《自动化仪表和过程掌控》练习题与参考的答案Word文档下载推荐.docx

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另一个是药物与添加剂的比值控制系统,保持二者的比例关系.

四、分析与计算题

1、有一台温度变送器，量程为400－600℃，输出为4－20mA，当温度从500℃变化到550℃时，变送器从多少变为多少？

答：

500℃时输出为：

（20－4）×

［（500－400）/（600－400）］＋4＝12mA

［（550－400）/（600－400）］＋4＝16mA

即：

当温度从500℃变化到550℃时，变送器从12mA变为16mA。

2.某仪表的测量范围为—200--600℃，仪表的精度为0.5级，在600℃该仪表指示为604℃，问该仪表是否超差？

某仪表的测量范围为—200--600℃，仪表的精度为0.5级，在600℃该仪表指示为604，问该仪表是否超差？

（600—（—200））×

0.5=4℃

该仪表不超差。

3.某测量仪表的测量范围是+200~+500℃精度等级为为5.0，求当其示值为200℃和500℃时,被测点的真实温度（真值）大约为多少？

3、答：

某测量仪表的测量范围是+200~+500℃,精度等级为为5.0，求当其示值为200℃和500℃时,被测点的真实温度（真值）大约为多少？

△max=±

5.0%（500-200）=±

15

示值为200℃时真值在185和215℃之间

示值为500℃时真值在485和515℃之间

4、如下图所示的隔焰式隧道窑烧成带温度控制系统，烧成带温度是被控变量，燃料流量为操纵变量。

试分析：

（1）该系统是一个什么类型的控制系统？

画出其方框图；

（2）确定调节阀的气开、气关形式，并说明原因。

（1）该系统是一个串级控制系统，其方框图为：

（2）当调节阀气源出现故障失去气源时，为保证系统安全，应使阀门处于关闭位置，故调节阀采用气开式。

5、如下图所示的液体储罐，设进水口和出水口的体积流量分别是

和

，输出变量为液位

，储罐的横截面积为

。

试建立该液体储罐的动态数学模型

完整解答过程如下（含评分标准）：

液位的变化满足动态物料平衡关系：

液罐内蓄液量的变化率＝单位时间内液体流入量－单位时间内液体流出量：

……………………………………………………………………………（2分）

以增量形式表示各变量偏离起始稳态值的程度。

（式1）………………………………………………………………（2分）

由重力场中无粘性不可压缩流体定常流动的伯努利方程：

…………………………………………………………（2分）

得：

故

……………………………………………………………………（2分）

对非线性项进行泰勒级数展开，并取线性部分：

………………………………………………………………（1分）

将上式代入（式1），得：

整理并省略增量符号，得微分方程：

…………………………………………………………………………（1分）

经拉氏变换可得传递函数为：

………………………………………………………………………（2分）

什么是过程控制？

过程控制是生产过程自动化的简称。

过程控制的特点

1，系统由被控过程与系类化生产的自动化仪表组成

2，被控过程复杂多样，通用控制系统难以设计

3，控制方案丰富多彩，控制要求越来越高

4,控制过程大多属于慢变过程与参量控制

5，定值控制是过程控制的主要形式

过程参数检测仪表通常由传感器和变松器组成。

测温仪表的选用原则

1，仪表精度等级应符合工艺参数的误差要求

2，选用的仪表应能操作方便、运行可靠、经济、合理，在同一工程中应尽量减少一起的品种和规格

3，仪表的量程应大于工艺要求的实际测温范围，但也不能太大。

4，热电偶是测温仪表的首选检测元件，但当在低温测量时还是选用热电阻元件合适

5，对装有保护套管的测温元件，保护套管的耐压等级应不低于所在管线或设备的耐压等级，其材料根据最高使用温度及被测戒指的特性确定

压力是指作用于单位面积上的力，即物理上的压强

流量

单位时间内流过工艺管道某截面的流体数量称为瞬时流量，而把某一段时间内流过工艺管道某截面的流体总量称为累计流量

调节器的功能

1，偏差显示

2，输出显示

3，内外给定的选择

4，正反作用的选择

5，手动切换操作

6，其他功能

执行器由执行机构和调节机构两部分组成。

执行器的气开，是指当气压信号p>

0.02MPa时，阀门由关闭逐渐打开；

气关相反

调节阀的流量特性是指控制介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度之间的关系

理想流量特性是指当调节阀前后压差一定是获得的流量特性

理想流量特性主要有三种，直线流量特性，对数（等百分比）流量特性，快开流量特性

直线流量特性是指流过调节阀的相对流量与阀门的相对开度成直线关系，即阀杆单位行程变化所引起的流量变化是常数。

适用于中等开度，且负荷变化不大的过程

对数流量特性是指单位行程变化所引起的相对流量变化与该点的相对流量成正比关系，适用于负荷变化打的过程

快开流量特性是指小开度时就有较大的流量，随着开度的增大，流量很快达到最大

流量特性的选择必须保证系统总的放大系数在整个操作范围内保持不变。

有自衡特性

当原来处于平衡状态的过程出现干扰时，其输出量在无人或无控制装置的干预下，能够自动回复到原来或新的平衡状态

单容过程。

只有一个储存容积的过程

M序列的产生方法通常有两种，一是用移位寄存器产生，二是用软件实现。

简单控制系统控制参数的确定原则

1，选择结果应使控制通道的静态增益K0尽可能大，时间常数Ｔ０，选择恰当。

２，控制通道的纯滞后时间ｔ０应尽可能的小，一般ｔ与Ｔ０的比值小于０．３．

３，干扰通道的静态增益Ｋｆ应尽可能的小；

时间常数Ｔｆ应尽可能的大，其个数尽可能的多；

扰动进入系统的位置应尽可能远离被控参数而靠近调节阀。

４，当广义被控过程有几个一阶惯性环节串联而成时，应尽可能的设法使几个时间常数中的最大与最小的比值尽可能的大，一边尽可能提高系统的可控性。

调节规律的选择原则

调节器的正反作用方式选择

串级控制

将两个调节器串联在一起工作、各自完成不同任务的系统结构，就称为串级控制结构

串级控制系统的控制效果

１，能迅速客服进入副回路的干扰

２，能改善控制通道的动态特性，提高工作频率

３，能适应负荷和操作条件的剧烈变化

串级控制系统的特点

１，对进入副回路的干扰有很强的一致能力。

２，能改善控制通道的动态特性、提高系统的快速反应能力。

３，对非线性情况下的负荷或操作条件的变化有一定的自适应能力。

串级控制系统的适用范围

１，容量滞后较大的过程

２，纯滞后较大的过程

３，干扰变化剧烈、幅度大的过程

４，参数互相关联的过程

５，非线性过程

串级控制系统的副回路的设计与副参数选择原则

１，副参数要物理可测、副对象的时间常数要小、纯滞后时间应尽可能短

２，副回路应尽可能多得包含变化频繁、幅度大的干扰

３，主副被控过程的时间常数要适当匹配

４，应综合考虑控制质量和经济性要求

主调节器起定值控制作用，副调节器起随动控制作用，这是选择调节规律的基本出发点

相对增益与耦合特性关系

当某通道的相对增益越接近于１，则由该通道组成的控制回路受其他控制回路的影响就越小；

当个控制回路之间无耦合关系时，则构成回路的每个过程通道的相对增益都应为１，因而无耦合过程的相对增益矩阵必为单位阵。