过程控制工程第一章答案(孙洪程著).docx

第一章 思索题及习题何谓限制通道何谓干扰通道它们的特性对限制系统质量有什么影响答：所谓“通道，就是某个参数影响另外一个参数的通路，这里所说的限制通道就是限制作用(一般的理解应当是限制器输出)U(s)对被控参数Y(s)的影响通路(一般的理解是限制作用通过执行器影响限制变量，然后限制变量通过被控对象再影响被控参数，即广义对象上的限制通道)。同理，干扰通道就是干扰作用F(s)对被控参数Y(s)的影响通路。干扰通道的特性对限制系统质量影响如下表所示。限制通道的特性对限制系统质量影响如下表所示如何选择限制变量答： 所选限制变量必需是可控的。 所选限制变量应是通道放大倍数比拟大者，最好大于扰动通道的放大倍数。 所选限制变量应使扰动通道时间常数越大越好，而限制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小。 所选限制变量其通道纯滞后时间应越小越好。 所选限制变量应尽量使干扰点远离被控变量而靠近限制阀。 在选择限制变量时还需考虑到工艺的合理性。一般来说，生产负荷干脆关系到产品的产量，不宜常常变动，在不是非常必要的状况下，不宜选择生产负荷作为限制变量限制器的比例度变更对限制系统的限制精度有何影响对限制系统的动态质量有何影响答：当Gc(s)=Kc时，即限制器为纯比例限制，那么系统的余差与比例放大倍数成反比，也就是与比例度成正比，即比例度越大，余差也就越大。Kc增大, 减小，限制精度提高(余差减小)，但是系统的稳定性下降。 4：1衰减曲线法整定限制器参数的要点是什么答：衰减曲线法是在系统闭环状况下，将限制器积分时间Ti放在最大，微分时间Td放在最小，比例度放于适当数值(一般为100%)，然后使由大往小渐渐变更，并在每变更一次值时，通过变更给定值给系统施加一个阶跃干扰，同时视察过渡过程变更状况。假如衰减比大于4：1，应接着减小，当衰减比小于4：1时应增大，直至过渡过程呈现4：1衰减时为止。找到4：1衰减振荡时的比例度s，及振荡周期Ts。再按经验公式，可以算出采纳不同类型限制器使过渡过程出现4：1振荡的限制器参数值。依次将限制器参数放好。不过在放积分, 微分之前应将多放在比计算值稍大(约20%)的数值上，待积分, 微分放好后再将放到计算值上。放好限制器参数后可以再加一次干扰，验证一下过渡过程是否呈4：1衰减振荡。假如不符合要求，可适当调整一下值，直到到达满足为止。 图为一蒸汽加热设备，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答：影响物料出口温度的主要有：蒸汽流量, 物料流量为影响物料出口温度的主要因素。 假如要设计一温度限制系统，你认为被控变量与限制变量应选哪些参数为什么答：被控变量为物料出口温度，限制变量为蒸汽流量。因为物料出口温度表征了系统的质量指标，蒸汽流量是可控的，无纯滞后，靠近限制阀，限制通道时间常数较小。 假如物料在温度过低时会凝聚，应如何选择限制阀的开, 闭形式及限制器的正, 反作用答：为防止在气源供气中断，或限制器出故障而无输出时出现物料凝聚，应选气闭式。当出口温度降低时，要求蒸汽流量加大，即限制阀输入减小，限制器输出减小，此时限制器输入由于测量值减小而减小，限制器选正作用。 图为热交换器出口温度限制系统，要求确定在下面不同状况下限制阀开, 闭形式及限制器的正, 反作用： 被加热物料在温度过高时会发生分解, 自聚。答：限制阀气闭式，限制器的反作用。 被加热物料在温度过低时会发生凝聚。答：限制阀气开式，限制器的正作用。 假如限制变量为冷却水流量，该地区最低温度在0以下，如何防止热交换器被冻坏。答：限制阀气闭式，限制器的反作用。单回路系统方块图如下图。试问当系统中某组成环节的参数发生变更时，系统质量会有何变更为什么答：当KC, KV, K0增加时，系统的余差减小，但系统稳定性下降。T0增加时， 系统的工作频率降低，限制速度变慢。这样就不能刚好地克制干扰的影响，因而，系统的限制质量会越差。0增加时，使系统限制不刚好，使动态偏差增大，而且还会使系统的稳定性降低。Kf增加时，系统的余差也变大，即限制静态质量变差。Tf增加时，限制过程的品质会提高。f增加时，质量没有影响。有一如下图的加热器，其正常操作温度为200，温度限制器得测量范围是150250，当限制器输出变更1%时，蒸汽量将变更3%，而蒸汽量增加1%，槽内温度将上升。又在正常操作状况下，假设液体流量增加1%，槽内温度将会下降l。假定所采纳的是纯比例式限制器，其比例度为100%，试求当设定值由200提高到220时，待系统稳定后，槽内温度是多少摄氏度？答：当设定值由200提高到220时，限制器输出变更 20/200=10%，蒸汽量增加30%，液体流量不变，槽内温度将上升×30=6，所以待系统稳定后，槽内温度是206。在u=50阶跃干扰作用下，测得某温度对象限制通道得响应数据如下：依据上述数据用反响曲线法计算PI限制器参数。答：从响应数据得干扰起作用点为0.6min，227，即=0.6min，拐点为1.0min，280，即T0=2.0min-0.6min=1.4 min，设采纳型仪表，测量范围为100250，所以， K0=u=/PK0/ T0)××××1.4) ×100%=32.8%Ti×0.6=1.98 min