制系統(tǒng)的環(huán)節(jié)用“方塊”表示

②信號(hào)聯(lián)系箭頭符號(hào)不能丟

③負(fù)反饋負(fù)號(hào)不能丟

④對(duì)某一具體的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，應(yīng)指出被控對(duì)象、被控變量、操縱變量、干擾變量是什么？

⑤給定值、被控變量不是環(huán)節(jié)，不用方塊表示2理解負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)的含義

把系統(tǒng)（或環(huán)節(jié)）的輸出信號(hào)直接或經(jīng)過(guò)一些環(huán)節(jié)重新引回到輸入端的做法，叫反饋；使偏差信號(hào)減弱的反饋，叫負(fù)反饋。要點(diǎn)歸納1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖溫度控制系統(tǒng)[2]壓力控制系統(tǒng)流量控制系統(tǒng)液位控制系統(tǒng)[3]成分控制系統(tǒng)

§1.5控制系統(tǒng)的分類(lèi)2按控制器的控制規(guī)律分：比例（P）Proportion比例積分（PI)Integral比例微分(PD)Differential比例積分微分(PID)1按被控變量分：3按給定值的特點(diǎn)分：定值控制系統(tǒng)隨動(dòng)控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)給定值恒定不變的控制系統(tǒng)。定值控制系統(tǒng)的作用是克服擾動(dòng)對(duì)被控變量的影響，使被控變量最終回到給定值或其附近。以后無(wú)特殊說(shuō)明控制系統(tǒng)均指定值控制系統(tǒng)而言。1.5控制系統(tǒng)的分類(lèi)3按給定值的特點(diǎn)分：定值控制系統(tǒng)隨動(dòng)控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)隨動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)定值是不斷變化的。隨動(dòng)控制系統(tǒng)的作用是使被控變量能盡快地、準(zhǔn)確無(wú)誤的跟蹤設(shè)定值的變化而變化。

1.5控制系統(tǒng)的分類(lèi)3按給定值的特點(diǎn)分：定值控制系統(tǒng)隨動(dòng)控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)的設(shè)定值也是變化，但它是一個(gè)已知的時(shí)間函數(shù)，即設(shè)定值按一定的時(shí)間程序變化。1.5控制系統(tǒng)的分類(lèi)4按系統(tǒng)輸出信號(hào)對(duì)操縱變量影響分：是指控制器與被控對(duì)象之間既有順向控制又有反向聯(lián)系的自動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)輸出變量會(huì)影響操縱變量。閉環(huán)控制開(kāi)環(huán)控制是指控制器與被控對(duì)象之間只有順向控制沒(méi)有反向聯(lián)系的自動(dòng)控制系統(tǒng)，操縱變量不受系統(tǒng)輸出信號(hào)的影響（反饋回路斷開(kāi)或調(diào)節(jié)器置于手操狀態(tài)），如按設(shè)定值進(jìn)行控制，按擾動(dòng)進(jìn)行控制。

圖示思考題P11：5什么是閉環(huán)控制?什么是開(kāi)環(huán)控制?定值控制系統(tǒng)為什么必須是一個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)?1.5控制系統(tǒng)的分類(lèi)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)[4]復(fù)雜控制系統(tǒng)是指由一個(gè)被控對(duì)象、一個(gè)檢測(cè)元件及變送器、一個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行器所構(gòu)成的單回路控制系統(tǒng)。如圖17圖1-17簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方塊圖被控變量干擾作用y給定值控制器執(zhí)行器被控對(duì)象f測(cè)量元件與變送器yse=ym－ysumym偏差－控制信號(hào)操縱變量1.5控制系統(tǒng)的分類(lèi)5按系統(tǒng)的復(fù)雜程度劃分：5按系統(tǒng)的復(fù)雜程度劃分：

簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)

復(fù)雜控制系統(tǒng)[5]是指由多個(gè)被控對(duì)象、多個(gè)檢測(cè)元件及變送器、多個(gè)控制器和多個(gè)執(zhí)行器所構(gòu)成的多回路控制系統(tǒng)。如圖1-18圖1-18串級(jí)復(fù)雜控制系統(tǒng)1.5控制系統(tǒng)的分類(lèi)6按系統(tǒng)克服干擾的方法劃分：

1.5控制系統(tǒng)的分類(lèi)反饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)前饋--反饋控制系統(tǒng)6按系統(tǒng)克服干擾的方法劃分：

P6：△y=△y1+△y2=0前饋完全補(bǔ)償1.5控制系統(tǒng)的分類(lèi)反饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)前饋--反饋控制系統(tǒng)6按系統(tǒng)克服干擾的方法劃分：

1.5控制系統(tǒng)的分類(lèi)反饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)前饋--反饋控制系統(tǒng)靜態(tài)：被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)。動(dòng)態(tài)：被控變量隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài)?！?.6控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)

一控制系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)二控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程1典型干擾輸入信號(hào)的形式①階躍干擾A0t0t12t20tAt②斜坡干擾③拋物線干擾0tδ（t）④單位脈沖干擾：2自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程①②③④

圖1-18過(guò)渡過(guò)程的幾種基本形式y(tǒng)tyyy①非周期衰減過(guò)程：系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后，被控變量在給定值的某一側(cè)做緩慢變化，沒(méi)有來(lái)回波動(dòng)，最終穩(wěn)定在某一數(shù)值上。由于過(guò)渡速度慢、時(shí)間長(zhǎng)，一般不采用思考題P11：8什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程？在階躍干擾作用下有哪幾種基本形式？其中哪些能滿足自動(dòng)控制的要求，哪些不能？為什么？1.6控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)：2自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程①②③④

圖1-18過(guò)渡過(guò)程的幾種基本形式y(tǒng)tyyy1.6控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)②衰減振蕩過(guò)程：它表明當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后，被控變量上下波動(dòng)，且幅度逐漸減小，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間最后穩(wěn)定在某一數(shù)值上。我們希望得到的：2自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程①②③④

圖1-18過(guò)渡過(guò)程的幾種基本形式y(tǒng)tyyy1.6控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)③等幅振蕩過(guò)程：系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后，被控變量在給定值附近來(lái)回波動(dòng)且波動(dòng)幅值保持不變。即被控變量在設(shè)定值的某一范圍內(nèi)來(lái)回波動(dòng)，而不能穩(wěn)定下來(lái)。一般不采用，如工藝上允許被控變量在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，則可采用。：2自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程①②③④

圖1-18過(guò)渡過(guò)程的幾種基本形式y(tǒng)tyyy1.6控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)④發(fā)散振蕩過(guò)程：它表明當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后，被控變量來(lái)回波動(dòng)，且波動(dòng)幅度逐漸增大，即被控變量偏離設(shè)定值越來(lái)越遠(yuǎn)，以至超越工藝允許范圍。應(yīng)盡量避免。3控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)最大偏差(或超調(diào)量)、衰減比、余差、回復(fù)時(shí)間等以系統(tǒng)受到單位階躍輸入作用后的響應(yīng)曲線表示；偏差積分性能指標(biāo)——是希望輸出與系統(tǒng)實(shí)際輸出之間誤差的某個(gè)函數(shù)的積分。平方誤差積分指標(biāo)(ISE)、時(shí)間乘平方誤差的積分指標(biāo)(ITSE)絕對(duì)誤差積分指標(biāo)(IAE)、時(shí)間乘絕對(duì)誤差的積分指標(biāo)(ITAE)1.6控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)1

最大偏差A(yù)：被控量偏離給定值的最大數(shù)值。A小一些較好。

超調(diào)量σ：被控變量偏離給定值的程度。（y(∞)：新穩(wěn)定值）2衰減比n=B1：B2：指過(guò)渡過(guò)程曲線上同方向第一個(gè)波的峰值與第二個(gè)波的峰值之比。n：1=4：1～10：1tsB2C圖1-19過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)指標(biāo)示意圖AB1TtsB2Cy(tp)B1Ty(∞)yyy0y0y(∞)y0’以階躍響應(yīng)曲線表示：1.6控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)衰減比n——同方向的相鄰兩個(gè)波峰之比，n=B1:B2注意n越小，衰減程度越小；n越大，衰減程度越快；n=1時(shí)，系統(tǒng)為等幅振蕩過(guò)程；n<1時(shí)，系統(tǒng)為發(fā)散振蕩過(guò)程；n﹥1時(shí)，系統(tǒng)為衰減振蕩過(guò)程；n→∞時(shí)，系統(tǒng)為單調(diào)過(guò)程；選擇n在4：1～10：1之間1.6控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)衰減比對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響？：3余差e：指過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)，被控變量所達(dá)到的新的穩(wěn)態(tài)值與設(shè)定值之間的差值。一般e越小越好4過(guò)渡時(shí)間ts：指控制系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后，被控變量從原穩(wěn)定狀態(tài)回復(fù)到新的平衡狀態(tài)（±5%的范圍內(nèi)）所經(jīng)歷的最短時(shí)間。5振蕩周期T（或頻率）：指過(guò)渡過(guò)程兩個(gè)同向波峰之間的間隔時(shí)間，其倒數(shù)為振蕩頻率。tsB2e圖1-19過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)指標(biāo)示意圖AB1TtsB2ey(tp)B1Ty(∞)yyy0y0y(∞)y0’1.6控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)平方誤差積分指標(biāo)(ISE)偏差積分性能指標(biāo)有余差時(shí)，偏差I(lǐng)SE對(duì)同一偏差面積由于離設(shè)定值遠(yuǎn)近不同引起的目標(biāo)值J是不同的，遠(yuǎn)離者目標(biāo)值J大于臨近者，即ISE對(duì)大偏差敏感，若用于調(diào)整控制器參數(shù)，則所得的過(guò)渡過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)大偏差；1.6控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)平方誤差積分指標(biāo)(ISE)時(shí)間乘平方誤差的積分指標(biāo)(ITSE)偏差積分性能指標(biāo)有余差時(shí)，偏差I(lǐng)TSE指標(biāo)兼有ISE指標(biāo)和ITAE指標(biāo)的特點(diǎn)，用于調(diào)整控制器參數(shù)，可以得到比較理想的結(jié)果。1.6控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)平方誤差積分指標(biāo)(ISE)時(shí)間乘平方誤差的積分指標(biāo)(ITSE)絕對(duì)誤差積分指標(biāo)(IAE)有余差時(shí)，偏差I(lǐng)AE指標(biāo)是偏差面積積分，沒(méi)考慮偏差面積距離設(shè)定值的遠(yuǎn)近；偏差積分性能指標(biāo)1.6控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)平方誤差積分指標(biāo)(ISE)時(shí)間乘平方誤差的積分指標(biāo)(ITSE)絕對(duì)誤差積分指標(biāo)(IAE)時(shí)間乘絕對(duì)誤差的積分指標(biāo)(ITAE)有余差時(shí)，偏差I(lǐng)TAE指標(biāo)將偏差面積用時(shí)間來(lái)加權(quán)，考慮了偏差積分面積出現(xiàn)的時(shí)間；對(duì)初始偏差不敏感，對(duì)后期偏差敏感；用于調(diào)整控制器參數(shù)其過(guò)渡過(guò)程的初始偏差較大，但過(guò)渡時(shí)間較短；偏差積分性能指標(biāo)1.6控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)控制系統(tǒng)的各種性能指標(biāo)是彼此相關(guān)、相互約束的，不可能出現(xiàn)同時(shí)都是最好的情況。確定性能指標(biāo)時(shí)應(yīng)主要看能否滿足工藝的要求。注意1.6控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)例1某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為900±10℃，考慮安全因素，調(diào)節(jié)過(guò)程中溫度偏離給定值最大不得超過(guò)80℃?，F(xiàn)設(shè)計(jì)一定值控制系統(tǒng)，在階躍擾動(dòng)作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線如圖所示。其中y0=900℃，y1=908℃，y2=918℃，y3=950℃，t1=9min，t2=45min，t3=47min，試確定該系統(tǒng)的最大偏差，衰減比，余差，振蕩周期和過(guò)渡時(shí)間（按被控變量進(jìn)入±1%新穩(wěn)態(tài)來(lái)確定），并分析該系統(tǒng)能否滿足工藝要求？y2y3y1y0t1t2t3t/min1.6控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)例2某一貯槽液位控制系統(tǒng)，工藝要求貯槽液位為（30±2）m，控制過(guò)程中液位偏離給定值最大不能超過(guò)12m，現(xiàn)設(shè)計(jì)一定值控制系統(tǒng)，在階躍擾動(dòng)作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線如圖所示，y0=30m，y1=32m，y2=34m，y3=40m，t1=6min，t2=18min，t3=21min。試確定該系統(tǒng)的最大偏差，衰減比，余差，振蕩周期，過(guò)渡時(shí)間（按被控變量進(jìn)入±2%新穩(wěn)態(tài)值來(lái)確定），并分析該系統(tǒng)能否滿足工藝要求？y2y3y1y0t1t2t3t/min1.6控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)例3有一蒸汽加熱器的溫度控制系統(tǒng)，現(xiàn)因生產(chǎn)需要，要求出口物料溫度從80℃提高到81℃，當(dāng)儀表給定值階躍變化后，被控變量的變化曲線如圖所示，試求該系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)指標(biāo)：超調(diào)量、衰減比和余差。圖中y1=80.7,y2=80.9,y3=81,y4=81.5.y3y4y1y2t/min1.6控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)補(bǔ)充作業(yè)題1：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℃?，F(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。

（1）分別求出最大偏差A(yù)、超調(diào)量B、余差C、衰減比n、過(guò)渡時(shí)間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。（2）分析此溫度控制系統(tǒng)是否滿足工藝要求？T/℃845815

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800720T/min251.6控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)第1章控制系統(tǒng)的基本概念作業(yè)講評(píng)本章作業(yè)：Pg11：1、6、7、8、9、10補(bǔ)充題1：求過(guò)渡過(guò)程性能指標(biāo)。本章思考題：Pg11：2、3、4、5、P11：6在圖1-11的換熱器出口溫度控制系統(tǒng)中，工藝要求熱物料出口溫度保持為某一設(shè)定值。①

試畫(huà)出該控制系統(tǒng)的方框圖；②

方框圖中各環(huán)節(jié)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)是什么?整個(gè)系統(tǒng)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)又是什么?③系統(tǒng)在遇到干擾作用(例如冷物料流量突然增大Δqv)時(shí),該系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的?

p11：題6：解答：①換熱器出口溫度控制系統(tǒng)控制器執(zhí)行器換熱器測(cè)量元件及變送器TsTf(干擾變量）Tme=Tm－Tsum正正反第1章控制系統(tǒng)的基本概念作業(yè)講評(píng)②各環(huán)節(jié)的輸入和輸出信號(hào)分別如下：

輸入輸出換熱器操縱變量m（蒸汽流量）、干擾變量f被控變量（管程出口溫度T）測(cè)量元件與變送器管程出口溫度T、管程出口溫度的測(cè)量值Tm控制器偏差e=Tm－Ts控制信號(hào)u執(zhí)行器控制信號(hào)u操縱變量m（蒸汽流量）整個(gè)系統(tǒng)的輸入信號(hào)：溫度給定值Ts、干擾變量f；輸出信號(hào)：管程出口溫度T

控制器執(zhí)行器換熱器測(cè)量元件及變送器TsTf(干擾變量）Tme=Tm－Tsum正正反③系統(tǒng)在遇到干擾作用(例如冷物料流量突然增大Δqv)時(shí),該系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的?答：冷物料流量突然增大Δqv時(shí)，換熱器管程的出口溫度受到干擾將降低，溫度測(cè)量變送器將檢測(cè)到的信號(hào)送給控制器，控制器的輸入偏差信號(hào)e

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