过程控制期末考试题（课堂PPT）

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？