控制过程.doc

1、过程控制变量主要有（压力、流量、温度、物位 成分和物性）六大类。2、控制系统中选择气开阀或气关阀主要从（安全生产）角度考虑。3、下列说法正确的是：（干扰幅值越小越好 ）4、仪表间联络的电信号国际标准信号规定为（电流信号为420mADC，电压15VDC；）5、下列关于操控量的选择说法不正确的是（ D ）A、操控量应在工艺上是可控量； B、操控量一般比干扰对控制变量影响更加灵敏；C、选择操控量时要考虑工艺的合理性和经济性； D操控就是被控量。6、自动控制系统的组成主要有那几个部分？自动控制系统按设定值情况主要分哪几类?答： 组成：控制器、执行器、被控对象、测量变送器。或者画出系统结构框图。自动控制系统的分类：（1）定值控制系统；（2）随动控制系统；（3）程序控制系统。7、为什么压力、流量的调节一般不采用微分规律？而温度、成分调节多采用微分调节规律？答：对于压力、流量等被控变量来说，对象调节通道时间常数T0较小，而负荷又变化较快，这时微分作用和积分作用都要引起振荡，对调节质量影响很大，故不采用微分调节规律。而对于温度、成分等测量通道和调节通道的时间常数较大的系统来说，采用微分规律这种超前作用能够收到较好的效果。8、在设计控制系统时，被控变量的选择原则有哪些？答：（1）被控变量要代表一定的工艺重要变量；（2）能进行频繁操作；（3）尽量取直接性能指标；（4）被控变量要容易测量，有足够的灵敏度；（5）考虑工艺的合理性和国内仪表产品现状；（6）被控变量要独立可控。9、某发酵过程工艺操作温度为（402）C。考虑到发酵效果，控制过程中温度偏离设定值最大不能超过6C。先设计一定值控制系统，在阶跃扰动系统的最大偏差、衰减比、余差、过渡时间（按被控变量进入2%新稳态值即达到稳定来确定）和振荡周期等过渡过程指标，并回答该系统能否满足工艺要求？解：由反应曲线可知：最大偏差 A=45-40=5C余差 C=41-40=1C衰减比 第一个波峰值B=45-41=4C，第二个波峰值B=42-41=1C，所以 n=B/ B=4:1过渡时间 由题要求，被控变量进入新稳态值的2%，就可以认为过渡过程已经结束，那么限制范围应是41（2%）=0.82C，由图可看出，过渡时间 Ts=23min振荡周期 T=18-5=13min工艺要求调节过程中不要超过6C，而A=5C小于6C，所以满足工艺要求。10、如图温度控制系统中，控制阀门的气开、气关形式和控制器的正反作用。（1）当物料为温度过低易析出晶体颗粒的介质，调节介质为过热蒸汽；（2）当物料为温度过高易结焦分解的介质，调节介质为过热蒸汽；（3）当物料为温度过低易析出晶体颗粒的介质，调节介质为待加热软化水；（4）当物料为温度过高易结焦分解的介质，调节介质为待加热软化水。解：由题知，介质在温度过低时候会析出晶体，所以为了防止析出晶体，加热蒸汽不允许关断，阀门应选择常开，为气关阀；由题知，蒸汽增加，介质温度上升，对象取“+”。阀门气关取“-”由控制器正反作用判别式可知：控制器取正作用。（2）由题知，介质在温度过高时候会结焦，所以为了防止结焦，加热蒸汽在故障时应该关断，阀门应选择常关，为气开阀；由题知，蒸汽增加，介质温度上升，对象取“+”。阀门气开取“+”由控制器正反作用判别式可知：控制器取反作用。（3）由题知，介质在温度过低时候会析出晶体，所以为了防止析出晶体，待加热软化水不能过多，阀门应选择常关，为气开阀；由题知，待加热软化水增加，介质温度下降，对象取“-”。阀门气开取“+”由控制器正反作用判别式可知：控制器取正作用。 （4）由题知，介质在温度过高时候会结焦，所以为了防止介质结焦，待加热软化水在故障时不能停，阀门应选择常开，为气关阀；由题知，待加热软化水增加，介质温度下降，对象取“-”。阀门气关取“-”由控制器正反作用判别式可知：控制器取反作用。11、图所示是一反应器温度控制系统示意图。A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度保持不变。图中TT表示温度变送器，TC表示温度控制器。试画出该温度控制系统的方块图，并指出该控制系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量变化的扰动各是什么？解：反应器温度控制系统中被控对象为反应器；被控变量为反应器内温度；操纵变量为冷却水流量；干扰为A、B物料的流量、温度、浓度、冷却水的温度、压力及搅拌器的转速等。反应器的温度控制系统的方块图如图所示。图T反应器内温度；Tsp反应器内温度设定值13、自动控制系统是具有被控变量（负反馈）的闭环系统。14、下列哪种控制规律可以消除余差（积分控制）15、当信号压力增大时，推杆向下移动的执行机构称为（正作用执行机构）16、选择被控变量时不必遵循的原则是（C）A、被控变量一般都是工艺过程中比较重要的变量；B、被控变量应是独立可控的，并且需要较频繁的控制；C、尽量采用间接指标作为被控变量；D、被控变量应比较容易测量，具有小的滞后和大的灵敏度。17、为什么一般积分控制规律和微分控制规律不单独使用？答：积分控制过程缓慢、波动较大、不易稳定，因此积分控制规律一般不单独使用。微分控制在偏差存在但不变化时，微分作用都没有输出，也就是说微分控制作用对恒定不变的偏差是没有克服能力的，因此微分控制器不能单独使用。（3分）18、什么是控制阀的流量特性？理想流量特性和工作流量特性有何区别？答：控制阀的流量特性是指被调介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（相对位移）之间的关系，即。理想流量特性是指在控制阀前后压差保持不变时得到的流量特性。（2分）工作流量特性是指实际生产中控制阀前后压差变化时得到的流量特性。（2分）19、如图所示为一反应器温度控制系统示意图，A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度保持不变。图中TT表示温度变送器，TC表示温度控制器。试完成：（1）画出该温度控制系统的方块图；（2）指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能的干扰各是什么？（3）说明该温度控制系统是一个具有负反馈的闭环系统。（15分）解：（1）反应器的温度控制系统方块图如下：（5分）（2）该系统中被控对象是反应器（1分），被控变量为反应器内温度（1分），操纵变量为冷却水流量（1分），可能的干扰有A、B物料的流量、温度、浓度、冷却水的温度、压力及搅拌器的转速等（3分）。（此问共6分）（3）对于反应器温度控制系统这样一个简单的自动控制系统，如（1）中的方块图所示，组成系统的各个环节在信号传递关系上是形成一个闭合的回路，其中任何一个信号沿着箭头方向通过若干个环节后，最终又会回到原来的起点，所以其是一个闭环系统。（2分）系统的输出变量经过测量和变送后重新返回到输入端并且和设定值做减法的做法叫做负反馈，在自控系统中被控变量受到干扰后升高或降低时都采用负反馈使得被控变量能下降或升高回到设定值。所以，该反应器温度控制系统也是这样一个具有负反馈的闭环系统。（2分）20、如图所示是锅炉的压力和液位控制系统的示意图。试分别确定两个控制系统中控制阀的气开、气关型式及控制器的正、反作用。（20分）解：在液位控制系统中，如果从锅炉本身安全角度出发，主要是要保证锅炉水位不能太低，则控制阀应选择气关型，以便当气源中断时，能保证继续供水，防止锅炉烧坏（3分）；液位是升高的，对象是正作用方向（3分），则控制器应为正作用方向（2分）。如果从后续设备（例汽轮机）安全角度出发，主要是要保证蒸汽的质量，汽中不能带液，就要选择气开阀，以便气源中断时不再供水，以免水位过高（3分）；液位是升高的，对象是正作用方向，则控制器应为反作用方向（2分）。在蒸汽压力控制系统中，为了保证气源中断时，能停止燃料供给，以防止烧坏锅炉，则控制阀应选择气开型（3分）；当燃料量增加时，蒸汽压力是增加的，故对象是正作用方向（2分），所以压力控制器应选为反作用方向（2分）。21.自动控制系统的性能指标主要有最大偏差（超调量）、衰减比、余差（静差/残差）、振荡周期和过渡时间等。22.PID控制器的工程整定方法主要有：临界比例度法、衰减振荡法、经验凑试法23.什么是控制器的控制规律？简述P、PI、PID控制规律优缺点及适用场合。 答：控制规律指控制器输入的偏差信号与输出信号之间的函数关系。 1分1）P比例控制规律特点：结构简单，参数整定方便，控制结果有余差。适用场合：对象容量大，负荷变化不大、纯滞后小，允许有余差存在，一般一些液位控制和次要的压力控制。2）PI特点：能消除余差；积分作用控制缓慢；会使系统稳定性。适用场合：对象滞后较小，负荷变化不大、，但变化缓慢，要求控制结果无余差。适用场合：流量、液位、压力控制和没有大时间滞后具体对象。3）PID特点：控制质量高，无余差，参数整定较麻烦。适用场合：对象滞后大，负荷变化大、，但不甚频繁，对控制质量要求高。例如一些温度和成分控制系统。24、如图为某个温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡曲线，给定值为200。试分别求该过渡过程的最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间。解：最大偏差A=225-200=25 余差C=205-200=5由图第一个波峰B=225-205=20，第二个波峰B=210-205=5，故衰减比n=B：B=20：5=4：1 震荡周期T=20-5=15min。过渡时间与系统规定被控量限制范围有关系，由图可以看出本系统过渡时间为22min25、简单控制系统的操纵变量如何选择？并叙述操纵变量和干扰变量的联系和区别。答：简单控制系统操纵变量的选择原则：(1)操纵变量应是可控的，即工艺上允许调节的变量；(2)操纵变量一般应比其他干扰对被控变量的影响更加灵敏；(3)在选择操纵变量时，除了从自动化角度考虑外，还要考虑工艺的合理性与生产的经济性。（3分）操纵变量和