发布时间 : 星期五 文章过程控制仪表及控制系统 - 复习题2014 - 图文更新完毕开始阅读f5b58b00ec3a87c24128c43b
特性选择对数特性调节阀。
根据生产安全原则，当系统出现故障时应该停止输送燃料，调节阀应选用气开式。即无气时调节阀关闭。
控制器的正反作用的选择应该在根据工艺要求，原则是：使整个回路构成负反馈系统。控制器的正、反作用判断关系为：
（控制器“±”）〃（控制阀“±”） 〃（对象“±”）＝“－” 调节阀：气开式为“＋”，气关式为“－”； 控制器：正作用为“＋”，反作用为“－”；
被控对象：按工艺要求分析，通过控制阀的物量或能量增加时，被控制量也随之增加为“＋”；反之随之降低的为“－”； 变送器一般视为正作用。
根据安全要求，调节阀选气开式Kv为正，温度变送器Km一般为正，当调节器增加时，温度值增加，故过程（对象）为正，为了保证闭环为负。所以调节器应为负作用。
3下图为液位控制系统原理图。生产工艺要求汽包水位一定必须稳定。画出控制系统框图，指出被控过程、被控参数和控制参数。确定调节阀的流量特性、气开、气关形式和调节器的控制规律及其正反作用方式。
解：控制系统框图如下图所示。 被控过程为汽包；被控参数是汽包的液 位；控制参数为给水的流量。
汽包的过程特性为一阶带时延特性，即 过程为非线性特性。因此，调节阀流量特性选 择对数特性调节阀。
根据生产安全原则，当系统出现故障时应该停止输送燃料，调节阀应选用气关式。即无气时调节阀打开。保证在控制出现故障时，汽包不会干烧。
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调节阀：选择气关式调节阀，故KV为“－”；
被控对象：按工艺要求分析，通过给水增加时，被控制参数的液位也会增加。所以
K0为“＋”；
变送器一般视为正作用。 控制器的正、反作用判断关系为：
（控制器“？”）〃（控制阀“－”） 〃（对象“＋”）＝“－”根据判断关系式，调节器应为正作用。
4 某过程控制通道作阶跃实验，输入信号Δu＝50，其记录数据见表6－11 t/min y(t) t/min y(t) 0 200.1 1.4 318.0 0.2 201.1 1.6 329.5 0.4 204.0 1.8 336.0 0.6 227.0 2.0 339.0 0.8 251.0 2.2 340.5 1.0 280.0 2.4 341.0 1.2 302.5 2.6 341.2 (1)用一阶加纯时延近似该过程的传递函数，求K0、T0、和τ0值。 （2）用动态响应曲线法整定调节器的PI参数（取ρ＝1，φ＝0.75）。 解：（1）根据表6－11得到过程阶跃响应曲线：
由图读得T0＝1.08 min τ0＝0.42 min
K0?y(?)?y(0)341.5?200??2.82x050W0(s)?2.82e?0.42S1.08s?1 0 ? ? 0 . 39 ∴0.2≤0.38≤1
?T00.421.08???2.6?10 ?T0?0.08?0.81?0.6?T0根据动态特性整定公式有：
TI＝0.8 T0 ＝0.74 min
5 对某过程控制通道作一阶跃实验，输入阶跃信号Δμ＝5，阶跃响应记录数据如表所示。 （1） 若过程利用一阶加纯时延环节来描述，试求K0、T0、τ
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（2） 设系统采用PI调节规律，按4：1衰减比，用反应曲线法整定调节器参数，求δ、Ti 。
时间（min） 被控量y 时间（min） 被控量y 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0．650 0．651 0．652 0．668 0．735 0．817 0．881 0．979 1．075 45 50 55 60 65 70 75 80 85 1．151 1．213 1．239 1．262 1．311 1．329 1．338 1．350 1．351 解：（1）求过程的传递函数，由表作图：
从图中可以得到：τ＝25min ＝1500s ； T0＝30min ＝1800s 采用一阶加时延系统则：
将数值代入得：
W0(s)?K0?K0??Se(1?T0s)y(?)?y(0)0.7??1.4x00.51.4e?150S(1?180s)W0(s)?（2） 因为τ/ T0 ＝1500/1800＝0.83＜1 取φ＝0.75的有自衡过程的整定公式：
a．比例系数δ：
?1T??2.6?0?0.08?2.6??0.6??0.83?0.15?2.6?0.48?1.240.83?0.6T0b．积分时间常数Ti ：
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Ti＝0.8T0＝1440 (s)
W0(s)?1.4e??S(T0s?1)第六章 思考题与习题
课后练习题 1-1,1-2,1-7,1-11,1-12,2-1,3-2 部分参考答案与补充内容：
1 在串级控制系统的设计中，副回路设计和副参数的选择应考虑哪几个原则？
答：副回路设计是选择一个合适的副变量，从而组成一个以副变量为被控变量的副回路。副回路设计应遵循的一些原则：
(1) 副参数选择应该时间常数小，时延小、控制通道短的参数作为副回路的控制参数。当对象具有较大的纯时延时，应使所设计的副回路尽量少包括最好不包括纯时延。
(2) 使系统中的主要干扰包含在副环内。在可能的情况下，使副环内包含更多一些干扰。
当对象具有非线性环节时，在设计时将副环内包含更多一些干扰。
(3) 副回路应考虑到对象时间常数的匹配：T01/T02＝3～10，以防止“共振”发生。 (4) 副回路设计应该考虑生产工艺的合理性 (5) 副回路设计应考虑经济原则。
2 图为加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统。工艺要求一旦发生重大事故，立即切断原料的供应。
（1） 画出控制系统的组成框图
（2） 确定调节阀的流量特性气开、气关形式 （3） 确定主副调节器的控制规律及其正反作用方式
解：（1）串级系统方框图如下：
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