过程控制复习要点和习题答案（34）

第三章调节器1.掌握p，PI，PD，PID调节的特征，每个调节规律定义公式，并做出相应的步骤响应。与积分时间的大小相对应的积分效果是什么？差分时间的大小如何工作？如何获得比例图？2.什么是无扰动切换？3.理解差别化前导pid算法主要用于解决哪些问题？对什么有微分作用？理解比率的PID算法的特征是什么？掌握PID微分方程和差分方程。掌握调节器的正负影响。致动器掌握执行器的作用、类型和组件。各部分的作用是什么？8.需要了解气动执行器和电动执行器的特点吗？9.了解气体截止阀是什么，气体截止阀是什么。什么原则，如何选择打开煤气或关闭煤气的方法？掌握调节阀的流量特性定义。理想流特性的定义、分类和特性；11.变更内耗管的控制阀流量性质的工作流程性质定义12.s值意味着什么？s值的大小对流动性质有何影响？13.掌握选择调节阀流量特性的三个原则吗？14.你知道电气转换器的作用吗？为什么要使用阀门定位器？15.配置安全火花防爆系统的要求是什么？安全火花防爆系统的组成结构。16.防爆门的类型是什么？17.你知道危险的地方分为哪些类别吗？最危险的是哪一类？第一类危险场所分为几个阶段？第四章控制对象的特性测试1.掌握了使用机制方法建立单/双容量对象的数学模型。有自我平衡能力的对象是什么？具有后续主要次要性质的表示式；没有自我平衡能力的对象是什么？具有后续主要次要性质的表示式。3.什么是飞行曲线？单个或多个容量对象的上升曲线可以表示为哪些参数？掌握确定飞行曲线和方波响应曲线的方法。测量方波响应曲线后，如何获得飞曲线(获得飞曲线的原理和方法)。5.由飞行曲线确定主要对象。了解如何确定辅助对象的传递函数。6.掌握决定物件动态性质的方法分类第三个任务(P108)1(2)比例积分调节器的输入，输出范围为420mA直流，如果=100%，T1=2MIN设置为正常状态下输出为6mA，如果在某一时刻输入阶段增加了1mA，请测试4min后调节器的输出。释放：=1/KC=100%=KC=1u(t)=KC(e(t)1/tie(t)dt)=e(t)1/tie(t)dt=1 0.51 dt=1 0.54=3mA4分钟后调节器的输出为9mA(5)什么是不平衡的无扰动切换？全尺度保证了调节器在自动-软手动、软手动、硬-手动、软-手动、软-自动之间的无扰动切换。解决方案：如果调节器从硬手动切换到软手动，则切换的积分器具有保持特性，即可以保持切换前的硬手动输出状态，因此可以作为硬手动切线软手动，在没有平衡的情况下执行输出无扰动(6)调节器的正负作用如何规定？答：随着测量信号的增加，调节器的输出也增加，这是正效应。随着测量信号的增加，调节器的输出减少，产生反作用。(15)控制阀的流量特性是什么？控制阀的理想流量特性是什么？它们分别是如何定义的？控制阀的工作流特性与阻力相关，阻力如何定义？其大小如何影响流量特性？答：调节阀的流量特性是通过介质控制通过阀门的相对流量和阀门的相对开口度之间的关系。理想的流特性包括直流特性、对数流特性和快速开口流特性。直线流量特性是指通过调节阀的相对流量与阀门的相对开口度正交的关系对数流属性表示单位移动变化引起的相对流变化与该点的相对流成正比的关系快速打开流特性称为快速打开特性，因为小打开流也具有较大的流，并且随着打开程度的增加，流很快就会达到最大大小。阻力s定义为阀完全打开时阀前/后差压Pvmin与系统总压力差P的比率。S=1时，工作流特性是理想的流特性，因为管道压力降为0，控制阀前/后压差等于系统总压力差。在S1中，由于线内管阻抗，流动性质有两个变更。一是阀门完全打开时流量减少。另一种是在大开口状态下，降低阀门运行时的控制灵敏度。随着s值的减小，DC属性为快速打开属性，代数属性为直线属性，s值越小，流属性的变形程度越大。2(5)如图所示，冷料通过加热器被蒸汽加热。为了在事故情况下保护加热器设备的安全，也就是说，为了防止耐热材料受损，目前蒸汽管道上有气动执行器，确认其气体开口、气体切断形式，并绘制由PID调节器组成的控制系统结构的框图。解决方案：为了保护加热装置的安全，必须选择气体截止阀。(6)目前测量的三种流动特性的数据见表。在10%、50%、80%到10%的变化中，计算相对流量的数量，并相应地分析对控制质量的影响和一些选择原则。Q/qax (%) l/l (%)0102030405060708090100直线流特性3.313.022.732.342.051.761.371.080.690.3100代数流特性3.34.676.589.2613.018.325.636.250.871.2100快速开放流特性3.321.738.152.665.275.884.591.396.1399.03100调节阀的相对开口(l/l) (%)和相对流量(q/qax) (%) (r=30)解决方案：直线流特性：相对打开为10%、50%，每80%变化10%的相对流量变化量为74.6%，18.6%，12%代数流属性：相对打开是10%、50%、80%每个变动的10%，相对流量变化量是41%、40%和40%快速开放流特性：相对打开是10%、50%，每80%变化10%的相对流量变化量是76%、11%、3%通过上述数据可以看出，线性特性的控制阀在同一开放状态下流量相对大的情况下，调节效果大，容易发生超谐波振荡。流量大时，流量变化值相对较小，调整效果慢，不够灵敏。适合稳定的活动。对数流量特性的调节阀在相同的开度变化值下流量小(开度小)时流量的变化也小(调节阀的放大系数小)，调节平稳缓解。流量大(大开口)，流量变化也大(控制阀的放大系数大)，敏感有效地调节。无论大开放度和小开放度如何，相对流的变化率都相同，表示流变化率相同。适合于变化。快速打开流速特性的调节阀，打开时间很长时，流量已经扩大，随着打开程度的增加，流速很快达到最大(饱和)值，以后再增加打开度，流速几乎没有变化。此流量特性适用于快速开闭的截止阀或双位置控制系统。补充任务：1.使用从最小和最大级别到仪表的距离为h1=1m、h2=3m的差压变送器测量座舱容器级别，如图所示。如果测试的介质密度为980kg/m3，请执行以下操作：1)发射器的范围是多少？2)是否需要迁移？移徙量是多少？2:负作用理想的PID调整定律，Ti=2min，Td=0，t=t0时间添加1mA的阶跃信号，如果调节器的起点为6mA，则描绘调节器的输出波形。3.绘制理想的PID调整定律，Ti=30s，Td=0，球形波输入下的调节器输出波形(初始工作点6mA)，如图所示。步进输入角色，即调节器的输出如下：因此，可以在步长响应曲线中确定KC，TiA=1时，t=0；y=Kc=1/PT=Ti y=2Kc=2/P(1) P1=1/0.5=2=200%，T1=0.5P2=1/2=50%，T2=1(2) P1=4 * 200%=800%，t1=0.25，k1-0.125P2=4 * 50%=200%，T2=0.5，k2=0.5(线2变成线1)(3)比例，积分效果减弱，影响比率的是p，影响积分作用的是p和Ti5.电气比例调节器的测量范围为100200，输出范围为010mA。温度从140变化到160时，温度调节器的输出从3mA变化到7mA，请尝试使用调节器的比例带。6导火锅炉生产情况，冷水进入煤气鼓，燃烧加热产生蒸汽，生产过程中不能将煤气鼓上的水烧得焦烂。否则还会发生事故或爆炸。为了确保锅炉的安全生产，想掌握冷水流入管道上调节阀开的气闭包形式。气体截止阀7、图形、制冷材料通过加热器加热到蒸汽，在事故状态下，为了保护加热器装置的安全，即防热材料不受损，目前蒸汽管道上有调节阀，决定其气体打开和气体关闭的形式。气体截止阀第四章和第五章练习1、水槽如图所示。其中f是插槽的横截面积，R1、R2、R3是线性电阻，Q1是流入，Q2、Q3是流出。要求：(1)构建以水位h为出口量，Q1为输入量的对象动态方程。(2)写入对象的传递函数，表示增益k和时间常数t的值。2、具有显示矩形冲激响应实验结果的液位对象。矩形脉冲幅度阀开启变化，矩形脉冲宽度。(1)尝试将矩形脉冲响应曲线转换为阶跃响应曲线。(2)将其近似为具有纯延迟的主惯性对象时，以多种方式确定特性参数k、t和的值。X(t)=x1(t) x2(t)X2 (t)=-x1 (t- t)Y(t)=y1(t) y2(t)=y1 (t)-y1 (t- t)t020406080100120140160180200220240260280H100.20.82.03.65.47.49.31112.613.614.415.115.816.43003203403603804001717.417.617.817.9518.1画画得救T=03336902033369400H1=0，0.2，0.8，2.0，3.6，5.4，7.4，9.3，11，12.6，1317，17.4，17.6，17.8，17.95，18.1；h=h1/0.2；Tt=0:0.533369400Hh=spline (t，h，TT)；X0=100，139，51；X=lsqcurvefit (onedt，x0，TT，hh)Y=onedt (x，TT)；Err1=sum (hh-y)。2)X2=90.5，180，40；Y2=onedt (x2，TT)；Err2=sum (hh-y2).2)Plot (t、h、r *、TT、y、k、TT、y2、b)；栅格；栅格。90.5，180，40100.7384 138.9393 50.66273.寻找没有自我平衡功能的双水箱标高和输入流的对应关系解法：根据动态平衡关系列出下列增量方程式拉普拉斯变换，定理，传递函数，数学模型插槽1中的时间常数插槽2中的时间常数4.寻找具有自我平衡功能的双水箱标高和输入流的对应关系5.如图所示，简单的水槽对象，进水流Qi在20m3/h，液位h在10米处稳定，现在我们人为地将进水设为30m3/h，液位h的反应曲线通过查找该水槽对象的特性参数来创建对象传输，如图所示。(级别h为输出变量，流入流Qi为输入变量)6.(1)(2)如果干涉