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过程装备控制技术及应用 例题分析 例题一 课本P11，习题6 例题一 例题一 例题一 例题二 例题二 例题二 例题二 例题二 例题三 课本P58，习题19 例题三 例题三 例题三 例题三 例题三 冷却水压力↑，且进料温度↑ → 温度控制器输出↑ → 流量控制器给定值↑ ，测量值↑ → 如果两者增量相等，则偏差为0 → 副控制器输出为0，调节阀不动作，如果不相等，则抵消一部分，偏差较小。 例题三 冷却水压力↑，但进料温度↓ → 温度控制器输出↓ → 流量控制器给定值↓ ，测量值↑ → 副调节器输出↓ ↓ → 调节阀开度进一步减小，减少冷却水供给。 例题四 课本P58，习题24 例题四 例题四 例题四 例题五 例题五 * * 在图1的换热器出口温度控制系统中，工艺要求热物料出口温度保持为某一设定值。 ① 试画出该控制系统的方框图； ② 方框图中各环节的输入信号和输出信号是什么？整个系统的输入信号和输出信号又是什么？ ③ 系统在遇到干扰作用（例如冷物料流量突然增大△qv）时，该系统是如何实现自动控制的？ TC TT 冷物料 蒸汽 热物料 图1 解：① 根据换热器的流程及工艺要求，得到方框图如图2所示。 TC 调节阀 换热器 Ts T f e u m TT Tm 图2 出口温度T 出口温度设定值Ts、干扰作用f 系统 出口温度测量值Tm 被控变量T 温度测变器（TT） 被控变量（出口温度T） 操纵变量m、干扰作用f 换热器 操纵变量m 控制信号u 调节阀 控制信号u 偏差e 温度调节器（TC） 输出 输入 ② 各环节与系统的输入、输出如表1所示。 表1 TC TT 冷物料 蒸汽 热物料 图1 ③ 当冷物料流量突然增大△qv时，物料出口温度降低△T，温度检测变送环节获得的测量值降低△Tm，由于出口温度设定值Ts不变，使得偏差e不再为零，温度调节器开始作用，对调节阀输出控制作用，调节阀接受控制作用，关小阀门开度，减小冷物料流量，使得换热器出口温度升高，反复作用知道出口温度回复到设定值。 TC 调节阀 换热器 TT Ts T f e u m Tm 课本P11，习题10 表示衰减振荡过程的控制指标有哪些？ （1）以阶跃响应曲线形式表示的质量指标 解： 图3 过渡过程曲线 ① 最大偏差A（或超调量σ） 最大偏差是指在过渡过程中，被控变量偏离给定值的最大数值。在衰减振荡过程中，最大偏差就是第一个波的峰值。超调量也可以用来表征被控变量偏离给定值的程度。 ② 衰减比n 衰减比是衰减程度的指标，它是前后相邻两个峰值的比。 ③ 回复时间ts 从干扰作用发生的时刻起，直到系统重新建立新的平衡时止，过渡过程所经历的时间叫过渡时间。一般在稳态值的上下规定一个小范围，当被控变量进入该范围并不再越出时，就认为被控变量已经达到新的稳态值，或者说过渡过程已经结束这个范围一般定为稳态值的±５％。 ④ 余差e（∞） 当过渡过程终了时，被控变量所达到的新的稳态值与给定值之间的偏差叫做余差，或者说余差就是过渡过程终了时的残余偏差。有余差的控制过程称为有差调节，相应的系统称为有差系统。反之就为无差调节和无差系统。 ⑤ 振荡周期T 过渡过程同向两波峰（或波谷）之间的间隔时间叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率。 （2）偏差积分性能指标 ① 平方误差积分指标（ISE） ② 时间乘平方误差积分指标（ITSE） ③ 绝对误差积分指标（IAE） ④ 时间乘绝对误差积分指标（ITAE） 图4是聚合釜温度与流量的串级控制系统。 ① 说明该系统的主、副对象，主、副变量，主、副调节器各是什么？ ② 试述系统是如何实现其控制作用的。 图4 解：① 该控制系统的方框图如图5所示。 TT f1 f2 TC 调节阀 聚合釜 Ts 夹套 FC FT 图5 由此可见： 系统的主对象为聚合釜，副对象为夹套； 主变量为聚合釜内温度，副对象为冷却水流量； 主调节器为温度调节器TC，副调节器为流量调节器FC。 TT f1 f2 TC 调节阀 聚合釜 Ts 夹套 FC FT 冷却水流量变化，控制器FC及时进行控制，使其很快稳定下来； 如果干扰量小，经过副回路控制后，f2一般影响不到聚合釜温度； 如果干扰量大，其大部分影响为副回路所克服，波及到被控变量温度再由主回路进一步控制，彻底消除干扰的影响，使被控变量回复到给定值