过程自动化控制华东理工.docx

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过程自动化控制华东理工

例和1副：

串回级路控；制其系中统有副回2路个具被有控较变强量迅，速有的抗扰主动能回路力，其控制器正反作用选择是和特性有关。

被控对象是指

例2：

被控变量是指操纵变量是偏差是指

、简答题

通道的概念，并说明两个通

例1：

简述控制通道与扰动通道的概念，并说明两个通道对过程特性参数的不同要求。

扰动扰f（动t）通不道变的）响应曲线：

当变量f（t）做阶跃变化（控

制作用q（t）不变）特时被控变量的时间性c（t

控制通道：

操纵变量q（t）对被控变量c（t）的作用途径扰动通道：

扰动变量f（t）对被控变量c（t）的作用途径做阶跃变化（扰c（t）

例2计、时阐选述择气气开开阀阀与与气气关关阀阀的的特依点据，。

并说明控制系统设气开阀：

供气量越大，阀门开度越大，而在失气时则全关，称FC型。

气关开阀，：

称供FO气型量。

越大，阀门开度越小，而在失气时则全选择依据：

F从O工艺生产安全考虑例3自、的描概述念控？

制系统的单项性能指标有哪些？

并说明各

第三部分：

复习题解答

、基本概念

1、根据曲线进行凑试的控制器参数整定方法称为

5、前馈控制要求主要扰动控制装置

衰减曲线法。

简单均匀控制与简单控制相比，PI控制器积分时间是指在输入作阶跃变化时输出达到纯比例输出的2倍所对应的时间。

4、广义对象包括哪些通常将过程、执行器、检

测元件与变送器的组合_，不包括控制装置。

散、

7、

8、

设定值变化的控制系统称为什么？

随动控制系统其主要任务是什么？

输出（指示值）应迅速和正确的随着输入值而变化（测量值）。

值保持不变的反馈控制系统称为定值控制

单调衰减；

变的反馈控制系统称为定值控制

到预主要期任的变常务的量是反。

：

馈抗控拒制外系界统干称扰为、定使值被控控制变

有衰减振振荡荡、等衰哪减些振

闭偏

，产生偏

后施，加控被控制，变控量制还未超前变化之前，

10、闭环控制系统与开环控制系统的概念及特点。

差环来控制进）行：

控制控制。

器按照被控变量?

差存后在的才问进题行：

控当制被，控使变得量控偏制离作设用定滞值后，。

产生偏?

前定值馈控的制变（化开按环补控偿制原）理：

进控行制工器作根。

据扰动或设?

特根点据11、希望控制通道的放大系数怎么样，时间常数

？

仪

的

14、

允许误差的概念，并说明仪表精度

16．

的多少倍？

但定它时是

的，

是需要按

17、电涡磁轮流流量量计计，、哪涡种街属流于量容计积、式流椭量圆计齿？

轮流量计、

18、在串级控制系统设计时，副控制器的控制规律一般选什么？

并说明理由。

串级控制系统中对副变量的要求不严。

在控制过程中，副变量是不断跟随主控制器的输出变化而变化的，所以副控制器一般采用比例控制规律就行了，必要时引入适当的积分作用，而微分作用一般是不需要的

19、前馈控制属于开环控制还是闭环控制？

前馈控制（开环控制）：

控制器根据扰动或设定值的变化按补偿原理进行工作

23、串级控制系统的副回路应包括所有扰动？

24、测量仪表精度等级数值越小，则代表仪表的测量越准确。

25、CIPS是分散控制系统的简称。

计算机集成过程系统

26、数字式控制器中的A/D起到将模拟量转换成数字量的功能。

27、均匀控制是通过阀门定位器来实现的。

28、性曲变线送的器斜量率程？

迁移、零点迁移会改变其输入输出特

29、定值控制系统中控制器采用内、外设定方式中的哪一种？

30、在串级控制系统设计时，主、副变量的选择原则是什么？

主变量的选择原则与简单控制系统中被控变量的选择原则是一样的。

副变量的选择原则是：

（1）主、副变量问应有一定的内在联系，副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的变化；

（2）通过对副变量的选择，使所构成的副回路能包含系统的主要干扰；

（3）在可能的情况下，应使副回路包含更多的主要

、综合题

台精度等级为0.5级，量程范围为0～600℃的电子电位差计。

试问：

（1）它的最大允许绝对误差是多少？

校验时，如最大绝对误差为5℃，问此表是否合格？

如果某反应器最大压力为0.6MPa，允许最大绝对误差为±0.02MPa。

（1）现用一台测量范围是0～1.5MPa，精度为

1误.5差级要的求压？

力表来进行测量，问能否符合工艺上的

解：

（1）因为反应器最大压力为0.6MPa，仪表示值最大值取2倍为1.2MPa，所以0～1.5MPa的仪表可用，当选用测量范围为0～1.5MPa，精度为1.5级的压力表来进行测量时，允许的最大绝对误差为

（2）若采用一台测量范围是0～1.0MPa，精度为

1试.5说级明的其压理力由表。

来进行测量，问能符合误差要求吗？

因为反应器最大压力为0.6MPa，仪表示值最大值取4/3倍为0.8MPa，所以0～1.0MPa的仪表可用。

当选用测量范围为0～1.0MPa，精度为1.5级的压力表来进行测量时，允许的最大绝对误差为

3、

11

系列电容式差压变送器调校实验中，

得到如下一组

正行程实测（mA）

4.00

是多少？

12.07

16.05

12度得60.0.最等050大级。

绝

反行程实测（mA）

4.00

7.99

11.99

16.01

对误差变2为0.000.12mA,

4、一台温度比例控制器，测温范围为0℃-1000℃控制器的输出信号变化范围为4mA-20mA。

当温度给定值由600℃变动到650℃时，其输出由8mA变到12mA。

试求该控制器的比例度及比例增益。

该控制器是属于正作用还是反作

化例题范：

围为一台40比0~例80作0℃用的，温控度制控器制的器输，出其范温围度是的变

4相例~度应20。

的m输A。

出当从温8度m从A变6为001℃2m变A化，到试7求00该℃控时制，器控的制比器

解：

这说明在这个比例度下，温度全范围变化（相当于400，控制器的输出从最小变为最大，在此区间内，成比例的。

出料

进料

1）指出本例中被控对象、被控变量、操纵变量以及扰动。

2）如果夹套进水量在t=0min时产生一个阶跃信号，夹套反应器的温度对象近似为一阶滞后环节，其变化情况如图b。

试采用阶跃扰动法求取K、T、τ的值，并写出数学方程式。

3）请画出该夹套反应器内容器温度控制系统的带检测控制点的流程图以及方块图。

4）应该选择何种测温元件？

为什么？

6：

某台DDZ-Ⅲ型比例积分控制器，该控制器为正作用，其比例度为200%，积分时间为2分。

稳态时，输出为7mA。

某一瞬间输入突然增加了0.5mA,试问经过4分钟后输出将由7mA变化到多少？

可解得

7为：

1某～比5V例,调当节比器例输度入信δ为号6为0%时4，～输20入m变A,化输6出m信A号

引起的输出变化量是多少？

解：

根据题意可得

直接蒸气加热

将器加的过热程蒸汽特量性，从在25mt03时/h刻增突加然到

28m3/h，热物料出口温度的阶跃响应曲线如图所示。

求取该过程放大系数、时间常数和滞后时间。

解：

放（大1）系由数温度响应曲线可知

时间常数T=6-2=5（min）时滞

9。

设大、小两个调节阀的最大流通能力分别为C均A为ma气x=开10阀0，，C试B求ma两x=个4，阀可并调联范后围的可RA调=范RB围=3。

解：

因为

故，可得小阀的最小流通能力为

力为当0.大13、3，小

大并流联通组能合

分程后阀的可调范围比用单个阀的可调范围约增

大了26.1倍，大大扩展了可调范围。

热炉

副控

作

器

该示

图8-6加热炉温度-压力串级控制系统

图8-7加热炉温度-压力串级控制系统方块图

（2）控制器的正、反作用（如何确定？

）

因为：

所以：

副控制器应选反作用。

因为

主控制器

所以：

主控制器应选反作用

若两者一致，则选正作用

11、下面是管式加热炉的两种控制方案，

（1）有什么不同？

（2）如果被加热原料的流量是主要扰动，用下图来控制发现控制质量较差，而该扰动可测不可控，针对这种情况，试设计一复杂控制系统来解决？

画出设计方案带检测控制点的流程图以及方块图。

3）如果燃料油的热值变化较大，试设计一合理的控制系统

举例：

如果发现种情方案

解

如

热

况

动

可

下

某前

炉汽包液位控制系统的示意

蒸汽

汽汽包

室

2）如果冷水阀前后压力波

液变出定，包副画确用汽为求，作以力要图反个压。

程、一水统流正计冷系艺的

的：

液（位1

能因过为低：

。

从因安此全，的当角供度气考中虑断，时锅，炉冷汽水包

内的液位不能过低。

因此，当供阀应该全开。

所以：

控制阀应该选择气关阀。

因为：

所以：

控制器应选正作用。

当加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时，液位L降低，检测变送环节LT把信息送给控制器LC，L开根大据冷偏水差阀及，控使制液规位律发LLT出回控升制到信设号定给值执。

行LC

汽制

副控制器：

因为：

所以：

副控制器选正作用。

主控制器：

因为：

所以：

主控制器选反作用。