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文档简介
控制系统组成及性能指标,题1:如图所示是一压力自动控制系统。试指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量和扰动变量,画出该系统的方框图。,1,题2:对于如图所示的加热炉温度控制系统,试(1)指出该系统中的被控变量、操纵变量、扰动变量;(2)画出该系统的方块图,控制系统组成及性能指标(续),2,控制系统组成及性能指标(续),题3: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不变。试画出该温度控制系统的方块图,并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么?如果由于进料温度升高使反应器内的温度超过给定值,试说明此时该控制系统的工作情况,此时系统是如何通过控制作用来克服干扰作用对被控变量影响的?,3,过程动态特性及建模,题1:如图所示液位过程的输入量为Q1,流出量为Q2、Q3,液位h为被控参数,A为截面积,并设R1、R2、R3均为线性液阻。要求:列写过程的微分方程组;画出过程的方框图;求过程的传递函数,4,过程动态特性及建模(续),题2:(1)列写过程微分方程组;(2)画出方框图;(3)求传递函数,5,过程动态特性及建模(续),题3:有一水槽,其截面积F为0.5m2。流出侧阀门阻力实验结果为:当水位H变化20cm时,流出量变化为1000cm3/s。试求流出侧阀门阻力R,并计算该水槽的时间常数T。,6,过程动态特性及建模(续),如图所示为蒸汽加热器控制系统,若被控对象控制通道的传递函数为,控制器TC的传递函数为,调节阀的传递函数为,测量变送环节的传递函数为,因生产需要,出口物料的设定温度从80提高到85时,物料出口温度的稳态变化量,为多少?系统的余差为多少?,7,测量变送器和执行器与控制器-控制阀流量特性选择,热平衡方程:,主要扰动为T1时,如何选择控制阀流量特性;主要扰动为G1时,如何选择阀的流量特性;设定值变化时,如何选择阀的流量特性。(提示:首先应求取对象静态增益与主要扰动的关系),8,测量变送器和执行器与控制器(续),题1:定值控制系统的过渡过程有几种形式?工程上一般要求为哪种过渡过程形式?随动系统一般要求为哪种过渡过程形式?,题2:一生产过程,被控对象为一阶特性,控制器为纯比例控制器,控制中还是发生了衰减振荡过程?为什么?,9,测量变送器和执行器与控制器(续),题3:一个系统的对象有容量滞后,另一个系统由于测量点位置造成纯滞后,如分别采用微分作用克服滞后,效果如何?,10,测量变送器和执行器与控制器(续),题4:PID控制器的时间域算式中有一偏置u0,而在复频域(即在传递函数形式)算式中却没有这一项,这是为什么?u0的物理含义是什么?u0的具体取值是怎样取得的?,题5增大测量变送环节的时间常数Tm,对实际被控变量的控制质量有何影响?对指示记录曲线又有何影响?两者是否一致,为什么?,11,控制器的“正反作用”选择,问题:如何选择控制阀的“气开气关”?如何选择温度控制器的正反作用,以使闭环系统为负反馈系统?,12,控制器的“正反作用”选择(续),精馏塔提馏段温度控制系统如图所示,图中,Pv为调节阀阀前压力。(1)为保证再沸器的安全,蒸汽调节阀应选用气关阀还是气开阀?为什么?(2)确定调节器TC、PC的正反作用,并画出该系统完整的方框图(尽可能在图上表明相应的信号)。,13,控制器的“正反作用”选择(续),如图为贮槽液位控制系统,为安全起见,贮槽内液体严格禁止溢出,试在下述两种情况下,分别确定执行器的气开、气关型式及控制器的正、反作用。(1)选择流入量Qi为操纵变量;(2)选择流出量Qo为操纵变量。,14,串级控制系统,题1在一个串级控制系统中,原来选用口径为20mm的气开阀,后来改为口径为32mm的气关阀。问:主、副控制器的正反作用要否改变?为什么?副控制器的比例度和积分时间要否改变?是变大还是变小?为什么?主控制器的比例度和积分时间要否改变?是变大还是变小?为什么?,15,串级控制系统(续),题2在一个串级控制系统中,主变量是温度,温度变送器量程原为0200,后改为80120。问:副控制器比例度和积分时间要否改变?是变大还是变小?为什么?主控制器的比例度和积分时间要否改变?是变大还是变小?为什么?,16,串级控制系统(续),题3表示了两个动态过程方块图为了改善闭环品质(F2扰动时),哪一个过程应该采用串级控制?为什么?对应该采用串级控制的系统,试画出相应的方块图假设。,17,串级控制系统(续),题4如图所示的反应釜内进行的是放热化学反应,而釜内温度过高会发生事故,因此采用夹套通冷水来进行冷却,以带走反应过程中所产生的热量。由于工艺对该反应过程温度控制精度要求很高,单回路控制满足不了要求,需用串级控制。,(1)当冷却水压力波动是主要干扰时,应怎样组成串级?画出系统结构图。,18,串级控制系统(续),(2)当冷却水入口温度波动是主要干扰时,应怎样组成串级?画出系统结构图。,19,串级控制系统(续),题5简述串级控制与串级均匀控制的异同点。,20,串级控制系统(续),题6下图为精溜塔的塔釜串级控制系统,请问是否有错?错在什么地方?应做如何改正?为什么?,21,前馈控制系统,题1当控制系统的传递函数为:,。此时,动态前馈控制器能不能具体实现?为什么?,题2是否可用普通的PID控制器作为前馈控制器?为什么?,22,前馈控制系统(续),题2什么是前馈控制系统?前馈控制系统有什么特点?应用在什么场合?,23,前馈控制系统(续),题3前馈控制有哪几种主要形式?,题4什么叫不变性原理?,24,前馈-反馈控制系统,题1:有时前馈-反馈控制系统从其系统结构上看与串级控制系统十分相似。试问如何来区分它们?试分析判断下图所示的两个系统各属于什么系统?说明其理由。,25,比值控制系统,题1比值控制中的比值与比值系数是否是一回事?其关系如何?,题2什么是变比值控制系统?,26,比值控制系统(续),题3比值控制系统的结构有几种?名称是什么?各自有什么特点?各自适宜的应用场合?,27,比值控制系统(续),题1对于如左图所示的流量系统,希望F2按比例跟踪F1的变化:,K,28,比值控制系统(续),题2有一单闭环比值控制系统如图所示,其比值用DDZ-型乘法器来实现(图中的测量仪表是线性仪表)。已知Q1max7000kgh,Q2max4000kgh。要求:(1)若已知I018mA,求该比值控制系统的k?比值系数K=?(2)待该比值系统稳定时,测得I110mA,试计算此时的I2=?,29,比值控制系统(续),题3有一生产工艺要求A、B两物料流量比值维持在0.4。已知Qamax=3200kg/h,Qbmax=800kg/h,流量测量用孔板配差压变送器进行测量,并在变送器后加了开方器。试分析可否用乘法器组成的比值控制方案?如果一定要用乘法器,在系统结构上应做何处理?,30,分程控制系统,题1下图为化学反应器的过程控制系统:1)说明图中的控制策略属于哪类控制系统?2)最主要的被控变量是什么?最主要的操纵变量是什么?3)图中哪个控制器要整定的最慢,哪个控制器要整定的最快?为什么?4)阀门V1是气开还是气关?为什么?V2是气开还是气关?为什么?5)指出各图中控制器的正反作用,并给出选取的理由;6)给出图中控制规律的选取。,31,分程控制系统(续),题2有一放热反应的化学反应釜,需要移走热量,在一般情况下用自来水作冷剂,但在热天需补充深井水作冷剂。控制的要求是当自来水阀全开还感到去热不足时,才开启深井水阀。现设计了一套分程控制系统,试确定:阀的气开、气关形式;控制器的正、反作用;分程区间。,32,分程控制系统(续),题3图中所示的加热炉,出口温度需控制在规定值。所用燃料要求尽量使用燃料气,使用不足时才用燃油,如何设计控制系统?执行器的气开、气关形式;控制器的正、反作用;在下图上画出工艺控制流程图;画出控制系统方块图。,33,选择性控制系统,什么是控制器的“积分饱和”现象?产生积分饱和的条件是什么?,34,选择性控制系统(续),图示为加热炉出口温度控制系统方案之一。工艺上规定要优先使用炼厂气A,只有在负荷增加后。使用了炼厂气所能提供的最大限量还是不够时,则以B来加以补充。试分析:图示控制方案是如何满足上述工艺要求的?,35,阀位控制系统,什么是阀位控制系统(VPC)?何时需采用这种系统?
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