過(guò)程控制復(fù)習(xí)要點(diǎn)和習(xí)題答案(3-4)分解

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第三章 調(diào)節(jié)器1 掌握P、PI、PD，PID調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，各調(diào)節(jié)規(guī)律定義公式，其階躍響應(yīng)。積分時(shí)間的大小相應(yīng)的積分作用怎樣？微分時(shí)間的大小其作用怎樣？比例度如何求取？ 2 無(wú)擾動(dòng)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(wèn)題？對(duì)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 掌握PID微分方程及差分方程？ 6 掌握調(diào)節(jié)器的正反作用判斷。執(zhí)行器7 掌握解執(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(dòng)執(zhí)行器和電動(dòng)執(zhí)行器各有什么特點(diǎn)？9 掌握什么是氣開(kāi)閥，什么是氣關(guān)閥。按什么原則、如何來(lái)選擇氣開(kāi)或氣關(guān)方式？10 掌握調(diào)節(jié)閥流量

2、特性的定義；理想流量特性的定義、分類和特點(diǎn)；11 工作流量特性的定義，串聯(lián)管道中調(diào)節(jié)閥流量特性的變化12 S值是指什么？S值的大小對(duì)流量特性的影響？13 掌握選擇調(diào)節(jié)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 掌握構(gòu)成一個(gè)安全火花型防爆系統(tǒng)的充要條件是什么？安全火花型防爆系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。16 了解防爆柵有哪幾種類型？ 17 了解危險(xiǎn)場(chǎng)所分為哪幾類？危險(xiǎn)程度最高的是哪一類？第一類危險(xiǎn)場(chǎng)所又分為哪幾級(jí)？ 第四章 控制對(duì)象的特性測(cè)試1. 掌握利用機(jī)理法建立單容/雙容對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。2. 掌握什么是具有自衡能力的對(duì)象？具有滯后的一階二階特性的表示式；什么是無(wú)自衡

3、能力的對(duì)象？具有滯后的一階二階特性的表示式。3. 掌握什么是飛升曲線？單容對(duì)象或多容對(duì)象的飛升曲線可用哪些參數(shù)來(lái)表征？4. 掌握如何測(cè)定飛升曲線和方波響應(yīng)曲線？測(cè)得方波響應(yīng)曲線后如何獲得飛升曲線(獲取飛升曲線的原理和方法)。5. 掌握由飛升曲線來(lái)確定一階對(duì)象，了解確定二階對(duì)象的傳遞函數(shù)的方法。6. 掌握測(cè)定對(duì)象動(dòng)特性的方法分類第三次作業(yè)（P108）1（2）某比例積分調(diào)節(jié)器的輸入，輸出范圍均為420mA DC，若設(shè)ó=100%，T1=2MIN，穩(wěn)態(tài)時(shí)其輸出為6mA，若在某一時(shí)刻輸入階躍增加1mA，試求經(jīng)過(guò)4min后調(diào)節(jié)器的輸出。解： =1/Kc=100% =>Kc=1U(t)=K

4、c(e(t)+1/Tie(t)dt)= e(t)+1/Tie(t)dt=1+0.51dt=1+0.5×4=3mA 則4min后調(diào)節(jié)器的輸出為9mA (5)什么叫無(wú)平衡無(wú)擾動(dòng)切換？全刻度指示調(diào)節(jié)器是這樣保證由自動(dòng)到軟手動(dòng)，由軟手動(dòng)到硬手動(dòng)，再由硬手動(dòng)到軟手動(dòng)，由軟手動(dòng)到自動(dòng)之間的無(wú)擾動(dòng)切換的？ 解：當(dāng)調(diào)節(jié)器由硬手動(dòng)切換到軟手動(dòng)是，由于切換后的積分器具有保持特性，即能保持切換前的硬手動(dòng)輸出狀態(tài)，故由硬手動(dòng)切向軟手動(dòng)，無(wú)需平衡即可做到輸出無(wú)擾動(dòng) （6）調(diào)節(jié)器的正反作用是如何規(guī)定的？ 答：隨著測(cè)量信號(hào)的增加，調(diào)節(jié)器的輸出也增加，則為正作用；隨著測(cè)量信號(hào)的增加，調(diào)節(jié)器的輸出減少，則為反作用。

5、（15）什么是調(diào)節(jié)閥的流量特性？調(diào)節(jié)閥的理想流量特性有哪幾種？它們各是怎樣定義的？調(diào)節(jié)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(duì)流量特性有何影響？ 答：調(diào)節(jié)閥的流量特性，是指控制介質(zhì)流過(guò)閥門的相對(duì)流量與閥門相對(duì)開(kāi)度之間的關(guān)系。理想的流量特性有直線流量特性，對(duì)數(shù)流量特性和快開(kāi)流量特性。直線流量特性是指流過(guò)調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量和閥門的相對(duì)開(kāi)度成直線關(guān)系對(duì)數(shù)流量特性是指單位行程變化所引起的相對(duì)流量變化與該點(diǎn)的相對(duì)流量成正比關(guān)系快開(kāi)流量特性是指在小開(kāi)度時(shí)就有較大的流量，隨著開(kāi)度的增大，流量很快達(dá)到最大，故稱為快開(kāi)特性。阻力系數(shù)S定義為閥全開(kāi)時(shí)閥前后壓差Pvmin與系統(tǒng)總壓差P的比

6、值。當(dāng)S=1時(shí)，管道壓降為零，調(diào)節(jié)閥前后壓差等于系統(tǒng)總壓差，故工作流量特性即為理想流量特性；當(dāng)S<1時(shí)，由于串聯(lián)管道阻力的影響，使流量特性產(chǎn)生兩個(gè)變化：一個(gè)是閥全開(kāi)時(shí)流量減少；另一個(gè)是使閥在大開(kāi)度工作時(shí)控制靈敏度降低。隨著S值減少，直流特性趨向于快開(kāi)特性，對(duì)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(guò)加熱器用蒸汽對(duì)其加熱。在事故狀態(tài)下，為了保護(hù)加熱器設(shè)備的安全，即耐熱材料不被損壞，現(xiàn)在蒸汽管道上有一個(gè)氣動(dòng)執(zhí)行器，試確定其氣開(kāi)，氣關(guān)形式，并畫(huà)出由PID調(diào)節(jié)器構(gòu)成的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。 解：為了保護(hù)加熱設(shè)備的安全，應(yīng)該選擇氣開(kāi)閥。 （6）現(xiàn)測(cè)得三種流量特

7、性的有關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表。試分別計(jì)算其相對(duì)開(kāi)度在10%，50%，80%各變化10%時(shí)的相對(duì)流量的變化量，并據(jù)此分析它們對(duì)控制質(zhì)量的影響和一些選用原則。Q/Qmax (%) l/L()0102030405060708090100直線流量特性3.313.022.732.342.051.761.371.080.690.3100對(duì)數(shù)流量特性3.34.676.589.2613.018.325.636.250.871.2100快開(kāi)流量特性3.321.738.152.665.275.884.591.396.1399.03100調(diào)節(jié)閥的相對(duì)開(kāi)度(l/L)()和相對(duì)流量(Q/Qmax) (%) （R=30）解：直線流量

8、特性：相對(duì)開(kāi)度在10%，50%，80%各變化10%的相對(duì)流量變化量為74.6%，18.6%，12%對(duì)數(shù)流量特性：相對(duì)開(kāi)度在10%，50%，80%各變化10%的相對(duì)流量變化量為41%，40%，40%快開(kāi)流量特性：相對(duì)開(kāi)度在10%，50%，80%各變化10%的相對(duì)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)節(jié)閥在開(kāi)度變化相同的條件下，當(dāng)流量小時(shí)，流量的變化值相對(duì)較大，調(diào)節(jié)作用強(qiáng)，容易產(chǎn)生超調(diào)和引起振蕩；當(dāng)流量大時(shí)，流量變化值相對(duì)較小，調(diào)節(jié)作用進(jìn)行緩慢，不夠靈敏。適合于符合穩(wěn)定的場(chǎng)合。 對(duì)數(shù)流量特性的調(diào)節(jié)閥在同樣的開(kāi)度變化值下，當(dāng)流量小（小開(kāi)度）時(shí)，流量的變化也?。ㄕ{(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)小

9、），調(diào)節(jié)平穩(wěn)緩和；流量大（大開(kāi)度）時(shí)，流量的變化也大（調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)大），調(diào)節(jié)靈敏有效。無(wú)論大開(kāi)度還是小開(kāi)度，相對(duì)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(chǎng)合。快開(kāi)流量特性的調(diào)節(jié)閥在開(kāi)度很小時(shí)，就已經(jīng)將流量放大，隨著開(kāi)度的增加，流量很快就達(dá)到最大（飽和）值，以后再增加開(kāi)度，流量幾乎沒(méi)有什么變化。這種流量特性適合于迅速開(kāi)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(cè)敞口容器液位，其最低液位和最高液位到儀表的距離分別為h1=1m，h2=3m,若被測(cè)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：

10、 某負(fù)作用理想PID調(diào)節(jié)規(guī)律， ， Ti=2min,Td=0,在t=t0時(shí)刻加入一幅值為1mA的階躍信號(hào)，若調(diào)節(jié)器的起始工作點(diǎn)為6mA，試畫(huà)出調(diào)節(jié)器的輸出波形。3. 某正作用理想PID調(diào)節(jié)規(guī)律， Ti=30s,Td=0,試畫(huà)出在如圖所示輸入方波作用下的調(diào)節(jié)器輸出波形（初始工作點(diǎn)6mA）。在階躍輸入作用下，即調(diào)節(jié)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/P t=Ti y=2Kc=2/P(1) P1=1/0.5=2=200%, T1=0.5 P2=1/2=50%, T2=1(2) P1=4*200%=800%, T1=0.25, K1=0.125P2=

11、4* 50%=200%, T2=0.5 , K2=0.5 (2號(hào)線變?yōu)?號(hào)線 )(3)比例、積分作用減弱，影響比例的是P，影響積分作用的是P和Ti5 某電動(dòng)比例調(diào)節(jié)器的測(cè)量范圍為100200 ，其輸出為010mA。當(dāng)溫度從140 變化到160 時(shí)，測(cè)得溫度調(diào)節(jié)器的輸出從3mA變化到7mA，試求該調(diào)節(jié)器的比例帶。6 圖示鍋爐生產(chǎn)情況，冷水進(jìn)入氣鼓，經(jīng)燃燒加熱產(chǎn)生蒸汽，在生產(chǎn)過(guò)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。為了保證鍋爐的安全生產(chǎn)，試確定冷水進(jìn)水管道上調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)，氣關(guān)形式。氣關(guān)閥7、圖示，冷物料通過(guò)加熱器用蒸汽對(duì)其加熱，在事故狀態(tài)下，為了保護(hù)加熱器設(shè)備的安全，即耐

12、熱材料不損壞，現(xiàn)在蒸汽管道上有一只調(diào)節(jié)閥，確定其氣開(kāi)，氣關(guān)形式。氣開(kāi)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、R2、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(duì)象動(dòng)態(tài)方程； （2）寫出對(duì)象的傳遞函數(shù)，并指出其增益K和時(shí)間常數(shù)T的數(shù)值。2、有一液位對(duì)象，其矩形脈沖響應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表。矩形脈沖幅值 閥門開(kāi)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。(2)若將它近似為帶純延遲的一階慣性對(duì)象，試用不同的方法確定其特性參數(shù)K、T和 的數(shù)值。x（t）= x1（t）+ x2（t）x2（t）= - x

13、1（t -t）y（t）= y1（t）+ y2（t） = y1（t）- y1（t-t）t020406080100120140160180200220240260280h100.20.82.03.65.47.49.31112.613.614.415.115.816.43003203403603804001717.417.617.817.9518.1畫(huà)圖并求得 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;

14、tt=0:0.5:400; hh=spline(t,h,tt); x0=100,139,51; 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'); grid;90.5,180,40100.7384 138.9393 50.66273.求無(wú)自平衡能力的雙容水槽液位與輸入流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系解：根據(jù)動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系，列出以下增量方程 進(jìn)行拉普拉斯變換，整理，得到傳遞函數(shù)、數(shù)學(xué)模型 為槽1的時(shí)間常數(shù)為槽2的時(shí)間常數(shù) 4.求有自平衡能力的雙容水槽液位與輸入流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系5. 如圖所示簡(jiǎn)單水槽對(duì)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)水流量突然加大到30m3/h，液位h的反應(yīng)曲線如圖所示，試求出該水槽對(duì)象的特性參數(shù)并寫出對(duì)象傳函。（液位h為輸出變量，進(jìn)水流量Qi為輸入變量）6.（1）（2） 干擾通道特性對(duì)控制質(zhì)