过程控制计算题.docx

Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
过程控制计算题
05年
三、计算题（共30分）
1、（6分）某换热器的温度调节系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过 （5）
（6）
写成一般形式为 （7）
或者 （8）
上式Δh和Δμ经拉氏变换为H(s)和(s),得对象传递函数GO(s)为：
（9）
式中 C——液容又称为容量系数，在数值上等于水箱横截面积A。
4、（9分）设单输入-单输出系统的状态方程为：
期望的闭环极点为设计状态反馈矩阵K。
解：因为
所以A= B=，且闭环极点为：
所以RANK（QC）=RANK[B AB AB2]=RANK=3
令K=[K1，K2，K3]
有det[SI-(A-BK)]=(S-)(S-)(S-)
且SI-(A-BK)=
det[SI-(A-BK)]=S3+(K1-6)S2+(K3-5K1-69)S+(82-72K1-12K2-5K3)
且det[SI-(A-BK)]=(S-)(S-)(S-)=S3+5S2+11S+15
所以有 K1-6=5
K3-5K1-69=11
82-72K1-12K2-5K3=15
解得：K=[11，，135]
5、（6分）某一蒸汽加热器，饱和水蒸汽的正常用量是450kg/h，蒸汽阀前压力为 kPa
kgf/cm2)，阀后设计压力为。试确定直通双座阀的口径。
解： 阀前绝对压力 P1=+= KPa
阀前绝对压力 P2 =+= KPa
因，超过临界状态，应用表9-1中蒸汽C的公式：
蒸汽
故
查气动薄膜控制阀的产品规格（见表12-4），公称通经Dg 为40mm的直通双座阀，其C=25，则C vc/C在附近，可以适用。
06年
计算题（本题40分，每题8分）
一台DDZ一Ⅲ型温度比例控制器，测温范围为0～1000℃。当温度给定值由800℃变动到850℃时，其输出由12mA变化到16mA。试求该控制器的比例度及放大系数该控制器是属于正作用还是反作用控制器，为什么
解：放大系数：
比例度：
反作用。该控制器当给定信号增加时，其输出信号也是增加的。由于给定信号与测量信号在进行比较时，是相减的运算，控制器的输入信号（偏差）等于测量信号减去给定信号，所以当给定信号增加时，控制器的偏差信号是减小的，而这时输出信号反而增加，故该控制器属于反作用式控制器。
何为比例控制器的比例度一台DDZ－Ⅱ型液位比例控制器，其液位的测量范围为0～，，比例控制器的输出相应从5mA增大到7mA，试求控制器的比例度及放大系数。
答：比例度：输出信号作全范围的变化时所需输入信号的变化（占全量程）百分数。
某发酵过程工艺规定操作温度为（40±2）℃。考虑到发酵效果，控制过程中温度偏离给定值最大不能超过6℃。现设计一定值控制系统，在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图所示，试确定该系统的最大偏差、衰减比、余差、过渡时间（按被控变量进入±2%新稳态值即达到稳定来确定）和振荡周期等过程指标
解：由反应曲线可知：
最大偏差：A=45-40=5℃
余差： C=41-40=1℃
衰减比： n=B/B，=4：1
过渡时间：Ts=23 min
振荡周期：T=18-5=13 min
什么是衰减曲线法有何特点某控制系统用4：1衰减曲线法整定调节器参数。已测得。试确定采用PI作用和PID作用时的调节器参数。（SP179、180）
4：1衰减曲线法调节器参数计算表
答：衰减曲线法是在纯比例运行下，通过使系统产生衰减振荡，得到衰减比例度和衰减周期（或上升时间），然后根据经验总结出来的关系求出调节器各参数值。
这种方法比较简便，整定质量高，整定过程安全可靠，应用广泛，但对于干扰频繁、记录曲线不规则的系统难于应用。
由相应的4：1衰减曲线法调节器参数计算表可以求得：
PI调节器时： 比例度=，=60%
积分时间TI=，TS=
PID调节器时：比例度=，=40%
积分时间TI=，TS=
微分时间TD=，TS=1min