過程控制復(fù)習(xí)要點(diǎn)和習(xí)題問題詳解(3,4)

千里之行，始于足下讓知識帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦過程控制復(fù)習(xí)要點(diǎn)和習(xí)題問題詳解(3,4)第三章調(diào)整器

1．把握P、PI、PD，PID調(diào)整的特點(diǎn)，各調(diào)整邏輯定義公式，其階躍響應(yīng)。積分時光的大小相應(yīng)的積分作用怎樣？微分時光的大小其作用怎樣？比例度如何求??？

2．無擾動切換是指什么？

3．了解微分先行的PID算法主要用于解決什么問題？對什么有微分作用？

4．了解比例先行的PID算法有什么特點(diǎn)？

5．把握PID微分方程及差分方程？

6．把握調(diào)整器的正反作用推斷。

執(zhí)行器

7．把握解執(zhí)行器的作用、類型、由哪兩部分組成？各部分的作用是什么？

8．了解氣動執(zhí)行器和電動執(zhí)行器各有什么特點(diǎn)？

9．把握什么是氣開閥，什么是氣關(guān)閥。按什么原則、如何來挑選氣開或氣關(guān)方式？

10．把握調(diào)整閥流量特性的定義；抱負(fù)流量特性的定義、分類和特點(diǎn)；

11．工作流量特性的定義，串聯(lián)管道中調(diào)整閥流量特性的變化

12．S值是指什么？S值的大小對流量特性的影響？

13．把握挑選調(diào)整閥的流量特性的三原則？

14．了解電－氣轉(zhuǎn)換器起什么作用？為什么要用閥門定位器？

15．把握構(gòu)成一個平安火花型防爆系統(tǒng)的充要條件是什么？平安火花型防爆系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。

16．了解防爆柵有哪幾種類型？

17．了解危急場所分為哪幾類？危急程度最高的是哪一類？第一類危急場所又分為哪幾級？

第四章控制對象的特性測試

1.把握利用機(jī)理法建立單容/雙容對象的數(shù)學(xué)模型。

2.把握什么是具有自衡能力的對象？具有滯后的一階二階特性的表示式；什么

是無自衡能力的對象？具有滯后的一階二階特性的表示式。

3.把握什么是飛升曲線？單容對象或多容對象的飛升曲線可用哪些參數(shù)來表

征？

4.把握如何測定飛升曲線和方波響應(yīng)曲線？測得方波響應(yīng)曲線后如何獲得飛升

曲線(獵取飛升曲線的原理和辦法)。

5.把握由飛升曲線來確定一階對象，了解確定二階對象的傳遞函數(shù)的辦法。

6.把握測定對象動特性的辦法分類

第三次作業(yè)（P108）

1（2）某比例積分調(diào)整器的輸入，輸出圍均為4~20mADC，若設(shè)ó=100%，T1=2MIN，穩(wěn)態(tài)時其輸出為6mA，若在某一時刻輸入階躍增強(qiáng)1mA，試求經(jīng)過4min后調(diào)整器的輸出。

解：ā=1/Kc=100%=>Kc=1

△U(t)=Kc(e(t)+1/Ti∫e(t)dt)

=e(t)+1/Ti∫e(t)dt

=1+0.5∫1dt

=1+0.5×4=3mA

則4min后調(diào)整器的輸出為9mA

(5)什么叫無平衡無擾動切換？全刻度指示調(diào)整器是這樣保證由自動到軟手動，由軟手動到硬手動，再由硬手動到軟手動，由軟手動到自動之間的無擾動切換的？

解：當(dāng)調(diào)整器由硬手動切換到軟手動是，因?yàn)榍袚Q后的積分器具有保持特性，即能保持切換前的硬手動輸出狀態(tài)，故由硬手動切向軟手動，無需平衡即可做到輸出無擾動

（6）調(diào)整器的正反作用是如何規(guī)定的？

答：隨著測量信號的增強(qiáng)，調(diào)整器的輸出也增強(qiáng)，則為正作用；隨著測量信號的增強(qiáng)，調(diào)整器的輸出削減，則為反作用。

（15）什么是調(diào)整閥的流量特性？調(diào)整閥的抱負(fù)流量特性有哪幾種？它們各是怎樣定義的？調(diào)整閥的工作流量特性和阻力系數(shù)有關(guān)，而阻力系數(shù)又是怎樣定義的？它的大小對流量特性有何影響？

答：調(diào)整閥的流量特性，是指控制介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門相對開度之間的關(guān)系。

抱負(fù)的流量特性有直線流量特性，對數(shù)流量特性和快開流量特性。

直線流量特性是指流過調(diào)整閥的相對流量和閥門的相對開度成直線關(guān)系

對數(shù)流量特性是指單位行程變化所引起的相對流量變化與該點(diǎn)的相對流量成正比關(guān)系

快開流量特性是指在小開度時就有較大的流量，隨著開度的增大，流量很快達(dá)到最大，故稱為快開特性。

阻力系數(shù)S定義為閥全開時閥前后壓差△Pvmin與系統(tǒng)總壓差△P的比值。

當(dāng)S=1時，管道壓降為零，調(diào)整閥前后壓差等于系統(tǒng)總壓差，故工作流量特性即為抱負(fù)流量特性；當(dāng)S<1時，因?yàn)榇?lián)管道阻力的影響，使流量特性產(chǎn)生兩個變化：一個是閥全開時流量削減；另一個是使閥在大開度工作時控制敏捷度降低。隨著S值削減，直流特性趨向于快開特性，對數(shù)特性趨向于直線特性，S值越小，流量特性的變形程度愈大。

2（5）如圖所示，冷物料通過加熱器用蒸汽對其加熱。在事故狀態(tài)下，為了庇護(hù)加熱器設(shè)備的平安，即耐熱材料不被損壞，現(xiàn)在蒸汽管道上有一個氣動執(zhí)行器，試確定其氣開，氣關(guān)形式，并畫出由PID調(diào)整器構(gòu)成的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

解：為了庇護(hù)加熱設(shè)備的平安，應(yīng)當(dāng)挑選氣開閥。

（6）現(xiàn)測得三種流量特性的有關(guān)數(shù)據(jù)見表。試分離計(jì)算其相對開度在10%，50%，80%各變化10%時的相對流量的變化量，并據(jù)此分析它們對控制質(zhì)量的影響和一些選用原則。

調(diào)整閥的相對開度(l/L)(％)和相對流量(Q/Qmax)(%)（R=30）

解：

直線流量特性：

相對開度在10%，50%，80%各變化10%的相對流量變化量為74.6%，18.6%，12%

對數(shù)流量特性：

相對開度在10%，50%，80%各變化10%的相對流量變化量為41%，40%，40%

快開流量特性：

相對開度在10%，50%，80%各變化10%的相對流量變化量為76%，11%，3%

由上述數(shù)據(jù)可知，直線特性的調(diào)整閥在開度變化相同的條件下，當(dāng)流量小時，流量的變化值相對較大，調(diào)整作用強(qiáng)，簡單產(chǎn)生超調(diào)和引起振蕩；當(dāng)流量大時，流量變化值相對較小，調(diào)整作用舉行緩慢，不夠敏捷。適合于符合穩(wěn)定的場合。

對數(shù)流量特性的調(diào)整閥在同樣的開度變化值下，當(dāng)流量小（小開度）時，流量的變化也?。ㄕ{(diào)整閥的放大系數(shù)?。?，調(diào)整平穩(wěn)緩和；流量大（大開度）時，流量的變化也大（調(diào)整閥的放大系數(shù)大），調(diào)整敏捷有效。無論大開度還是小開度，相對流量的變化率都是相等的，表明流量變化的百分比是相同的。適用于符合變化的場合。

快開流量特性的調(diào)整閥在開度很小時，就已經(jīng)將流量放大，隨著開度的增強(qiáng)，流量很快就達(dá)到最大（飽和）值，以后再增強(qiáng)開度，流量幾乎沒有什么變化。這種流量特性適合于快速開閉的切斷閥或雙位控制系統(tǒng)。

補(bǔ)充作業(yè)：

1.如圖所示，用差壓變送器測敞口容器液位，其最低液位和最高液位到儀表的距離分離為h1=1m，h2=3m,若被測介質(zhì)的密度為980kg/m3,求：

1）該變送器的量程為多少？

2）是否需要遷移？遷移量為多少？

2

：某負(fù)作用抱負(fù)PID調(diào)整邏輯，，Ti=2min,Td=0,在t=t0時刻加入一幅值為1mA的階躍信號，若調(diào)整器的起始工作點(diǎn)為6mA

，試畫出調(diào)整器的輸出波形。

11

i

peedtTδ??

?=-?+

??

??

?01110.82ttdt??=-

+???

?()01110.8

2tt??=-

+-????

80%

δ=

3.某正作用抱負(fù)PID調(diào)整邏輯，Ti=30s,Td=0,試畫出在如圖所示輸入方波作用下的調(diào)整器輸出波形（初始工作點(diǎn)6mA

）。

100%δ=

(1)P1=1/0.5=2=200%,T1=0.5P2=1/2=50%,T2=1

(2)P1’=4*200%=800%,T1’=0.25,K1’=0.125

P2’=4*50%=200%,T2=0.5,K2’=0.5(2號線變?yōu)?號線)

(3)比例、積分作用削弱，影響比例的是P，影響積分作用的是P和Ti

5．

某電動比例調(diào)整器的測量圍為100~200，其輸出為0~10mA。當(dāng)溫

度從140變化到160

時，測得溫度調(diào)整器的輸出從3mA

變化到

()etA

=在階躍輸入作用下，即調(diào)整器的輸出為：

因此，可以從階躍響應(yīng)曲線上確定KC，TiA=1，則t=0,y=Kc=1/Pt=Tiy=2Kc=2/P

C?C?C?

7mA，試求該調(diào)整器的比例帶。

6圖示鍋爐生產(chǎn)狀況，冷水進(jìn)入氣鼓，經(jīng)燃燒加熱產(chǎn)生蒸汽，在生產(chǎn)過程中，工藝要求氣鼓里的水不能燒干，不然將產(chǎn)生事故，甚至發(fā)生爆炸。為了保證鍋爐的平安生產(chǎn)，試確定冷水進(jìn)水管道上調(diào)整閥的氣開，氣關(guān)形式

。

氣關(guān)閥

7、圖示，冷物料通過加熱器用蒸汽對其加熱，在事故狀態(tài)下，為了庇護(hù)加熱器設(shè)備的平安，即耐熱材料不損壞，現(xiàn)在蒸汽管道上有一只調(diào)整閥，確定其氣開，氣關(guān)形式。

min

maxminmin

maxmin

160140

202200100%50%73

100

xxxxyyyyδ=

?=

=

氣開閥

第四、五章習(xí)題

1、水槽如圖所示。其中F為槽的橫截面積，R1、R

2、R3均為線性水阻，Q1為流入量，Q2、Q3為流出量。要求：

(1)寫出以水位H為輸出量，Q1為輸入量的對象動態(tài)方程；（2）寫出對象的傳遞函數(shù)，并指出其增益K和時光常數(shù)T的數(shù)值。

2、有一液位對象，其矩形脈沖響應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果見下表。

矩形脈沖幅值閥門開度變化，矩形脈沖寬度。

(1)試將矩形脈沖響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換為階躍響應(yīng)曲線。

20%

u?=st20=?

(2)若將它近似為帶純延遲的一階慣性對象，試用不同的辦法確定其特性參數(shù)K、T和的數(shù)值。

x（t）=x1（t）+x2（t）

x2（t）=-x1（t-Δt）

y（t）=y1（t）+y2（t）

=y1（t）-y1（t-Δt）

t02040608010

12

14

16

18

20

22

24

26

28

h

1

00.

2

0.

8

2.

3.

6

5.47.49.31112.

6

13.

6

14.

4

15.

1

15.

8

16.

4

30

320340360380400

1717.417.617.817.9518.1

畫圖并求得

τ11

()()()

ytytytt

=+-?

?t=0:20:400;

?h1=[0,

0.2,0.8,2.0,3.6,5.4,7.4,9.3,11,12.6,13.6,14.4,15.1,15.8,16.4,

17,17.4,17.6,17.8,17.95,18.1];

?h=h1/0.2;?tt=0:0.5:400;?hh=spline(t,h,tt);?x0=[100,,51];

?x=lsqcurvefit('onedt',x0,tt,hh)?y=onedt(x,tt);?err1=sum((hh-y).^2)?x2=[90.5,180,40];?y2=onedt(x2,tt);?err2=sum((hh-y2).^2)?plot(t,h,'r*',tt,y,'k',tt,y2,'b');

()18.190.5

0.2180

40

yKuTτ∞=≈=?≈≈

?grid;

100.7384138.939350.6627

90.5,180,403.求無自平衡能力的雙容水槽液位與輸入流量的對應(yīng)關(guān)系

解：按照動態(tài)平衡關(guān)系，列出以下增量方程

舉行拉普拉斯變換，收拾，得到傳遞函數(shù)、數(shù)學(xué)模型

1

1

11

2

222

20

dhCQQdthQRdhCQQdtQ?=?-???=?=?-??=2112()()11

()()()1HsQsGsQsQsTsTs

=

?=?+

為槽1的時光常數(shù)

為槽2的時光常數(shù)

4.求有自平衡能力的雙容水槽液位與輸入流量的對應(yīng)關(guān)系

5.如圖所示容易水槽對象，進(jìn)水流量Qi為20m3/h，液位h穩(wěn)定在10m處，現(xiàn)在我們?nèi)藶榈貙⑦M(jìn)水流量驟然加大到30m3/h，液位h的反應(yīng)曲線如圖所示，試求出該水槽對象的特性參數(shù)并寫出對象傳函。（液位h為輸出變量，進(jìn)水流量Qi為輸入變量）

121TRC=22

TC=

2()101

10

4222

1()21