過程控制模擬試題(編輯修改稿)
2025-04-22 04:29 本頁面
【文章內容簡介】 數T0對控制系統性能有何影響？ （10分）如何進行比值控制系統的設計與整定？ （10分）試推導雙容過程數學模型（輸入量為q1，被控量為h2）。 （15分）在某鍋爐運行過程中，必須滿足汽—水平衡關系，故汽包液位是一個十分重要的指標。當液位過低時，汽包中的水易被燒干引起生產事故(甚至會產生爆炸危險)，故設計下圖液位控制系統。試畫出該系統的框圖，并確定調節(jié)閥的氣開、氣關形式和調節(jié)器的正、反作用方式。（20分）串級控制系統框圖如下圖（以加熱爐為例），簡述其工作原理。主副調節(jié)器控制規(guī)律如何來選擇？（20分）.. . . . ..過程控制 模擬試題（二）答案答案1）連續(xù)生產過程的自動控制。2）過程控制系統由過程檢測、控制儀表組成。3）被控過程是多種多樣的、非電量的。4）過程控制的控制過程多屬慢過程，而且多半為參量控制。5) 過程控制方案十分豐富。6) 定值控制是過程控制的一種常用形式。答案試驗法建模是在實際的生產過程(設備)中，根據過程輸入、輸出的實驗數據，即通過過程辨識與參數估計的方法建立被控過程的數學模型。與機理分析法相比，試驗法建模的主要特點是不需要深入了解過程的機理。但是必須設計一個合理的實驗，以獲得過程所含的最大信息量，而對此卻往往是困難的。所以，在實際使用時，這兩種方法經常是相互補充的。如先通過機理分析確定模型的結構形式，再通過實驗數據來確定模型中各系數的大小。答案調節(jié)閥開、關形式的選擇主要是考慮在不同工藝條件下安全生產的需要。1)考慮事故狀態(tài)時人身、工藝設備的安全。當過程控制系統發(fā)生故障(如氣源中斷、控制(調節(jié))器損壞或調節(jié)閥壞了)時，調節(jié)閥所處的狀態(tài)不致影響人身和工藝設備的安全。2)考慮事故狀態(tài)下減少經濟損失，保證產品質量。3)考慮介質的性質。對裝有易結晶、易凝固物料的裝置，蒸汽流量調節(jié)閥需選用氣關式。一旦事故發(fā)生，使其處于全開狀態(tài)，以防止物料結晶、凝固和堵塞給重新開工帶來麻煩，甚至損壞設備。答案選擇被控參數是控制方案設計中的重要一環(huán)，對于穩(wěn)定生產、提高產品的產量和質量、節(jié)能、改善勞動條件、保護環(huán)境衛(wèi)生等具有決定性意義。若被控參數選擇不當，則無論組成什么樣的控制系統，選用多么先進的過程檢測控制設備，均不能達到預期的控制效果。 對于一個生產過程來說，影響操作的因素是很多的。但是，并非對所有影響因素都需加以控制。所以，必須根據工藝要求，深入分析工藝過程，找出對產品的產量和質量、安全生產、經濟運行、環(huán)境保護等具有決定性作用，能較好反映工藝生產狀態(tài)變化的參數(這些參數又是人工控制難以滿足要求，或操作十分緊張、勞動強度很大，客觀上要求進行自動控制的參數)作為被控參數。1) 選擇對產品的產量和質量、安全生產、經濟運行和環(huán)境保護具有決定性作用的、可直接測量的工藝參數為被控參數。2) 當不能用直接參數作為被控參數時，應該選擇一個與直接參數有單值函數關系的間接參數作為被控量。3) 被控參數必須具有足夠高的靈敏度。4) 被控參數的選取，必須考慮工藝過程的合理性和所用儀表的性能。答案T0的大小反映了控制作用的強弱，反映了控制器的校正作用克服擾動對被控參數影響的快慢。若T0太大，則控制作用太弱，被控參數變化緩慢，控制不能及時，系統過渡過程時間長，控制質量下降；若T0太小，雖控制作用強，控制及時，克服擾動影響快，過渡過程時間短，但易引起系統振蕩，使系統穩(wěn)定性下降，亦不能保證控制質量。所以在系統設計時，要求控制通道時間常數T0適當小一點，使其校正及時，又能獲得較好的控制質量。答案1）主、從動量的確定 設計比值控制系統時，需要先確定主、從動量。其原則是：在生產過程中起主導作用或可測但不可控、且較昂貴的物料流量一般為主動量，其余的物料流量以它為準進行配比，為從動量。2）控制方案的選擇 比值控制有多種控制方案，在具體選用時應分析各種方案的特點，根據不同的工藝情況負荷變化、擾動性質、控制要求等進行合理選擇。3）調節(jié)器控制規(guī)律的確定比值控制調節(jié)器控制規(guī)律要根據不同控制方案和控制要求而確定。4）正確選用流量計與變送器流量測量與變送是實現比值控制的基礎，必須正確選用。5）比值控制方案的實施實施比值控制方案基本上有相乘方案和相除方案兩大類。在工程上可采用比值器、乘法器和除法器等儀表來完成兩個流量的配比問題。在計算機控制系統中，則可以通過簡單的乘、除運算來實現。6）比值系數的計算設計比值控制系統時，比值系數計算是一個十分重要的問題7）比值控制系統的參數整定比值控制系統調節(jié)器參數整定是系統設計和應用中的一個十分重要的問題。對于定值控制(如雙閉環(huán)比值控制中的主回路)可按單回路系統進行整定。對于隨動系統(如單閉環(huán)比值控制、雙閉環(huán)的從動回路及變比值的變比值回路)，要求從動量能快速、正確跟隨主動量變化，不宜過調，以整定在振蕩與不振蕩的邊界為最佳。式中：T1 ——第一只水箱的時間常數，T1=R2C1 T2——第二只水箱的時間常數， T2=R3C2 K0——過程的放大系數，K0=R3 CC2 ——分別為兩只水箱的容量系數答案 答案Wc(s)Wv(s)W0(s)Wm(s)Z(s)E(s)U(s)Q (s)Y(s)+F (s)1）系統框圖Wc(s)：調節(jié)器（LC）；Wv(s)：調節(jié)閥（控制給水）；W0(s)：汽包過程； Wm(s):溫度測量變送(LT)； F (s)：擾動量；Y(s)：熱物料溫度。2）調節(jié)閥選氣關形式（安全考慮，防干燒）3
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