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2021过程控制作业答案201 4. docx 15页
发布时间:2021-04-02 01:13:01 浏览: 134次 来源:【jake推荐】 作者:-=Jake=-

增量关系为Q1h,Q2R2Q3增量关系为Q1h,而Q2R2Q3h,R3代替增量关系,有Fdh(R2 dtR 3) hR2R3Q1第一章概述了过程控制系统单元组成的基础绘制其基本框图控制器,执行器,受控过程澳洲幸运5 ,检测和传输设备,警报,保护装置,互锁装置和其他组件根据不同的设定值,自动控制系统分为三种类型:系统,随机控制系统,和程序控制系统简要描述了控制系统过渡过程中的各个质量指标,它们代表过程控制系统的性能是什么:衰减比和衰减率:稳定性指标;最大动态偏差和过冲:动态精度性能指标;残差误差:稳态精度指标;调整时间和振荡频率:响应控制速度指数。第2章过程控制系统建模方法练习2. 10图中显示了一定的水箱。其中F是储罐的截面积,R1,R2和R3是线性耐水性图为某管式加热炉原油出口温度分程控制系统,Q1是流入量,Q2和Q3是流出量。要求:(1)编写对象动力学方程,以水位H作为输出,Q1作为输入;([2)写出对象的传递函数G(s),并指出对象的增益值K和时间常数T。FddtH 2)两侧的拉普拉斯变换具有:FsH(s)R2 FsH(s)R2 R3R2R3(s)Q1(s)因此,传输字母为:G(s)H(s Q1(s)R2RG(s)H(s)Q1(s)R2R3R2 R2R3R3F 2 3 s 1 R2 R3Ts 1K = R2R3,T = F R2R3K = R2 R3 R2 R3第3章过程控制系统设计有蒸汽加热装置它使用蒸汽加热物料,并使用搅拌器连续搅拌物料im体育平台 ,直到物料达到所需温度并排出为止。

问一下:(1)影响物料出口温度的主要因素是什么?(2)如果要设计温度控制系统,您认为应该为控制变量和温度选择一个人。操作变量?为什么?(3)如果材料在温度过低时会凝结。如何根据这种情况选择控制阀的打开和关闭形式以及控制器的正反作用?解决方案:( 1)物料进料量,搅拌器的搅拌速度,蒸汽流量(2)控制变量:物料出口温度。因为直观且易于控制,所以它是加热系统的控制目标。操作变量:蒸汽流量。由于易于通过控制阀的打开和关闭进行调节,因此变化范围大,并且控制变量的影响很大。(3)由于物料冷凝温度低,因此有必要保持常开状态控制阀的e,因此控制阀选择空气关闭类型。控制器选择为正。下图显示了锅筒液位控制系统,要求不能将锅炉燃烧干燥。尝试画出系统框图,确定控制阀的开和关类型,确定控制器的正反作用,并简要描述加热室温度升高和蒸汽蒸发的时间增加,控制系统如何克服干扰?解决方案:系统框图如下:解决方案:系统框图如下:由于锅炉无法干燥,因此选择了密闭型,并且增益为负。控制器选择积极的行动。克服干扰的过程:当加热室温度上升时,当高温导致蒸汽蒸发增加时,滚筒的液位下降。在产生积极影响之后,调节器的输出信号减小,这会增加空气关闭阀的开度,从而增加给水流量,然后增加转鼓的液位。高,克服了蒸汽流干扰的影响。

下图显示了精馏塔的温度控制系统,该系统通过调节进入再沸器的蒸汽量来实现受控变量的稳定性。尝试绘制控制系统的框图,确定控制阀的空气开闭类型以及控制器的正反作用,并简要描述精馏塔温度升高时系统的控制过程。由于外部干扰(此处假设精馏塔的温度不应过高)解决方案:系统框图如下:解决方案:系统框图如下:根据问题,选择空气开放类型增益为正,控制器为反向。克服干扰过程:当蒸馏塔的温度因外界干扰而升高时,反作用调节器的输出信号减小,这会减小气体打开阀的开度,并且蒸汽流量也会相应减少,从而降低蒸馏塔的温度。蒸馏塔。克服干扰的影响。第4章PID调节原理的练习4. 2尝试总结调节器P,PI,PD的作用规律对系统控制质量的影响。练习4. 7某个电动比例调节器的测量范围为100〜200oC,其输出为0〜10mA。当温度从140oC变为160oC时,测得调节器的输出从3mA变为7mA。尝试找到调节器的比例带。解决方案:50%e /(emax emin)100%(160 14 0) /(200 10 0) 100%u /(umax umin)(7 3) /(10 0) 50%锻炼4. 9图中显示了水箱水位控制系统。

已知F = 1000cm 2,R = 0. 03s / cm 2,调节阀是空气关闭的,其静态增益| Kv | = 28cm 3 / s m·A,K m = 1mA / cm。绘制系统的传输框图;该调节器为比例调节器,其比例带δ= 40%,尝试获得扰动ΔQd= 56cm3 / s和恒定扰动Δr= 0. 5mA。残差:如果将δ更改为120%,并且其他条件保持不变,则h的残差是多少?比较[2)(3)]的计算结果,并总结δ对系统残余误差的影响;将液位调节器切换到PI调节器后,h的残余误差是多少? (1)(2)是系统动力学方程的增量关系表达式,因此对上述公式进行了拉普拉斯变换,并获得了单体积液位过程的特定传递函数。液位输出可以可从系统框图获取扰动输入和设定值输入。的传递函数为:当扰动为残差时(此部分使用最终值定理):当扰动为残差时: ,则有{过程的增益为正,空气关闭阀的增益为负,检测器如果增益为正,则负反馈系统所有环节(包括比较环节)的增益乘积否定控制器增益为负}。 {该过程的增益为正,空气关闭阀增益为负,检测器增益为正,可以判断为负反馈系统所有环节(包括比较环节)的增益乘积为负。 。}等条件代入上式,我们可以得到(3),这时有一个结论:比例变化越大,残差越大。

(4)如果更改为PI调整,则对于扰动,残差:对于设定值扰动,残差:第5章级联控制1.对于如图所示的加热器级联控制系统要求:(1)绘制控制系统的方框图极速快车 ,并说明主要控制变量和辅助控制变量是什么?(2)尝试确定控制阀的空气打开和关闭类型;(空气打开类型)(3)确定主控制器和子控制器的正反作用;(子控制器:反向。主控制器:反向)(4)温度变送器的范围从原来的0〜500℃更改到200〜300℃,控制系统会发生什么?如何解决?(Km1增加,控制功能减弱,裕度增加,则Kc 1)(5)流量变送器的范围应从从原来的0〜250kg / h更改为0〜400kg / h,控制系统会如何处理?如何解决?减小,次级回路的等效时间常数增加,控制变慢,响应速度变慢,然后Kc 2) 2.对于加热炉出口温度的简单控制系统,如图所示,要求:(1)在给料流量或燃料成分的干扰下,设计合理的级联控制系统,绘制框图,并确定控制器的正确性,反应; (2)在燃油压力的干扰下,设计合理的串级控制系统。解决方案:(1)进料流干扰,出口温度设定TT2原料控制阀:子控制器:反作用辅助控制量:加热炉内部温度的主要控制器:主要控制量:物料系统的框图如下:出口温度温度控制(控制2)原料设备干扰温度控制器TT1TC1TC2阀门加热炉PT温度监控温度检测TC干扰干扰通道干扰干扰通道炉温(出口温度的对象)流量(炉温与出口温度设定温度控制1.)比率控制器开环比率控制主控制器:反应主控制量:物料出口温度控制器:反应富控制量:压力控制阀在燃油管:空开系统框图:第6章特殊控制方法,一些压力式力控制?第六章“压力式力控制”的特殊控制方法是什么?控制点扰动通道扰动通道燃料箱内部压力对象系统,单闭环比控制系统,双闭环比控制系统,变比控制系统压力(出口温度对象)2.化学反应过程需要A参与反应的两种材料的压力和保持力与监测值的比值得以保持。两种材料的最大流速分别为625,= 29 0.。通过观察发现,两种材料A和B的流速经常由于管道压力波动而发生变化。

根据上述情况,需要:1)设计一个更合适的比率温度控制系统进行检查和测量; 2)计算比率系统的比率系数; 3)在比例系统中,应将比例系数设置在哪里?设定值应为多少(假设使用DDZ-Ⅲ仪器)? 4)选择比率以控制系统控制阀的打开和关闭以及控制器的正反作用。解决方案:([1)(2)将A对象作为有效量,将B对象作为跟随量。如果使用平方提取器,则不使用平方提取器(3)如果实现了系统通过比例装置方案,可以直接设置比率系数。如果通过乘法器实现,则将乘法器放在从动装置的侧面并进行设置。)(4) A和B阀均打开3.管加热炉原油出口温度分程控制(1)调节阀开关类型:燃气调节阀(A),燃气开启新部分:燃油调节阀( B)气体打开A图为某管式加热炉原油出口温度分程控制系统,低信号4〜12mA 0. 02〜0. 06MPaB高信号12〜20mA 0. 06- 0. 1MPa 2)调节器的正负作用:反向作用3)系统块原理图工作原理:当原油出口温度低时,反作用控制控制器的输出信号高。天然气阀完全打开,燃油阀打开到一定程度。随着燃油量的增加,出口温度升高,控制器的输出逐渐降低,从而使燃油阀的开度变慢且变小。 (温度上升速度变慢。)当苯的温度达到一点点时BB雷电pk ,反应控制器输出低信号,燃料阀完全关闭,天然气阀的开度随着温度的升高而逐渐减小,温度降低,并且控制器信号再次增大,使天然气阀打开,使出口温度再次升高,等等。

直到温度达到苯设定值。 4.如图所示,高位水箱向用户供水。为了确保供水流量的稳定性,需要控制高位水箱的出口流量。但是,为防止高箱过高引起溢流事故,必须对液位采取保护措施。根据上述情况,需要设计一种连续的选择控制系统。尝试绘制系统框图,确定调节阀的开,关形式,调节器的正作用和负作用形式以及选择器的类型,并简要描述系统的工作原理。调节阀为空气关闭型,液位控制器为反作用,流量控制器为正作用,选择器为低位选择器。工作原理:正常工作时,流量控制器工作,当出口流量受到干扰时,正流量控制器的输出流量增加,从而使阀门开度变小,出口流量减少电竞赛事竞猜 ,从而克服了干扰的影响。当液位超过极限时,低位选择器选择液位控制器参与工作。当液位继续增加时,正液位控制器的输出信号会减小,这会使阀开度变大,出口流量增加,使液位回落。第7章补偿控制补充主题:前馈级联复合控制图中显示了蒸馏塔底部温度和蒸汽流量的级联控制系统。生产过程要求在发生事故时应立即停止供应蒸汽。要求:绘制控制系统的框图;确定调节阀的空气打开和关闭方式;确定主控制器和辅助控制器的正作用和负作用模式;如果进料流量波动很大,请尝试设计前馈级联复合控制系统,因为该系统中的相关传递函数是Keo sGo1(s)Ko1eGo2 K eo sGo1(s)Ko1eGo2(s)o1(To1s 1) (To2s 1),尝试绘制此复合控制系统Sex的传递函数框图。

1.系统框图K o2,G f(s)KfefsTf s 1并写出前馈调节器的传递函数,讨论其可能的反应反应的实现2.气动开放式(一旦发生事故就要求工艺) (已终止蒸汽供应)3.主控制器和子控制器均相互抵消4. If,可以实现。第8章关联分析和去耦控制众所周知,2 * 2耦合过程的传递函数矩阵为G11 G12 0. 5 0. 3G21 G22 0. 4 0. 6在此过程中,说明其变量配对的合理性,然后根据前馈补偿解耦方法进行解耦,获得前馈补偿解耦装置的数学模型,并绘制出前馈解耦系统框图。解决方案:从问题中得知,开环增益矩阵P =,使用公式获得相对增益矩阵。 P = P =或代入公式得出11K11K 22或代入公式得出11K11K 22K11K 22 K12K 21 0. 5 0. 6 0. 5 0. 6 0. 3 0. 45获得相对7增益矩阵从相对增益矩阵可知:合理且合理。 U1U1U2解耦器的数学模型为N21 G21 0. 4 / 0. 6 2,G223N12G12 0. 3 / 0. 5 3G115

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