过程控制工程课后习题参考答案-前三章.docx

过程控制工程第一章 何谓控制通道?何谓干扰通道?它们的特性对控制系统质量有什么影响?控制通道——是指操纵变量与被控变量之间的信号联系;干扰通道——是指干扰作用与被控变量之间的信号联系。1)控制通道特性对系统控制质量的影响:(从K、T、τ三方面)控制通道静态放大倍数越大,系统灵敏度越高,余差越小。但随着静态放大倍数的增大,系统的稳定性变差。控制通道时间常数越大,经过的容量数越多,系统的工作频率越低,控制越不及时,过渡过程时间越长,系统的质量越低,但也不是越小越好,太小会使系统的稳定性下降,因此应该适当小一些。控制通道纯滞后的存在不仅使系统控制不及时,使动态偏差增大,而且还还会使系统的稳定性降低。2)干扰通道特性对系统控制质量的影响:(从K、T、τ三方面)干扰通道放大倍数越大,系统的余差也越大,即控制质量越差。干扰通道时间常数越大,阶数越高,或者说干扰进入系统的位置越远离被控变量测量点而靠近控制阀,干扰对被控变量的影响越小,系统的质量则越高。干扰通道有无纯滞后对质量无影响,不同的只是干扰对被控变量的影响向后推迟一个纯滞后时间τ0。?1)考虑工艺的合理性和可实现性;2)控制通道静态放大倍数大于干扰通道静态放大倍数;3)控制通道时间常数应适当小一些为好,但不易过小,一般要求小于干扰通道时间常数。干扰动通道时间常数越大越好,阶数越高越好。4)控制通道纯滞后越小越好。?对控制系统的动态质量有何影响?比例度δ越小,系统灵敏度越高,余差越小。随着δ减小,系统的稳定性下降。-42为一蒸汽加热设备,利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出。试问:影响物料出口温度的主要因素有哪些?如果要设计一温度控制系统,你认为被控变量与操纵变量应选谁?为什么?如果物料在温度过低时会凝结,应如何选择控制阀的开闭形式及控制器的正反作用?答:影响物料出口温度的因素主要有蒸汽的流量和温度、搅拌器的搅拌速度、物料的流量和入口温度。被控变量应选择物料的出口温度,操纵变量应选择蒸汽流量。物料的出口温度是工艺要求的直接质量指标, 测试技术成熟、成本低,应当选作被控变1量。可选作操纵变量的因数有两个:蒸汽流量、物料流量。后者工艺不合理,因而只能选蒸汽流量作为操纵变量。控制阀应选择气关阀,控制器选择正作用。-43为热交换器出口温度控制系统,要求确定在下面不同情况下控制阀的开闭形式及控制器的正反作用:被加热物料在温度过高时会发生分解、自聚;被加热物料在温度过低时会发生凝结;如果操纵变量为冷却水流量,该地区最低温度在0℃以下,如何防止热交换器被冻坏。TC冷却水物料被冷却物料答:控制阀选气关阀,选反作用控制器。控制阀选气开阀,选正作用控制器。控制阀选气关阀,选反作用控制器。-44所示。试问当系统中某组成环节的参数发生变化时,系统质量会有何变化?为什么?(1)若T0增大; (2)若τ0增大; (3)若Tf增大; (4)若τf增大。答:1)T0增大,控制通道时间常数增大,会使系统的工作频率降低,控制质量变差;2)τ0增大,控制通道的纯滞后时间增大,会使系统控制不及时,动态偏差增大,过渡过程时间加长。3)Tf增大,超调量缩小1/Tf倍,有利于提高控制系统质量;4)τf增大对系统质量无影响,当有纯滞后时,干扰对被控变量的影响向后推迟了一个纯滞后时间τf。,串级控制系统有些什么特点?(1)串级系统由于副回路的存在,使等效副对象时间常数减小,改善了对象的特性,使系统工作频率提高。(2)串级控制系统有较强的抗干扰能力,特别是干扰作用于副环的情况下,系统的抗干扰能力会更强。串级系统具有一定的自适应能力。 为什么说串级控制系统主控制器的正、反作用方式只取决于主对象放大倍数的符号,而与其他环节无关?主环内包括有主控制器 ,副回路,主对象和主变送器 .而副回路可视为一放大倍数为“ 1”的环,主变送器放大倍数一般为正,所以主控制器的正反作用只取决于主对象放大倍数的符号。如果主对象放大倍数的符号为正,则主控制器为反作用,反之,则主控制器为正作用。?副回路所起的作用是使副变量根据主调节器输出进行控制,是一随动系统。因此整个副回路可视为一放大倍数为正的环节来看。、副控制器之一的正、反作用方式选错会造成怎样的危害?当主、副控制器有一个正反作用方式选错时,就会造成系统的主回路或副回路按正反馈控制,当被控变量出现偏差时,系统不仅不向着消除偏差的方向校正,反而使被控变量远离给定值。-20所示的反应釜内进行的是化学放热反应,,而釜内温度过高会发