过程控制系统与仪表习题答案--自制.pdf
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1-1过程控制有哪些主要特点?为什么说过程控制多属慢过程参数控制?解答:1.控制对象复杂、控制要求多样2.控制方案丰富3.控制多属慢过程参数控制4.定值控制是过程控制的一种主要控制形式5.过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成原因:被控过程大多具有大惯性、大滞后的特点。1-2什么是过程控制系统?典型过程控制系统由哪几部分组成?一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。组成:调节器。执行器。被控过程(对象)。检测变送器1-4说明过程控制系统的分类方法,通常过程控制系统可分为哪几类?分类方法说明:按所控制的参数来分,有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等;按控制系统所处理的信号方式来分,有模拟控制系统与数字控制系统;按控制器类型来分,有常规仪表控制系统与计算机控制系统;按控制系统的结构和所完成的功能来分,有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等;按其动作规律来分,有比例(P)控制、比例积分(PI)控制,比例、积分、微分(PID)控制系统等;按控制系统组成回路的情况来分,有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统;按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。通常分类:1.按设定值的形式不同划分:(1)定值控制系统(2)随动控制系统(3)程序控制系统2.按系统的结构特点分类:(1)反馈控制系统(2)前馈控制系统(3)前馈—反馈复合控制系统3-9试写出比例、积分、微分(PID)三作用控制规律的数学表达式。11deyeedtTPTDdt13-10试分析比例、积分、微分控制规律各自的特点,积分和微分为什么不单独使用?1)比例控制及时、反应灵敏,偏差越大,控制力越强;但结果存在余差。2)积分控制可以达到无余差;但动作缓慢,控制不及时,不单独使用。3)微分控制能起到超前调节作用;但输入偏差不变时,控制作用消失,不单独使用。3-14PID调节器中,比例度P、积分时间常数T、微分时间常数T分别具有什么含义?在调节器动作过程中分别产生什么影响?ID若将T取∞、T取0,分别代表调节器处于什么状态?ID比例度P含义:使控制器的输出变化满量程时(也就是控制阀从全关到全开或相反),相应的输入测量值变化占仪表输入量程的百分比。比例作用的强弱取决于比例度的大小。积分时间常数T含义:T越小,积分作用越强;越大积分作用越弱;II若将T取∞,则积分作用消失。I7-1与单回路系统相比,串级控制系统有哪些主要特点?串级控制系统由于引入副回路,使系统控制品质相对于单回路控制系统显著提高。在系统结构上,串级控制系统有两个闭合回路:主回路和副回路,主、副调节器串联工作;主调节器输出作为副调节器的设定值,系统通过副调节器输出控制执行器动作,实现对主参数的定制控制。串级系统的主回路是定制控制系统,副回路是随动控制系统。04-9如图4-24所示的蒸气加热器对物料进行加热。为保证控制系统发生故障时,加热器的耐热材料不被烧坏,试确定蒸气管道上调节阀的气开、气关形式。解答:气开式调节阀。从工艺生产安全考虑,一旦控制系统发生故障、信号中断时,调节阀的开关状态应能保证工艺设备和操作人员的安全。如果控制信号中图断时,阀处于打开位置时危险性小,则应选用气关式调节阀;反之,若阀处于关闭位置时危险性小,则应选用气开阀。7-9简述前馈控制的工作原理,与反馈控制相比,它有什么优点和局限?1)当系统出现扰动时,立即将其测量出来,通过前馈控制器,根据扰动量的大小来改变控制量,以抵消扰动对被控参数的影响。2)优点:前馈控制器在扰动出现时立即进行控制,控制及时,对特定扰动引起的动、静态偏差控制比较有效。局限:1.实际工业过程中的干扰很多,不可能对每个干扰设计一个独立的监测装置和前馈控制器。2.决定前馈控制器规律的Gf(s),Go1(s)和Gv(s)的精确表达式很难得到,即使得到了,也很难在物理上计算出Gb(s)。7-18什么是比值控制系统?常用比值控制系统方案有哪些?比较其优点。实现两个活两个以上参数符合一定比例关系的控制系统,成为比值系统。开环比值控制系统、单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、变比值控制系统。7-23什么是均值控制?要求和目的。均值控制是连续生产过程中,各种设备前后紧密联系的情况提出来的一种特殊控制。目的和要求:均值控制通过对液体和流量两个变量同时兼顾的控制策略,是两个相互矛盾的变量相互协调,满足二者均在小范围内缓慢变化的要求。7-25什么是分程控制?简述分程控制的特点。怎样实现分程控制?在工业生产过程中,有事会遇到一个控制器去操控几个阀门,若按输出信号的不同区间操作不同的