【正文】 液 位測量變送裝置 f ① 發(fā)散振蕩過程 ② 等幅振蕩過程 ③ 衰減振蕩過程 ④ 非振蕩的單調過程。 Ts T 干擾作用作用 溫度控制器 執(zhí)行器 換熱器 溫度測量變送裝置 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 值， （ 1）試畫出該系統(tǒng)的方框圖； （ 2）指出系統(tǒng)中被控對象，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：進水流量，大氣溫度等。 該控制系統(tǒng)及各環(huán)節(jié)的輸入、輸出信號如圖所示。 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定值。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穩(wěn)定在與給定值相對應的工藝指標上，或在工藝指標的上下一定范圍內變化，因此需要閉環(huán)控制。開環(huán)控制是指控制器與被控對象之間只有順向控制而沒有反向聯(lián)系的自動控制系統(tǒng)。 ，什么是干擾作用？什么是控制作用？兩者有什么關系？ 答：干擾作用是由干擾因素施加于被控對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。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的聯(lián)系，以便對系統(tǒng)特性進行分析和研究。 ？它與工藝流程圖有什么不同？ 答：自 動控制系統(tǒng)的方框圖上是由傳遞方塊、信號線（帶有箭頭的線段）、綜合點、分支點構成的表示控制系統(tǒng)組成和作用的圖形。 ？自動控制系統(tǒng)常用的術語有哪些？ 答：一個自動控制系統(tǒng)主要有兩大部分組成：一部分是起控制作用的全套自動控制裝置，包括測量儀表，變送器，控制儀表以及執(zhí)行器等；另一部分是自動控制裝置控制下的生產設備，即被控對象。？ 生產過程自動化主要包含了哪些內容？ 答：利用自動化裝置來管理生產過程的方法稱為生產過程自動化。主要包含： ① 自動檢測系統(tǒng) ② 信號聯(lián)鎖系統(tǒng) ③ 自動操縱系統(tǒng) ④ 自動控制系統(tǒng)。 自動控制系統(tǒng)常用的術語有： 被控變量 y—— 被控對象內要求保持設定數值的工藝參數，即需要控制的工藝參數， 如鍋爐汽包的水位，反應溫度； 給定值（或設定值） ys—— 對應于生產過程中被控變量的期望值； 測量值 ym—— 由檢測原件得到的被控變量的實際值； 操縱變量（或控制變量） m—— 受控于調節(jié)閥，用以克服干擾影響，具體實現控制作用的變量稱為操縱變量，是調節(jié)閥的輸出信號； 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（ e） —— 被控變量的實際值與給定值之差，即 e=ym ys 控制信號 u—— 控制器將偏差按一定規(guī)律計算得到的量。其中每一個分塊代表系統(tǒng)中的一個組成部分，方塊內填入表示其自身特性的數學表達式；方塊間用帶有箭頭的線段表示相互間的關系及信號的流向。而工藝流程圖則是以形象的圖形、符號、代號，表示出工藝過程選用的化工設備、管路、附件和儀表自控等的排列及連接，借以表達在一個化工生產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。 ？什么是開環(huán)控制？定值控制系統(tǒng)為什么必須是一個閉環(huán)負反饋系統(tǒng)？ 答：閉環(huán)控制是指控制器與被控 對象之間既有順向控制又有反向聯(lián)系的自動控制，即操縱變量通過被控對象去影響被控變量，而被控變量又通過自動控制裝置去影響操縱變量，從信號傳遞關系上看，構成了一個閉合回路。即操縱變量通過被控對象去影響被控變量，但被控變量并不通過自動控制裝置去影響操縱變量，從信號傳遞關系上看，未構成閉合回路。另外負反 饋其反饋信號的作用方向與設定信號相反，是系統(tǒng)穩(wěn)定工作的基本條件，因此定值控制系統(tǒng)必須是一個閉環(huán)負反饋系統(tǒng)。 ① 試畫出該控制系統(tǒng)的方框圖； ② 方框圖中各環(huán)節(jié)的輸入信號和輸出信號是什么？整個系統(tǒng)的輸入信號和輸出信號又是什么？ ③ 系統(tǒng)在遇到干擾作用（如冷物料流量突然增大 ）時，該系統(tǒng)如何實現自動控制的？ 答：如圖所示為該控制系統(tǒng)的方框圖。整個系統(tǒng)的輸入信號為：給定值 ys，干擾作用 f，輸出為熱物料出口溫度 T， 當冷物料流量增大 ，則出口溫度 y減小， TT 檢測后所得 ym減小，偏差信號 e=ymys0， 輸入調節(jié)器后產生控制信號 u，使執(zhí)行器或調節(jié)閥加大閥門開度，使溫度 T升高，從而實現控制。 ？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控制的要求，哪些不能，為什么？ 答：對于任何一個控制系統(tǒng)，擾動作用是不可避免的，系統(tǒng)受到擾動作 用后，其平衡狀態(tài)被破壞，被控變量就要發(fā)生波動，在自動控制作用下經過一段時間，使被控變量回復到新的穩(wěn)定狀態(tài)，即系統(tǒng)從一個平衡狀態(tài)進入另一個平衡狀態(tài)之間的過程稱為系統(tǒng)的過度過程。 其中衰減振蕩和非振蕩的單調過程屬于穩(wěn)定的過渡過程，能滿足自動控制的要求，其它的不能。 ② 衰減比 n—— 過渡過程曲線上同方向的相鄰兩個波峰之比。 ④ 差 e(∞ )—— 指過渡過程終了時被控變量新的穩(wěn)態(tài)值與設定值之差。 第二章 過程裝備控制基礎 n1，發(fā)散振蕩 n〉 1，衰減振蕩 n=1，等幅振蕩 n→∞ ，單調過程 ？表征被控對象特性的參數有哪些？它們的物理意義是什么？ 答：所謂被控對象的特性，是指當被控對象的輸入變量發(fā)生變化時，其輸出變量隨時間的變化規(guī)律（包括變化的大小，速度），描述被控對象特性的參數有放大系數 K，時間常數 T和滯后時間 τ 。由于放大系數 K反映的是對象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸入之間的關系，所以放大系數是描述對象靜態(tài)特性的參數?；虍攲ο笫艿诫A躍輸入作用后，被控變量達到新的穩(wěn)態(tài)值的 %所需時間。 τ —— 滯后時間 是純滯后 τ 0時間 和容量滯后 τ c 的總和。容量滯后一般是因為物料或能量的傳遞需要通過一定的阻力而引起的。 ， 而時間常數和滯后時間是動態(tài)特性？ 答：放大系數 K表達了被控對象在干擾作用下重新達到平衡狀態(tài)的性能，是不隨時間變化的參數，所以 K是被控對象的靜態(tài)特性參數。滯后時間也是描述對象滯后現象的動態(tài)參數。由對象的輸入變量至輸出變量的信號聯(lián)系稱為通道。 ，對象的放大系數，時間常數，滯后時間對控制有什么影響？ 答：對于不同的通道，對象的特性參數（ K， T ， τ ）對控制作用的影響是不同的。但 K太大，會使控制作用對被控變量的影響過強，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。時間常數太大或太小，在控制上都將存在一定困難，因此，需根據實際情況適中考慮。因此，應盡量減小滯后時間 τ 。 時間常數 T 大，擾動作用比較平緩，被控變量變化較平穩(wěn)，對象 較易控制。 258某對象的反應曲線中，表示出該對象的放大系數，時間常數和滯后時間。 常用的基本調節(jié)規(guī)律有：位式，比例，積分，微分等，以及它們的組合控制規(guī) 律如 PI， PD， PID。最常見的是雙位控制。 0t 0t 1qv Δqv1 Δqv1 1t T H H(? ) 位式控制器結構簡單，成本較低，易于實現，應用較普遍。 ② 積分控制（ P）是指調節(jié)器的輸出信號變化量 與輸入信號變化量e(t)成比例關系： ， 比例放大系數，比例控制的伏點是反應快，控制及時，其缺點是當系統(tǒng)的負荷改變時，控制結果有余差存在，即比例控制不能消除余差，因此只在對被控變量要求不高的場合，才單獨使用比例控制。積分規(guī)律的特點是控制緩慢，但能消除余差。 ④ 微分控制（ D） 指調節(jié)器輸出信號的變化量與輸入偏差的變化速度成正比。 微分時間。故也不單獨使用。 答：余差是指過渡過程終了時，被控變量新的穩(wěn)態(tài)值與測定值之差。積分 控制其輸出信號的大小不僅與輸入偏差信號的大小有關，還取決于偏差存在時間長短。 9． 為什么積分控制規(guī)律一般不單獨使用？ 答：積分控制其輸出變化總是滯后于偏差，不能及時有效地克服擾動的影響，加劇了被控變量的波動，使系統(tǒng)難以穩(wěn)定下來，因此工業(yè)過程控制中，通常不單獨使用積分控制規(guī)律。 答：①比例 —— 比例度是反映比例控制器的比例控制作用強弱的參數。減少比例度，系統(tǒng)的余差越小，最大偏差也越短，系統(tǒng)的穩(wěn)定程度降低；其過渡過程逐漸以衰減振蕩走向臨界振蕩直至發(fā)散振蕩。積分時間 TI的減少，會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，動態(tài)性能變差，但能加快消除余差的速度，提高系統(tǒng)的靜態(tài)準確度，最大偏差減小。如微分時間 TD越大，表示微分控制作用越強。 11． 試畫出在階躍作用下，比例、比例積分、比例積分微分調節(jié)器的輸出特征曲線。②調節(jié)作用可通過調節(jié)適當的參數，比例度，積分時間 TI和微分時間 TD面改變。如比例度增大，則比例控制作用減少弱，當 時， PID調節(jié)器成為積分微分調