【導(dǎo)讀】蝿肅莂莀蚅肂肂薅薁蝿膄莈蕆螈芆薄螆螇羆莆螂螆膈螞蚈螅芁蒅薄螄莃芇袂螄肅蒃螈螃膅芆蚄袂芇蒁薀袁羇芄蒆袀聿葿裊衿芁節(jié)螁袈莄薈蚇袈肅莁薃袇膆薆葿袆羋荿螈羅羈薄蚄羄肀莇薀羃膂薃薆蒞蒞襖肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂罿罿蒂蒈肈肁芅螇肇膃蒀蚃肇芅芃蠆肆肅蕿薅肅膇莁袃肄芀薇蝿肅莂莀蚅肂肂薅薁蝿膄莈蕆螈芆薄螆螇羆莆螂螆膈螞蚈螅芁蒅薄螄莃芇袂螄肅蒃螈螃膅芆蚄袂芇蒁薀袁羇芄蒆袀聿葿裊衿芁節(jié)螁袈莄薈蚇袈肅莁薃袇膆薆葿袆羋荿螈羅羈薄蚄羄肀莇薀羃膂薃薆蒞蒞襖肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂罿罿蒂蒈肈肁芅螇肇膃蒀蚃肇芅芃蠆肆肅蕿薅肅膇莁袃肄芀薇蝿肅莂莀蚅肂肂薅薁蝿膄莈蕆螈芆薄螆螇羆莆螂螆膈螞蚈螅芁蒅薄螄莃芇袂螄肅蒃螈螃膅芆蚄袂芇蒁薀袁羇芄蒆袀聿葿裊衿芁節(jié)螁袈莄薈蚇袈肅莁薃袇膆薆葿袆羋荿螈羅羈薄蚄羄肀莇薀羃膂薃薆蒞蒞襖肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂罿罿蒂蒈肈肁芅螇肇膃蒀蚃肇芅芃蠆肆肅蕿薅肅膇莁袃肄芀薇蝿肅莂莀蚅肂肂薅薁蝿膄莈蕆螈芆薄螆螇羆莆螂螆

　　

【正文】 號(hào)增加時(shí) .凸輪正裝，膜頭上的氣壓信號(hào)如果是增加的，若將凸輪反裝，膜頭上的氣壓信號(hào)就會(huì)減小。這樣亦可以相應(yīng)地改變控制閥的氣開(kāi)、氣關(guān)型式。 圖 610為一加熱爐原料油出口溫度控制 系統(tǒng)，試確定系統(tǒng)中控制閥的氣開(kāi)、氣關(guān)型 式。 答：一般情況下，應(yīng)選氣開(kāi)閥，以免燒 壞爐子。 第七章 ?試畫出簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的典型方塊圖。 答：所謂簡(jiǎn)單控制系統(tǒng) ，通常是指由一個(gè)被控對(duì)象、一個(gè)檢測(cè)元件及傳感器 (或變送器 ) 、一 20 個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行器所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)，因此有時(shí)也稱為單回路控制系統(tǒng)。 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的典型方塊圖如圖 71所示。 。 答 :控制系統(tǒng)中常用的控制規(guī)律有比例 (P)、比例積分 (PI )、比例積分微分 (PID)控 制規(guī)律。 比例控制規(guī)律是控制器的輸出信號(hào)與它的輸入信號(hào) (給定值與測(cè)量值的偏差 )成比例。它的特點(diǎn) 是控制及時(shí)，克服干擾能力強(qiáng)，但在系統(tǒng)負(fù)荷變化后，控制結(jié)果有余差。這種控制規(guī)律適用于對(duì)象控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、對(duì)控制要求不高的場(chǎng)合。 比例積分控制規(guī)律是控制器的輸出信號(hào)不僅與輸入信號(hào)成比例，而且與輸人信號(hào)對(duì)時(shí)間的積分成比例。它的特點(diǎn)是能夠消除余差，但是積分控制作用比較緩慢、控制不及時(shí)。這種控制規(guī)律適用于對(duì)象滯后較小、負(fù)荷變化不大、控制結(jié)果不允許有余差存在的系統(tǒng)。 比例積分微分控制規(guī)律是在比例積分的基礎(chǔ)上再加上微分作用，微分作用是控制器的輸出與輸入的變化速度成比例，它對(duì)克服對(duì)象的容量滯后有顯著的效 果。這種控制規(guī)律適用于對(duì)象容量滯后較大、負(fù)荷變化大、控制質(zhì)量要求較高的系統(tǒng)。 、反作用 ?如何選擇 ? 答 :在控制系統(tǒng)中，要正確選擇控制器的作用方向 .即 “正 ”、 “反 ”作用。選擇控制器的正、反作用的目的是使系統(tǒng)中控制器、執(zhí)行器、對(duì)象三個(gè)環(huán)節(jié)組合起來(lái)，能在系統(tǒng)中起負(fù)反饋的作用。 選擇控制器正、反作用的一般步驟是首先由操縱變量對(duì)被控變量的影響方向來(lái)確定對(duì)象的作用方向，然后由工藝安全條件來(lái)確定執(zhí)行器的氣開(kāi)、氣關(guān)型式，最后由對(duì)象、執(zhí)行器、控制器三個(gè)環(huán)節(jié)作用方向組合后為 “負(fù) ”來(lái)選擇執(zhí)行 器的正、反作用。 、執(zhí)行器、控制器的正、反作用方向各是怎樣規(guī)定的 ? 答 :被控對(duì)象的正、反作用方向規(guī)定為 :當(dāng)操縱變量增加時(shí)，被控變量也增加的對(duì)象屬于 “正作用 ”的 。反之，被控變量隨操縱變量的增加而降低的對(duì)象屬于 “反作用 ”的。 執(zhí)行器的作用方向由它的氣開(kāi)、氣關(guān)型式來(lái)確定。氣開(kāi)閥為 “正 ”方向 。氣關(guān)閥為“反 ”方向。 如果將控制器的輸入偏差信號(hào)定義為測(cè)量值減去給定值，那么當(dāng)偏差增加時(shí)，其輸出也增加的控制器稱為 “正作用 ”控制器 。反之，控制器的輸出信號(hào)隨偏差的增加而減小的稱為反作用 ”控制器。 ?工程上常用的控制器參數(shù)整定有哪幾種方法 ? 答 :控制器參數(shù)整定的任務(wù)是 :根據(jù)已定的控制方案，來(lái)確定控制器的最佳參數(shù)值 (包括比例度 、積分時(shí)間 T微分時(shí)間 TD)，以便使系統(tǒng)能獲得好的控制質(zhì)量。 控制器參數(shù)整定的方法有理論計(jì)算和工程整定兩大類，其中常用的是工程整定法。 屬于控制器參數(shù)的工程整定法主要有臨界比例度法、衰減曲線法和經(jīng)驗(yàn)湊試法等。 72所示為一蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)。 21 (1)指出該系統(tǒng)中的被控變量、操縱變量、被控對(duì)象各是什么 ? (2)該系統(tǒng)可能的干擾有哪些 ? (3)該系統(tǒng)的控制通道是指什么 ? (4)試畫出該系統(tǒng)的方塊圖 . (5)如果被加熱物料過(guò)熱易分解時(shí)，試確定控制閥的氣開(kāi)、氣關(guān)型式和控制器的正、反作用。 (6)試分析當(dāng)冷物料的流量突然增加時(shí)，系統(tǒng)的控制過(guò)程及各信號(hào)的變化情況。 解 :(1)該系統(tǒng)的被控對(duì)象是蒸汽加熱器，被控變量是被加熱物料的出口溫度，操縱變量是加熱蒸汽的流量。 (2)該系統(tǒng)可能的干擾有加熱蒸汽壓力 。冷物料的流量及溫度 。加熱器內(nèi)的傳熱狀況 (例結(jié)垢狀況 )。環(huán)境溫度變化等。 (3)該系統(tǒng)的控制通道是指由加熱蒸汽流量變化到熱物料的溫度變化的通道。 (4)方塊圖如圖 73所示。 (5)由于被加熱物料過(guò)熱易分解，為避免過(guò)熱，當(dāng)控制閥上氣源中斷時(shí)，應(yīng)使閥處于關(guān)閉狀態(tài)，所以控制閥應(yīng)選氣開(kāi)型式。 由于加熱蒸汽流里增加時(shí)，被加熱物料出口溫度是增加的 .故該系統(tǒng)中的對(duì)象是屬于 “+”作用方向的。閥是氣開(kāi)型式，也屬于 “+”作用方向。為使系統(tǒng)具有負(fù)反饋?zhàn)饔茫刂破鲬?yīng)選 “一 ”作用的，即反作用方向的。 (6)當(dāng)冷物料流量突然增大時(shí)，會(huì)使物料出口溫度 T 下降。這時(shí)由于溫度控 制器 TC 是反作用的，故當(dāng)側(cè)量值 z下降時(shí)，控制器的輸出信號(hào) u上升，即控制閥膜頭上的壓力上升。由于閥是氣開(kāi)型式的，故閥的開(kāi)度增加，通過(guò)閥的蒸汽流量也相應(yīng)增加，于是會(huì)使物料出口溫度上升，起到因物料流量增加而使溫度下降相反的作用，故為負(fù)反饋?zhàn)饔?。所以該系統(tǒng)由于控制作用的結(jié)果，能自動(dòng)克服干擾對(duì)被控變量的影響，使被控變量維持在恒定的數(shù)值上。 75所示系統(tǒng)中控制閥的氣開(kāi)、氣關(guān)型式和控制器的正、反作用 (圖75為一冷卻器出口物料溫度控制系統(tǒng)，要求物料溫度不能太低，否則容易結(jié)晶 )。 解：由于被冷卻物料 溫度不能太低，當(dāng)控制閥膜頭上氣源突然中斷時(shí)，應(yīng)使冷劑閥處于關(guān)閉狀態(tài)，以避免大量冷劑流入冷卻器，所以應(yīng)選擇氣開(kāi)閥型式。 當(dāng)冷劑流量增大時(shí)，被冷卻物料出口溫度是下降的。故該 對(duì)象為 “一 ”作用方向的，而 22 氣開(kāi)閥是 “+”作用方向的，為使整個(gè)系統(tǒng)能起負(fù)反饋?zhàn)饔?，故該系統(tǒng)中控制器應(yīng)選 “十 ”作用的。當(dāng)出口溫度增加時(shí)，控制器的輸出增加，使控制閥開(kāi)大，增加冷劑流量，從而自動(dòng)地使出口溫度下降，起到負(fù)反饋的作用。 76 為一液體貯槽，需要對(duì)液位加以自動(dòng)控制。為安全起見(jiàn)，貯 槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁止溢出，試在下述兩種情況下，分別確定控制閥的氣開(kāi)、氣關(guān)型式及控制器的正、反作用。 (1)選擇流入量 Qi為操縱變量 。 (2)選擇流出量 Qo為操縱變量。 解：分兩種情況 : (1)當(dāng)選擇流入量 Qi 為操縱變量時(shí)，控制閥安裝在 流入管線上，這時(shí)，為了防止液體溢出，在控制閥膜頭 上氣源突然中斷時(shí)，控制閥應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，所以應(yīng)選 用氣開(kāi)型式控制閥，為 “+”作用方向。 這時(shí)。操縱變量即流入量 Qi 增加時(shí)，被控變量液位是上升的，故對(duì)象為 “十 ”作用方向。 由于控制閥與對(duì)象都是 “十 ”作用方向，為使整 個(gè)系統(tǒng)具有負(fù)反饋?zhàn)饔?，控制器?yīng)選擇反作用方向。 (2).當(dāng)選擇流出量 Q。為操縱變量時(shí)，控制閥安裝在流出管線上，這時(shí)，為防止液體溢出，在控制閥膜頭上氣源突然中斷時(shí)。控制閥應(yīng)處于全開(kāi)狀態(tài)，所以應(yīng)選用氣關(guān)型式控制閥。為 “一 ”作用方向。 這時(shí)，操縱變量即流出量 Q。增加時(shí)，被控變量液位是下降的，故對(duì)象為 “一 ”作用方向。 以上這兩種情況說(shuō)明，對(duì)同一對(duì)象，其控制閥氣開(kāi)、氣關(guān)型式的選擇及對(duì)象的作用方向都與操縱變量的選擇是有關(guān)的。 由于選擇流次量 Q。為操縱變量時(shí)，對(duì)象與控制閥都是 “一 ”作用方向，為使整個(gè)系統(tǒng)具有負(fù)反饋 作用，應(yīng)選擇反作用方向的控制器。 77 是鍋爐的壓力和液位控制系統(tǒng)的示意圖。試分別確定兩個(gè)控制系統(tǒng)中控制閥的 氣開(kāi)、氣關(guān)型式及控制器的正、反作用。 解：在液位控制系統(tǒng)中，如果從鍋爐本身安全角度 出發(fā)，主要是要保證鍋爐水位不能太低，則控制閥 應(yīng)選擇氣關(guān)型，以便當(dāng)氣源中斷時(shí)，能保證繼續(xù)供 水，防止鍋爐燒壞 。如果從后續(xù)設(shè)備〔例汽輪機(jī) )安 全角度出發(fā)。主要是要保證蒸汽的質(zhì)量，汽中不能 帶液，那么就要選擇氣開(kāi)閥，以便氣源中斷時(shí)，不 再供水，以免水位太高。本題假定是屬于前者的情 況， 控制閥選擇為氣關(guān)型，為 “一 ”方向 。當(dāng)供水流 量增加時(shí) .液位是升高的，對(duì)象為 “+”方向，故在 這種情況下，液位控制器 LC 應(yīng)為正作用方向。當(dāng)控 制閥因需要選為氣開(kāi)型時(shí)，則液位控制器應(yīng)選為反 作用方向。 在蒸汽壓力控制系統(tǒng)中，一般情況下，為了保證氣源中斷時(shí)，能停止燃料供給，以防止燒壞鍋爐，故控制閥應(yīng)選擇氣開(kāi)型，為 “十 ”方向 。當(dāng)燃料量增加時(shí)，蒸汽壓力是增加的，故對(duì)象為 “+”方向。所以在這種情況下，壓力控制器 PC 應(yīng)選為反作用方向。 23 78 為一離心泵出口流量控制系統(tǒng)，試指出該系統(tǒng)中的被控變量、操縱變量、對(duì)象各是什么 ?并說(shuō)明流量控制器 FC 正、反作用的選擇方法。 解 :該系統(tǒng)中的被控對(duì)象實(shí)質(zhì)上只是由控制閥到 流量檢測(cè)元件間的一段管道。操縱變量是指流過(guò)控制 閥的液體流量，被控變量是指由流量檢測(cè)元件所測(cè)量 的流量，