《控制習題講解》PPT課件.ppt

1、過程裝備控制技術及應用,例題分析,例題一,課本P11，習題6,在圖1的換熱器出口溫度控制系統(tǒng)中，工藝要求熱物料出口溫度保持為某一設定值。 試畫出該控制系統(tǒng)的方框圖； 方框圖中各環(huán)節(jié)的輸入信號和輸出信號是什么？整個系統(tǒng)的輸入信號和輸出信號又是什么？ 系統(tǒng)在遇到干擾作用（例如冷物料流量突然增大qv）時，該系統(tǒng)是如何實現(xiàn)自動控制的？,例題一,解： 根據(jù)換熱器的流程及工藝要求，得到方框圖如圖2所示。,TC,調節(jié)閥,換熱器,圖2,例題一, 各環(huán)節(jié)與系統(tǒng)的輸入、輸出如表1所示。,表1,例題一, 當冷物料流量突然增大qv時，物料出口溫度降低T，溫度檢測變送環(huán)節(jié)獲得的測量值降低Tm，由于出口溫度設定值Ts不變

2、，使得偏差e不再為零，溫度調節(jié)器開始作用，對調節(jié)閥輸出控制作用，調節(jié)閥接受控制作用，關小閥門開度，減小冷物料流量，使得換熱器出口溫度升高，反復作用知道出口溫度回復到設定值。,例題二,課本P11，習題10,表示衰減振蕩過程的控制指標有哪些？,圖3 過渡過程曲線,例題二, 最大偏差A（或超調量）,最大偏差是指在過渡過程中，被控變量偏離給定值的最大數(shù)值。在衰減振蕩過程中，最大偏差就是第一個波的峰值。超調量也可以用來表征被控變量偏離給定值的程度。, 衰減比n,衰減比是衰減程度的指標，它是前后相鄰兩個峰值的比。,例題二, 回復時間ts,從干擾作用發(fā)生的時刻起，直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時止，過渡過程所經歷

3、的時間叫過渡時間。一般在穩(wěn)態(tài)值的上下規(guī)定一個小范圍，當被控變量進入該范圍并不再越出時，就認為被控變量已經達到新的穩(wěn)態(tài)值，或者說過渡過程已經結束這個范圍一般定為穩(wěn)態(tài)值的。,例題二, 余差e（）,當過渡過程終了時，被控變量所達到的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差叫做余差，或者說余差就是過渡過程終了時的殘余偏差。有余差的控制過程稱為有差調節(jié)，相應的系統(tǒng)稱為有差系統(tǒng)。反之就為無差調節(jié)和無差系統(tǒng)。, 振蕩周期T,過渡過程同向兩波峰（或波谷）之間的間隔時間叫振蕩周期或工作周期，其倒數(shù)稱為振蕩頻率。,例題二,（2）偏差積分性能指標,例題三,課本P58，習題19,圖4是聚合釜溫度與流量的串級控制系統(tǒng)。 說明該系統(tǒng)

4、的主、副對象，主、副變量，主、副調節(jié)器各是什么？ 試述系統(tǒng)是如何實現(xiàn)其控制作用的。,圖4,例題三,解： 該控制系統(tǒng)的方框圖如圖5所示。,圖5,例題三,由此可見： 系統(tǒng)的主對象為聚合釜，副對象為夾套； 主變量為聚合釜內溫度，副對象為冷卻水流量； 主調節(jié)器為溫度調節(jié)器TC，副調節(jié)器為流量調節(jié)器FC。,例題三,冷卻水流量變化，控制器FC及時進行控制，使其很快穩(wěn)定下來； 如果干擾量小，經過副回路控制后，f2一般影響不到聚合釜溫度； 如果干擾量大，其大部分影響為副回路所克服，波及到被控變量溫度再由主回路進一步控制，徹底消除干擾的影響，使被控變量回復到給定值。,例題三,干擾作用于主對象,設進口物料溫度升高

5、，引起聚合釜內溫度上升，主回路偏差不為0，溫度調節(jié)器輸出控制作用，改變副回路給定值，流量調節(jié)器輸出作用，調節(jié)閥開大，冷卻水流量增大，釜內溫度降低并趨于給定值。,例題三,冷卻水壓力，且進料溫度 溫度控制器輸出 流量控制器給定值 ，測量值 如果兩者增量相等，則偏差為0 副控制器輸出為0，調節(jié)閥不動作，如果不相等，則抵消一部分，偏差較小。,干擾同時作用于副對象和主對象,在干擾作用下，主、副變量的變化方向相同,例題三,冷卻水壓力，但進料溫度 溫度控制器輸出 流量控制器給定值 ，測量值 副調節(jié)器輸出 調節(jié)閥開度進一步減小，減少冷卻水供給。,干擾同時作用于副對象和主對象,在干擾作用下，主、副變量的變化方向

6、相反,例題四,某液位的階躍響應實驗測得如下數(shù)值：,當其階躍擾動量為u=20%時，試求： 畫出液位過程的階躍響應曲線； 確定液位過程中的K、T、（設該過程用一階慣性加純滯后環(huán)節(jié)近似描述）。,課本P58，習題24,例題四,解： 根據(jù)數(shù)據(jù)畫出階躍響應曲線如圖6所示。,圖6,例題四, 根據(jù)階躍響應曲線，y（）=20，根據(jù)公式，計算得：,例題四,例題五,如圖8是鍋爐的壓力和液位控制系統(tǒng)的示意圖，試確定系統(tǒng)中控制閥的氣開、氣關型式及控制器的正反作用。,圖8,在液位控制系統(tǒng)中，從安全角度出發(fā)，主要是要保證鍋爐水位不能太低，則控制閥應選擇氣關型，以便當氣源中斷時，能保證繼續(xù)供水，防止鍋爐燒壞。如果要保證蒸汽的質量，汽中不能帶液，那么就要選擇氣開閥，以便氣源中斷時，不再供水，以免水位太高。,解：,例題五,本題我們假定是屬于前者的情況，控制閥應選擇氣關型，為“-”方向；當供水流量增加時，液位是升高的，故對象為“+”方向；測量變送器一般都是“+”方向，故在這種情況下，液位控制器LC應為正作用方向。 在蒸汽壓力控制系統(tǒng)