文档介绍：过程控制课后****题答案
第1章自动控制系统基本概念
~~1-3 自动控制系统主要由哪些环节组成?
解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。~~ 1-5 题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
题1-5图加热器控制流程图
解 PI-307表示就地安装的压力指示仪表,工段号为3,仪表序号为07;
TRC-303表示集中仪表盘安装的,具有指示记录功能的温度控制仪表;工段号为3,仪表序号为03;
FRC-305表示集中仪表盘安装的,具有指示记录功能的流量控制仪表;工段号为3,仪表序号为05。
~~~~~ 1-7 在自动控制系统中,测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用? 解测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号(如气压信号或电压、电流信号等)送往控制器;
控制器接受测量变送器送来的信号,与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差,并按某种运算规律算出结果,然后将此结果用特定信号(气压或电流)发送出去执行器即控制阀,它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度,从而改变操纵变量的大小。
~~~1-、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质? 解:被控对象(对象)——自动控制系统中,工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。
被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。控系统通常用该变量的名称来称呼,如温度控制系统,压力制系统等。
给定值(或设定值或期望值)——人们希望控制系统实现的目标,即被控变量的期望值。它可以是恒定的,也可以是能按程序变化的。
操纵变量(调节变量)——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节(操纵)的变量。或实现控制作用的变量。
操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。
~~~1-11 题l-11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 1
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?并说明该温度控制系统是一个具有负反馈的闭环系统。
题1-11图反应器温度控制系统
解该温度控制系统的方块图
题解1-11图反应器温度控制系统方块图
其中,被控对象:反应器;被控变量:反应器内的温度;操纵变量:冷却水流量。
可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量,
冷却水的压力、温度,环境温度的高低等。
若当反应器内的被控温度在干扰作用下升高时,其测量值与给定值比较,获得偏差信号,经温度控制器运算处理后,输出控制信号去驱动控制阀,使其开度增大,冷却水流量增大,这样使反应器内的温度降下来。所以该温度控制系统是一个具有负反馈的闭环控制系统。
1-12 题1-11图所示的温度控制系统中,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?
解:当反应器内的温度超过给定值(即升高)时,温度测量元件测出温度值与给定值比较,温度控制器TC将比较的偏差经过控制运算后,输出控制信号使冷却水阀门开度增大,从而增大冷却水流量,使反应器内的温度降下来,这样克服干扰作用对被控变量影响
1-13 按给定值形式不同,自动控制系统可分哪几类?
解:按给定值形式不同,自动控制系统可以分为以下三类:
?定值控制系统——给定值恒定的控制系统。
?随动控制系统(自动跟踪系统)——给定值随机变化的系统。
?程序控制系统——给定值按一定时间程序变化的系统。
~~~~~1-19 某化学反应器工艺规定操作温度为(900?10)℃。考虑安全因素,控制过程中温度偏离给定值最大不得超过80℃。现设计的温度定值控制系统,在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如题1-19图所示。试求该系统的过渡过程品质指标:最大偏差、超 2
调量、衰减比、余差、振荡周期和过渡时间(被控温度进入新稳态值的
?1%(即900?(?1%)=?9℃)的时间),并回答该控制系统能否满足题中所给的工艺要求?
题1-19图温度控制系统过渡过程曲线
解最大偏差A=950?900=50(℃);
超调量B=950?908=42(℃);
由于B?=918?908=10(℃),所以,衰减比n=B:B?=42:10=;
余差C=908?900=8℃;
振荡周期T=45?9=36(min);
过渡时间ts=47min。
因为A=50℃<8