过程装备控制技术及应用习题..pptx
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教学要求与学习目标：
1掌握自动控制系统的组成。
2掌握带控制点流程图上常用图形符号的含义。
3掌握方块图的画法。
4掌握闭环控制系统在阶跃扰动作用下，过渡过程的几种基本形式及过渡过程品质指标的含义。
5掌握控制系统的分类教学内容:
1.1化工自动化的主要内容1.2控制系统的组成1.3带控制点的工艺流程图1.4自动控制系统方块图1.5控制系统的分类1.6自动控制系统的过渡过程和品质指标本章学习要点本章思考题及作业第1章自动控制系统基本知识学习重点1掌握自动控制系统的组成，各环节的作用以及各环节之间的联系。
2掌握方块图的画法，对一个具体的控制系统来说，能准确指出被控对象、被控变量、操纵变量、扰动量等参数。
3掌握带控制点流程图上常用图形符号的含义。
4掌握闭环控制系统在阶跃扰动作用下，过渡过程的几种基本形式及过渡过程品质指标的含义。
本章作业：
Pg11：
6、7、补充题1：
求过渡过程性能指标。
、本章思考题：
Pg11：
123、4、5、8、9、10HGJ7-87化工过程检测.控制系统设计符号统一规定第1章自动控制系统基本知识本章例题及习题训练的目的：
1要求能看懂带控制点的工艺流程图；2会根据带控制点的工艺流程图画控制系统的方块图3会求控制系统过渡过程的品质指标第1章自动控制系统基本知识设计以及读带控制点的工艺流程图时。
注意：
6大要素测量点被测变量仪表功能仪表安装位置工段号仪表序号画法方块图要注意的几个要点：
的组成控制系统环节用“方块”表示系信号联箭头符号不能丢号负反馈负不能丢对某一具体的控制系统来说，应指出被控对象、被控变量、操纵变量、干扰变量是什么？
给定值、被控变量不是环节，不用方块表示要点归纳第1章控制系统的基本概念作业讲评本章作业：
Pg11：
6、7、补充题1：
求过渡过程性能指标。
本章思考题：
、Pg11：
1、234、5、89、10材：
么么大qv）时,该系的1-1（教P116）在图1-11的换热器出口温度控制系统中，工艺要求热物料出口温度保持为某一设定值。
试画出该控制系统的方框图；方框图中各环节的输入信号和输出信号是什?
整个系统的输入信号和输出信号又是什?
系统在遇到干扰作用（例如冷物料流量突然增统是如何实现自动控制?
p11：
题6：
解答：
换热器出口温度控制系统控制器执行器换热器测量元件及变送器TsTf（干扰变量）Tme=TTmsum正正反第1章控制系统的基本概念作业讲评各环节的输入和输出信号分别如下：
输入输出换热器操纵变量m（蒸汽流量）、干扰变量f被控变量（管程出口温度T）测量元件与变送器度管程出口温T、管程出口温度的测量值Tm控制器偏差e=TmTs号控制信u执行器号控制信u量操纵变m（蒸汽流量）整个系统的输入信号：
值温度给定Ts量、干扰变f；输出信号：
度管程出口温T控制器执行器换热器测量元件及变送器TsTf（干扰变量）Tme=TmTsum正正反大qv）的系统在遇到干扰作用（例如冷物料流量突然增时,该系统是如何实现自动控制?
答：
冷物料流量突然增大qv时，换热器管程的出口温度受到干扰将降低，温度测量变送器将检测到的信号e号送给控制器，控制器的输入偏差信，控制器发出给号u执行器的信，执行器将自动开大阀门，壳程蒸汽的流量m，克服干扰的作用，将温度T调节到给定值。
控制器执行器换热器测量元件及变送器TsTf（干扰变量）Tme=TTmsum正正反1-2（教材P11：
7）图1-12为贮槽液位控制系统,工艺要求液位保持为某一数值。
试画出该系统的方框图；指出该系统中被控对象、被控变量、操作变量、干扰作用各是什么？
第1章控制系统的基本概念作业讲评本章作业：
、Pg11：
67、补充题1：
求过渡过程性能指标。
本章思考题：
、Pg11：
1234、5、8、9、10：
被控对象：
水槽被控变量水槽的水位；操纵变量水槽出水流量qv2；扰动量：
水槽进水流量qv1、压力解：
水槽水位控制系统方块图：
控制器执行器水槽测量变送器LsLf（干扰变量）Lme=LmLsum（过1-3（补充题1）：
某化学反应器工艺规定操作温度为80010）。
为确保生产安全，控制中温度最高不得超850。
现设计的温度控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如下图所示。
（1）分别求出最大偏差量A、超调B差比、余C、衰减n、过渡时间Ts（温度进入1%新的稳定值即示为系统已稳定）和震荡周期T。
（2）分析此温度控制系统是否满足工艺要求？
T/8458158058007T/min2025第1章控制系统的基本概念作业讲评本章作业：
Pg11：
6、7、补充题1：
求过渡过程性能指标。
本章思考题：
、Pg11：
1、23、4、5、89、10T/min80080572025解：
T/845815差量差比期
（1）分别求出最大偏A、超调B、余C、衰减n、过渡时间Ts（温度进入1%新的稳定值即示为系统已稳定）和震荡周T。
解：
最大偏差：
A=845800=45）/805=4.97%：
减比n=B/B=（845805）/（81580）超调量：
=（845805衰余差：
C=805800=5过渡时间：
Ts=25min震荡周期：
T=207=13min100%yy（tp）y（）s5=4：
1（）T/min800805T/84581572025
（2）分析此温度控制系统是否满足工艺要求？
解：
符合要求：
系统新的稳定值是805，符合工艺规定操作温度为（80010）的要求845850，过符合控制中温度最高不得超850的要求第2章过程装备控制工程基础教学要求与学习目标：
1掌握被控对象的数学建摸和特性参数。
2掌握简单控制系统控制方案的设计。
3掌握控制器常用的控制规律4掌握控制器控制参数的工程整定。
5能根据系统的特殊要求，设计合适的复杂控制系统教学内容:
被控对象的特性2.12.22.3简单控制系统复杂控制系统2.1被控对象的特性教学目的与要求：
1了解被控对象特性的意义和重要性；2掌握对象动态特性的通道的含义3了解被控对象特性的数学建模；4掌握被控对象特性的实验测定方法；5掌握表征被控对象特性的三大参数放大系数K、时间常间数T、滞后时的物理意义及其对控制质量的影响容本节主要内:
2.1.1被控对象的特性及其描述方法2.1.2被控对象的三大特性参数放大系数数K、时间常T、间：
性求数题滞后时本节思考题Pg57：
1、2、3、4；作业：
1训练求取被控对象的特参数Pg57：
52训练由实验反应曲线对象特性的三大参，进而求出被控对象的特性方程式：
补充21训练求取被控对象的特性参数Pg57：
52求数训练由实验反应曲线对象特性的三大参，进而求出被控对象题的特性方程式：
补充22.1被控对象的特性作业讲评2-1（Pg57：
5）试从图2-67某对象的反应曲线中，表示出该对象的放大系数、时间常数和滞后时间。
Hqv1解：
K=有量纲H（T）=0.632H（间）所对应的时T，如图t=0qv1tt0tt0HP58：
图2-67qv1HT0.632H（）2.1被控对象的特性作业讲评qv1tt0tt0HP58：
图2-67AKAT0.632H（）时间常数物理含义的讨论：
11（27）tTHKQdtTdH（tt）THK（Q1e0）写成：
HA1eK（）（27）当t=T时，H（T）K（A1e1）=0.632KA2-2（补充作业题2）：
为了测定某重油预热炉的对象特性，在某瞬定从到为间（假t0=0）突然将燃气量2.5t/h增加3.0t/h，重油出口温度记录仪得到的阶跃反映曲线如图所示。
假定对象为一阶对象，试描述该重油预热炉特性方程式（分别以温度变化量与燃气变化量为输出量与输入量），并解出燃料量变化量为单位阶跃变化量时温度变化量的函数表达式。
（温度测量仪表的测量范围为0200；流量测量仪表的测量范围05t/h。
）燃料量（t/h）t/min3.0.52度温/15012013928t/min重油预热炉的阶跃反应曲线解：
放大倍数：
时间常数：
T=82=6min滞后时间：
=2min重油预热炉的微分方程：
（）2）tdTtTdt6Q（t）etT（tKQ（t）tdT（t2）dtT（t2）60Q（t）（t2）（tt）
（2）燃料油的变化量在单位阶跃变化量时，温度变化量的函数表达式：
TKA（1e6）601（1T0（t6）60t/hK（150120）（3.02.5）（150120）/2000或K1.5（无量纲）（3.02.5）（/50）2.2简单控制系统作业讲评本节思考题：
7、14Pg58：
6、8、9、10、11、12、本节作业：
1强化简单控制系统设计有关基本概念的理解：
Pg5815：
13、162训练简单控制系统的设计：
补充题3、42-3（Pg58：
13）：
在比例积分微分调节器中可以调整的参数有哪几个？
试说明调整其中一个参数时，对调节器的控制作用有什么影响？
答（）d,T1,TDK：
Kpp比例控制作用，Kp比例控制作用而比例控制作用，比例控制作用I，TKI积分作用，积分速度，度消除余差速快，稳定性T，KI积分作用，积分速度，度消除余差速慢，稳定性ITD，微分作用，稳定性。
T，过度灵敏，会出现高频震荡。
2.2简单控制系统作业讲评本节思考题：
Pg58：
6、7、8、9、10、11、12、题14、本节作业：
1强化简单控制系统设计有关基本概念的理解：
Pg58：
13、15、162训练简单控制系统的设计：
补充3、42-4（Pg58：
15）：
调节器控制规律选择的依据是什么？
答：
参见教材Pg34。
（或参见上课讲义PPT，附后）（比例P）、比例积分PI）、比例积分微分PID）的比较控制规律数学表达式可调参数优缺点适应场合比例P（）比例积分（PI）比例积分微分（PID）u=KpepK,（d）100%1Kpd控制及时、过渡时间短、克服干扰能力强。
但控制结果有余差适用于控制通道滞后较小，负荷变化较小，工艺上没有提出余差要求的系统.如：
液位11edt）TuKp（eKp，T1用于控制通道滞后较小，负荷变化较小，工艺参数不允许有余差的系统.如：
压力、流量等能消除余差。
但积分控制作用比较缓慢、控制不及时，系统稳定性下降dtuedtTDKpeT11p1deK,T,TD用于容量滞后较大，负荷变化大，控制质量要求较高的系统。
如温度、成分控制质量高，积分作用可消除余差，微分作用可提高系统的稳定性但参数整定较麻烦。
2.2简单控制系统作业讲评2-5（Pg58：
16）设计控制系统时，必须确定和考虑哪些方面的问题？
答：
1首先要对被控对象动态和静态特性作全面的了解，还要对工艺、设备有深入了解。
2确定正确的控制方案：
包括被控变量的选择；操纵变量的选择；检测变送元件及检测位置的选择；执行器的选择；控制器及控制规律的选择。
3对控制器的参数进行工程整定，调到最佳值。
（参见上课PPT，附后）：
Pg58本节思考题：
6、7、8、9、10、1112、14、题本节作业：
1强化简单控制系统设计有关基本概念的理解：
Pg58：
13、15、162训练简单控制系统的设计：
补充3、43单回路控制系统的设计思路被控变量的选择操纵变量的选择检测变送元件及检测位置的选择执行器的选择控制器及控制规律的选择对控制器的参数进行工程整定了解被控对象确定控制方案被控变量干扰作用y给定值控制器执行器被控对象f测量元件与变送器yse=ymysumym偏差控制信号操纵变量2-6（补充题3）：
图为一蒸汽加热器，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？
一般情况下，其中哪些为可控量，哪些为不可控量？
如果要设计一温度控制系统，一般应选择什么量为被控变量和操纵变量？
为什么？
如果物料温度过高时会分解，试确定控制阀的气开、气关形式和控制器的正、反作用方向？
2.2简单控制系统作业讲评答：
影响物料出口温度的主要因素有：
加热蒸汽的流量、压力；被加热物料的流量、入口温度；传热情况等。
一般情况下，可控量为加热蒸汽流量，其它量为不可控量。
如果要设计一温度控制系统，一般应选择加热器内的物料温度或物料出口温度为被控变量，这是工艺生产中的主
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