过程控制作业答案修改

1、过程控制作业答案过程控制作业答案戴立红基型调节器基型调节器l2-4 某P控制器的输入信号是4mA20mA，输出信号为1V5V，当比例度=60%时，输入变化0.6mA所引起的输出变化是多少？l解：根据比例度的公式：l得%100 minmaxminmaxyyyxxxVyyxxxy25. 0) 15(6014206 . 0)(1 minmaxminmax基型调节器基型调节器l2-7 某PID控制器（正作用）输入、输出信号均为4mA20mA，控制器的初始值Ii=Io=4mA，=200%，TI=TD=2min，KD=10。在t=0时输入Ii=2mA的阶跃信号，分别求取t=12s时：PI工况下的输出值；P

2、D工况下的输出值。解：PI工况下 P分量=在Ti时：P分量=I分量；则Ti时，PI分量=2mATi=260=120sPI直线过（0，1）和（120，2）两点则t=12s时的输出变化量为：t=12s时的输出为Io=初值+ =4+1.1=5.1mAt(s)012oITi12sPII分量P分量mAIIKiiP12%20011oImAIo1 . 1012012121基型调节器基型调节器lPD工况下lP分量=lP分量= 解得 l则t=12s时的输出变化量为：lt=12s时的输出为：Io=初值+l=t(s)01)mA(oIP分量iDDIKK1368. 0TD/KD=12mAIIKiiP12%20011mA

3、IKiD15sKTDD1210602分量PIKKIiDDo1368. 0mA312. 812510110368. 04oI变送器变送器l测量某一温度变量，其变化范围是100-700oC，采用DDZ型变送器，仪表进行零点和量程调整。l（1）求此温度变送器的最大转换系数。lKf=l（2）350oC时变送器的输出电流为：lI=CmA /0267. 0100700420mA7 .104)100350(100700420过程建模过程建模l1、如图所示单容水箱，负载阀的流阻为R2。现以Q1为输入，Q2为输出，求Q2(s)/Q1(s)。 2221RhQdthdCQQ2221)()()()()(RsHsQsC

4、sHsQsQ)()()(2221sQCsRsQsQ1111)()(212TssCRsQsQCRT2过程建模过程建模l如图所示，已知一单容水箱其底面积为C，输入为Qi，输出为h。Qo1和Qo2对应的流阻分别为R1和R2，求H(s)/Qi(s)。 221121RhQRhQdthdCQQQooooi221121)()()()()()()()(RsHsQRsHsQsCsHsQsQsQooooi11111)()(2121212121TsKRRCsRRRRRRRRCssQsHi2121RRRRKCRRRRT2121串级控制系统串级控制系统l1、下图为造纸系统某一工艺段的温度串级控制系统，以保持网前箱出口温

5、度稳定。l（1）画出该控制系统的方框图。串级控制系统串级控制系统l（2）如工艺要求在故障情况下切断蒸汽的供应，试选择蒸汽阀的气开和气关方式。 l答：气开阀。l（3）确定主副温度调节器的正反作用。l答：主控制器反作用；副控制器反作用。l（4）结合图，试说明为什么串级控制方案比网前箱出口温度单回路控制方案控制效果好。l答：该方案在滞后时间较小的混合箱出口设置了副温度传感器，组成混合箱出口副温度控制器，把主要干扰纳入了副回路，副回路通道短，滞后时间小，控制作用及时，能够有效提高控制质量。 串级控制系统串级控制系统l2、某一温度-压力串级控制系统采用两步法整定控制器参数，测得4：1衰减过程的参数为：l

6、 、 、 、l主控制器采用PI控制规律，副控制器采用P控制，确定系统整定参数。8%s1sT100s140%s2sT10s2（1）4:1衰减法参数整定表（2）临界比例度法参数整定表串级控制系统串级控制系统l副控制器比例度为：l主控制器的比例度：l主控制器的积分时间：40%2%6 . 98%2 . 12 . 1s11sTTs501005 . 05 . 01I1比值控制系统比值控制系统l1、燃料量Q1与热风Q2按比例配制Q2/Q1=2。l热风流量量程为03000m3/h。l燃料流量量程为01000m3/h。线性测量。l求比值器设定系数K。l用DDZ-仪表。当燃料Q1=100m3/h，求比值器输出电压

7、。比值器调节器调节阀对象变送器变送器Q2Q1(风)(燃料)K比值控制系统比值控制系统l解：l 变送器输出电压为：l比值器输出电压U2：32300010002max2max1QQKKVQQU4 . 11410001001) 15(max1111211KUUVUKU27. 11) 14 . 1 (321) 1(12比值控制系统比值控制系统l2、如图所示一氧化氮生产串级比值控制系统，要保证产品质量，需要稳定氧化炉出口温度。回答以下问题 。l（1）图中除法器的输出代表什么？l（2）系统中开方器有什么作用？l（3）图中Q1是主流量还是副流量？l（4）系统主副流量无变化，当扰动作用使氧化炉出口温度偏离设定

8、值时，系统如何调节？比值控制系统比值控制系统l解：（1）图中除法器的输出代表氨气和空气的流量比。l（2）系统中开方器使得输出的电信号与被测流量成比例关系。l（3）图中Q1是副流量。l（4）系统主副流量无变化，当扰动作用使氧化炉出口温度偏离设定值时，修改氨气和空气的流量比设定值，通过调整实际氨气的流量使得实际比值跟随修正后的设定比值，从而保证氧化炉出口温度达到设定值。前馈控制系统前馈控制系统l画出该前馈-反馈系统方框图，并推导前馈调节器 Wf(s)的表达式。 0)()()(W)(0fsWsWssWcd)()()()(W0fsWsWsWscd（1）前馈反馈系统方框图（2）前馈调节器Wf(s)：分程

9、控制系统分程控制系统l下图是由2个DDZ-调节阀组成的分程控制系统原理图。试分析：l（1）A、B两阀的气开/气关形式。l答：A为气开阀；B为气关阀。l（2）I=7mA时，A和B两阀的开度分别是多少？l答：A阀的开度为lB阀的开度为100%。l（3）如果在非分程情况下，I=7mA时，A和B两阀的开度又是多少？l（4）画出非分程情况下A和B两阀的输入-输出特性。0I(mA)420121.0开度BAAB%5 .37141247分程控制系统分程控制系统l答：非分程情况下：lA、B的输入输出特性如下：lI=7mA时，A阀的开度是：lI=7mA时，B阀的开度是：01420开度（A）I(mA)01420开度

10、（B）I(mA)%75.18142047%25.811420720Smith预估补偿器预估补偿器l下图为大滞后对象控制框图，其中Wo(s)为一阶惯性。根据此图。l(1)推导Smith补偿器Ws(s)。l(2)设M点为阶跃信号，试定性画出C、S、Z点波形。l(3)Smith补偿器的滞后补偿是针对系统输出C还是对反馈Z？l滞后补偿是针对反馈Z。Wc(s)Ws(s)seWo(s)RZMCS+ESmith预估补偿器预估补偿器l（1） Smith补偿器Ws(s)lU(s)Wo(s)+U(s)Ws(s)= U(s) Wo(s)lWo(s)+ Ws(s)= Wo(s)lWs(s) =l（2）C、Z 、S点波形如下：)1)(sesWt0Ct0Zt0S多变量解耦控制系统多变量解耦控制系统l双输入双输出系统，输入输出关系如下：l（1）求相对增益矩阵。l（2）求正确的变量配对。m1m2c1c2212211432mmcmmc多变量解耦控制系统多变量解耦控制系统l解：（1）由