【正文】 ？ 生產(chǎn)過程自動(dòng)化主要包含了哪些內(nèi)容？ 答：利用自動(dòng)化裝置來管理生產(chǎn)過程的方法稱為生產(chǎn)過程自動(dòng)化。主要包含： ① 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng) ② 信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng) ③ 自動(dòng)操縱系統(tǒng) ④ 自動(dòng)控制系統(tǒng)。 ？自動(dòng)控制系統(tǒng)常用的術(shù)語(yǔ)有哪些？ 答：一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有兩大部分組成：一部分是起控制作用的全套自動(dòng)控制裝置，包括測(cè)量?jī)x表，變送器，控制儀表以及執(zhí)行器等；另一部分是自動(dòng)控制裝置控制下的生產(chǎn)設(shè)備，即被控對(duì)象。 自動(dòng)控制系統(tǒng)常用的術(shù)語(yǔ)有： 被控變量 y—— 被控對(duì)象內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)值的工藝參數(shù)，即需要控制的工藝參數(shù)， 如鍋爐汽包的水位，反應(yīng)溫度； 給定值（或設(shè)定值） ys—— 對(duì)應(yīng)于生產(chǎn)過程中被控變量的期望值； 測(cè)量值 ym—— 由檢測(cè)原件得到的被控變量的實(shí)際值； 操縱變量（或控制變量） m—— 受控于調(diào)節(jié)閥，用以克服干擾影響，具體實(shí)現(xiàn)控制作用的變量稱為操縱變量，是調(diào)節(jié)閥的輸出信號(hào)； 干擾 f—— 引起被控變量偏離給定值的，除操縱變量以外的各種因素； 偏差信號(hào)（ e） —— 被控變量的實(shí)際值與給定值之差，即 e=ym ys 控制信號(hào) u—— 控制器將偏差按一定規(guī)律計(jì)算得到的量。 ？它與工藝流程圖有什么不同？ 答：自 動(dòng)控制系統(tǒng)的方框圖上是由傳遞方塊、信號(hào)線（帶有箭頭的線段）、綜合點(diǎn)、分支點(diǎn)構(gòu)成的表示控制系統(tǒng)組成和作用的圖形。其中每一個(gè)分塊代表系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分，方塊內(nèi)填入表示其自身特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式；方塊間用帶有箭頭的線段表示相互間的關(guān)系及信號(hào)的流向。采用方塊圖可直觀地顯示出系統(tǒng)中各組成部分以及它們之間的相互影響和信號(hào)的聯(lián)系，以便對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行分析和研究。而工藝流程圖則是以形象的圖形、符號(hào)、代號(hào)，表示出工藝過程選用的化工設(shè)備、管路、附件和儀表自控等的排列及連接，借以表達(dá)在一個(gè)化工生產(chǎn)中物料和能量的變化過程，即原料 → 成品 全過程中物料和能量發(fā)生的變化及其流向。 ，什么是干擾作用？什么是控制作用？?jī)烧哂惺裁搓P(guān)系？ 答：干擾作用是由干擾因素施加于被控對(duì)象并引起被控變量偏離給定值的作用；控制作用是由控制器或執(zhí)行器作用于被控對(duì)象，通過改變操縱變量克服干擾作用，使被控變量保持在給定值，兩者的相同之處在于都是施加于被控對(duì)象的作用，不同之處在于干擾作用是使被控變量偏離給定值，而控制作用是使被控變量接近給定值。 ？什么是開環(huán)控制？定值控制系統(tǒng)為什么必須是一個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)？ 答：閉環(huán)控制是指控制器與被控 對(duì)象之間既有順向控制又有反向聯(lián)系的自動(dòng)控制，即操縱變量通過被控對(duì)象去影響被控變量，而被控變量又通過自動(dòng)控制裝置去影響操縱變量，從信號(hào)傳遞關(guān)系上看，構(gòu)成了一個(gè)閉合回路。開環(huán)控制是指控制器與被控對(duì)象之間只有順向控制而沒有反向聯(lián)系的自動(dòng)控制系統(tǒng)。即操縱變量通過被控對(duì)象去影響被控變量，但被控變量并不通過自動(dòng)控制裝置去影響操縱變量，從信號(hào)傳遞關(guān)系上看，未構(gòu)成閉合回路。定值控制系統(tǒng)要求給定值恒定不變，控制系統(tǒng)的輸出即被控變量應(yīng)穩(wěn)定在與給定值相對(duì)應(yīng)的工藝指標(biāo)上，或在工藝指標(biāo)的上下一定范圍內(nèi)變化，因此需要閉環(huán)控制。另外負(fù)反 饋其反饋信號(hào)的作用方向與設(shè)定信號(hào)相反，是系統(tǒng)穩(wěn)定工作的基本條件，因此定值控制系統(tǒng)必須是一個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)。 111的換熱器出口溫度控制系統(tǒng)中，工藝要求熱物料出口溫度保持為某一設(shè)定值。 ① 試畫出該控制系統(tǒng)的方框圖； ② 方框圖中各環(huán)節(jié)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)是什么？整個(gè)系統(tǒng)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)又是什么？ ③ 系統(tǒng)在遇到干擾作用（如冷物料流量突然增大 ）時(shí)，該系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的？ 答：如圖所示為該控制系統(tǒng)的方框圖。 該控制系統(tǒng)及各環(huán)節(jié)的輸入、輸出信號(hào)如圖所示。整個(gè)系統(tǒng)的輸入信號(hào)為：給定值 ys，干擾作用 f，輸出為熱物料出口溫度 T， 當(dāng)冷物料流量增大 ，則出口溫度 y減小， TT 檢測(cè)后所得 ym減小，偏差信號(hào) e=ymys0， 輸入調(diào)節(jié)器后產(chǎn)生控制信號(hào) u，使執(zhí)行器或調(diào)節(jié)閥加大閥門開度，使溫度 T升高，從而實(shí)現(xiàn)控制。 Ts T 干擾作用作用 溫度控制器 執(zhí)行器 換熱器 溫度測(cè)量變送裝置 TC TT 冷物料 蒸汽 熱物料 112 為貯 糟液位控制系 統(tǒng) ，工 藝 要求液位保持 為 某一 數(shù) 值， （ 1）試畫出該系統(tǒng)的方框圖； （ 2）指出系統(tǒng)中被控對(duì)象，被控變量，操縱變量，干擾作用各是什么？ （ 1）如圖所示為該控制系統(tǒng)的方框圖； （ 2）該系統(tǒng)中被控變量對(duì)象為貯槽；被控變量為貯槽液位；操縱變量為出水流量；干擾作用為：進(jìn)水流量，大氣溫度等。 ？在階躍干擾作用下有哪幾種基本形式？其中哪些能滿足自動(dòng)控制的要求，哪些不能，為什么？ 答：對(duì)于任何一個(gè)控制系統(tǒng)，擾動(dòng)作用是不可避免的，系統(tǒng)受到擾動(dòng)作 用后，其平衡狀態(tài)被破壞，被控變量就要發(fā)生波動(dòng)，在自動(dòng)控制作用下經(jīng)過一段時(shí)間，使被控變量回復(fù)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，即系統(tǒng)從一個(gè)平衡狀態(tài)進(jìn)入另一個(gè)平衡狀態(tài)之間的過程稱為系統(tǒng)的過度過程。在階躍干擾作用下，其過度過程曲線有： LT LC qv1 qv2 hs h 液位控制器 執(zhí)行器 貯槽 液 位測(cè)量變送裝置 f ① 發(fā)散振蕩過程 ② 等幅振蕩過程 ③ 衰減振蕩過程 ④ 非振蕩的單調(diào)過程。 其中衰減振蕩和非振蕩的單調(diào)過程屬于穩(wěn)定的過渡過程，能滿足自動(dòng)控制的要求，其它的不能。 n1,n=1,n1,n→∞ 時(shí)的過度過程曲線？ 答：如圖所示： ？ 答：表示衰減振蕩過程的控制指標(biāo)有： ① 最大偏差 A—— 指過渡過程中被控變量偏離設(shè)定值的最大值，即被控變量第一個(gè)波的峰值與給定值的差。 ② 衰減比 n—— 過渡過程曲線上同方向的相鄰兩個(gè)波峰之比。 ③ 回復(fù)時(shí)間（過渡時(shí)間） ts—— 指被控變量從過渡狀態(tài)回復(fù)到新的平衡狀態(tài)的時(shí)間間隔，即整個(gè)過渡過程所經(jīng)歷的時(shí)間。 ④ 差 e(∞ )—— 指過渡過程終了時(shí)被控變量新的穩(wěn)態(tài)值與設(shè)定值之差。 ⑤ 振蕩周期 T—— 過渡過程的第一個(gè)波峰與相鄰的第二個(gè)同向波峰之間的時(shí)間間隔，其倒數(shù)稱為 振蕩頻率。 第二章 過程裝備控制基礎(chǔ) n1，發(fā)散振蕩 n〉 1，衰減振蕩 n=1，等幅振蕩 n→∞ ，單調(diào)過程 ？表征被控對(duì)象特性的參數(shù)有哪些？它們的物理意義是什么？ 答：所謂被控對(duì)象的特性，是指當(dāng)被控對(duì)象的輸入變量發(fā)生變化時(shí)，其輸出變量隨時(shí)間的變化規(guī)律（包括變化的大小，速度），描述被控對(duì)象特性的參數(shù)有放大系數(shù) K，時(shí)間常數(shù) T和滯后時(shí)間 τ 。 K—— 被控對(duì)象重新達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的輸出變化量與輸入變化量之比。由于放大系數(shù) K反映的是對(duì)象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸入之間的關(guān)系，所以放大系數(shù)是描述對(duì)象靜態(tài)特性的參數(shù)。 T—— 時(shí)間常數(shù)是指當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被 控變量如果保持初始速度變化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間?；虍?dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的 %所需時(shí)間。時(shí)間常數(shù)T 是反映被控變量變化快慢的參數(shù)，因此是對(duì)象的動(dòng)態(tài)參數(shù)。 τ —— 滯后時(shí)間 是純滯后 τ 0時(shí)間 和容量滯后 τ c 的總和。 輸入變量的變化落后于輸入變量變化的時(shí)間稱為純滯后時(shí)間，純滯后的產(chǎn)生一般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時(shí)間引起的。容量滯后一般是因?yàn)槲锪匣蚰芰康膫鬟f需要通過一定的阻力而引起的。滯后時(shí)間 τ 也是反映對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的重要參數(shù)。 ， 而時(shí)間常數(shù)和滯后時(shí)間是動(dòng)態(tài)特性？ 答：放大系數(shù) K表達(dá)了被控對(duì)象在干擾作用下重新達(dá)到平衡狀態(tài)的性能，是不隨時(shí)間變化的參數(shù)，所以 K是被控對(duì)象的靜態(tài)特性參數(shù)。時(shí)間常數(shù)反映了被控對(duì)象受到輸入作用后，輸入變量達(dá)到新穩(wěn)態(tài)值的快慢，它決定了整個(gè)動(dòng)態(tài)過程的長(zhǎng)短，所以是動(dòng)態(tài)特性參數(shù)。滯后時(shí)間也是描述對(duì)象滯后現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)參數(shù)。 ？什么是干擾通道？ 答：對(duì)一個(gè)被控對(duì)象來說，輸入量是擾動(dòng)量和操縱變量，而輸出是被控變量。由對(duì)象的輸入變量至輸出變量的信號(hào)聯(lián)系稱為通道。操縱變量至被控變量的信號(hào)聯(lián)系稱為控制通道； 擾動(dòng)量至被控變量的信號(hào)聯(lián)系稱為擾動(dòng)通道。 ，對(duì)象的放大系數(shù)，時(shí)間常數(shù)，滯后時(shí)間對(duì)控制有什么影響？ 答：對(duì)于不同的通道，對(duì)象的特性參數(shù)（ K， T ， τ ）對(duì)控制作用的影響是不同的。對(duì)于控制通道： 放大系數(shù) K大，操縱變量的變化對(duì)被控變量的影響就大，即控制作用對(duì)擾動(dòng)的補(bǔ)償能力強(qiáng)，余差也?。环糯笙禂?shù) K小，控制作用的影響不顯著，被控變量的變化緩慢。但 K太大，會(huì)使控制作用對(duì)被控變量的影響過強(qiáng)，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。 在相同的控制作用下，時(shí)間常數(shù) T大，則被控變量的變化比較緩慢，此時(shí)對(duì)象比較平穩(wěn)，容易進(jìn)行控制， 但過渡過程時(shí)間較大；若時(shí)間常數(shù) T 小，則被控變量變化速度快，不易控制。時(shí)間常數(shù)太大或太小，在控制上都將存在一定困難，因此，需根據(jù)實(shí)際情況適中考慮。 滯后時(shí)間 τ 的存在，使得控制作用總是落后于被控變量的變化，造成被控變量的最大偏差增大，控制質(zhì)量下降。因此，應(yīng)盡量減小滯后時(shí)間 τ 。 對(duì)于擾動(dòng)通道： 放大系數(shù) K大對(duì)控制不利，因?yàn)楫?dāng)擾動(dòng)頻繁出現(xiàn)且幅度較大時(shí)，被控變量的波