《过程控制系统》复习试题

答:控制器参数整定的任务是:根据已定的控制方案,来确定控制器的最佳参数值(包括比例度?积分时间T1微分时间TD),以便使系统能获得好的控制质量。

控制器参数的工程整定法主要有临界比例度法、衰减曲线法和经验凑试法等。 6、什么是调节器的控制规律?基本控制规律有哪几种?各有什么特点? 答:调节器的输出信号随着它的输入偏差信号变化的规律叫控制规律。

基本控制规律有:①双位控制:输出不是最大,就是最小,只有两个位置。 ②比例控制:控制作用及时,有余差。 ③积分控制:具有消除余差的作用。 ④微分控制:具有超前调节的作用。 7.串级系统有什么特点?

⑴对进入副回路的干扰有很强的克服能力;

⑵改善了被控过程的动态特性,提高了系统的工作频率;对进入主回路的干扰控制效果也有改善; ⑶对负荷或操作条件的变化有一定自适应能力。 8.过程控制系统有什么特点? 过程控制的特点:

⑴控制对象——被控过程复杂、控制要求多样 ⑵控制方案丰富多彩

⑶控制过程大多数属于慢过程与参数控制 ⑷定值控制是过程控制的主要形式

⑸过程控制系统由规范化的、系列化的检测与控制仪表或自动化装置组成 9. 自动调节阀按照工作所用能源形式可分为哪几种,各有什么特点?

电动调节阀:电源配备方便,信号传输快、损失小,可远距离传输;但推力较小。 气动调节阀:结构简单,可靠,维护方便,防火防爆;但气源配备不方便。 液动调节阀:用液压传递动力,推力最大;但安装、维护麻烦,使用不多。 10.气动调节阀主要由哪两部分组成?各起什么作用? 答:气动调节阀由执行机构和控制机构(阀)两部分组成。

执行机构是推动装置,它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置。 控制机构是阀门,它将阀杆的位移转换为流通面积的大小。 11.什么叫气动调节阀的气开式与气关式?起选择的原则是什么? 答:气动调节阀在气压信号中断后阀门会复位。

无压力信号时阀全开,随着信号增大,阀门逐渐关小的称为气关式。 反之,无压力信号时阀全闭,随着信号增大,阀门逐渐开大称的为气开式

阀门气开气关式的选择原则:

当控制信号中断时,阀门的复位位置能使工艺设备处于安全状态 12. 简单控制系统由哪几部分组成?

答:简单过程控制系统的结构与组成:指由一个测量变送器、一个控制器、一个执行器(控制阀)和一个对象(四个基本环节)所构成的单闭环控制系统。

13.试分析比例、积分、微分控制规律各自的特点,积分和微分为什么不单独使用? 1)比例控制及时、反应灵敏,偏差越大,控制力越强;但结果存在余差。 2)积分控制可以达到无余差;但动作缓慢,控制不及时,不单独使用。

3)微分控制能起到超前调节作用;但输入偏差不变时,控制作用消失,不单独使用 14.简单归纳控制系统设计的主要内容。 1)控制系统方案设计; 2)工程设计; 3)工程安装和仪表调校; 4)调节器参数整定。

14.什么是衰减曲线法?有何特点? 解答:衰减曲线法是在纯比例运行下通过使系统产生衰减振荡,得到衰减比例度δS 和衰减周期 TS(或上升时间 T 升),然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值。 这种方法比较简便,整定质量高,整定过程安全可靠,应用广泛,但对于干扰频繁,记录曲线不规则的系统难于应用。

四、计算题(30分,共3小题)

1.某换热器的温度控制系统,给定值为200 ℃。在阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图所示。试求最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡过程时间(±2%)。

解:最大偏差:

A = 230-200 = 30℃;

余差: C= 205-200 = 5℃;

衰减比: n = y1: y3 =(230-205):(210-205)= 25:5 = 5:1 振荡周期:T=20-5=15min 过渡时间:t=22min

2.某化学反应器工艺规定的操作温度为(900±10)℃,考虑安全因素,要求控制过程中温度偏

离设定值不得超过80℃。现设计的定值温度控制系统,在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图,试求最大动态偏差、衰减比、振荡周期,过渡过程时间(±2%)该系统能否满足工艺要求?

解:最大动态偏差:A?950?900?50℃ 衰减比:n?y1950?90842???4.2 y3918?90810振荡周期:T?45?5?40min 余差: C?908?900?8℃ 过渡过程时间:47min

因为最大动态偏差50℃小于要求的80℃,所以该系统能满足工艺要求。

3.某发酵过程工艺规定的操作温度为(40±2)℃,考虑发酵效果,要求控制过程中温度偏离给定值最大不得超过6℃。现设计的定值温度控制系统,在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如下图,试求最大偏差、衰减比、余差、过渡时间(±2%!)和振荡周期,该系统能否满足工艺要求?

解:

最大动态偏差:A?45?40?5℃ 余差: C?41?40?1℃ 衰减比:n?y145?414???4:1 y342?411过渡过程时间:23min

振荡周期:T?18?5?13min

因为最大动态偏差5℃小于要求的6℃,所以系统能满足工艺要求。 4.某一标尺为0~1000℃的温度计,出厂前校验数据如下: 标准表读数/℃ 被校验表读数/℃ 0 0 200 201 400 402 600 604 800 806 1000 1001 求:该表⑴最大绝对误差;⑵仪表的精度;⑶如果工艺要求允许最大误差为±5℃,该表是否能用?

解:

标准表读数/℃ 被校验表读数/℃ 绝对误差 满度相对误差 0 0 0 200 201 +1 +0.1% 400 402 +2 +0.2% 600 604 +4 +0.4% 800 806 +6 +0.6% 1000 1001 +1 +0.1% ⑴最大绝对误差:+6℃ ⑵仪表的精度:1级

⑶如果工艺要求允许最大误差为±5℃,该表?max?a?SFS1?1000??10℃,不能用 1001005.如果某反应器最大压力为1.0MPa,允许的最大绝对误差为0.01MPa,现用一台测量范围为0~1.6MPa、精度为1级的压力表进行测量,问:能否符合工艺要求?若用一台测量范围为0~1.0MPa、精度为1级的压力表进行测量,问:能否符合要求?

解:

测量范围为0~1.6MPa、精度为1级的压力表的允许的最大绝对误差为:

?max?a?SFS1?1.6??0.016MPa,大于0.01MPa,不能符合工艺要求 100100测量范围为0~1.0MPa、精度为1级的压力表的允许的最大绝对误差为:

?max?a?SFS1?1.0??0.01 MPa,等于0.01MPa,从允许的最大绝对误差角度,能符合工100100艺要求,但量程不符合!

6.如果某反应器最大压力为0.8MPa,允许的最大绝对误差为0.01MPa,现用一台测量范围为0~1.6MPa、精度为1级的压力表进行测量,问:能否符合工艺要求?若用一台测量范围为0~1.0MPa、精度为1级的压力表进行测量,问:能否符合要求?

解:

测量范围为0~1.6MPa、精度为1级的压力表的允许的最大绝对误差为:

?max?a?SFS1?1.6??0.016MPa,大于0.01MPa,不能符合工艺要求 100100测量范围为0~1.0MPa、精度为1级的压力表的允许的最大绝对误差为:

?max?a?SFS1?1.0??0.01 MPa,等于0.01MPa,从允许的最大绝对误差角度,能符合工100100艺要求,量程也符合!

7.某温度控制系统,控制温度为800℃,要求绝对误差不超过±7℃,现选择一台测量范围为0~1200℃、精度等级为1.0级的仪表,问:是否合适?如果不合适,应如何选择?

解:

测量范围为0~1200℃、精度等级为1。0级的仪表,其最大误差:

?max?a?SFS1?1200??12℃,12℃大于7℃,不合适 100100应选择测量范围为0~1200℃、精度等级为0。5级的仪表

?max?a?SFS0.5?1200??6℃,6℃小于7℃,合适 1001008.用差压变送器测量某储罐的液体,差压变送器安装位置如图;导出变送器所测出的差压值?p与液位高度H之间的关系。变送器零点要不要迁移?如果迁移,迁移量?

解: ⑴

p??p0??1gH??1gh1;p??p0??2gh2;

?p?p??p???1gH?g(?1h1??2h2)

H?0时,?p?g(?1h1??2h2)?0!需要零点迁移

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