過(guò)程控制課后題答案講解

1、1.4 A、B兩種物料進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，通過(guò)改變進(jìn)入夾套的冷卻水流量來(lái)控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度不變。試畫(huà)出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該系統(tǒng)中的被控對(duì)象、被控變量、操 縱變量及可能影響被控變量的干擾是什么？反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)(1) 該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖(2) 被控對(duì)象：反應(yīng)器；被控變量：反應(yīng)器內(nèi)的溫度；控制變量：冷卻水流量。可能影響被控變量的干擾因素主要有A、B兩種物料的溫度、進(jìn)料量，冷卻水的壓力、溫度，環(huán)境溫度的高低等。1.5鍋爐是化工、煉油等企業(yè)中常見(jiàn)的主要設(shè)備。汽包水位是影響蒸汽質(zhì)量及鍋爐安全的一個(gè)十分重要的參數(shù)。 水位過(guò)高，會(huì)使蒸汽帶液。降低了蒸汽的質(zhì)量和產(chǎn)量，

2、甚至?xí)p壞后續(xù)設(shè)備。而水位過(guò)低，輕則影響汽液平衡，重則燒干鍋爐甚至引起爆炸。因此，必須對(duì)汽包水 位進(jìn)行嚴(yán)格的控制。圖 1-16是一類(lèi)簡(jiǎn)單鍋爐汽包水位控制示意圖，要求：(1) 畫(huà)出該控制系統(tǒng)方塊圖；(2) 指出該系統(tǒng)中被控對(duì)象、被控變量、操縱變量、擾動(dòng)變量各是什么？(3) 當(dāng)蒸汽負(fù)荷忽然增加，該系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制?(1)h 下降信號(hào)并與設(shè)(2)被控對(duì)象：鍋爐汽包。被控變量：鍋爐汽包水位。操縱變量：鍋爐給水量。擾動(dòng)量：冷 水溫度、壓力、蒸汽壓力、流量，燃燒狀況等。(3) 當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然增加，會(huì)導(dǎo)致汽包水位下降，液位變送器檢測(cè)到液位 定水位h0進(jìn)行比較，將偏差信號(hào)傳給控制器，控制器使執(zhí)行器動(dòng)作，增

3、大閥門(mén)開(kāi)度，使冷 卻水流量增加，從而降低加熱室燃燒程度，進(jìn)一步使得汽包液位升高。2.4 P17-P18,精度等級(jí)為 0.22.11用熱電偶測(cè)溫時(shí)，為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？其冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？解：（1）熱電偶的熱電勢(shì)只有當(dāng)T0 （或t0）恒定是才是被測(cè)溫度 T （或t）的單值函數(shù)。熱電偶標(biāo)準(zhǔn)分度表是以 T0= 0C為參考溫度條件下測(cè)試制定的，只有保持T0= 0C,才能直接應(yīng)用分度表或分度曲線。若T0m 0C,則應(yīng)進(jìn)行冷端補(bǔ)償和處理。（2）冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ校貉娱L(zhǎng)導(dǎo)線法，0C恒溫法，冷端溫度修正法，冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)2.17 AD590是一個(gè)電流型集成式溫度測(cè)量元件，能夠從端口輸出與絕對(duì)

4、溫度成比例的電流，然后利用利用10K電阻將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓變化值，由變送器送給單片機(jī)進(jìn)行 A/D采樣，最后由單片機(jī)顯示輸出，得到測(cè)量的溫度。2.21壓力表的誤差=量程*精度可知量程規(guī)格為 01.6、02.5、04.0MPa,精度等級(jí)為 1.0 時(shí)的誤差分別為：1.6*1%=0.016Mpa2.5*1%=0.025Mpa4.0*1%=0.04Mpa精度等級(jí)為 1.5 時(shí)誤差分別為：1.6*1.5%=0.024Mpa2.5*1.5%=0.0375Mpa4*1.5%=0.06Mpa精度等級(jí)為 2.5 時(shí)誤差分別為：1.6*2.5%=0.04Mpa2.5*2.5%=0.0625Mpa4*2.5

5、%=0.1Mpa由于要求測(cè)量誤差不大于壓力示值的土5%,被測(cè)壓力變化范圍為0.51.4MPa,所以最小誤差為0.5*5%=0.025Mpa,以上滿足此條件的只有精度等級(jí)為1.0量程為0-1.6Mpa和0-2.5Mpa的壓力表，以及精度等級(jí)為1.5量程為0-1.6Mpa的壓力表，鑒于 的測(cè)量范圍在0-1.6Mpa的表盤(pán)上更容易讀數(shù)，所以同等條件下選擇0-1.6Mpa的壓力表，同樣量程的壓力表精度為1.0的比精度1.5的貴，所以從成本考慮選擇精度為1.5的壓力表，所以選擇量程為0-1.6Mpa精度為1.5的壓力表。2.25因?yàn)椴顗鹤兯推鞯妮敵鲭娏餍盘?hào)與輸入差壓值成正比，故有：104_p_1613.

6、6可得： p=88.4Pa此為對(duì)應(yīng)13.6mA電流時(shí)的差壓值。因?yàn)榱髁颗c差壓平方根成正比，故可得到：88.4_q_104320可得 q=297.6m3/h此為對(duì)應(yīng)13.6mA電流時(shí)的被測(cè)流量。C為容量4.8如圖所示液位過(guò)程的輸入量為Q1，流出量為Q2, Q3，液位h為被控參數(shù),系數(shù)，并設(shè)R1、R2、R3均為線性液阻，要求：(1) 列出過(guò)程的微分方程組；(2) 畫(huà)出過(guò)程的方框圖；(3) 求過(guò)程的傳遞函數(shù) W0 (S)= H (S) /Q1 (S);解:Q1(1)根據(jù)動(dòng)態(tài)物料平衡關(guān)系，流入量=流出量:Q1Q2過(guò)程的微分方程的增量形式:Q2中間變量:R2Q3R3消除中間變量:R2 R3Q1CR2 R

7、3 dhdt(R3Q1同除(R2+R3)得到:(Q2 Q3)Q3)R2) hCR2R3 d hR2R3 dtdhdtdt令:R2 R3R2R3上式可寫(xiě)為:R Q1dt(2) Laplace變換得到：RQi(S) CRSH(S) H(S)w 、 H(s)RW0( s)傳遞函數(shù)：Q1(s)RCS 1(3)過(guò)程的方框圖:4.11該對(duì)象具有純滯后的一階對(duì)象，放大系數(shù)K160-1203-2.5由一階對(duì)象的而輸出響應(yīng)kA 1帶入數(shù)據(jù)可得T=2/l n2已知純滯后時(shí)間為 2,則可列出微分方程以及傳遞函數(shù)的表達(dá)式。4.12解：方法一：圖解法由圖可以看出：過(guò)程應(yīng)該用一階加延時(shí)系統(tǒng)。Koy ) y(0)X020120從圖中得到：7= 40s, T = 260- 40= 220sW)(s)厶e STS 120e220S 140S方法二：計(jì)算法454 IM 2M>440$40 MO在圖中取 y(ti) = 0.33 y(g)y(t2)= 0.39y(g) y(ta) = 0.632 yg)y(t4 = 0.7 y(g)t4 = 260s得 ti = 125st2 = 140st3 = 225sT12(t3 t2 )150s1 2t2 t355st4