過程控制工程（山東聯(lián)盟）知到智慧樹章節(jié)測試課后答案2024年秋山東科技大學(xué)

過程控制工程（山東聯(lián)盟）知到智慧樹章節(jié)測試課后答案2024年秋山東科技大學(xué)第一章單元測試

過程控制發(fā)展特點(diǎn)有哪些？

答案:0闡述“工業(yè)4.0”、”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“、“中國制造2025”的背景及意義。

答案:0過程控制與運(yùn)動控制相比有何區(qū)別？

答案:0如何描述工業(yè)生產(chǎn)過程？

答案:0

第二章單元測試

簡述操縱變量的選擇原則。

答案:0簡述被控變量選擇原則。

答案:被控變量選擇原則主要包括以下幾個方面：1.**工藝過程的重要性**：選擇對產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率或安全至關(guān)重要的參數(shù)作為被控變量。2.**可控性**：所選變量應(yīng)可以通過工藝操作進(jìn)行控制，即通過調(diào)整控制變量能夠影響并改變被控變量的值。3.**穩(wěn)定性**：被控變量應(yīng)該相對穩(wěn)定，避免頻繁波動，以減少控制系統(tǒng)的復(fù)雜性和響應(yīng)時(shí)間。4.**可測量性**：被控變量必須能夠方便地進(jìn)行測量，有相應(yīng)的傳感器或檢測設(shè)備可以獲取其實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。5.**經(jīng)濟(jì)性**：在滿足上述條件的前提下，選擇成本較低、維護(hù)簡單且易于集成到現(xiàn)有控制系統(tǒng)中的參數(shù)。6.**相關(guān)性**：被控變量與控制目標(biāo)（如產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率等）之間應(yīng)有直接的相關(guān)性，以確?？刂撇呗缘挠行?。7.**安全性**：考慮被控變量選擇時(shí)，還應(yīng)考慮其對設(shè)備和人員的安全影響，避免選擇可能導(dǎo)致危險(xiǎn)狀態(tài)的參數(shù)作為被控變量。這些原則在設(shè)計(jì)和優(yōu)化控制系統(tǒng)時(shí)起到關(guān)鍵作用，確保系統(tǒng)能夠高效、穩(wěn)定地運(yùn)行。控制系統(tǒng)如圖所示：

階躍響應(yīng)為：

試?yán)孟到y(tǒng)辨識法確定系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。

答案:為了回答這個問題，我們需要了解系統(tǒng)辨識的基本概念和步驟，以及如何應(yīng)用這些知識來確定給定控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。不過，由于您沒有提供具體的控制系統(tǒng)圖或者詳細(xì)信息，我將給出一個通用的、基于系統(tǒng)辨識方法的步驟指南，您可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。；系統(tǒng)辨識的基本步驟1.**數(shù)據(jù)收集**：-收集控制系統(tǒng)在不同輸入條件下的輸出數(shù)據(jù)。對于階躍響應(yīng)，這意味著施加一個階躍輸入并記錄系統(tǒng)的輸出響應(yīng)。2.**選擇模型結(jié)構(gòu)**：-根據(jù)系統(tǒng)的物理特性或經(jīng)驗(yàn)知識，選擇合適的數(shù)學(xué)模型類型（例如，線性動態(tài)系統(tǒng)可以考慮使用傳遞函數(shù)、狀態(tài)空間模型等）。3.**參數(shù)估計(jì)**：-使用收集的數(shù)據(jù)和所選的模型結(jié)構(gòu)，通過最小二乘法、最大似然估計(jì)或其他優(yōu)化技術(shù)來估計(jì)模型參數(shù)。這一步通常涉及迭代過程，以找到最佳參數(shù)組合，使得模型預(yù)測與實(shí)際測量數(shù)據(jù)之間的誤差最小。4.**模型驗(yàn)證**：-通過比較模型預(yù)測與新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或未用于參數(shù)估計(jì)的數(shù)據(jù)集的結(jié)果，驗(yàn)證模型的有效性和準(zhǔn)確性。5.**模型簡化或復(fù)雜化**：-根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果，可能需要簡化模型（減少參數(shù)數(shù)量）以提高模型的可解釋性和魯棒性，或者增加模型復(fù)雜度以更精確地捕捉系統(tǒng)行為。6.**最終模型評估**：-對最終模型進(jìn)行全面評估，包括穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、穩(wěn)態(tài)誤差等性能指標(biāo)。；注意事項(xiàng)-**數(shù)據(jù)質(zhì)量**：確保數(shù)據(jù)收集過程中的準(zhǔn)確性和完整性，避免噪聲和異常值的影響。-**模型選擇**：合理選擇模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)范圍，避免過度擬合或欠擬合。-**理論與實(shí)踐結(jié)合**：理論分析和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以提高模型的可靠性和實(shí)用性。請根據(jù)上述步驟，結(jié)合具體控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和提供的數(shù)據(jù)來進(jìn)行系統(tǒng)辨識，并確定其數(shù)學(xué)模型。如果需要進(jìn)一步的幫助，請?zhí)峁└唧w的信息，比如控制系統(tǒng)圖或更詳細(xì)的背景說明。如圖所示控制系統(tǒng)：其階躍響應(yīng)曲線為：

試?yán)眠^程特性測試建模法確定系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。

答案:要確定系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，通常需要從階躍響應(yīng)曲線中提取關(guān)鍵信息，例如時(shí)間常數(shù)、超調(diào)量、峰值時(shí)間等參數(shù)。然后，根據(jù)這些信息，可以建立系統(tǒng)的基本動態(tài)模型。對于線性時(shí)不變（LTI）系統(tǒng)，最常見的是使用傳遞函數(shù)來描述。；假設(shè)階躍響應(yīng)曲線信息如下：1.**時(shí)間常數(shù)**（τ）：這是系統(tǒng)響應(yīng)達(dá)到最終穩(wěn)態(tài)值大約63.2%所需的時(shí)間。如果在曲線中找到一個時(shí)間點(diǎn)，此時(shí)響應(yīng)值是穩(wěn)態(tài)值的約0.632倍，這個時(shí)間就是時(shí)間常數(shù)。2.**超調(diào)量**（%）：系統(tǒng)響應(yīng)超過穩(wěn)態(tài)值的最大百分比。這可以幫助判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定以及穩(wěn)定性的程度。3.**峰值時(shí)間**（Tp）：系統(tǒng)響應(yīng)達(dá)到峰值所需的時(shí)間。4.**延遲時(shí)間**（Td）：如果響應(yīng)曲線存在明顯的延遲，在開始出現(xiàn)響應(yīng)之前的時(shí)間間隔稱為延遲時(shí)間。；建立數(shù)學(xué)模型的步驟：；#1.確定時(shí)間常數(shù)（τ）時(shí)間常數(shù)是系統(tǒng)固有的屬性，可以通過觀察階躍響應(yīng)曲線，找到響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值大約63.2%時(shí)對應(yīng)的時(shí)間作為時(shí)間常數(shù)。；#2.判斷系統(tǒng)類型-如果超調(diào)量為0%，則系統(tǒng)為零階系統(tǒng)。-如果超調(diào)量存在但逐漸減小至接近0%，則系統(tǒng)為一階系統(tǒng)。-如果存在明顯的延遲時(shí)間，則系統(tǒng)可能包含延遲環(huán)節(jié)。；#3.建立模型對于一階系統(tǒng)，基本的數(shù)學(xué)模型可以用以下形式表示：\[G(s)=\frac{K}{\taus+1}\]其中：-\(K\)是增益因子，可以通過階躍響應(yīng)曲線的斜率或穩(wěn)態(tài)值與輸入之比來估計(jì)。-\(\tau\)是時(shí)間常數(shù)，已由上述步驟確定。；#4.參數(shù)估計(jì)-**增益\(K\)**：可以通過曲線在時(shí)間\(t\rightarrow\infty\)時(shí)的斜率來估計(jì)。如果在穩(wěn)態(tài)時(shí)響應(yīng)值為\(y_{ss}\)，輸入為1（假設(shè)單位階躍輸入），則有\(zhòng)(K=y_{ss}\)。-**時(shí)間常數(shù)\(\tau\)**：已經(jīng)通過觀察階躍響應(yīng)曲線確定。因此，完整的數(shù)學(xué)模型為：\[G(s)=\frac{y_{ss}}{\taus+1}\]請注意，實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的數(shù)據(jù)和曲線進(jìn)行精確的參數(shù)估計(jì)。這里的解釋和公式提供了一個通用框架，具體數(shù)值需基于實(shí)際的階躍響應(yīng)曲線數(shù)據(jù)來計(jì)算。

第三章單元測試

閥門定位器的作用有哪些？

答案:0常用流量特性是哪種？為什么？

答案:0控制閥的流量特性分哪些？分別畫出其特性曲線。

答案:0控制閥氣開氣關(guān)作用方式的選擇原則是什么？

答案:0解釋什么叫氣開控制閥？什么叫氣開控制閥？

答案:0簡述簡單控制系統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟。

答案:0在單回路控制系統(tǒng)中，增大比例系數(shù)，下列說法不正確的是()

A:殘差減小B:衰減率增大C:振蕩頻率升高D:超調(diào)量增大

答案:衰減率增大3.1生產(chǎn)過程中引起被控量偏離其給定值的各種因素稱為（

）。

A:被控量B:擾動C:給定值D:控制量

答案:擾動當(dāng)一個單回路控制系統(tǒng)組成后，過程各通道的靜態(tài)與動態(tài)特性已定，此時(shí),系統(tǒng)控制過程的品質(zhì)就取決于調(diào)節(jié)器各個參數(shù)值的設(shè)置。

A:對B:錯

答案:對在調(diào)節(jié)系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)中，最大偏差與超調(diào)量在任何時(shí)候都完全相等。

A:錯B:對

答案:錯比例控制器中，隨著比例帶的增大，系統(tǒng)的靜態(tài)偏差將加大。

A:錯B:對

答案:對比例控制器中，隨著比例帶的增大，系統(tǒng)的振蕩將減弱，穩(wěn)定性得到提高。

A:錯B:對

答案:對PID控制器的正作用是指隨著被控量與給定值的差的增大，控制器的輸出信號增大的作用，此時(shí)稱整個控制器的增益為正。

A:對B:錯

答案:錯PID控制器的正作用是指隨著被控量與給定值的差的減小，控制器的輸出信號增大的作用，此時(shí)稱整個控制器的增益為正。

A:對B:錯

答案:對PID控制器的反作用是指隨著被控量與給定值的差的增大，控制器的輸出信號增大的作用，此時(shí)稱整個控制器的增益為正。

A:對B:錯

答案:錯PID控制器的反作用是指隨著被控量與給定值的差的減小，控制器的輸出信號減小的作用，此時(shí)稱整個控制器的增益為負(fù)。

A:對B:錯

答案:對

第四章單元測試

如圖為天然氣轉(zhuǎn)化過程比值控制系統(tǒng)，在合成氨一段轉(zhuǎn)化反應(yīng)中，為保證甲烷的轉(zhuǎn)化率，需保持天然氣、蒸汽和空氣三者的比值為1:3:1.4。流量測量都采用節(jié)流裝置和差壓變送器，未裝開方器，其中，蒸汽最大流量為31100m3/h；天然氣最大流量為11000m3/h；空氣最大流量為14000m3/h；采用相除方案，確定各流量測量裝置的量程，儀表比值系數(shù)K1和K2，相除方案中比值控制器設(shè)定電流Ik1和Ik2。（已知流量儀表測量范圍分為十擋：1、1.25、1.6、2、2.5、3.2、4、5、6.3、8×10n，其中n為整數(shù)）。

答案:為了確定各流量測量裝置的量程、儀表比值系數(shù)\(K_1\)和\(K_2\)，以及相除方案中比值控制器設(shè)定電流\(I_{k1}\)和\(I_{k2}\)，我們需要遵循以下步驟：；步驟1:確定流量比例關(guān)系根據(jù)題目條件，天然氣、蒸汽和空氣的比值為1:3:1.4。這意味著在任何給定時(shí)間，它們的流量之比應(yīng)該保持不變。；步驟2:計(jì)算流量比例系數(shù)設(shè)天然氣流量為\(F_1\)，蒸汽流量為\(F_2\)，空氣流量為\(F_3\)。則有：\[\frac{F_1}{F_2}=\frac{1}{3},\quad\frac{F_1}{F_3}=\frac{1}{1.4}\]；步驟3:使用給定的最大流量確定量程-**蒸汽最大流量**為\(F_{2,max}=31100m^3/h\)-**天然氣最大流量**為\(F_{1,max}=11000m^3/h\)-**空氣最大流量**為\(F_{3,max}=14000m^3/h\)；步驟4:確定各流量測量裝置的量程為了確保流量測量裝置在最大流量時(shí)滿量程，并且考慮到不同流量范圍的選擇，我們應(yīng)選擇與最大流量相對應(yīng)的量程等級。-**蒸汽**的量程應(yīng)至少覆蓋到最大流量，即使用量程等級為\(8\times10^n\)（需要計(jì)算具體的\(n\)值），具體取決于實(shí)際的最大流量對應(yīng)哪個等級。-**天然氣**的量程也應(yīng)覆蓋到其最大流量。-**空氣**的量程同樣需要覆蓋到其最大流量。；步驟5:計(jì)算儀表比值系數(shù)\(K_1\)和\(K_2\)儀表比值系數(shù)用于將流量信號轉(zhuǎn)換為控制器可以處理的比例信號。假設(shè)儀表輸出是線性的，比值系數(shù)\(K\)可以通過以下方式計(jì)算：\[K=\frac{\text{最大流量量程}}{\text{最大流量值}}\]對于蒸汽和天然氣，我們可以直接使用最大流量對應(yīng)的量程等級來計(jì)算比值系數(shù)。對于空氣，同樣的方法應(yīng)用。；步驟6:設(shè)定比值控制器的電流\(I_{k1}\)和\(I_{k2}\)在相除方案中，比值控制器會根據(jù)比值系數(shù)和實(shí)際流量信號輸出相應(yīng)的電流控制信號。對于蒸汽和天然氣，控制器輸出電流應(yīng)反映各自流量相對于比值系數(shù)的變化。具體計(jì)算需要知道具體的比值系數(shù)和流量信號如何轉(zhuǎn)化為電流信號的轉(zhuǎn)換關(guān)系。；總結(jié)為了給出確切的答案，我們需要進(jìn)行更詳細(xì)的計(jì)算和考慮流量測量設(shè)備的具體規(guī)格和特性。然而，上述步驟提供了一個基本框架來解決這個問題。具體的量程、比值系數(shù)和電流設(shè)定需要基于流量測量設(shè)備的實(shí)際規(guī)格和制造商提供的技術(shù)文檔來進(jìn)行精確計(jì)算。根據(jù)下列給定條件分別設(shè)計(jì)合適換熱器的出口溫度控制系統(tǒng)。(1)當(dāng)換熱器待加熱工藝介質(zhì)入口流量變化較大時(shí)，設(shè)計(jì)合理控制系統(tǒng)，并簡述原理。（2）當(dāng)換熱器所用熱載體（蒸汽）壓力變化較大時(shí)，且換熱器待加熱物料（進(jìn)口）

答案:(1)當(dāng)換熱器待加熱工藝介質(zhì)入口流量變化較大時(shí)，設(shè)計(jì)一個合適的控制系統(tǒng)需要考慮以下幾個關(guān)鍵組件：-**流量傳感器**：用于實(shí)時(shí)監(jiān)測進(jìn)入換熱器的工藝介質(zhì)流量。這類傳感器可以是質(zhì)量流量計(jì)或體積流量計(jì)，具體取決于介質(zhì)的特性以及所需的測量精度。-**控制器**：通常是一個PID控制器（比例、積分、微分控制），用于根據(jù)流量傳感器反饋的信息調(diào)整熱源的輸出，以維持工藝介質(zhì)的出口溫度在設(shè)定范圍內(nèi)。PID控制器能夠?qū)α髁康淖兓龀隹焖夙憫?yīng)，通過調(diào)整加熱器的功率來抵消流量波動的影響。-**加熱器**：可以選擇電加熱器、燃?xì)饧訜崞骰蛲ㄟ^其他熱載體（如導(dǎo)熱油等）進(jìn)行加熱，具體選擇依據(jù)能源供應(yīng)、成本和安全性等因素決定。-**溫度傳感器**：安裝在換熱器出口處，用于檢測工藝介質(zhì)的溫度。這個傳感器的數(shù)據(jù)將被控制器用來調(diào)整加熱器的輸出。-**執(zhí)行機(jī)構(gòu)**：如電磁閥、電動閥或氣動閥等，根據(jù)控制器的指令調(diào)節(jié)熱源的輸入量，如蒸汽的流量或電加熱器的功率。系統(tǒng)原理：該控制系統(tǒng)主要基于閉環(huán)控制原理。通過流量傳感器監(jiān)測到的流量變化信號作為輸入，控制器根據(jù)PID算法計(jì)算出相應(yīng)的控制動作（增加或減少加熱器的功率），并通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，溫度傳感器的輸出作為反饋信號，與設(shè)定的出口溫度比較，形成閉環(huán)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。(2)當(dāng)換熱器所用熱載體（蒸汽）壓力變化較大時(shí)，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于穩(wěn)定熱載體的壓力和優(yōu)化能量利用效率。以下是可能的設(shè)計(jì)方案：-**壓力穩(wěn)定裝置**：安裝壓力調(diào)節(jié)閥或者使用壓力緩沖罐來穩(wěn)定蒸汽壓力，減少壓力波動對換熱效率的影響。-**溫度傳感器**：同樣安裝在換熱器出口，監(jiān)測工藝介質(zhì)的出口溫度，確保其在設(shè)定范圍內(nèi)。-**流量控制器**：考慮到蒸汽壓力的變化可能間接影響到流量（因?yàn)閴毫ψ兓赡苡绊懻羝目衫眯裕赡苄枰Y(jié)合壓力傳感器和流量控制器，確保在壓力變化的情況下，仍能保持穩(wěn)定的流量，從而穩(wěn)定換熱效果。-**動態(tài)模型**：建立換熱器及整個系統(tǒng)的動態(tài)模型，預(yù)測在不同蒸汽壓力下的性能變化，優(yōu)化控制策略，例如采用預(yù)測控制或模型預(yù)測控制（MPC）等高級控制技術(shù)，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和魯棒性。系統(tǒng)原理：此類控制系統(tǒng)旨在通過壓力穩(wěn)定裝置和動態(tài)模型預(yù)測，主動應(yīng)對蒸汽壓力的變化，確保熱載體的供應(yīng)穩(wěn)定，同時(shí)通過精確的溫度和流量控制，維持工藝介質(zhì)的出口溫度在預(yù)定范圍內(nèi)。通過優(yōu)化控制策略，系統(tǒng)不僅能夠應(yīng)對壓力波動，還能在不同操作條件下實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的運(yùn)行。如圖所示為液氨蒸發(fā)器控制系統(tǒng)，其功能是用于冷卻流經(jīng)管內(nèi)的待冷卻物質(zhì)。同時(shí)，為了保證系統(tǒng)正常工作，需要保證良好的氣化條件及避免氨氣帶液。

(1)說明該系統(tǒng)采用那種控制形式？(2)判斷液氨控制閥選用氣開還是氣關(guān)形式，并說明理由；(3)確定該系統(tǒng)的選擇器TY的作用形式，并進(jìn)行說明判斷步驟？

答案:(1)該系統(tǒng)采用的是反饋控制系統(tǒng)。(2)液氨控制閥應(yīng)選用氣關(guān)形式。理由如下：在液氨蒸發(fā)器控制系統(tǒng)中，當(dāng)液氨控制閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，可以防止氨氣帶液，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行；而當(dāng)閥門打開時(shí)，如果發(fā)生異常情況（如壓力突然降低），氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)會自動將閥門關(guān)閉，以避免氨氣泄漏或其它危險(xiǎn)情況發(fā)生。(3)選擇器TY的作用形式應(yīng)該是氣開型。判斷步驟如下：-首先，識別系統(tǒng)的基本要求：在正常操作條件下，選擇器TY應(yīng)當(dāng)提供氣源，以維持液氨蒸發(fā)器的正常運(yùn)行。-其次，考慮異常情況下的保護(hù)措施：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或異常情況時(shí)（如氣源中斷、電源故障等），選擇器TY應(yīng)能迅速切斷氣源，防止因氣源供應(yīng)問題導(dǎo)致的誤操作，從而保護(hù)設(shè)備和人員安全。-根據(jù)上述分析，氣開型選擇器TY在正常情況下導(dǎo)通氣源，保證系統(tǒng)運(yùn)行；在異常情況下，選擇器TY能夠快速切斷氣源，確保安全。因此，氣開型選擇器TY符合該系統(tǒng)的安全性和可靠性要求。如圖為蒸汽減壓控制系統(tǒng)。試分析：（1）

控制系統(tǒng)為何種種類；（2）分析控制系統(tǒng)工作原理。

答案:根據(jù)您的描述，您提供的信息是關(guān)于一個蒸汽減壓控制系統(tǒng)的分析任務(wù)，但您要求的只是最終答案，而不是詳細(xì)的分析過程。因此，我將直接給出答案：（1）控制系統(tǒng)屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。（2）控制系統(tǒng)工作原理如下：-當(dāng)系統(tǒng)啟動后，蒸汽壓力通過管道進(jìn)入控制系統(tǒng)。-系統(tǒng)中的壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測蒸汽壓力，并將信號傳送給控制器。-控制器接收到壓力信號后，與預(yù)設(shè)的壓力值進(jìn)行比較。-如果實(shí)際壓力高于預(yù)設(shè)值，控制器將發(fā)出指令，打開減壓閥以釋放多余的蒸汽，降低壓力。-同理，如果實(shí)際壓力低于預(yù)設(shè)值，控制器將關(guān)閉減壓閥或增加蒸汽輸入，以提高壓力至預(yù)設(shè)值。-這樣，通過持續(xù)的反饋和調(diào)節(jié)，系統(tǒng)能夠保持蒸汽壓力在設(shè)定范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供應(yīng)。請注意，這個答案是基于對控制系統(tǒng)基本原理的理解而給出的，具體的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)可能因應(yīng)用環(huán)境和技術(shù)細(xì)節(jié)的不同而有所差異。如圖所示儲罐頂部氮封分程控制系統(tǒng)，要求始終保持罐內(nèi)的氮?dú)鈮毫槲⒘空龎?，?dāng)罐內(nèi)儲存物料量增加引起罐頂壓力增加時(shí)，應(yīng)將罐內(nèi)的氮?dú)膺m量排出；反之則需要及時(shí)向罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)?，以達(dá)到使儲存物料既與外界空氣隔絕，又保證儲罐不變形的目的。圖中壓力調(diào)節(jié)器為反作用，調(diào)節(jié)閥A

和調(diào)節(jié)閥B

的分程點(diǎn)為0.06MPa。（1）確定調(diào)節(jié)閥A、B的氣開、氣關(guān)型式，并說明理由：（2）畫出此控制系統(tǒng)的方框圖：（3）畫出調(diào)節(jié)閥A、B的動作關(guān)系圖。（4）分析控制系統(tǒng)工作過程。

答案:（1）**確定調(diào)節(jié)閥A、B的氣開、氣關(guān)型式，并說明理由：**-**調(diào)節(jié)閥A**：由于系統(tǒng)要求在壓力增加時(shí)將氮?dú)馀懦?，即壓力升高時(shí)閥門應(yīng)該關(guān)閉，因此調(diào)節(jié)閥A應(yīng)為**氣關(guān)型**。這樣，在信號壓力增加時(shí)（即控制信號增大），閥門會關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)排出氮?dú)獾哪康摹?**調(diào)節(jié)閥B**：反之，當(dāng)壓力降低時(shí)需要補(bǔ)充氮?dú)猓磯毫档蜁r(shí)閥門應(yīng)該打開，因此調(diào)節(jié)閥B應(yīng)為**氣開型**。這樣，在信號壓力增加時(shí)（即控制信號增大），閥門會打開，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)充氮?dú)獾哪康?。?）**畫出此控制系統(tǒng)的方框圖：**系統(tǒng)方框圖通常包括以下幾個部分：-**被控對象**：儲罐及其內(nèi)部的氮?dú)鈮毫Α?**檢測元件**：用于檢測儲罐壓力的傳感器。-**調(diào)節(jié)器**：根據(jù)檢測到的壓力值與設(shè)定值比較后輸出控制信號。-**執(zhí)行機(jī)構(gòu)**：用于控制氮?dú)膺M(jìn)出的調(diào)節(jié)閥A和調(diào)節(jié)閥B。-**信號傳輸路徑**：從檢測元件到調(diào)節(jié)器，再到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號傳遞路徑。具體繪制時(shí)，方框圖中的各個部分用矩形表示，箭頭表示信號或介質(zhì)的流向。（3）**畫出調(diào)節(jié)閥A、B的動作關(guān)系圖：**-**調(diào)節(jié)閥A**的動作關(guān)系圖通常顯示為隨著輸入信號壓力增加，閥門逐漸關(guān)閉的趨勢。-**調(diào)節(jié)閥B**的動作關(guān)系圖則顯示為隨著輸入信號壓力增加，閥門逐漸打開的趨勢。這些關(guān)系可以通過簡單的曲線或表格來表示，曲線從左下角（低信號壓力，閥門全開）向上移動至右上角（高信號壓力，閥門全關(guān)）表示A閥的動作關(guān)系；從左下角（低信號壓力，閥門全關(guān)）向上移動至右上角（高信號壓力，閥門全開）表示B閥的動作關(guān)系。（4）**分析控制系統(tǒng)工作過程：**控制系統(tǒng)的工作過程可以分為以下步驟：-**檢測**：傳感器持續(xù)監(jiān)測儲罐的壓力變化。-**比較**：壓力調(diào)節(jié)器將檢測到的壓力值與設(shè)定的參考壓力進(jìn)行比較，得到偏差信號。-**調(diào)節(jié)**：根據(jù)偏差信號的大小和方向，壓力調(diào)節(jié)器輸出相應(yīng)的控制信號。-**執(zhí)行**：調(diào)節(jié)閥A和調(diào)節(jié)閥B接收到控制信號后，按照各自的動作特性執(zhí)行：閥A關(guān)閉，閥B打開，以調(diào)整儲罐內(nèi)的氮?dú)鈮毫?，使其保持在設(shè)定的微量正壓范圍內(nèi)。-**反饋**：經(jīng)過一段時(shí)間后，系統(tǒng)再次檢測壓力并重復(fù)上述過程，從而維持壓力的穩(wěn)定。通過這樣的閉環(huán)控制，確保了儲罐內(nèi)的氮?dú)鈮毫κ冀K處于穩(wěn)定的微量正壓狀態(tài)，滿足了物料存儲的需求。如圖所示為采用串級控制的夾套反應(yīng)釜放熱反應(yīng)。（1）選擇控制閥氣開氣關(guān)形式，簡要說明原因：（2）判斷副控制器正反作用形式，寫出判斷步驟：（3）判斷主控制器正反作用形式，寫出判斷步驟：（4）說明當(dāng)冷卻水進(jìn)水溫度升高時(shí)該串級控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程

答案:（1）控制閥的選擇通常基于系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。對于放熱反應(yīng)，如果反應(yīng)溫度過高可能導(dǎo)致危險(xiǎn)或產(chǎn)品質(zhì)量下降。因此，通常會選擇控制閥為氣關(guān)型（valveintheclosedpositionwhennosignal），即在沒有控制信號的情況下閥門處于全開狀態(tài)，以確保在控制系統(tǒng)故障時(shí)能快速降低反應(yīng)溫度，避免過熱風(fēng)險(xiǎn)。（2）判斷副控制器的正反作用形式，主要依據(jù)副回路的目標(biāo)是穩(wěn)定哪個變量以及這個變量的變化趨勢對系統(tǒng)的影響。副回路通常用于穩(wěn)定一個關(guān)鍵的、易于測量且影響較大的被控變量。如果副回路的目的是為了減少或抵消對主回路影響較大的擾動（如冷卻水流量變化），并且希望該擾動導(dǎo)致的副變量變化方向與主變量的變化方向相反，那么副控制器應(yīng)設(shè)置為反作用。具體步驟如下：-確定副回路的被控變量及其目標(biāo)值。-分析外擾動對副變量的影響方向。-設(shè)定副控制器的輸出方向，使得其與外擾動對副變量的影響方向相反，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定主變量的目的。（3）判斷主控制器的正反作用形式，需要考慮整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度。主控制器的目標(biāo)通常是穩(wěn)定最終的生產(chǎn)過程參數(shù)，比如反應(yīng)溫度。如果主回路的目標(biāo)是減少或抵消對主變量影響較大的擾動（例如，反應(yīng)物料的加入速率變化），并且希望該擾動導(dǎo)致的主變量變化方向與副變量的變化方向一致，以協(xié)同作用穩(wěn)定最終過程參數(shù)，那么主控制器應(yīng)設(shè)置為正作用。具體步驟如下：-確定主回路的被控變量及其目標(biāo)值。-分析外擾動對主變量的影響方向。-設(shè)定主控制器的輸出方向，使得其與外擾動對主變量的影響方向相同，以協(xié)同作用穩(wěn)定最終過程參數(shù)。（4）當(dāng)冷卻水進(jìn)水溫度升高時(shí)，串級控制系統(tǒng)會經(jīng)歷以下調(diào)節(jié)過程：-副回路（冷卻水流量控制）首先響應(yīng)，增加冷卻水流量以抵消外部熱源引起的熱量增加，試圖穩(wěn)定副變量（反應(yīng)器壁溫或冷卻水出口溫度）。-如果副變量仍不能達(dá)到期望值，副控制器的輸出將反饋至主控制器。-主控制器根據(jù)副變量的偏差調(diào)整主變量（反應(yīng)溫度）的設(shè)定點(diǎn)或直接控制反應(yīng)條件（如改變反應(yīng)物的添加速率），以進(jìn)一步穩(wěn)定整個系統(tǒng)的溫度。-這個過程可能需要主副回路之間的多次交互，直到系統(tǒng)穩(wěn)定在新的平衡點(diǎn)，或者達(dá)到操作人員設(shè)定的控制目標(biāo)。簡述串級控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。

答案:0在食品加工、化工等工業(yè)中應(yīng)用的噴霧干燥過程如圖所示。漿料經(jīng)閥V后從噴頭噴淋下來，與熱風(fēng)接觸換熱，進(jìn)料被干燥并從干燥塔底部排出，干燥的程度由間接指標(biāo)溫度控制。為了獲得高精度的溫度控制及盡可能節(jié)省蒸汽的消耗量，采用圖示控制系統(tǒng)取得良好的控制效果。試問：（1）控制系統(tǒng)采用的什么類型；（2）分析當(dāng)進(jìn)料量突然增加時(shí)，系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程。

答案:（1）控制系統(tǒng)采用的是閉環(huán)控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)通過測量輸出端的溫度，并將此信息反饋至控制器，控制器根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)值與實(shí)際測量值之間的偏差進(jìn)行調(diào)整，以改變輸入端（如熱風(fēng)流量或進(jìn)料量），從而實(shí)現(xiàn)對輸出端（干燥程度）的精確控制。（2）當(dāng)進(jìn)料量突然增加時(shí)，系統(tǒng)會檢測到溫度變化（即輸出端溫度可能因進(jìn)料量的增加而降低，因?yàn)楦嗟臐裎锪闲枰酂崃縼磉_(dá)到干燥目標(biāo)）?？刂葡到y(tǒng)接收到這個反饋信號后，會識別出溫度偏離了設(shè)定的目標(biāo)值。基于PID（比例-積分-微分）控制算法或其他類似的控制策略，控制器會計(jì)算出一個調(diào)整指令，通常表現(xiàn)為增加熱風(fēng)流量或調(diào)整其他加熱參數(shù)，以提高干燥塔內(nèi)的整體溫度，抵消進(jìn)料量增加帶來的影響。這個過程是自動進(jìn)行的，旨在盡快將系統(tǒng)恢復(fù)到預(yù)先設(shè)定的溫度穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)盡量減少蒸汽消耗，確保能源效率。整個調(diào)節(jié)過程體現(xiàn)了閉環(huán)控制系統(tǒng)對動態(tài)變化的快速響應(yīng)和自我調(diào)整能力，以維持系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和高效性。均勻控制系統(tǒng)和普通單回路反饋控制系統(tǒng)控制器參數(shù)整定有何區(qū)別？目的何在？

答案:0簡要回答什么是比值控制系統(tǒng)？比值與比值系數(shù)的含義有什么不同？

答案:0為什么控制系統(tǒng)不單純采用前饋控制，而是采用前饋－反饋控制？

答案:控制系統(tǒng)不單純采用前饋控制而采用前饋-反饋控制的主要原因在于：1.**處理不可預(yù)測變化**：前饋控制可以有效應(yīng)對已知的、可預(yù)測的系統(tǒng)輸入變化，但對未知或非線性變化效果有限。反饋控制則能持續(xù)監(jiān)測實(shí)際輸出與期望輸出之間的差異，并通過調(diào)整控制輸入來糾正這種差異，適用于處理不可預(yù)測的變化。2.**補(bǔ)償模型誤差**：任何前饋控制設(shè)計(jì)都是基于系統(tǒng)模型的，而實(shí)際系統(tǒng)模型與真實(shí)系統(tǒng)的偏差會導(dǎo)致前饋控制的效果降低。反饋控制可以檢測并補(bǔ)償這些模型誤差導(dǎo)致的輸出偏差。3.**增強(qiáng)魯棒性**：結(jié)合前饋和反饋控制可以提高系統(tǒng)的魯棒性，即在面對外部擾動、參數(shù)變化或模型不確定性時(shí)保持穩(wěn)定性和性能的能力。前饋控制在理想條件下表現(xiàn)良好，而反饋控制提供了對這些條件外因素的適應(yīng)性。4.**改善動態(tài)響應(yīng)**：前饋控制可以快速響應(yīng)預(yù)期的變化，而反饋控制則能精確地維持系統(tǒng)狀態(tài)。將兩者結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和高精度控制的雙重優(yōu)勢。5.**提高穩(wěn)定性**：在某些情況下，單獨(dú)使用前饋控制可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，尤其是當(dāng)系統(tǒng)特性發(fā)生改變時(shí)。反饋控制通過持續(xù)調(diào)節(jié)，可以確保系統(tǒng)在各種操作條件下的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，前饋-反饋控制策略通過結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，能夠提供更高效、穩(wěn)定和魯棒的控制性能，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、機(jī)器人控制、航空航天等領(lǐng)域。

第五章單元測試

簡述模糊控制的特點(diǎn)。

答案:0智能控制的主要形式包括哪些？

答案:0簡述人工智能概念及研究內(nèi)容。

答案:0簡述觀測補(bǔ)償控制的基本原理。

答案:0簡述推斷控制的基本思想。

答案:0簡述軟測量的基本思想。

答案:0簡述減少與解除耦合的途徑。

答案:0簡述預(yù)測控制的特點(diǎn)。

答案:0預(yù)測控制系統(tǒng)有哪些類型？

答案:0什么叫預(yù)測控制？

答案:0

第六章單元測試

簡述離心泵的變頻調(diào)速和控制閥并存的控制方案。

答案:0闡述變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用重要性。

答案:變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、節(jié)能降耗、環(huán)境保護(hù)等方面具有重要意義：1.**提高能效**：通過改變電機(jī)的運(yùn)行速度來適應(yīng)負(fù)載的變化，避免了傳統(tǒng)固定速度驅(qū)動下能源的浪費(fèi)。在低負(fù)載時(shí)，可以顯著降低電機(jī)的能耗。2.**提升設(shè)備性能**：適用于各種機(jī)械設(shè)備，如風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等，能夠根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整運(yùn)行速度，從而優(yōu)化工作狀態(tài)，提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。3.**延長設(shè)備壽命**：減少機(jī)械部件的磨損，特別是對于頻繁啟?；驖M負(fù)荷運(yùn)行的設(shè)備，變頻調(diào)速可以有效減輕對設(shè)備的沖擊，延長其使用壽命。4.**改善工作環(huán)境**：減少機(jī)械振動和噪音，提供更加舒適的工作環(huán)境。這對于需要保持安靜環(huán)境的場所尤為重要，如醫(yī)院、圖書館等。5.**促進(jìn)自動化與智能化**：變頻器的使用與現(xiàn)代控制系統(tǒng)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動化控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高了生產(chǎn)過程的可控性和靈活性。6.**環(huán)保作用**：通過節(jié)能降耗，間接減少了化石燃料的消耗，降低了碳排放，對環(huán)境保護(hù)有積極作用。7.**維護(hù)成本降低**：由于設(shè)備運(yùn)行更平穩(wěn)，故障率降低，維修次數(shù)減少，從而降低了長期的維護(hù)成本。8.**適應(yīng)性強(qiáng)**：變頻調(diào)速技術(shù)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，從輕工業(yè)到重工業(yè)，從家用電器到大型工業(yè)生產(chǎn)線，都可找到其身影，展現(xiàn)出極高的適應(yīng)性和廣泛的應(yīng)用價(jià)值。綜上所述，變頻調(diào)速技術(shù)在現(xiàn)代社會中的應(yīng)用不僅提升了生產(chǎn)效率，還促進(jìn)了節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)，是推動工業(yè)現(xiàn)代化、綠色化發(fā)展的重要技術(shù)手段。往復(fù)泵流量控制方案有哪些？與離心泵流量控制方案有哪些相同點(diǎn)與不同點(diǎn)？

答案:0離心式壓縮機(jī)喘振產(chǎn)生的原因是什么?簡述防喘振措施。

答案:0

第七章單元測試

加熱爐的安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)有哪些？

答案:加熱爐的安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)通常包括以下幾部分：1.**溫度聯(lián)鎖**：對爐膛、熱油等關(guān)鍵部位的溫度進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)超過設(shè)定的安全閾值時(shí)，系統(tǒng)會自動關(guān)閉燃料供應(yīng)或啟動冷卻程序。2.**壓力聯(lián)鎖**：監(jiān)測加熱爐內(nèi)部的壓力，防止超壓引發(fā)安全事故。當(dāng)壓力超過安全上限時(shí)，系統(tǒng)會自動切斷燃料供應(yīng)或開啟泄壓閥。3.**流量聯(lián)鎖**：確保燃料和空氣的正確比例，避免因供氣不足或過量導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定或爆炸風(fēng)險(xiǎn)。4.**火焰檢測聯(lián)鎖**：通過紅外線、紫外線等手段檢測爐膛內(nèi)是否正常燃燒，一旦檢測不到火焰，系統(tǒng)會立即停止燃料供應(yīng)。5.**緊急停車按鈕**：操作人員可以在緊急情況下快速按下按鈕，立即切斷所有動力源，停止加熱過程。6.**冷卻水系統(tǒng)聯(lián)鎖**：確保加熱爐在運(yùn)行過程中有足夠的冷卻水供應(yīng)，防止過熱損壞設(shè)備。7.**電氣故障保護(hù)**：包括短路、過載、電壓波動等電氣異常情況的監(jiān)測，以防止電氣故障引起火災(zāi)或其他安全事故。8.**控制系統(tǒng)**：集成了上述各種聯(lián)鎖功能的中央控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控并處理各種安全參數(shù)，確保加熱爐運(yùn)行在安全范圍內(nèi)。這些系統(tǒng)相互配合，共同構(gòu)成了加熱爐的安全保障體系，有效預(yù)防和減少了事故的發(fā)生。畫出鍋爐汽包水位三沖量控制原理圖，簡述原理。

答案:0簡述汽包水位控制的重要性。

答案:0鍋爐設(shè)備的主要控制要求有哪些？

答案:0一般傳熱設(shè)備的控制方案有哪些？

答案:0

第八章單元測試

畫出按提餾段指標(biāo)間接物料平衡的精餾塔控制原理示意圖，并簡述原理。

答案:；精餾塔控制原理示意圖**示意圖描述：**1.**進(jìn)料口（F）**：位于塔的底部或中部，用于引入原料液。2.**塔頂采出口（D）**：位于塔的頂部，用于收集輕組分較高的餾出液。3.**塔底采出口（W）**：位于塔的底部，用于收集重組分較高的釜液。4.**回流比調(diào)節(jié)閥**：控制從塔頂返回塔內(nèi)的回流液量，影響塔的操作條件和分離效率。5.**溫度、壓力傳感器**：監(jiān)測塔內(nèi)各點(diǎn)的溫度和壓力，為控制提供依據(jù)。6.**控制單元**：根據(jù)傳感器反饋的信息，通過PID控制器等手段調(diào)整操作參數(shù)，如回流比、進(jìn)料流量等。；原理簡述：在精餾過程中，利用混合物中各組分揮發(fā)度的不同，通過多級蒸餾實(shí)現(xiàn)組分的分離。精餾塔通常分為精餾段和提餾段兩部分：-**精餾段**：主要進(jìn)行輕組分的提取，通過上升蒸汽與下降的液體接觸，輕組分從液體中被蒸出，而重組分則被液體吸收。-**提餾段**：主要進(jìn)行重組分的提取，其作用與精餾段相反，通過蒸汽與液體的接觸，重組分被蒸出，輕組分則被吸收。**間接物料平衡**指的是通過控制塔的操作參數(shù)（如回流比、進(jìn)料組成、塔壓等），實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品純度和產(chǎn)量的控制，而不是直接基于物料的物理平衡方程來設(shè)計(jì)和控制。這種控制策略通常依賴于對塔內(nèi)過程的深入理解以及精確的測量和反饋控制系統(tǒng)。通過調(diào)整回流比等操作參數(shù)，可以優(yōu)化精餾過程，提高分離效率，確保產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)達(dá)到最大的生產(chǎn)效率?？刂葡到y(tǒng)會根據(jù)實(shí)時(shí)的塔頂和塔底產(chǎn)品組成、溫度、壓力等數(shù)據(jù)，調(diào)整這些參數(shù)，以滿足工藝要求和產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

畫出按提餾段指標(biāo)直接物料平衡的精餾塔控制原理示意圖，并簡述原理。

答案:精餾塔控制原理示意圖通常包含以下幾個關(guān)鍵部分：1.**進(jìn)料段**：從頂部進(jìn)入的原料液，根據(jù)需要可以分為兩相（氣液混合物）或單相（液體）。2.**提餾段**：位于塔的下部，主要是從塔底上升的蒸汽（或含有重組分的汽液混合物）與回流液接觸，通過蒸餾作用將重組分分離出來。3.**精餾段**：位于塔的上部，主要作用是將沸點(diǎn)較低的輕組分從塔頂分離出來。4.**塔頂冷凝器**：將塔頂?shù)恼羝淠梢后w，以便回收和進(jìn)一步處理。5.**塔底再沸器**：提供熱能給塔底的液體，使之蒸發(fā)，形成上升蒸汽流。6.**回流罐**：收集并調(diào)節(jié)回流液，控制回流量，影響精餾效率。7.**回流比控制器**：調(diào)節(jié)回流比，以控制分離效果。8.**溫度和壓力傳感器**：監(jiān)測塔內(nèi)各點(diǎn)的溫度和壓力，為控制提供依據(jù)。9.**控制閥**：如塔頂和塔底的流量控制閥，以及回流閥等，用于調(diào)節(jié)物流量。原理簡述：精餾塔通過控制回流比、進(jìn)料位置、塔頂和塔底的操作條件等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對混合物中各組分的分離。在提餾段，由于溫度和壓力的控制，重組分被從塔底的蒸汽中分離出來；而在精餾段，輕組分則被從塔頂?shù)恼羝蟹蛛x出來?；亓饕旱募尤牒涂刂剖顷P(guān)鍵，它不僅提供了足夠的液相來與上升的蒸汽接觸，而且通過調(diào)整回流比，可以優(yōu)化分離效率，達(dá)到所需的產(chǎn)品純度。整個過程中，通過精確控制溫度、壓力和物流量，確保精餾過程高效穩(wěn)定進(jìn)行，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)品的高純度提取。畫出按精餾段指標(biāo)間接物料平衡的精餾塔控制原理示意圖，并簡述原理。

答案:在給出的答案中，首先需要明確的是，直接提供示意圖可能因平臺限制無法實(shí)現(xiàn)，但可以詳細(xì)描述如何繪制精餾塔的控制原理示意圖以及其基本原理。因此，我將通過文字描述來完成這一要求。；精餾塔控制原理示意圖1.**塔頂和塔底采出點(diǎn)**：在精餾塔的頂部和底部分別設(shè)置有采出點(diǎn)，通常頂部采出點(diǎn)為輕組分（如乙醇）的采出位置，底部采出點(diǎn)為重組分（如水）的采出位置。這些采出點(diǎn)的流量可以通過調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制。2.**進(jìn)料口**：在塔的中部或下部有一個進(jìn)料口，從外部引入需要分離