過程控制系統(tǒng)與儀表

王再英劉淮霞陳毅靜第1章斟酌題與習(xí)題4.定值操縱是過程操縱的一種主要操縱形式5.過程操縱變量是溫度、壓力、流量、液位、成份等這樣一些變量的系統(tǒng)。組成：參照圖1-1。1-4說明過程操縱系統(tǒng)的分類方法，通常過程操縱系統(tǒng)可分為哪幾類?解答：分類方法說明：按所操縱的參數(shù)來分，有溫度操縱系統(tǒng)、壓力操縱系統(tǒng)、流量操縱系統(tǒng)等；按操縱系統(tǒng)所處理的信號方式來分，有模擬操縱系統(tǒng)與數(shù)字操縱系統(tǒng)；按操縱器類型來分，有常規(guī)儀表操縱系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)操縱系統(tǒng)；按操縱系統(tǒng)的布局和所完成的功能來分，有串級操縱系統(tǒng)、平勻操縱系統(tǒng)、自適應(yīng)操縱系統(tǒng)等；按其動作規(guī)律來分，有比例(P)操縱、比例積分(PI)操縱，比例、積分、微分(PID)操縱系統(tǒng)等；按操縱系統(tǒng)組成回路的處境來分，有單回路與多回路操縱系統(tǒng)、開環(huán)與閉環(huán)操縱系統(tǒng)；按被控參數(shù)的數(shù)量可分為單變量和多變量操縱系統(tǒng)等。1.按設(shè)定值的形式不同劃分：(1)定值操縱系統(tǒng)(2)隨動操縱系統(tǒng)(3)程序操縱系統(tǒng)2.按系統(tǒng)的布局特點(diǎn)分類：(1)反應(yīng)操縱系統(tǒng)(2)前饋操縱系統(tǒng)(3)前饋—反應(yīng)復(fù)合操縱系統(tǒng)1-5什么是定值操縱系統(tǒng)?1在定值操縱系統(tǒng)中設(shè)定值是恒定不變的，引起系統(tǒng)被控參數(shù)變化的就是擾動信號。1-6什么是被控對象的靜態(tài)特性?什么是被控對象的動態(tài)特性?二者之間有什么關(guān)系?解答：被控對象的靜態(tài)特性：穩(wěn)態(tài)時(shí)操縱過程被控參數(shù)與操縱變量之間的關(guān)系稱為靜態(tài)特性。被控對象的動態(tài)特性：。系統(tǒng)在動態(tài)過程中，被控參數(shù)與操縱變量之間的關(guān)系即為操縱過程的動態(tài)特性。二者之間1-7試說明定值操縱系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與動態(tài)的含義。為什么在分析過程操縱系統(tǒng)得性能時(shí)更關(guān)注其動態(tài)特性?解答：對于定值操縱，當(dāng)操縱系統(tǒng)輸入(設(shè)定值和擾動)不變時(shí)，整個系統(tǒng)若能達(dá)到一種平衡狀態(tài)，系統(tǒng)中各個組成環(huán)節(jié)暫不動作，它們的輸出信號都處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，這種狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)(或靜態(tài))。從外部擾動展現(xiàn)、平衡狀態(tài)遭到破壞、自動操縱裝置開頭動作，到整個系統(tǒng)又建立新的穩(wěn)態(tài)(達(dá)成新的平衡)、調(diào)理過程終止的這一段時(shí)間，整個系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的狀態(tài)和參數(shù)都處于變化的過程之中，這種狀態(tài)稱為動態(tài)。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，被控過程往往受到各種振動的影響，不成能一向工作在穩(wěn)態(tài)。只有將操縱系統(tǒng)研究與分析的重點(diǎn)放在各個環(huán)節(jié)的動態(tài)特性，才能設(shè)計(jì)出良好的操縱系統(tǒng)。1-8評價(jià)操縱系統(tǒng)動態(tài)性能的常用單項(xiàng)指標(biāo)有哪些?各自的定義是什么?解答：單項(xiàng)性能指標(biāo)主要有：衰減比、超調(diào)量與最大動態(tài)偏差、靜差、調(diào)理時(shí)間、振蕩頻率、上升時(shí)間和峰值時(shí)間等。衰減比：等于兩個相鄰的同向波峰值之比n;過渡過程的最大動態(tài)偏差：對于定值操縱系統(tǒng)，是指被控參數(shù)偏離設(shè)定值的最大值A(chǔ);超調(diào)量：第一個波峰值y1與最終穩(wěn)態(tài)值y(?)之比的百分?jǐn)?shù)?;2??y1?100%y(?)剩余偏差C:過渡過程終止后，被控參數(shù)所達(dá)成的新穩(wěn)態(tài)值y(?)與設(shè)定值之間的偏差C稱為剩余偏差，簡稱殘差；調(diào)理時(shí)間：從過渡過程開頭到過渡過程終止所振蕩頻率：過渡過程中相鄰兩同向波峰(或波谷)之間的時(shí)間間隔叫振蕩周期或工作周期，其倒數(shù)稱為振蕩頻率；峰值時(shí)間：過渡過程開頭至被控參數(shù)到達(dá)第一個波峰所需要的時(shí)間。1-10某被控過程工藝設(shè)定溫度為900℃,要求操縱過程中溫度偏離設(shè)定值最大不得超過80℃。現(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度定值操縱系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如圖1-4所示。試求該系統(tǒng)過渡過程的單項(xiàng)性能指標(biāo)：最大動態(tài)偏差、衰減比、振蕩周期，該系統(tǒng)能否得志工藝要求?解答：1最大動態(tài)偏差A(yù):A?950?C?900?C?50?CO2衰減比n:n?O910?9003振蕩周期T:T?45?9?36(min)OA1(衰減振蕩),所以系統(tǒng)得志工藝要求。第2章斟酌題與習(xí)題2-1某一標(biāo)尺為0～1000℃的溫度計(jì)出廠前經(jīng)校驗(yàn)得到如標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/℃被校表讀數(shù)/℃求：1)該表最大十足誤差；2)該表精度；3)假設(shè)工藝允許最大測量誤差為±5℃,該表是否能用?3力表量程為0～10MPa,經(jīng)校驗(yàn)有以下測量結(jié)果：標(biāo)準(zhǔn)表2)根本誤差；3)該表是否符合1.0級精度?2-3某壓力表的測量范圍為0～10MPa,精度等級為1.0級。試問此壓力表允許的最大十足誤差是多少?若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為5MPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為5.08MPa,試問被校壓力表在這一點(diǎn)上是否符合1級精度，為什么?解答：1)根本誤差?=024681001.983.965.947.97910.01最大十足誤差?max=0.01×10=0.1MPa2)校驗(yàn)點(diǎn)為5MPa時(shí)的根本誤差：??0.8%<1%,所以符合1.0級表。2-4為什