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过程与控制部分课后题标准答案

(2)什么是过程控制系统?试用方框图表示其一般组成。

答:过程控制系统:一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、
压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。

过程控制系统的一般性框图如图1-1所示: 图1-1 过程控制系统的一般性框图
(3)单元组合式仪表的统一信号是如何规定的?
答:各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。

1)模拟仪表的信号:气动0.02 ~0.1MPa;电动Ⅲ型:4~20mADC或1~5V DC。

2)数字式仪表的信号:无统一标准。

(4)试将图1-2加热炉控制系统流程图用方框图表示。

答:加热炉控制系统流程图的方框图如图1-3所示:
图1-2 加热炉过程控制系统流程
(5)过程控制系统的单项性能指标有哪些?各自是如何定义的?
控制器
r(t)
执行器被控过程
检测变送装置
y(t)
_
f(t)
e(t)u(t)q(t)
z(t)
TC PC
给定值
阀管道加热炉
热油出口温

PT
燃油压力
_
TT
_
干扰2干扰1
AC
AT
燃油
PT
PC
TC
TT
引风机
烟气
冷油入口
热油出口
火嘴
送风机
空气
1
100%()
y y σ=
⨯∞答:1)单项性能指标主要有:衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。

2)各自定义为:衰减比:等于两个相邻的同向波峰值之比n ; 超调量σ:第一个波峰值
1
y 与最终稳态值y(∞)之比的百分数:
最大动态偏差A :在设定值阶跃响应中,系统过渡过程的第一个峰值超出稳态值的幅度;
静差,也称残余偏差C : 过渡过程结束后,被控参数所达到的新稳态值y(∞)与设定值之间的偏差C 称为残余偏差,简称残差; 调节时间s
t :系统从受干扰开始到被控量进入新的稳态值的5%±(2%±)范围内所需要的时间;
振荡频率
n ω:过渡过程中相邻两同向波峰(或波谷)之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期,其倒数称为振荡频率;
上升时间p t
:系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时间;
峰值时间
p
t :过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。

(9)两个流量控制系统如图1-4所示。

试分别说明它们是属于什么系统?并画出各自的系统框图。

图1-4 两个流量控制回路示意图
答:系统1是前馈控制系统,系统2是反馈控制系统。

系统框图如图1-5如下:
系统1 系统2
图1-5 两个流量控制回路方框图
(10)只要是防爆仪表就可以用于有爆炸危险的场所吗?为什么?
答:1)不是这样。

2)比如对安全火花型防爆仪表,还有安全等级方面的考虑等。

(11)构成安全火花型防爆控制系统的仪表都是安全火花型的吗?为什么?
答:1)是的。

2)因为安全火花型防爆系统必备条件之一为:现场仪表必须设计成安全火花型。

2.综合练习题
(3)某化学反应过程规定操作温度为80±5℃,最大超调量小于或等于5%,要求设计的定值控制系统,在设定值作最大阶跃干扰时的过渡过程曲线如图1-8所示。

要求:1)计算该系统的稳态误差、衰减比、最大超调量和过渡过程时间;
测量变送
被控过程
执行器测量变送
被控过程
执行器。

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