θ1
（1）当冷却水压力波动是主要干 扰时，应怎样组成串级？画出 系统结构图。
θ2
p,θ 0
θ1：釜温，θ 2：夹套水温
串级控制系统（续）
（2）当冷却水入口温度波动是主要干扰时，应怎样组成串级？画出系统结构图。
串级控制系统（续）
题5 简述串级控制与串级均匀控制的异同点。
串级控制系统（续）
题6 下图为精溜塔的塔釜串级控制系统，请问是否有错？错在什么地方？应做如何 改正？为什么？
Q1 F1 T F2 T I2 I1 FY I0 I2’ Q2
FC
比值控制系统（续）
题3 有一生产工艺要求A、B两物料流量比值维持在0.4。已知Qamax=3200kg/h， Qbmax=800kg/h，流量测量用孔板配差压变送器进行测量，并在变送器后加了开方 器。试分析可否用乘法器组成的比值控制方案？如果一定要用乘法器，在系统结 构上应做何处理？
题3：一个系统的对象有容量滞后，另一个系统由于测量点位置造成纯滞后，如分别 采用微分作用克服滞后，效果如何？
测量变送器和执行器与控制器（续）
题4：PID控制器的时间域算式中有一偏置u0，而在复频域（即在传递函数形式） 算式中却没有这一项，这是为什么？u0的物理含义是什么？u0的具体取值是怎样 取得的？
P-15
FC
P-14 P-12 P-16
TC
塔 釜
P-8 P-7
P-6
P-11 P-9
E-17
V-5
出料 E-19
再沸器
前馈控制系统
10e 0.1 s G 题1 当控制系统的传递函数为： p ( s ) 2s 1
， Gd ( s )
2 。 2s 1
此时，动态前馈控制器能不能具体实现？为什么？
过程动态特性及建模（续）
5 如图所示为蒸汽加热器控制系统，若被控对象控制通道的传递函数为 Go s 7s 4 调节阀的传递函数为 GV s 1 控制器TC的传递函数为 GC s 1
测量变送环节的传递函数为
Gm s 1
因生产需要，出口物料的设定温度从80℃提高到85 ℃时，物料出口温度的稳态变化量
题5 增大测量变送环节的时间常数Tm，对实际被控变量的控制质量有何影响？对 指示记录曲线又有何影响？两者是否一致，为什么？
控制器的“正反作用”选择
Tsp Tm 进料 T
出料 TC
问题: (1) 如何选择控制阀的 “气开气关”？
u
Rf 燃料
(2) 如何选择温度控制 器的正反作用，以 使闭环系统为负反 馈系统？
Tm G1, T1 进料 凝液 T
测量变送器和执行器与控制器（续）
题1：定值控制系统的过渡过程有几种形式？工程上一般要求为哪种过渡过程形式？ 随动系统一般要求为哪种过渡过程形式？
题2：一生产过程，被控对象为一阶特性，控制器为纯比例控制器，控制中还是发 生了衰减振荡过程？为什么？
测量变送器和执行器与控制器（续）
控制系统组成及性能指标
Psp Pm
PC
F2 Kv2
P2
题1：如图所示是一压力自动控制 系统。试指出该系统中的被控对象、 被控变量、操纵变量和扰动变量， 画出该系统的方框图。
u P1 Kv1 F1
P
控制系统组成及性能指标（续）
Tsp Tm 进料 T
出料 TC
u
题2：对于如图所示的加 热炉温度控制系统，试 (1)指出该系统中的被控变 量、操纵变量、扰动变量; (2)画出该系统的方块图
TC
TC
原油
原油
FC 燃料油
FC
燃料油
(a)
(b)
比值控制系统
题1 比值控制中的比值与比值系数是否是一回事？其关系如何？
题2 什么是变比值控制系统？
比值控制系统（续）
题3 比值控制系统的结构有几种？名称是什么？各自有什么特点？各自适宜 的应用场合？
比值控制系统（续）
题2 有一单闭环比值控制系统如图所示，其比值用DDZ-Ⅲ型乘法器来 实现（图中的测量仪表是线性仪表）。已知Q1max＝7000kg／h， Q2max＝4000kg／h。要求： （1）若已知I0＝18mA，求该比值控制系统的k＝？比值系数K=？ （2）待该比值系统稳定时，测得I1＝10mA，试计算此时的I2=？
控制器的“正反作用”选择（续）
Tsp
TC
Tm Pm
PC
Psp u Pv
T 塔 底 部
加热蒸汽
P
再 沸 器
精馏塔提馏段温度控制系统 如图所示，图中，Pv为调节 阀阀前压力。 （1）为保证再沸器的安全， 蒸汽调节阀应选用气关阀还 是气开阀？为什么？ （2）确定调节器TC、PC的 正反作用，并画出该系统完 整的方框图（尽可能在图上 表明相应的信号）。
串级控制系统（续）
题2 在一个串级控制系统中，主变量是温度，温度变送器量程原为0~200℃， 后改为80 ~120℃ 。 问：①副控制器比例度和积分时间要否改变？是变大还是变小？为什么？ ②主控制器的比例度和积分时间要否改变？是变大还是变小？为什么？
串级控制系统（续）
题3 表示了两个动态过程方块图 ① 为了改善闭环品质（F2扰动时），哪一个过程应该采用串级控制？为什么？ ② 对应该采用串级控制的系统，试画出相应的方块图[假设]。
T1C
T2C
FC
冷却剂 加热剂 (C)
V1
V2
分程控制系统（续）
题2 有一放热反应的化学反应釜，需要移走热量，在一般情况下用自来水 作冷剂，但在热天需补充深井水作冷剂。控制的要求是当自来水阀全开还 感到去热不足时，才开启深井水阀。现设计了一套分程控制系统，试确定： ① 阀的气开、气关形式；② 控制器的正、反作用；③ 分程区间。
Q2
过程动态特性及建模（续）
R1 Q1
题2： (1) 列写过程微分方 程组;
Q12 h2 C2 R3 Q3
h1
(2) 画出方框图;
(3) 求传递函数
H 2 ( s) G p ( s) Q1 ( s )
Q2
R2
C1
R12
过程动态特性及建模（续）
题3：有一水槽，其截面积F为0.5m2。流出侧阀门阻 力实验结果为：当水位H变化20cm时，流出量变化 为1000cm3/s。试求流出侧阀门阻力R，并计算该水 槽的时间常数T。
控制器的“正反作用”选择（续）
如图为贮槽液位控制系统，为安全起见，贮槽内液体严格禁止溢出，试在 下述两种情况下，分别确定执行器的气开、气关型式及控制器的正、反作用。 （1）选择流入量Qi为操纵变量； （2）选择流出量Qo为操纵变量。
Qi
Qo
串级控制系统
题1 在一个串级控制系统中，原来选用口径为20mm的气开阀，后来 改为口径为32mm的气关阀。 问：① 主、副控制器的正反作用要否改变？为什么？ ② 副控制器的比例度和积分时间要否改变？是变大还是变小？为什 么？ ③ 主控制器的比例度和积分时间要否改变？是变大还是变小？为什 么？
分程控制系统
题1 下图为化学反应器的过程控制系统：1）说明图中的控制策略属于哪类控制系统？2） 最主要的被控变量是什么？最主要的操纵变量是什么？3）图中哪个控制器要整定的最慢， 哪个控制器要整定的最快？为什么？4）阀门V1是气开还是气关？为什么？V2是气开还是 气关？为什么？5）指出各图中控制器的正反作用，并给出选取的理由；6）给出图中控制 规律的选取。
分程控制系统（续）
题3 图中所示的加热炉，出口温度需控制在规定值。所用燃料要求尽量使用燃料 气，使用不足时才用燃油，如何设计控制系统？ ① 执行器的气开、气关形式； ② 控制器的正、反作用；③ 在下图上画出工艺控 制流程图；④ 画出控制系统方块图。
选择性控制系统
什么是控制器的“积分饱和”现象？产生积分饱和的条件是什么？
过程动态特性及建模
R1 Q1
Qi
R2
h

H A
R3
Q3
Qo
题1：如图所示液位过程的输入量为 Q1，流出量为Q2、Q3，液位h为被控 参数，A为截面积，并设R1、R2、R3 均为线性液阻。要求： ①列写过程的微分方程组； ②画出过程的方框图； ③求过程的传递函数 W0 s H s
Q1 s
Rf 燃料
控制系统组成及性能指标（续）
A B
题3：如图所示为一反应器温度控制系统 示意图。A、B两种物料进入反应器进行反 应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控 制反应器内的温度不变。试画出该温度控 制系统的方块图，并指出该系统中的被控 对象、被控变量、操纵变量及可能影响被 控变量的干扰是什么？如果由于进料温度 升高使反应器内的温度超过给定值，试说 明此时该控制系统的工作情况，此时系统 是如何通过控制作用来克服干扰作用对被 控变量影响的？
题2 是否可用普通的PID控制器作为前馈控制器？为什么？
前馈控制系统（续）
题2 什么是前馈控制系统？前馈控制系统有什么特点？应用在什么场合？
前馈控制系统（续）
题3 前馈控制有哪几种主要形式？
题4 什么叫不变性原理？
前馈-反馈控制系统
题1：有时前馈-反馈控制系统从其系统结构上看与串级控制系统十 分相似。试问如何来区分它们？试分析判断下图所示的两个系统各 属于什么系统？说明其理由。
选择性控制系统（续）
原料油 燃料油 B
TC
V-2 V-1
炼厂气 A
FBC
Br
FAC
Ar
图示为加热炉出口温度控制系 统方案之一。工艺上规定要优 先使用炼厂气A，只有在负荷 增加后。使用了炼厂气所能提 供的最大限量还是不够时，则 以B来加以补充。 试分析：图示控制方案是如何 满足上述工艺要求的？
LS m
AH
炼厂气A的上限 值
阀位控制系统