《过程控制及自动化仪表》习题答案.pdf

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第 1 章 (P15 ) 1、基本练习题 (1)简述过程控制的特点。 Q:1)系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成;2 )被控过程复杂多样,通用控制系 统难以设计;3 )控制方案丰富多彩,控制要求越来越高;4 )控制过程大多属于慢变过程与参 量控制;5 )定值控制是过程控制的主要形式。 (2 )什么是过程控制系统?试用框图表示其一般组成。 Q:1)过程控制是生产过程自动化的简称。它泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核 能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制,是自动化技术的重要组成 部分。过程控制通常是对生产过程中的温度、压力、流量、液位、成分和物性等工艺参数进行 控制,使其保持为定值或按一定规律变化,以确保产品质量和生产安全,并使生产过程按最优 化目标自动进行。2 )组成框图: (3 ))单元组合式仪表的统一信号是如何规定的? Q: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框图表示。 Q:是串级控制系统。方块图: (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? Q:1)最大偏差、超调量、衰减比、余差、调节时间、峰值时间、振荡周期和频率。2 )略 (8 )通常过程控制系统可分为哪几种类型?试举例说明。 Q :1)按结构不同,分为反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈复合控制系统;按设定值 不同,分为定值控制系统、随动控制系统、顺序控制系统。2 )略 (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? Q: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系统的仪表都是安全火花型的吗?为什么? Q:1)是。2 )这是构成安全火花型防爆系统的一个条件。 2、综合练习题 (1)简述图 1-11 所示系统的工作原理,画出控制系统的框图并写明每一框图的输入/输出变量 名称和所用仪表的名称。 Q:1)图为液位控制系统,由储水箱(被控过程)、液位检测器(测量变送器)、液位控制器、 调节阀组成的反馈控制系统,为了达到对水箱液位进行控制的目的,对液位进行检测,经过液 位控制器来控制调节阀,从而调节 q1 (流量)来实现液位控制的作用。2 )框图: 3 )控制器输入输出分别为:设定值与反馈值之差e(t ) 、控制量u(t ) ;执行器输入输出分别为: 控制量u(t ) 、操作变量q1 (t ) ;被控对象的输入输出为:操作变量q1 (t ) 、扰动量q2 (t ) ,被控 量h ;所用仪表为:控制器(例如PID 控制器)、调节阀、液位测量变送器。 (2 )什么是仪表的信号制?通常,现场与控制室仪表之间采用直流电流信号、控制室内部仪 表之间采用直流电压信号,这是为什么? Q :1)自动化仪表的信号制是指在成套系列仪表中,各个仪表的输入/输出信号均采用某种统 一的标准形式,使各个仪表间的任意连接成为可能。2 )略 (3 )某化学反应过程规定操作温度为800℃,最大超调量小于或等于5﹪,要求设计的定值控 制系统,在设定值作阶跃干扰时的过渡过程曲线如下图所示。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。 2)说明该系统是否满足工艺要求。 Q:1)由上图可得y (∞) = 810℃,设定值 r=800℃, B =850−810=40,B =820−810=10 1 2 稳态误差e(∞) = r − y (∞) =800℃-810℃= −10℃ B 40 衰减比:n 1 4 :1 , B 10 2 y (t p ) y () 850 810 最大超调量: 100% 100% 4.9

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