内蒙古科技大学过程控制作业综合文档

1、y(g )=200 ;则阶跃扰动量Xo=o.i X第二章2.8 解：作图法：a=0 10 20 40 60 80 100 140 180 250 300 400 500 600 b=0 0 2 8 20 36 54 88 118 144 166 184 192 196根据数据做阶跃响应曲线如图所示，由图形得稳态值T=262-40=222 ; t40传递函数为G(沪韵e/0s计算法：h=0 0 0.01 0.04 0.1 0.18 0.27 0.44 0.59 0.72 0.83 0.92 0.96 0.98K= y( g)/ Xo=10t1=;yt1=;t2=;yt2=;T=(t2-t1)/(

2、log(1-yt1)-log(1-yt2)t=(t2*log(1-yt1)-t 們og(1-y t2)/(log(1-yt1)-log(1-yt2)选取选取选取选取t=80 ,y=0.18; t=180 ,y=0.59 代入公式 2.71 和 2.72 得：T=144 ; t=100 ,y=0.27; t=250 ,y=0.72 代入公式 t=140 ,y=0.44; t=300 ,y=0.83 代入公式 t=180 ,y=0.59; t=400 ,y=0.92 代入公式2.71 和 2.72 得:2.71 和 2.72 得:2.71 和 2.72 得:T=156;T=134;T=134;t5

3、1t50t62t60t(51+50+62+60)/4=56取平均值 T=(142+156+134+134)/4=141;传递函数方程为：G(S)帚产作图对比O结论：作图法精度差，计算法精度较高2.9 解：矩形脉冲响应曲线到阶跃响应曲线的转换2.19b可知，在0to范围内阶跃由题知to=10，且根据实验数据知对象有自衡能力。根据图响应曲线和矩形脉冲响应曲线一致；当tto时，阶跃响应满足公式2.90，即:yi(t)=y(t)+y i(t-to)计算过程如下：t=15 时，yi(15)=y(15)+y i(15-10)= y(15)+y i(5)=36+9=45;t=16.5 时，yi(16.5)=

4、y(16.5)+y i(16.5-10)= y(16.5)+y i(6.5)=37.5+14=51.5;其中 yi(6.5)由平均法t=20t=25t=30t=40t=50t=60t=70时, 时, 时, 时, 时, 时, 时, 时,得到 yi(6.5)=9+10/2=14yi(20)=y(20)+y i(20-10)= y(20)+y i(10)=33.5+26.4=59.9; yi(25)=y(25)+y i(25-10)= y(25)+y i(15)=27.5+36=63.5;yi(30)=y(30)+y i(30-10)= y(30)+y i(20)=21+59.9=80.9; yi(

5、40)=y(40)+y i(40-10)= y(40)+y 1(30)=10.4+80.9=91.3;yi(50)=y(50)+y i(50-10)= y(50)+y i(40)=5.1+91.3=96.4;yi(60)=y(60)+y i(60-10)= y(60)+y i(50)=2.8+96.4=99.2; yi(70)=y(70)+y i(70-10)= y(70)+y i(60)=1.1+99.2=100.3;yi(80)=y(80)+y i(80-10)= y(80)+y 1(70)=0.5+100.3=100.8;t=80由此得到响应曲线数据表:ti/min13 I4581015

6、16.52025304050607080T/C0.461.73.791926.44551.559.963.580.991.396.499.2100.3100.8T/y( s)0.00460.0170.0370.0890.190.260.450.510.590.630.800.900.950.980.990.998由图形得稳态值 y(s)=101, Xo=2，因此 K= y( s)/ xo=50.5; 根据公式2.67,即：-t/Tyi(t)=yi( s )(1-e)1-e-t/T =1-e -10/T =y1(10)/y 1(s )=0.26，求解得 T=331-et/T =1-e 30/T

7、=y1(30)/y 1(s )=0.8，求解得 T=17当 t=T 时，yi(T)=0.63y i(s)，查上表得 T=25 当t=10时，当t=30时，取平均值 T=(25+33+17)/3=25传递函数为G(s)=F5、)25sH作图对比-I.干儿班4- 常 A爲附1L/ / / 一y 一# -CILRiCi第三章3.9解： 影响物料出口温度的主要因素有：蒸汽流量f1（t），冷物料的流量f2（t）。 根据工艺要求，热物料出口温度需保持恒定，而且温度测量比较方便，因此选择热物料温度为被控参数。由于冷物料流量f2（t）是生产负荷，不能作用控制参数，因此可以选择蒸汽流量f1 （t）作为控制参数。

8、选择气开式阀门（静态放大系数Kv为+”。PI或PID调节器。由于蒸汽增加，热物料温度增加，Km为“ +”，因此根据组成系统的开环传递函数各环节 Kp 为“ + ”）。 为了在故障时减小蒸汽动力的消耗， 根据工艺特点和控制精度可以选择 因此对象的K0为“ + ”测温仪表的的静态放大系数极性相乘必须为正的原则，选择反作用调节器（静态放大系数f1（t丄蒸汽流量Xf2（t） 冷物料V换热器3.10 解：原有量程0-500C,现在量程变为 200300C （对应的电流都是 4-20mA ），变送器的量 程减小，因此变送器的放大系数 Km增大，广义被控对象的放大倍数 K0也随之增大，控制 通道的灵敏度增大

9、，克服干扰影响的能力增强，但会降低系统的稳定性。为了使系统仍具有 一定的稳定程度（即一定的衰减比），系统的开环放大倍数应满足 KP K0=常数，因此可以通 过适当减小调节器放大倍数 KP来调整。3.11 解：K W沪89仲S ；XK/T =0.64/2.3=0.278由表3.8得PI调节器参数为：6% W.1 軌 W.1X0.278X1.2 =0.367Tj=3.3T =3.3X1.2=3.963.12解：由于精馏塔不允许排空，因此调节阀应该选择气开式（静态放大系数Kv为“ + ”）;当出口流量增加时，液位降低，因此对象为反作用方式（静态放大系数Ko为“-”）；变送器放大系数Km为“ + ”，

10、因此根据组成系统的开环传递函数各环节的静态放大系数极性相乘 必须为正的原则，选择正作用调节器（静态放大系数Kp为“-”。第四章4.3解:fi（t）蒸汽流量厂、TCTT热物料冷物料扰动蒸汽 扰动Fi 根据工艺要求，为了在故障时加热器温度不过高，应该选择气开式调节阀（静态放大系 数为“ +”）。 由于副被控参数是流量，因此副调节器采用PI控制律；为了保证主被控参数无误差，主调节器也采用PI控制律。对于副环，阀门开度增大，流量增加，因此副对象的放大系数为“ + ”流量变送器的放大倍数为“ +”根据副环放大倍数符号位“ +”的原则，副调节器符 号应为“ + ”故选择反作用。对于主环，主调节器的正反作用

11、只取决于主对象放大倍数的 符号。主对象的输入信号为蒸汽流量（即副参数），输出信号为温度（即主参数），当流量增大时，热物料出口温度上升，因此，主对象的放大倍数为“+”因此主调节器应选择反作用。 当蒸汽流量Fi突然增加，此时为副回路的二次干扰，该干扰首先影响管道的蒸汽流量，副调节器立刻动作，减小调节阀开度，改变蒸汽流量，克服蒸汽扰动对管道蒸汽流量的影响。 如果Fi不大，则副回路的及时控制不会对主参数产生影响，如果Fi较大，则经过副回路调整后，对主回路也会产生一定的影响，此时，主回路控制器会进一步调整，进而完全克服上述扰动，使温度重新回到给定值，此时调节阀处于新的开度上。当冷物料流量F2突然增加,此

12、时为主回路一次干扰，使得换热器温度降低，主调节器动作，对副调节器产生校正作用，由于副回路的存在，加快了校正作用，使得F2对换热器温度的影响比采用单回路控制系统时要小。4.4 解:排放污水 扰动Fi 根据工艺要求，为了使故障时污水处理质量得到保证，应该选择气开式调节阀（静态放 大系数为“ + ”）。 由于副被控参数是流量，因此副调节器采用PI控制律；为了保证主被控参数无误差，且考虑主控制对象惯性和滞后较大，主调节器采用PID控制律。 对于副环，阀门开度增大，流量增加，因此副对象的放大系数为“+”流量变送器的放大倍数为“ + ”根据副环放大倍数符号位“ +”的原则，副调节器符号应为“ +”故选择反

13、 作用。对于主环，主调节器的正反作用只取决于主对象放大倍数的符号。主对象的输入信号为进水流量（即副参数），输出信号为液位（即主参数），当流量增大时，清水池液位上升， 因此，主对象的放大倍数为“ + ”因此主调节器应选择反作用。4.5 解：该方 冷水流量波动是主要干扰，此时采用加热器出口温度与冷却水流量的串级控制方案， 案将冷却水流量波动这一扰动包含在副回路中，能够有效抑制冷却水流量波动。 方案2蒸汽压力波动是主要干扰，此时采用加热器出口温度与蒸汽压力的串级控制方案, 该方案将蒸汽压力波动这一扰动包含在副回路中，能够有效抑制蒸汽压力波动。第五章5.6 解： 由于主、畐y流量都会发生变化，因此采用

14、双闭环比值控制方案。0 选择带开方器的差压式流量计。根据生产工艺要求 K= F2/F =2.5/4 ,折算成仪表的比值系数为：k=K F1max=245 1101.35 根据工艺要求，为了在故障时保证产品质量，应该选择气开式调节阀（静态放大系数为“ + ”）。同时，对于主、副两个对象，增大调节阀开度，则流量增加，因此主、副对象的放 大系数为“ + ”流量变送器的放大倍数为“ +”根据主、副环放大倍数符号位“ +”的原则, 主、副调节器符号应为“ + ”故选择反作用。5.7 解:由于使用的是未开方的差压式流量计，因此仪表的比值系数为：厂 1 max 1 F 、厂 1 maxF2max 丿丁1丿L

15、 F2 max 丿K = K2干%2 -V 1丿1147丿第六章6.7 解：系统为流量前馈-反馈控制系统。对于流量Fi的扰动，通过前馈调节器来消除；对于F2流量自身的扰动，通过该回路的反馈控制来克服。如果为了保证液位恒定，可以继续引入液位闭环控制。6.8 解: 系统为前馈-串级控制系统。 控制系统框图如下： 内环等效传递函数设为 G2(S)，有：3637Gc2 （S）Gv（S）G 02（S）G2 （s） =）1+Gc2（S）Gv（S）G02（S）Gm2（S）2s-37根据不变性原理有:Gff(s)G2(s)G0i(s)+GpD(s)=O，可得前馈调节器的传递函数Gff(s)为:Gp D（s）Tr*3cGydu-4E 卓 I21-1VCFDG3GM21-Tez21-1221 由于调节阀为气开式，其静态放大系数为“+”。对于副对象，增大调节阀开度，则蒸汽流量增加，因此副对象的放大系数为“+ ”，流量变送器的放大倍数为“ + ”，根据副环放大倍数符号位“ + ”的原则，副调节器符号应为“+”，故选择反作用；对于主对象，蒸汽流量增加，则供热量增加，出口温度增大，因此主对象的放大系数为“+ ”，温度变送器的放大倍数为“ +”，根据主环放大倍数符号位“ +