1、練習題一、填空題1 .定比值控制系統包括：（開環比值控制系統 ）、（單閉環比值控制系統）和（雙閉環比值 控制系統）。2 .控制閥的開閉形式有（氣開 ）和（氣關）。3 .對于對象容量滯后大和干擾較多時，可引入輔助變量構成（ 串級）控制系統，使等效對 象時間常數（減少），提高串級控制系統的工作頻率。4 .測量滯后包括測量環節的（ 容量滯后）和信號測量過程的（純滯后 ）。5 .鍋爐汽包水位常用控制方案為：（單沖量水位控制系統 ）、（雙沖量控制系統）、（三沖量控制系統）。6 .泵可分為（容積式）和（離心式 ）兩類，其控制方案主要有：（出口直接節流）、（調節泵的轉速）、（調節旁路流量）。7 .精儲塔的控

2、制目標是，在保證產品質量合格的前提下， 使塔的總收益最大或總成本 最小。 具體對一個精微塔來說，需從四個方面考慮，設置必要的控制系統，分別是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（約束條件控制）和（質量控制）。1 .前饋控制系統的主要結構形式包括：單純的前饋控制系統、（前饋反饋控制系統）和（多變量前饋控制系統）。2 .反饋控制系統是具有被控變量負反饋的閉環回路，它是按著（偏差 ）進行控制的； 前饋 控制系統是按（擾動）進行的開環控制系統。3 .選擇性控制系統的類型包括：（開關型）、（連續型）和（混合型）。4 .常用控制閥的特性為（ 線性）、（快開）、（對數）、和（拋物線）特性。5 .閥位控制系統就

3、是在綜合考慮操縱變量的（快速性）、（經濟性）、（合理性）、和（有效性）基礎上發展起來的一種控制系統。6 .壓縮機的控制方案主要有：（調速）、（旁路）和節流。7 .化學反應器在石油、化工生產中占有很重要的地位，對它的控制一般有四個方面， 分別是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（質量控制）和（約束條件控制）。二、簡答題1 .說明生產過程中軟保護措施與硬保護措施的區別。答：所謂生產的軟保護措施，就是當生產短期內處于不正常情況時，無須像硬保護措施那樣硬性使設備停車，而是通過一個特定設計的自動選擇性控制系統，以適當改變控制方 式來達 到自動保護生產的目的。這樣就可以減少由于停車而帶來的巨大經濟損失。而

4、硬保 護措施將使得生產設備停車。2 .前饋控制主要應用在什么場合？答：前饋控制主要用于下列場合：（1）干擾幅值大而頻繁，對被控變量影響劇烈，單純反饋控制達不到要求時；（2）主要干擾是可測不可控的變量；（3）對象的控制通道滯后大， 反饋控制不及時，控制質量差時，可采用前饋一反饋控制 系統, 以提高控制質量。3 .怎樣選擇串級控制系統中主、副控制器的控制規律？答：串級控制系統的目的是為了高精度地穩定主變量，對主變量要求較高，一般不允許有余差，所以主控制器一般選擇比例積分控制規律，當對象滯后較大時， 也可引入適當的微分作用。串級控制系統中對副變量的要求不嚴。在控制過程中，副變量是不斷跟隨主控制器的輸

5、出變化而變化的，所以副控制器一般采用比例控制規律就行了，必要時引入適當的積分作用， 而微分作用一般是不需要的。4 .簡述均勻控制系統的控制方案。答：以液位與流量的均勻控制為例，其控制方案有簡單均勻控制與串級均勻控制兩種。從結構上來講，簡單均勻控制與一般的液位控制系統一樣，串級均勻控制與一般的液位 -流量串級控制系統一樣。其區別在于均勻控制與一般的控制系統目的不一樣。之所以能夠 使兩個變量間的關系得到協調，是通過控制器參數整定來實現的。均勻控制系統中的控制 器一般都采用純比例作用，且比例度很大，必要時才引入少量的積分作用。5 .分程控制系統的主要應用場合有哪些？答：分程控制系統的應用場合主要有：

6、（1）用于擴大控制閥的可調范圍，改善控制品質；（2）用于控制兩種不同的介質流量，以滿足工藝生產的要求，（3）用作生產安全的防護措施。1 .積分飽和的危害是什么 ？有哪幾種主要的抗積分飽和措施？答：當控制器處于積分飽和狀態時，它的輸出將達到最大或最小的極限值，該極限值已超出執行器的有效輸入信號范圍，所以當有控制信號來的時候控制器就無法及時響應，必 須等待其退出積分飽和才能響應，這樣會對系統的工作帶來嚴重的后果，甚至會造成事故。抗積分飽和的主要方法有限幅法、外反饋法和積分切除法。2 .前饋控制與反饋控制的主要區別有哪些？答：前饋控制與反饋控制的主要區別有以下：反饋控制前饋控制1）控制的依據被控變量

7、的偏差干擾量的大小2）檢測的信號被控變量干擾量3）控制作用發生的時間偏差出現后偏差出現前4）系統結構閉環控制開環控制5）控制質量有差控制無差控制6）控制器通用PID專用控制器7）經濟性和可靠性一種系統可克服多種干擾 對每一種都要有一個控制系統3 .什么叫比值控制系統 ？其類型有哪些？答：實現兩個或兩個以上的參數符合一定比例關系的控制系統，稱為比值控制系統。通常為流量比值控制系統，用來保持兩種物料的流量保持一定的比值關系。類型有：開環比值、單閉環和雙閉環，以及變比值控制等。4 .串級控制系統中副變量應如何選擇？答：串級控制系統中副變量的選擇原則是：（1）主、副變量間應有一定的內在聯系， 副變量的

8、變化應在很大程度上能影響主變量的變化；（2）通過對副變量的選擇，使所構成的副回路能包含系統的主要干擾；（3）在可能的情況下，應使副回路包含更多的主要干擾，但副變量又不能離主變量太近；（4）副變量的選擇應考慮到主、副對象時間常數的匹配，以防“共振”的發生5.什么是多沖量控制系統 ？主要應用場合是什么？同控所謂多沖量控制系統，是指在控制系統中，有多個變量信號，經過一定的運算后，共 制一只執行器，以使某個被控的工藝變量有較高的控制質量。多沖量控制系統這個名稱主要在鍋爐的給水系統控制中應用比較廣泛。三、分析題1、圖示為某管式加熱爐原油出口溫度分程控制系統，兩分程閥分別設置在瓦斯氣和燃料油 管線上。工藝

9、要求優先使用瓦斯氣供熱，只有瓦斯氣量不足以提供所需熱量時，才打開 燃料油控制閥作為補充。根據上述要求確定：1） A、B兩控制閥的開閉形式及每個閥的工作信號段（假定分程點為0.06MPa）;2）確定控制器的正、反作用；3）畫出該系統的方塊圖，并簡述該系統的工作原理。A 0.020.06MPa ; B： 0.060.10MPa2)控制器為“反作用”3)系統方塊圖 '>'T f H Gc(S)一 g T 溫度至 Gve(S) 1工作原理：（1）當出口溫度高于設定溫度時，僅 A閥打開工作，B關閉;（2）當出口溫度低于設定溫度時，A和B閥同時工作。2、圖示為油品儲罐N2封分程控制系

10、統。其工作原理為：1）向油罐注油時，排空氣;2）從油罐抽油時，放氮氣。根據已知內容確定：1）控制閥解DB的類型，確定控制器的正、反作用；2）控制閥ADB的分程區域；3）畫出該系統的方塊圖，并簡述該系統的工作原理。放空解：1)控制閥A應選氣開閥，則控制器應為反作用，B閥應選氣閉。2)分程區域：為了保證安全，不使貯罐壓力過高，能源中斷時氮氣閥閥B打開，所以B閥應在小彳t號段，A閥在高信號段。3)系統方塊圖工作原理：A閥(充N2)采用氣開式，B閥(放空)為氣閉式，控制器為反作用。(1)向油罐注油時 PT PCJ (<0.06MPa) 一 A閥全關、B閥開一 PJ ;(2)從油罐抽油時 PJ P

11、CT (>0.06MPa) 一 B閥全關、A閥開一 PT。A應該關閉，放空四、計算題1、某前饋-串級控制系統如圖所示。已知:Gd(s) = G&(s) = 9； G。串) = 3/(2s+1)Gcl(s) = Gc2(s) = 9; G°式s)二2/(2s + 1)Gmi(£)= Gq(s) = 1 ； Gy。(s) = 05/(2s +1)2）前饋控制器的數學模型GpD(s) + Gff(s)Gp/(s)Gs(s)F(s)1 + GC1 Gp J (s)G01 (s)（2分）GP2362s + 37（.2 分）要求：1）匯出該系統的方塊圖；2）計算前饋控制器

12、的數學模型。 解：1）系統方塊圖F .9,> GpdF(s) w 0,0 (s)= 0 (2 分)Gff (s)=2s + 37216（3分）2、在甲烷轉化反應中，為了保證甲烷的轉化率，就必須保持天然氣、水蒸汽和空氣之間成一定的比值（1: 3: 1.4）。工藝生產中最大負荷為：水蒸氣流量的最大值Fsmax=31100m3/h;空氣流量的最大值 Famax=14000 m3/h ;天然氣流量的最大值 Fnmax=11000 m3/h。現采用差壓法測量流量，未經開方運算，系統組成如圖示：1）說明控制系統的類型；2）畫出系統方框圖；3）分別計算比值系數。解：1）控制系統的類型：兩個雙閉環比值控

13、制系統的混合（2）系統方塊圖（5分）2分)F1變送器（方塊圖中F1、F2、F3分別為天然氣、水蒸汽和空氣）3）天然氣對水蒸氣的比值系數:(31100(3J y 11000= 0.889 N分）空氣時水蒸氣的比值系數:五、綜合題1、下圖為鍋爐設備主要工藝流程圖,0Hxi 4希率氣燃空P2在爐哽口過熱3S汽讀的荷設擠匕一的水（由水京東）冷室氣;由談風機來） 竭氣1蚓引鳳q 3 林煙囪；ffi鍋爐設第主睡工藝流程圖1一燃疑嘴E 2 爐花，3-ftMi 4 一發犒胖15-尸墻工 一道黑器；7一甘媒4.8-空氣浦熱器其任務是根據生產負荷的需要，供應一定壓力或溫度的蒸汽，同時使得鍋爐在安全、經濟的條件下運

14、行。試分析：1）鍋爐設備需要哪些主要的控制系統，說明各個系統的被控變量和控制變量;2）為汽包水位設計一個雙沖量控制系統，畫出其原理圖。答：1）主要控制系統：（12分）（1）鍋爐汽包水位控制：汽包水位作為被控變量，給水流量作為操縱變量。（2）鍋爐燃燒系統的控制：被控變量：蒸汽壓力（負荷），煙氣成方（經濟燃燒指標）和爐膛負壓；操縱變量：燃料量、送風量、引風量。（3）過熱蒸汽系統的控制：被控變量為過熱蒸汽溫度，操作變量為減溫器的噴水量；（4）鍋爐水處理過程的控制：一般采用離子交換樹脂對水進行軟化處理；另外采用蒸汽加熱進行除氧處理。2）雙沖量控制系統原理圖（8分）2、加熱爐設備的主要任務是根據生產需要，將工藝介質加熱到一定溫度。試說明：1）設置燃油加熱爐的安全聯鎖保護系統的作用是什么？2）可能產生事故的原因是什么？相對應的安全聯鎖保護系統有哪些？并說明軟硬保護。3）為燃油加熱爐安全聯鎖保護控制系統，畫出其原理圖。4）確定控制閥的氣開氣關型式、溫度控制器的正反作用形式和選擇器的高低選擇型式。答：1）設置燃油加熱爐的安全聯鎖保護系統的作用是為安全生產、防止事故。2）燃油加熱爐可能出現如下事故：工藝介質流量過小或中斷，切斷燃料油（工藝介質流量檢測聯鎖保護系統FT102）;燃料油壓力過低會回火（燃料油流量