过程控制系统与仪表习题答案(6)

2）

5-15 实验测得某液位过程的阶跃响应数据如下：

ts 0 10 20 40 60 80 100 140 180 250 300 400 500 600 ? hcm 0 0 0.2 0.8 2.0 3.6 5.4 8.8 11.8 14.4 16.6 18.4 19.2 19.6 ? 当阶跃扰动为???20%时： （1）画出液位的阶跃响应曲线；

（2）用一阶惯性环节加滞后近似描述该过程的动态特性，确定K、解答： （1） （2）

第6章 思考题与习题

6-1 简单控制系统由几个环节组成？

解答：

测量变送器、调节器、调节阀、被控过程四个环节组成。

6-2 简述控制方案设计的基本要求。

解答：

安全性、稳定性、经济性。

6-3 简单归纳控制系统设计的主要内容。

T、?。25

解答：

1）控制系统方案设计； 2）工程设计；

3）工程安装和仪表调校； 4）调节器参数整定。

6-4 过程控制系统设计包括哪些步骤？

解答：P174

（1）熟悉和理解生产对控制系统的技术要求与性能指标 （2）建立被控过程的数学模型 （3）控制方案的确定 （4）控制设备选型 （5）实验（或仿真）验证

6-5 选择被控参数应遵循哪些基本原则？什么是直接参数？什么是间接参数？两者有何关系？

解答：

1）原则：必须根据工艺要求，深入分析、生产过程，找出对产品的产量和质量、生产安全、经济运行、环境保护、节能降耗等具有决定性作用，能较好反映生产工艺状态及变化的参数作为被控参数。

2）直接参数：能直接反映生产过程中产品产量和质量，又易于测量的参数

3）间接参数：与质量指标有单值对应关系、易于测量的变量，间接反映产品质量、生产过程的实际情况。

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4）两者关系：间接参数是直接参数的单值函数。

6-6 选择控制变量时，为什么要分析被控过程的特性？为什么希望控制通道放大系数Ko要大、时间常数To小、纯滞后时间?o越小越好？而干扰通道的放大系数Kf尽可能小、时间常数Tf尽可能大？

解答：

1）控制变量和干扰变量对被控参数的影响都于过程的特性密切相关。

2）控制通道的静态放大系数K0越大，系统的静态偏差越小，表明控制作用越灵敏，克服扰动的能力越强，控制效果越好。

时间常数T0小，被控参数对控制变量的反应灵敏、控制及时，从而获得良好的控制品质。 纯滞后?0的存在会使系统的稳定性降低。?0值越大，对系统的影响越大。

3）扰动通道的静态放大系数Kf越小，表明外部扰动对被控参数的影响越小。时间常数Tf越大，外部干扰f（t）对被控参数y（t）的影响越小，系统的控制品质越好。

6-7 当被控过程存在多个时间常数时，为什么应尽量使时间常数错开？

解答：P182

由自控理论知识可知，开环传递函数中几个时间常数值错开，可提高系统的工作频率，减小过渡过程时间和最大偏差等，改善控制质量。

6-8 选择检测变送装置时要注意哪些问题？怎样克服或减小纯滞后？

解答：

1）P184-1、2、3、4

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2）合理选择检测点。

6-9 调节阀口径选择不当，过大或过小会带来什么问题？正常工况下，调节阀的开度在什么范围比较合适？

解答：

1）调节阀口径选得过大，阀门调节灵敏度低，工作特性差，甚至会产生振荡或调节失灵的情况。

调节阀口径选得过小，当系统受到较大的扰动时，调节阀工作在全开或全关的饱和状态，使系统暂时处于失控工况，这对扰动偏差的消除不利。

2）正常工况下要求调节阀的开度在15%-85%之间。

6-10 选择调节阀气开、气关方式的首要原则是什么？

解答：

保证人身安全、系统与设备安全是调节阀开、关作用方式选择的首要原则。

6-11 调节器正、反作用方式的选择依据是什么？

解答：

确定原则是整个单回路构成负反馈系统。

6-12 在蒸气锅炉运行过程中，必须满足汽-水平衡关系，汽包水位是一个十分主要的指标。当液位过低时，汽包中的水易被烧干引发生产事故，甚至会发生爆炸，为此设计如图6-28所示的

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液位控制系统。试确定调节阀的气开、气关方式和调节阀LC正、反作用；画出该控制系统的框图。

解答：见图2－28 1）调节阀：气关方式。 2）调节器：正作用。 3）框图：

6-13 在如图6-29所示的化工过程中，化学反应为吸热反应。为使化学反应持续进行，必须用热水通过加热套加热反应物料，以保证化学反应在规定的温度下进行。如果温度太低，不但会导致反映停止，还会使物料产生聚合凝固导致设备堵塞，为生产过程再次运行造成麻烦甚至损坏设备。为此设计如图6-29所示的温度控制系统。试确定调节阀的气开、气关方式和调节阀的TC正、反作用；画出该控制系统的框图。

解答：

1）调节阀：气开式。 2）调节器：反作用。 3）框图：

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