1、過程裝備控制技術及應用例題分析例題一課本P11,習題6在圖1的換熱器出口溫度控制系統中，工藝 要求熱物料出口溫度保持為某一設定值。 試畫出該控制系統的方框圖； 方框圖中各環節的輸入信號和輸岀信號 是什么？整個系統的輸入信號和輸出信號又是什 么？ 系統在遇到干擾作用（例如冷物料流量 突然增大時，該系統是如何實現自動控制 的？例題一圖2解：根據換熱器的流 程及工藝要求，得到方框 圖如圖2所示。各環節與系統的輸入、冷物料輸出如表1所示。熱物料輸入輸出溫度調節器（TC）偏差e控制信號“調節閥控制信號“操縱變量加換熱器操縱變量加、干擾作用/被控變量（出口溫度T）溫度測變器（TT）被控變量T出口溫度測量值

2、G系統出口溫度設定值九、干擾作用/出口溫度卩表1圖1例題一當冷物料流量突然增大么時，物料出口溫度降低 Ar,溫度檢測變送環節獲得的測量值降低!；”，由于 出口溫度設定值7；不變，使得偏差e不再為零，溫度調 節器開始作用，對調節閥輸出控制作用，調節閥接受 控制作用，關小閥門開度，減小冷物料流量，使得換 熱器出口溫度升高，反復作用知道出口溫度回復到設 定值。例題二課本P11,習題10表示衰減振蕩過程的控制指標有哪些?解：圖3過渡過程曲線(1)以階躍響應曲線 形式表示的質量指標MO例題二 最大偏差A （或超調量。）最大偏差是指在過渡過程中，被控變量偏離給定值的 最大數值。在衰減振蕩過程中，最大偏差就

3、是第一個波的 峰值。超調量也可以用來表征被控變量偏離給定值的程度。 衰減比衰減比是衰減程度的指標，它是前后相鄰兩個峰值的 比。MO例題二回復時間心從干擾作用發生的時刻起，直到系統重新建立 新的平衡時止，過渡過程所經歷的時間叫過渡時間。 一般在穩態值的上下規定一個小范圍，當被控變量 進入該范圍并不再越出時，就認為被控變量已經達 到新的穩態值，或者說過渡過程已經結束這個范圍 一般定為穩態值的土 5 %oMO例題二余差幺（g）當過渡過程終了時，被控變量所達到的新的穩態 值與給定值之間的偏差叫做余差，或者說余差就是過 渡過程終了時的殘余偏差。有余差的控制過程稱為有 差調節，相應的系統稱為有差系統。反之

4、就為無差調 節和無差系統。振蕩周期卩過渡過程同向兩波峰（或波谷）之間的間隔時 間叫振蕩周期或工作周期，其倒數稱為振蕩頻率。例題二（2）偏差積分性能指標 平方誤差積分指標（ISE） 時間乘平方誤差積分指標（ITSE） 絕對誤差積分指標（IAE）時間乘絕對誤差積分指標（ITAE）例題三課本P58,習題19圖4是聚合釜溫度與 流量的串級控制系統。 說明該系統的主、 副對象，卞、副變量，主、 副調節器各是什么？試述系統是如何 實現其控制作用的。(J進料例題三FCFT冷卻水(J進料岀料圖5解：該控制系統的方框 圖如圖5所示。由此可見：系統的主對象為聚合釜，副對象為夾套；主變量為聚合釜內溫度，副對象為冷卻

5、水 流量；主調節器為溫度調節器TC,副調節器為 流量調節器FC。干擾作用于副對象冷卻水流量變化，控制器FC及時進行控制，使其很快穩定下來； 如果干擾量小，經過副回路控制后，左一般影響不到聚合釜溫度； 如果干擾量大，其大部分影響為副回路所克服，波及到被控變量溫 度再由主回路進一步控制，徹底消除干擾的影響，使被控變量回復到給 定值。例題三干擾作用于主對象設進口物料溫度升高，引起聚合釜內溫度上升, 主回路偏差不為0,溫度調節器輸出控制作用，改變 副回路給定值，流量調節器輸出作用，調節閥開大, 冷卻水流量增大，釜內溫度降低并趨于給定值。干擾同時作用于副對象和主對象在干擾作用下，主、副變量的變化方向相同

6、冷卻水壓力T，且進料溫度T-溫度控制器輸出f 一 流量控制器給定值T，測量值如果兩者增量相等, 則偏差為0 副控制器輸岀為0,調節閥不動作，如 果不相等，則抵消一部分，偏差較小。干擾同時作用于副對象和主對象在干擾作用下，主、副變量的變化方向相反冷卻水壓力T，但進料溫度/ 一溫度控制器輸出I - 流量控制器給定值/，測量值f -副調節器輸出I ； 一調節閥開度進一步減小，減少冷卻水供給。例題四課本P58,習題24某液位的階躍響應實驗測得如下數值:01020406080LOO140180250300400500600A/mm006 2仇82.03,65,48. 8 11, 814, 416,618

7、.419.2196當其階躍擾動量為 w=20%時，試求： 畫出液位過程的階躍響應曲線； 確定液位過程中的K、T. t （設該過程用一階 慣性加純滯后環節近似描述）。m：根據數據畫出階躍響應曲線如圖6所示。圖6根據階躍響應曲線，y (00) =20,根據公式，計算得:= yoo)- = 20-0 = 100Aw0.2以兩點法求解卩和“取兩點A、B： y (q) =0.39, y(厶)=0.63由圖上查得兩點的坐標為:例題四例題四A (128, 7.8)B (190, 12.6)例題四由公式T=2trt2T=2(t2-tj)計算的，t=66, T=128o例題五如圖8是鍋爐的壓力和液位控制系統的示意圖，試確定 系統中控制閥的氣開、氣關型式及控制器的正反作用。在液位控制系統屮，從安 全角度岀發，主要是要保證鍋 爐水位不能太低，則控制閥應 選擇氣關型，以便當氣源中斷 時，能保證繼續供水，防止鍋 爐燒壞。如果要保證蒸汽的質 量，汽中不能帶液，那么就要 選擇氣開閥，以便氣源中斷時, 不再供水，以免水位太高。例題五本題我們假定是屬于前者的情況，控制閥應選擇氣 關型，為方向；當供水流量增加時，液位是升高的, 故對象為“尸方向；測量變送器一般都是“尸方向，故 在這種情況下，液位控