過程控制復(fù)習(xí)

1、復(fù)習(xí)提綱: 過程控制系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié)? 1.過程控制系統(tǒng)的分類(按給定信號(hào)分)? 2.過程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)? 3.衡量控制系統(tǒng)的質(zhì)量從哪三個(gè)方面? 4.控制裝置對(duì)被控變量控制的信號(hào)傳輸過程? 5.被控對(duì)象的控制通道和干擾通道特性參數(shù)對(duì)控制質(zhì)量的影響。 6.干擾作用點(diǎn)位置對(duì)控制質(zhì)量有什么影響? 7.P、|I、D規(guī)律的特點(diǎn)，適用場合以及對(duì)系統(tǒng)質(zhì)量的影響？ 8.PI、PD、PID特性的規(guī)律，調(diào)節(jié)特點(diǎn)？ 9.變送器的作用？控制閥的作用？ 10.什么是調(diào)節(jié)閥的流量特性，有哪幾種？流量系數(shù)是指什么？ 11.能結(jié)合換熱器、加熱爐、和液位等對(duì)象畫出簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)和串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的 12.方塊圖，指出被控對(duì)象、控制對(duì)象

2、、給定值、被控參數(shù)、控制參數(shù)以及干擾參數(shù)是什么？會(huì)選調(diào)節(jié)閥的氣開氣關(guān),會(huì)選調(diào)節(jié)器的正反作用,會(huì)分析調(diào)節(jié)過程。 離心泵的控制方案有幾種？控制閥能否安裝在入口管線？為什么？ 13.往復(fù)泵出口流量控制方案中，控制閥能否安裝在出口管線？為什么？ 14.什么叫壓縮機(jī)的喘振現(xiàn)象，常見的防喘振方案有哪兩種？ 15.P62第2、4題 16.比較前饋和反饋控制的優(yōu)缺點(diǎn)？前饋反饋的復(fù)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？ 17.試闡述串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并歸納串級(jí)控制的優(yōu)點(diǎn)。 18.均勻控制的目標(biāo)是什么？試比較均勻控制系統(tǒng)和常規(guī)過程控制系統(tǒng)的異同 19.點(diǎn)。 什么叫分程控制？有幾種結(jié)構(gòu)形式？ 20.常見的比值控制方案。 21.當(dāng)

3、前主流的工業(yè)控制總線有哪些？其中，PROFIBUS 總線的特點(diǎn)有哪些？試 22.畫出本課程使用的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的總線構(gòu)架。 圖中的液面調(diào)節(jié)回路，按工藝要求故障情況下送出的氣體中不許帶有液體或 23.不允許抽干液體兩種情況下：選取調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)型式和調(diào)節(jié)器的正、反 作用，再簡單說明這一調(diào)節(jié)回路的工作過程。 什么是假液位現(xiàn)象？如何克服？21 要求此介質(zhì)出口溫度恒定。某一加熱器它的主要作用是對(duì)工藝介質(zhì)加熱，22 選擇被控變量和控制變量，組成調(diào)節(jié)回路，并畫出方塊圖。a. 決定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)型式和調(diào)節(jié)器的正反作用。 b. 當(dāng)被加熱的流體為熱敏介質(zhì)時(shí)，應(yīng)選擇怎樣的調(diào)節(jié)方案為好？c. 23、參數(shù)整定的湊

4、試發(fā)和衰減曲線法？ 一、單回路控制系統(tǒng) 1. 畫出圖示系統(tǒng)的方框圖：TFFT11. 一個(gè)單比例簡單控制系統(tǒng)，增加積分作用后，對(duì)系統(tǒng)質(zhì)量有什么影響？為了保持同樣的衰減比，比例度要增加，為什么？ 18. 一個(gè)過程控制系統(tǒng)的對(duì)象有較大的容量滯后，而另一系統(tǒng)由于測量點(diǎn)位置造成純滯后。若對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)均采用微分控制，試問效果如何？ 19. 某一溫度控制系統(tǒng)，采用4:1衰減曲線法進(jìn)行整定，測得系統(tǒng)的衰減比例度 s=25%，衰減振蕩周期Ts=10min，當(dāng)控制器采用P和PI控制作用時(shí)，試求其整定參數(shù)值。 21. 某一個(gè)過程控制系統(tǒng)，利用臨界比例度法進(jìn)行控制器的參數(shù)整定。當(dāng)比例度為12%時(shí)，系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩，其臨

5、界振蕩周期為180s，試求采用PID控制器時(shí)的整定參數(shù)值。 一個(gè)簡單控制系統(tǒng)由那幾部分組成？各有什么作用？12舉例說明一個(gè)簡單控制系統(tǒng)，指出在該控制系統(tǒng)中的被控制系統(tǒng)的被控變量、操縱變量和擾動(dòng)變量。 3常見的過程動(dòng)態(tài)特性的類型有哪幾種？可用什么傳遞函數(shù)來近似描述他們的動(dòng)態(tài)特性？ 9增大過程的增益對(duì)控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)指標(biāo)有什么影響？過程的時(shí)間常數(shù)是否越小越好？為什么？ 13增大積分時(shí)間對(duì)控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)有什么影響？增大微分時(shí)間對(duì)控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)有什么影響？ 14什么是積分飽和現(xiàn)象？舉例說明如何防止積分飽和。 15純比例控制時(shí)，比例度與臨界比例度之間有什么近似關(guān)系？ 6.1說明一下名詞術(shù)語的含

6、義：被動(dòng)對(duì)象、被控變量、操縱變量、擾動(dòng)（干擾）量、設(shè)定（給定）值、偏差。 答：被控對(duì)象自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)備或機(jī)器等。 被控變量被控對(duì)象內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)值的工藝參數(shù)。 操縱變量受控制器操作的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持設(shè)定值的物料或能量。 擾動(dòng)量除操作變量外，作用于被控對(duì)象并引起被控變量變化的因素。 設(shè)定值被控變量的預(yù)定值。 偏差被控變量的設(shè)定值與實(shí)際值之差。 6.3下列控制系統(tǒng)中，哪些是開環(huán)控制，哪些是閉環(huán)控制？ A定制控制 B隨動(dòng)控制 C前饋控制 D程序控制 答：C開環(huán)控制； A、B、D閉環(huán)控制。 （程序控制的設(shè)定值也是變化的，但它是一個(gè)已知的時(shí)間函數(shù)，即

7、設(shè)定值按一定的時(shí)間程序變化。） 6.6在石油化工生產(chǎn)過程中，常常利用液態(tài)丙烯汽化吸收裂解氣體的熱量，使裂解氣體的溫度下降到規(guī)定數(shù)值上。圖6-3是一個(gè)簡化的丙烯冷卻器溫度控制系統(tǒng)。被冷卻的物料是乙烯裂解氣，其溫度要求控制在（151.5）。如果溫度太高，冷卻后的氣體會(huì)包含過多的水分，對(duì)生產(chǎn)造成有害影響；如果溫度太低，乙烯裂解氣會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶析出，杜塞管道。 圖6-3 （）指出系統(tǒng)中被控對(duì)象、被控變量和操作變量各是什么？ （）試畫出該控制系統(tǒng)的組成方塊圖。 答：（）被控對(duì)象為丙烯冷卻器；被控變量為乙烯裂解氣的出口溫度；操作變量為氣態(tài)丙烯的流量。 所示。6-4（）該系統(tǒng)的方塊圖如圖 圖6-4 6.7圖6-

8、5所示是以反應(yīng)溫度控制系統(tǒng)示意圖。、兩種物料進(jìn)入反映，通過改變進(jìn)入夾套的冷卻水流量來控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持不變。圖中表示溫度變送器，便是溫度控制器。試畫出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該控制系統(tǒng)中的被控對(duì)象、被控變量、操作變量及可能影響被控變量變化的擾動(dòng)各是什么？ 圖6-5 答：反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)中被控對(duì)象為反應(yīng)器；被控變量為反應(yīng)器內(nèi)溫度；操作變量為冷卻水流量；干擾為、物料的流量、溫度、濃度、冷卻水的溫度、壓力及攪拌器的轉(zhuǎn)速。 反應(yīng)器的溫度控制系統(tǒng)的方塊圖如圖6-6所示。 圖6-6 6.8乙炔發(fā)生器是利用電石和水來產(chǎn)生乙炔氣裝置。為了降低電石消耗量，提高乙炔的收率，確保生產(chǎn)安全，設(shè)計(jì)了如圖6-

9、7所示溫度控制系統(tǒng)。工藝要求發(fā)生器溫度控制在（）。試畫出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出圖中的被控對(duì)被控變量、操作變量及可能存在的擾動(dòng)。 圖6-7 答：乙炔發(fā)生器溫度控制系統(tǒng)方塊圖如圖6-8所示（圖中T、T分別為乙炔發(fā)生O器溫度及其設(shè)定值）。 圖6-8 被控對(duì)象：乙炔發(fā)生器； 被控變量：乙炔發(fā)生器內(nèi)溫度； 操縱變量：冷水流量；擾動(dòng)量：冷水溫度、壓力；電石進(jìn)料量、成分等。 6.26填空。 （1）根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)發(fā)現(xiàn)，除少數(shù)無自衡的對(duì)象以外，大多數(shù)對(duì)象均可用_、_、_、_這4種典型的動(dòng)態(tài)特性來加以近似描述。 （2）為了進(jìn)一步簡化，也可以將所有的對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性都減化為_的形式，用傳遞函數(shù)可以表示為_

10、。 （3）在對(duì)象傳遞函數(shù)表達(dá)式W(s) 中，K表示對(duì)象的_，T表示對(duì)象的_，表示對(duì)象的_。 答：（1）一階；二階；一階加純滯后；二階加純滯后。 K ） W（s（2）一階加純滯后； se- Ts+1 (3)靜態(tài)放大系數(shù)；時(shí)間常數(shù)；純滯后時(shí)間。 6.41 什么是簡單控制系統(tǒng)？試畫出簡單控制系統(tǒng)的典型方塊圖。 答：所謂簡單控制系統(tǒng)，通常是指由一個(gè)被控對(duì)象、一個(gè)檢測元件及傳感器（或變送器）、一個(gè)調(diào)節(jié)器和一個(gè)執(zhí)行器所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)，有時(shí)也稱為單回路控制系統(tǒng)。 簡單控制系統(tǒng)的典型方塊圖如圖6-34所示。 圖6-34 6.43 被控對(duì)象、調(diào)節(jié)閥、調(diào)節(jié)器的正、反作用方向各是怎樣規(guī)定的？ 答：被控對(duì)象的正

11、、反作用方向規(guī)定為：當(dāng)操縱變量增加時(shí)，被控變量也增加的對(duì)象屬于“正作用”；反之，被控變量隨操縱變量的增加而降低的對(duì)象屬于“反作用”。 調(diào)節(jié)閥的作用方向由它的氣開、氣關(guān)型式來確定。氣開閥為“正”方向，氣關(guān)閥為“反”方向。 如果將調(diào)節(jié)閥的輸入偏差信號(hào)定義為測量值減去給定值，那么當(dāng)偏差增加時(shí)，其輸出也增加的調(diào)節(jié)器稱為“正作用”調(diào)節(jié)器；反之，調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)隨偏差的增加而減小的稱為“反作用”調(diào)節(jié)器。 6.44 單參數(shù)控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器的正反作用應(yīng)怎樣選擇？ 答：先做兩條規(guī)定： （1）氣開調(diào)節(jié)閥為A，氣關(guān)調(diào)節(jié)閥為A； （2）調(diào)節(jié)閥開大，被調(diào)參數(shù)上升為B，下降為B。 則AB=“”調(diào)節(jié)器選反作用；AB=“”

12、調(diào)節(jié)器選正作用。 例如，圖6-35中，閥為氣開A，閥開大，液位下降B，則（A）（B）“”調(diào)節(jié)器選正作用。 6-35 圖6.45 圖6-36中，控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器應(yīng)該選用正作用方式，還是反作用方式？ (a) (b) (c) (d) (e) 圖6-36 答： (a)正作用；(b) 正作用；(c) 反作用；(d) 正作用； (e) 反作用； 6.46 圖6-37中的液面調(diào)節(jié)回路，工藝要求故障情況下送出的氣體中也不許帶有液體。試選取調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)型式和調(diào)節(jié)器的正、反作用，再簡單說明這一調(diào)節(jié)回路的工作過程。 答：因工藝要求故障情況下送出的氣體不許帶液，故當(dāng)氣源壓力為零時(shí)，閥門應(yīng)打開，所以調(diào)節(jié)閥是氣關(guān)式。

13、當(dāng)液位升高時(shí)，要求調(diào)節(jié)閥開度增大，由于所選取的是氣關(guān)調(diào)節(jié)閥，故要求調(diào)節(jié)閥輸出減少，調(diào)節(jié)器是反作用。 其工作過程如下：液體液位變送器輸出調(diào)節(jié)器輸出調(diào)節(jié)閥開度液體輸出液位。 圖6-37 6.47 圖6-38所示為加熱爐溫度控制系統(tǒng)。根據(jù)工藝要求，出現(xiàn)故障時(shí)爐子應(yīng)當(dāng)熄火。試說明調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)型式，調(diào)節(jié)器的正、反作用方式，并簡述控制系統(tǒng)的動(dòng)作過程。 圖6-38 答：故障情況下氣源壓力為零，應(yīng)切斷燃料，以確保爐子熄火。故要求調(diào)節(jié)閥為氣開式，氣源中斷時(shí)關(guān)閉。 當(dāng)爐溫增高時(shí)，要求燃料量減少，即減小調(diào)節(jié)閥開度。由于是氣開閥，所以要求調(diào)節(jié)器輸出減小，應(yīng)選用反作用調(diào)節(jié)器。 控制系統(tǒng)的動(dòng)作過程為： 進(jìn)料溫度調(diào)節(jié)

14、器輸出調(diào)節(jié)閥開度燃料量爐溫。反 之，由于各種原因引起爐溫調(diào)節(jié)器輸出調(diào)節(jié)閥開度燃料量爐溫。 6.48請(qǐng)判定圖6-39所示溫度控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥和調(diào)節(jié)器的作用型式。 圖6-39 （1）當(dāng)物料為溫度過低時(shí)易析出結(jié)晶顆粒的介質(zhì)，調(diào)節(jié)介質(zhì)為過熱蒸汽時(shí)； （2）當(dāng)物料為溫度過高時(shí)易結(jié)焦或分解的介質(zhì)，調(diào)節(jié)介質(zhì)為過熱蒸汽時(shí)； （3）當(dāng)物料為溫度過低時(shí)易析出結(jié)晶顆粒的介質(zhì)，調(diào)節(jié)介質(zhì)為待加熱的軟化水時(shí)； （4）當(dāng)物料為溫度過高時(shí)易結(jié)焦或分解的介質(zhì)，調(diào)節(jié)介質(zhì)為待加熱的軟化水時(shí)。 答：（1）氣關(guān)調(diào)節(jié)閥，正作用調(diào)節(jié)器； （2）氣開調(diào)節(jié)閥，反作用調(diào)節(jié)器； （3）氣開調(diào)節(jié)閥，正作用調(diào)節(jié)器； （4）氣關(guān)調(diào)節(jié)閥，反作用調(diào)節(jié)器。

15、 6.49 圖6-40為一蒸汽加熱器，它的主要作用是對(duì)工藝介質(zhì)加熱，要求此介質(zhì)出口溫度恒定。 （1）選擇被控變量和控制變量，組成調(diào)節(jié)回路，并畫出方塊圖。 （2）決定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)型式和調(diào)節(jié)器的正反作用。 （3）當(dāng)被加熱的流體為熱敏介質(zhì)時(shí)，應(yīng)選擇怎樣的調(diào)節(jié)方案為好？ 圖6-40 答：（1）方塊圖見圖6-41。 圖6-41 （2）對(duì)于非熱敏介質(zhì)或易結(jié)晶介質(zhì)，調(diào)節(jié)閥應(yīng)選氣關(guān)式，調(diào)節(jié)器的作用方向應(yīng)是正作用。 （3）對(duì)于熱敏介質(zhì)，為防止局部過熱而氣化，調(diào)節(jié)參數(shù)不宜為蒸汽而選冷凝水為好。即將調(diào)節(jié)閥裝于冷凝水管線上。 6.50 圖6-42為一液體儲(chǔ)槽，需要對(duì)液位加以自動(dòng)控制。為安全起見，儲(chǔ)槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁

16、止溢出，試在下述兩種情況下，分別確定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)型式及調(diào)節(jié)器的正、反作用。 圖6-42 （1）選擇流入量Qi為操縱變量； （2）選擇流出量Qo為操縱變量。 答：(1)當(dāng)選擇流入量Qi為操縱變量時(shí)，調(diào)節(jié)閥安裝在流入管線上，這時(shí)，為了防止液體溢出，在調(diào)節(jié)閥膜頭上氣源突然中斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，所以應(yīng)選用氣開型式調(diào)節(jié)閥，為“”作用方向。這時(shí)，操縱變量即流入量Qi增加時(shí)，被控變量液位是上升的，故對(duì)象為“”作用方向。 由于調(diào)節(jié)閥與對(duì)象都是“”作用方向，為使整個(gè)系統(tǒng)具有負(fù)反饋?zhàn)饔茫{(diào)節(jié)器應(yīng)選擇反作用方向； (2)當(dāng)選擇流出量Qo為操縱變量時(shí)，調(diào)節(jié)閥安裝在流出管線上，這時(shí)，為了防止液體溢出，在調(diào)

17、節(jié)閥膜頭上氣源突然中斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于全開狀態(tài)，所以應(yīng)選用氣關(guān)型式調(diào)節(jié)閥，為“”作用方向。這時(shí)，操縱變量即流出量Qo增加時(shí)，被控變量液位是下降的，故對(duì)象為“”作用方向。 由于選擇流出量Qo為操縱變量時(shí)，對(duì)象與調(diào)節(jié)閥都是“”作用方向，為使整個(gè)系統(tǒng)具有負(fù)反饋?zhàn)饔?，?yīng)選擇反作用方向的調(diào)節(jié)器。 6.51 有一冷卻器，以冷卻水作為冷劑來冷卻物料溫度，現(xiàn)選擇冷卻水流量為操縱變量，物料出口溫度被控變量。試確定在下述3種情況下的調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)型式和調(diào)節(jié)器的正、反作用。 （1）被冷卻物料溫度不能太高，否則對(duì)后續(xù)生產(chǎn)不利； （2）被冷卻物料溫度不能太低，否則易凝結(jié)； （3）冷卻器置于室外，而該地區(qū)冬季溫度最低達(dá)

18、0以下。 答：(1)應(yīng)選氣關(guān)型調(diào)節(jié)閥、反作用式調(diào)節(jié)器； (2)應(yīng)選氣開型調(diào)節(jié)閥、正作用式調(diào)節(jié)器； (3)應(yīng)選氣關(guān)型調(diào)節(jié)閥、反作用式調(diào)節(jié)器； 6.53 什么是比例、積分、微分調(diào)節(jié)規(guī)律？在自動(dòng)控制中起什么作用？ 答：比例調(diào)節(jié)依據(jù)“偏差的大小”來動(dòng)作，它的輸出與輸入偏差的大小成比例。比例調(diào)節(jié)及時(shí)、有力，但有余差。它用比例度來表示其作用的強(qiáng)弱，愈小，調(diào)節(jié)作用愈強(qiáng)，比例作用太強(qiáng)時(shí)，會(huì)引起振蕩。 積分調(diào)節(jié)依據(jù)“偏差是否存在”來動(dòng)作，它的輸出與偏差對(duì)時(shí)間的積分成比例，只有當(dāng)余差消失時(shí)，積分作用才會(huì)停止，其作用是消除余差。但積分作用使最大動(dòng)偏差增大，延長了調(diào)節(jié)時(shí)間。它用積分時(shí)間T來表示其作用的強(qiáng)弱，T愈小，積

19、分作用愈強(qiáng)，但積分作用太強(qiáng)時(shí)，也會(huì)引起振蕩。 微分調(diào)節(jié)依據(jù)“偏差變化速度”來動(dòng)作。它的輸出與輸入偏差變化的速度成比例，其效果是阻止被控變量的一切變化，有超前調(diào)節(jié)的作用，對(duì)滯后大的對(duì)象有很好的效果。它使調(diào)節(jié)過程偏差減小，時(shí)間縮短，余差也減小（但不能消除）。它用微分時(shí)間Td來表示其作用的強(qiáng)弱，Td大，作用強(qiáng)，但Td太太，也會(huì)引起振蕩。 6.54 填空 在PID調(diào)節(jié)中，比例作用是依據(jù)_來動(dòng)作的，在系統(tǒng)中起著_的作用；積分作用是依據(jù)_來動(dòng)作的，在系統(tǒng)中起著_的作用；微分作用是依據(jù)_來動(dòng)作的，在系統(tǒng)中起著_的作用。 答：偏差的大??；穩(wěn)定被控變量；偏差是否存在；消除余差；偏差變化速度；超前調(diào)節(jié)。 ）調(diào)節(jié)P

20、ID、比例積分微分（）PI、比例積分（）P在什么場合下選用比例（6.55 規(guī)律? 答：比例調(diào)節(jié)規(guī)律適應(yīng)于負(fù)荷變化較小、純滯后不太大而工藝要求不高、又允許有余差的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律適用于對(duì)象調(diào)節(jié)通道時(shí)間常數(shù)較小、系統(tǒng)負(fù)荷變化較大（需要消除干擾引起的余差）、純滯后不大（時(shí)間常數(shù)不是太大）而被調(diào)參數(shù)不允許與給定值有偏差的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 比例積分微分調(diào)節(jié)規(guī)律適用于容量滯后較大、純滯后不太太、不允許有余差的對(duì)象。 6.56 填空 調(diào)節(jié)器的比例度越大，則放大倍數(shù)Kc_，比例調(diào)節(jié)作用就_，過渡過程曲線就_，但余差也_。積分時(shí)間Ti越小，則積分速度_，積分特性曲線的斜率_，積分作用_，消除余差_。微分時(shí)

21、間Td越大，微分作用_。 答：越小；越弱；平穩(wěn)；越大；越大；越大；越強(qiáng)；越快；越強(qiáng)。 6.61判斷（是為，非為） （1）對(duì)純滯后大的調(diào)節(jié)對(duì)象，為克服其影響，可引入微分調(diào)節(jié)作用來克服。 （2）當(dāng)調(diào)節(jié)過程不穩(wěn)定時(shí)，可增大積分時(shí)間或加大比例度，使其穩(wěn)定。 （3）比例調(diào)節(jié)過程的余差與調(diào)節(jié)器的比例度成正比。 （4）調(diào)節(jié)系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)，只要使調(diào)節(jié)器的測量值與給定值相等（即無偏差）時(shí)，就可進(jìn)行手、自動(dòng)切換操作。 （5）均勻控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器參數(shù)整定可以與定值控制系統(tǒng)的整定要求一樣。 答：1. ;2. ;3. ;4. ;5. 。 6.67調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的任務(wù)是什么？工程上常用的調(diào)節(jié)器參數(shù)整定有哪幾種方法？ 答：調(diào)節(jié)

22、器參數(shù)整定的任務(wù)是：根據(jù)已定的控制方案，來確定調(diào)節(jié)器的最佳參數(shù)值（包括比例度、積分時(shí)間Ti、微分時(shí)間Td），以便使系統(tǒng)能獲得好的調(diào)節(jié)質(zhì)量。 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的方法有理論計(jì)算和工程整定兩大類，其中常用的是工程整定法。 屬于調(diào)節(jié)器參數(shù)的工程整定法主要有臨界比例度法、衰減曲線法和經(jīng)驗(yàn)湊試法等。 6.68 什么是臨界比例度法？有何特點(diǎn)？ 答：臨界比例度法是在純比例運(yùn)行下通過試驗(yàn)，得到臨界比例度k和臨界周期Tk，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來的關(guān)系，求出調(diào)節(jié)器各參數(shù)值。 這種方法比較簡單，易于掌握和判斷，適用于一般的控制系統(tǒng)。但是不適用于臨界比例度小的系統(tǒng)和不允許產(chǎn)生等幅振蕩的系統(tǒng)，否則易影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行或造成事

23、故。 6.73什么是衰減曲線法？有何特點(diǎn)？ 答：衰減曲線法是在純比例運(yùn)行下，通過使系統(tǒng)產(chǎn)生衰減振蕩，得到衰減比例度s和衰減周期Ts（或上升時(shí)間T升），然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來的關(guān)系求出調(diào)節(jié)器各參數(shù)值。 這種方法比較簡便，整定質(zhì)量高，整定過程安全可靠，應(yīng)用廣泛，但對(duì)于干擾頻繁、記錄曲線不規(guī)則的系統(tǒng)難于應(yīng)用。 1試述串級(jí)控制系統(tǒng)的工作原理，它有哪些特點(diǎn)？ 2某加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)，經(jīng)運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)擾動(dòng)主要來自燃料流量波動(dòng)，試設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)克服之。如果發(fā)現(xiàn)擾動(dòng)主要來自原料流量波動(dòng)，應(yīng)如何設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)以克服之？畫出帶控制點(diǎn)工藝流程圖和控制系統(tǒng)框圖。 4液位均勻控制系統(tǒng)與簡單液位控制系統(tǒng)有什么異同點(diǎn)？哪些場合需

24、要采用液位均勻控制系統(tǒng)？ 5某加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)中，副被控變量是爐膛溫度，溫度變送器的量程都選用0500，控制閥選用氣開閥。經(jīng)調(diào)試后系統(tǒng)已經(jīng)正常運(yùn)行，后因副回路的溫度變送器損壞，改用量程為200300的溫度變送器，問對(duì)控制系統(tǒng)有什么影響？如何解決？ 7某反應(yīng)器有A和B兩種無聊參加反應(yīng)，已知，A物料是供應(yīng)有余的，B物料可能供應(yīng)不足他們都可測可控。采用差壓變送器和開方器測量他們的流量，工藝要求正常工況時(shí)Fa=300kg/h,Fb=600kg/h,擬用DDZ-型儀表，設(shè)計(jì)雙閉環(huán)比值（相乘方案）控制系統(tǒng)，確定乘法器的輸入電流，畫出控制系統(tǒng)框圖和帶點(diǎn)工藝流程圖。 6.98 什么叫串級(jí)控制系統(tǒng)？請(qǐng)

25、畫出串級(jí)控制系統(tǒng)的典型方塊圖。 答：串級(jí)控制系統(tǒng)是由其結(jié)構(gòu)上的特征而得名的。它是由主、副兩個(gè)調(diào)節(jié)器串接工作的。主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值，副調(diào)節(jié)器的輸出去操縱調(diào)節(jié)閥，以實(shí)現(xiàn)對(duì)主變量的定值控制。 串級(jí)控制系統(tǒng)的典型方塊圖如圖6-57所示。 圖6-57 6.99 串級(jí)控制系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)？主要使用在哪些場合？ 答：串級(jí)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)為： （1）在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，它是由兩個(gè)串接工作的調(diào)節(jié)器構(gòu)成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)； （2）系統(tǒng)的目的在于通過設(shè)置副變量來提高對(duì)主變量的控制質(zhì)量； （3）由于副回路的存在，對(duì)進(jìn)入副回路的干擾有超前控制的作用，因而減少了干擾對(duì)主變量的影響； ）系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷改變時(shí)有一定的自適

26、應(yīng)能力。4（ 串級(jí)控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于：對(duì)象的滯后和時(shí)間常數(shù)很大、干擾作用強(qiáng)而頻繁、負(fù)荷變化大、對(duì)控制質(zhì)量要求較高的場合。 6.100 怎樣選擇串級(jí)控制系統(tǒng)中主、副調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律？ 答：串級(jí)控制系統(tǒng)的目的是為了高精度地穩(wěn)定主變量，對(duì)主變量要求較高，一般不允許有余差，所以主調(diào)節(jié)器一般選擇比例積分控制規(guī)律，當(dāng)對(duì)象滯后較大時(shí)，也可引入適當(dāng)?shù)奈⒎肿饔谩?串級(jí)控制系統(tǒng)中對(duì)副變量的要求不嚴(yán)。在控制過程中，副變量是不斷跟隨主調(diào)節(jié)器的輸出變化而變化的，所以副調(diào)節(jié)器一般采用比例控制規(guī)律就行了，必要時(shí)引入適當(dāng)?shù)姆e分作用，而微分作用一般是不需要的。 6.101如何選擇串級(jí)控制系統(tǒng)中主、副調(diào)節(jié)器的正、反作用？ 答：副

27、調(diào)節(jié)器的作用方向與副對(duì)象特性、調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)型式有關(guān)，其選擇方法與簡單控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器正、反作用的選擇方法相同，是按照使副回路成為一個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)的原則來確定的。 主調(diào)節(jié)器作用方向的選擇可按下述方法進(jìn)行：當(dāng)主、副變量增加（或減?。r(shí)，如果要求調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作方向是一致的，則主調(diào)節(jié)器應(yīng)選“反”作用的；反之，則應(yīng)選“正”作用的。 從上述方法可以看出，串級(jí)控制系統(tǒng)中主調(diào)節(jié)器作用方向的選擇完全由工藝情況確定，或者說，只取決于主對(duì)象的特性，而與執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式及副調(diào)節(jié)器的作用方向完全無關(guān)。這種情況可以這樣來理解：如果將整個(gè)副回路看做是構(gòu)成主回路的一個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)，其方塊圖可以簡化為圖6-58所示。由圖可見

28、，這時(shí)副回路這個(gè)環(huán)節(jié)的輸入就是主調(diào)節(jié)器的輸出（即副回路的給定），而其輸出就是副變量。由于副回路的作用總是使副變量跟隨主調(diào)節(jié)器的輸出變化而變化，不管副回路中副對(duì)象的特性及執(zhí)行器的特性如何，當(dāng)主調(diào)節(jié)器輸出增加時(shí)，副變量總是增加的，所以在主回路中，副回路這個(gè)環(huán)節(jié)的特性總是“正”作用方向的。由圖可見，在主回路中，由于副回路、主測量變送這兩個(gè)環(huán)節(jié)的特性始終為“正”，所以為了使整個(gè)主回路構(gòu)成負(fù)反饋，主調(diào)節(jié)器的作用方向僅取決于主對(duì)象的特性。主對(duì)象具有“正”作用特性（即副變量增加時(shí)，主變量亦增加）時(shí)，主調(diào)節(jié)器應(yīng)選“反”作用方向；反之，當(dāng)主對(duì)象具有“反”作用特性時(shí)，主調(diào)節(jié)器應(yīng)選“正”作用方向。 6-58 圖 6

29、.104 圖6-61所示氨冷器，用液氨冷卻銅液，要求出口銅液溫度恒定。為保證氨冷器內(nèi)有一定汽化空間，并避免液氨帶入冰機(jī)造成事故，采用溫度液位串級(jí)控制。 圖6-61 （1）試畫出溫度液位串級(jí)控制系統(tǒng)示意圖和方塊圖； （2）試確定氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)型式； （3）試確定調(diào)節(jié)閥的正、反作用形式。 。6-63，方塊圖見圖6-62）串級(jí)控制系統(tǒng)示意圖見圖1答：（ 圖6-62 圖6-63 （2）氣開式調(diào)節(jié)閥； （3）液位調(diào)節(jié)器為反作用，溫度調(diào)節(jié)器為正作用。 6.112 什么是均勻控制系統(tǒng)？它有何特點(diǎn)？ 答：均勻控制系統(tǒng)是為了解決前后工序的供求矛盾，使兩個(gè)變量之間能夠互相兼顧和協(xié)調(diào)操作的控制系統(tǒng)。 均勻控

30、制系統(tǒng)的特點(diǎn)是其控制結(jié)果不像其它控制系統(tǒng)那樣，不是為了使被控變量保持不變，而是使兩個(gè)互相聯(lián)系的變量都在允許的范圍內(nèi)緩慢地變化。均勻控制系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器一般都采用純比例作用，且比例度很大，必要時(shí)才引入少量的積分作用。 6.117試述均勻控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定方法。 答：均勻調(diào)節(jié)的目的是允許液面在一定范圍內(nèi)上下波動(dòng)的情況下，使流量變化比較均勻平穩(wěn)，以求不至于突然發(fā)生大的波動(dòng)。因此，該控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的整定，不必也不可能是定值。對(duì)于串級(jí)均勻結(jié)構(gòu)形式整定過程，首先把副調(diào)節(jié)器的比例度放在一適當(dāng)數(shù)值上，然后由小到大變化，使副回路調(diào)節(jié)過程出現(xiàn)緩慢的非周期逐步由小到大改變再把主調(diào)節(jié)器的比例度放在一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)值上

31、，性衰減過程。比例度，以求得緩慢的非周期衰減過程。在此調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定過程中，主、副調(diào)節(jié)器都不必加積分。最后，視曲線情況，也可以適當(dāng)加入一點(diǎn)積分。 要指出的是，均勻控制系統(tǒng)從形式上看符合串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有主、副調(diào)節(jié)器，但在參數(shù)整定時(shí)卻不能按一般的串級(jí)控制系統(tǒng)的方法去整定。 6.118 什么是比值控制系統(tǒng)？什么是變比值控制系統(tǒng)？ 答：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上的參數(shù)符合一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。通常為流量比值控制系統(tǒng)，用來保持兩種物料的流量保持一定的比值關(guān)系。 變比值控制是相對(duì)于定比值控制而言的。當(dāng)要求兩種物料的比值大小能靈活地隨第三變量的需要而加以調(diào)整時(shí)，就要求設(shè)計(jì)比值不是恒定值的比

32、值控制系統(tǒng)，稱為變比值控制系統(tǒng)。 6.126選擇 單純的前饋調(diào)節(jié)是一種能對(duì)（ ）進(jìn)行補(bǔ)償?shù)目刂葡到y(tǒng)。 A.測量與給定之間的偏差； B.被控變量的變化； C.干擾量的變化。 答：C。 因?yàn)榍梆伩刂葡到y(tǒng)和按測量與給定之間的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的反饋控制系統(tǒng)之間的本質(zhì)區(qū)別是前者為開環(huán)，后者為閉環(huán)，所以它只能對(duì)干擾量的變化進(jìn)行補(bǔ)償。說它能對(duì)被控變量的變化進(jìn)行補(bǔ)償也是不正確的。因?yàn)楣I(yè)對(duì)象中引起被控變量變化的干擾因素很多，實(shí)際上不可能對(duì)每一個(gè)干擾都加一個(gè)前饋補(bǔ)償裝置，只能選擇其中的一兩個(gè)主要干擾進(jìn)行補(bǔ)償，而其它干擾仍將使被控變量發(fā)生偏差。 6.127 填空 定值控制系統(tǒng)是按_進(jìn)行調(diào)節(jié)的，而前饋調(diào)節(jié)是按_進(jìn)行調(diào)節(jié)

33、的；前者是_環(huán)調(diào)節(jié)，后者是_環(huán)調(diào)節(jié)。采用前饋反饋調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是_。 答:測量與給定的偏差大小；擾動(dòng)量大?。婚]；開；利用前饋調(diào)節(jié)的及時(shí)性和反饋調(diào)節(jié)的靜態(tài)準(zhǔn)確性。 6.132 什么是選擇性控制系統(tǒng)？請(qǐng)畫出其典型方塊圖，并說明工作原理。 答：選擇性控制又叫取代控制，在該系統(tǒng)中，一般有兩只調(diào)節(jié)器，它們的輸出通過一只選擇器后，送往執(zhí)行器。這兩只調(diào)節(jié)器，一只在正常情況下工作，另一只在非正常情況下工作。在生產(chǎn)處于正常情況時(shí)，系統(tǒng)由用于正常工作下工作的調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制；一旦生產(chǎn)出現(xiàn)不正常情況，用于非正常情況下工作的調(diào)節(jié)器將自動(dòng)取代正常情況下工作的調(diào)節(jié)器，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行安全性控制，直到生產(chǎn)自行恢復(fù)到正常情況，正常情

34、況下工作的調(diào)節(jié)器又取代非正常情況下工作的調(diào)節(jié)器，恢復(fù)對(duì)生產(chǎn)過程的正?？刂?。其典型方塊圖見圖6-92。 由方塊圖可以看出，在取代控制系統(tǒng)中，有兩個(gè)控制回路，但在任何情況下，總只有一個(gè)控制回路在工作，而另一個(gè)控制回路處于開環(huán)狀態(tài)，這時(shí)，這個(gè)回路 中的調(diào)節(jié)器的輸出被選擇器切斷，不再送往執(zhí)行器。 圖6-92 6.133 什么叫積分飽和？積分飽和對(duì)控制系統(tǒng)有什么影響? 答：選擇性控制系統(tǒng)中，在正常情況下僅由一個(gè)調(diào)節(jié)器（稱甲調(diào)節(jié)器）起控制作用，另一調(diào)節(jié)器（稱乙調(diào)節(jié)器）處于開環(huán)狀態(tài)。切換后由乙調(diào)節(jié)器控制調(diào)節(jié)閥時(shí)，則甲調(diào)節(jié)器處于開環(huán)狀態(tài)。對(duì)于開環(huán)狀態(tài)下的調(diào)節(jié)器，它的偏差始終存在，由于積分的作用，其輸出將不斷地上升或下降，甚至超出統(tǒng)一信號(hào)的范圍，如氣動(dòng)調(diào)節(jié)器其輸出可能超過100kPa達(dá)到接近140kPa的氣源壓力，也可能低于20kPa乃至0kPa，這種現(xiàn)象稱為積分飽和。 設(shè)置選擇性調(diào)節(jié)的目的，是為了通過快速的自動(dòng)選擇消除生產(chǎn)中的不安