過程控制李文濤課后習(xí)題答案過程控制李文濤課后習(xí)題答案過程控制李文濤課后習(xí)題答案資料僅供參考文件編號：2022年4月過程控制李文濤課后習(xí)題答案版本號：A修改號：1頁次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：不知道誰弄的和我們要求的課后作業(yè)相似度很大，值得參考，另外答案準(zhǔn)確度應(yīng)該還行。（1）最大偏差A(yù)—被控變量偏離給定值的最大數(shù)值（給定值為800）A=843-800=43超調(diào)量B—第一個波峰值與新穩(wěn)定值之差B=843-808=35衰減比B1：B2—相鄰兩個波峰值之比(843-808)/(815-808)=5余差值被控變量的新穩(wěn)定值與給定值之偏差C=808-800=8振蕩周期過渡過程同向兩個波峰間間隔時間為周期T=20-5=15min工藝規(guī)定的操作溫度為800±9），表示給定值為800，余差為9,由（1）得出的最大偏差A(yù)=43<50，余差C=8<9，所以該系統(tǒng)滿足要求。（1）由圖可知：（階躍擾動為穩(wěn)態(tài)值的10%，即k=10）（P36）計算法：階躍響應(yīng)表達式（）選取t1=140s,t2=250s對應(yīng)，其中t2>t1>由式（）可得，取自然對數(shù)并聯(lián)立求解，得；（為計算方便，選取代入式（）和（）則T=2（t2-t1)=;;。影響物料出口溫度的主要因素有：蒸汽壓力、流量，冷物料溫度、壓力、流量。被控參數(shù)選熱物料的出口溫度，因為它直接決定著產(chǎn)品的質(zhì)量；調(diào)節(jié)參數(shù)選蒸汽流量，因為它可以控制。從工藝安全和經(jīng)濟性的角度考慮，應(yīng)該保證在系統(tǒng)發(fā)生故障時，調(diào)節(jié)閥處于閉合狀態(tài)，避免因換熱器溫度過高而發(fā)生損壞和不必要的浪費。所以選擇氣開式。被控參數(shù)為熱物料的出口溫度，因此調(diào)節(jié)規(guī)律選擇PID。溫度變送器Km為"+"；調(diào)節(jié)閥為氣開，即Kv為"+"；對于被控對象，當(dāng)閥門開度增大時，熱物料的出口溫度升高，即K0為"+"。由于組成系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的靜態(tài)系數(shù)相乘為"+"，所以調(diào)節(jié)器的Kp為"+"，即為反作用。(5)大修后變送器的量程由500℃變?yōu)?00-200=100℃，變送器的放大倍數(shù)將發(fā)生變化，從而導(dǎo)致廣義對象特性放大倍數(shù)發(fā)生變化：，系統(tǒng)的過渡過程將會發(fā)生變化，系統(tǒng)可能不穩(wěn)定，此時，應(yīng)該減小PID調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)，使，以保證開環(huán)放大倍數(shù)由廣義對象特性試驗可知，根據(jù)表可得，由于工藝上不允許塔釜的液位被抽空，所以從安全角度考慮，調(diào)節(jié)閥應(yīng)該選擇氣開式，這樣當(dāng)發(fā)生事故時調(diào)節(jié)閥處于閉合狀態(tài)。液位變送器Km為"+"；調(diào)節(jié)閥為氣開式，即Kv為"+"；被控對象：當(dāng)閥門開度增大時，塔釜液位下降，所以Ko為"-"；由于組成系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的靜態(tài)系數(shù)相乘為"+"，所以調(diào)節(jié)器的Kp為"-"，即調(diào)節(jié)器應(yīng)采用正作用方式。控制系統(tǒng)的框圖因工藝要求加熱溫度不能過高，所以選擇調(diào)節(jié)閥為氣開式，這樣就避免了發(fā)生故障時還會有蒸汽進入，造成危險和浪費。主調(diào)節(jié)器：溫度PID；副調(diào)節(jié)器：流量P或PI副調(diào)節(jié)器：流量變送器Km為"+"；調(diào)節(jié)閥為氣開式，即Kv為"+"；當(dāng)閥門開度變大時，進入加熱器的蒸汽增多，即副對象的系數(shù)Ko2為"+"；由于組成系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的靜態(tài)系數(shù)相乘為"+"，所以副調(diào)節(jié)器的Kp為"+"，即副調(diào)節(jié)器應(yīng)采用反作用方式。主調(diào)節(jié)器：溫度變送器Km為"+"；調(diào)節(jié)閥為氣開式，即Kv為"+"；當(dāng)蒸汽增多時，熱物料的出口溫度升高，即副對象的系數(shù)Ko1為"+"；由于組成系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的靜態(tài)系數(shù)相乘為"+"，所以主調(diào)節(jié)器的Kp為"+"，即主調(diào)節(jié)器應(yīng)采用反作用方式。當(dāng)蒸汽流量突然增加時，加熱器的蒸汽會增多，F(xiàn)C測量值增加，又因為FC為反作用，所以FC的輸出減小，即閥門開度減小，從而通過改變蒸汽流量來穩(wěn)定加熱器的溫度。當(dāng)冷物料突然增加時，熱物料的出口溫度降低，此時溫度調(diào)節(jié)器TC的測量值減小，又因為TC為反作用，所以TC的輸出值增大，也就是流量調(diào)節(jié)器的測量值減小。因為流量調(diào)節(jié)器是反作用方式，即調(diào)節(jié)閥的開度增加，從而通過改變蒸汽流量使加熱器的出口溫度上升，直至穩(wěn)定狀態(tài)。（1）流程圖系統(tǒng)框圖（2）為了保證清水的處理質(zhì)量，調(diào)節(jié)閥應(yīng)選擇氣開形式，當(dāng)清水處理的質(zhì)量不合格時，調(diào)節(jié)閥處于全閉的狀態(tài)，以免污染環(huán)境。（3）主調(diào)節(jié)器：由于工藝要求清水池水位穩(wěn)定在某一高度上，因此應(yīng)該選擇PI調(diào)節(jié)規(guī)律。副調(diào)節(jié)器：副被控參數(shù)為流量，調(diào)節(jié)規(guī)律可以選擇P調(diào)節(jié)。（4）副環(huán)：流量變送器Km為"+"；調(diào)節(jié)閥為氣開式，即Kv為"+"；副對象：當(dāng)閥門開度變大時，污水流量增多，即副對象的系數(shù)Ko2為"+"；由于組成系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的靜態(tài)系數(shù)相乘為"+"，所以副調(diào)節(jié)器的Kp為"+"，即副調(diào)節(jié)器應(yīng)采用反作用方式。主環(huán)：當(dāng)副對象流量增多時，主對象的液位升高，所以主對象的放大系數(shù)為"+"，主調(diào)節(jié)器的Kp為"+"，即副調(diào)節(jié)器應(yīng)采用反作用方式。（1）串級系統(tǒng)能夠抑制主要干擾，控制參數(shù)應(yīng)該為蒸汽流量，而不是冷水流量(2)以蒸汽壓力為副變量,物料的出口溫度為主變量串級系統(tǒng)。理由：將蒸汽壓力波動這一主要干擾包含在副回路中,利用副回路的快速有效克服干擾作用抑制蒸汽壓力波動對干燥器出口的溫度的影響.由于A、B兩種物料流量會隨管道的壓力而經(jīng)常發(fā)生變化，所以可以選擇雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。（2）沒有特別的說明，我們把流量與檢測信號看成是線性關(guān)系。于是有：（3）從經(jīng)濟性的角度考慮，調(diào)節(jié)閥應(yīng)該選擇氣開式。流量變送器Km為"+"；調(diào)節(jié)閥為氣開式，即Kv為"+"；對象：當(dāng)閥門開度變大時，流量增大，即對象的系數(shù)Ko為"+"；由于組成系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的靜態(tài)系數(shù)相乘為"+"，所以調(diào)節(jié)器的Kp為"+"，即調(diào)節(jié)器應(yīng)采用反作用方式由于在測量時采用的是差壓式流量計，所以流量與檢測信號成非線性關(guān)系。所以比值系數(shù)為：前饋-----串級控制系統(tǒng)系統(tǒng)框圖P130系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：將不變性條件代入上式得：（4）假定調(diào)節(jié)閥為氣開式，即Kv為"+"；流量變送器Km為"+"；副對象：當(dāng)閥門開度變大時，流量增大，即副對象的系數(shù)Ko為"+"；由于組成系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的靜態(tài)系數(shù)相乘為"+"，所以副調(diào)節(jié)器的Kp為"+"，即副調(diào)節(jié)器應(yīng)采用反作用方式。當(dāng)閥門開度變大時，流量增大，換熱器的出口溫度升高，所以主調(diào)節(jié)器的Kp為"+"，即主調(diào)節(jié)器應(yīng)采用反作用方式。圖（a）為前饋----反饋控制系統(tǒng)，當(dāng)原油發(fā)生變化時，前饋調(diào)節(jié)器及時發(fā)出控制指令，控制閥門開度的大小，補償因原油量變化對加熱器出口溫度的影響。圖（b）為串級控制系統(tǒng)，燃料油流量為副參數(shù)，出口溫度為主參數(shù)；圖中有2個調(diào)節(jié)器，一個調(diào)節(jié)閥且溫度調(diào)節(jié)器的輸出作為流量調(diào)節(jié)器的給定值。當(dāng)閥門開度變化時，首先會影響副參數(shù)，進而會影響主參數(shù)，因此此系統(tǒng)為串級控制系統(tǒng)。從經(jīng)濟性和安全性的角度考慮，調(diào)節(jié)閥選擇氣開式。對于溫度控制器，當(dāng)閥門開度增大時，加熱爐的出口溫度升高，所以溫度對象的放大系數(shù)為"+"；調(diào)節(jié)閥為氣開式，即Kv為"+"；溫度變送器Km為"+"；由于組成系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的靜態(tài)系數(shù)相乘為"+"，所以調(diào)節(jié)器的Kp為"+"，即溫度調(diào)節(jié)器應(yīng)采用反作用方式。對于壓力控制器，當(dāng)閥門開度增大時，壓力增加，所以壓力對象的放大系數(shù)為"+"；調(diào)節(jié)閥為氣開式，即Kv為"+"；壓力變送器Km為"+"；由于組成系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的靜態(tài)系數(shù)相乘為"+"，所以調(diào)節(jié)器的Kp為"+"，即壓力調(diào)節(jié)器應(yīng)采用反作用方式。溫度控制器屬于正常工況下的調(diào)節(jié)器，且溫度對象的容量滯后較大，故溫度調(diào)節(jié)器應(yīng)選擇PI調(diào)節(jié)；而壓力調(diào)節(jié)器屬于非正常工況下的調(diào)節(jié)器，要求壓力上升到安全限度時能迅速投入工作，故壓力調(diào)節(jié)器應(yīng)選擇窄比例調(diào)節(jié)。在本系統(tǒng)中，壓力調(diào)節(jié)器屬于備用調(diào)節(jié)器，在異常情況下，燃燒閥后壓力超過上限值，又因為壓力調(diào)節(jié)器為反作用工作方式，所以其輸出為低電平。為了保證系統(tǒng)在此時能迅速選中壓力調(diào)節(jié)器的輸出信號，所以選擇器必須選擇低選（LS）。（1）當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，為了保證安全和節(jié)約原料，兩種燃料的閥門應(yīng)當(dāng)關(guān)閉。因此A、B調(diào)節(jié)閥都應(yīng)該選擇氣開式。根據(jù)工藝要求，加熱時應(yīng)盡量適應(yīng)天然氣，只有當(dāng)天然氣不能滿足加熱要求時，才