过程控制分析题.docx

05年 四、综合分析题（共40分） 1、（ 12分）串级过程控制系统与双重过程控制系统的分析与比较。 （1） 请简单叙述二者的概念，并画出二者的系统框图，分析二者的区别。 （2） 请简单说明二者都有什么性能和优点。 串级控制系统是一种常用的复杂控制系统， 他根据系统结构命名。它由两个 或两个以上的控制器串联连接组成，一个控制器的输出作为另一个控制器的设定 值，这类控制系统称为串级控制系统。 双重控制系统是一个被控变量采用两个或两个以上的操众变量进行控制的 控制系统。这类控制系统采用不止一个控制器，其中，一个控制器的输出作为另 一个控制器的测量信号。 两者区别：双重控制系统主控制器的输出作为副控制器的测量， 串级控制系 统中作为副控制器的设定。因此，串级控制系统中两个控制回路是串联的，双重 控制系统中两个控制回路是并联的。它们都具有急则治标，缓则治本的控制功能， 但解决的问题不同。 串级控制系统性能分析：能迅速克服进入副回路扰动的影响； 改善主控制器 的广义对象特性，提高工作频率；容许副回路内各环节特性在一定范围内变动而 不影响整个系统的控制品质，也可以减少控制阀流量特性不合适带来的效应；能 够更精确控制操纵变量的流量；可实现更灵活的操作方式。 双重控制系统性能分析：增加开环零点，改善控制品质，提高系统稳定性； 提高双重控制系统的工作频率；动静结合，快慢结合，急则治标，缓则治本。 2、（ 12分）下图是釜式间歇反应器的温度控制，反应初期需要加热升温，反应开始后由于 反应放热，又需要冷却降温，设计相应的过程控制系统。 （1） 请根据工艺流程确定相应的过程控制系统，画出系统框图。 （2） 选择控制阀类型。 （3） 确定被控对象特性。 （4） 选择控制器正反作用。 TC（5） 分析控制过程。 TC VI卓 谑Y do 1-系统框图: 控If謂开庚控制阀类型选择：从安全角度考虑，被控对象特性确定：开大冷却水阀KP 10.控制器正反作用选择，根据稳定运行准则，V1V2，选气开型, 釜温下降,V2选气关型。即 控If謂开庚 控制阀类型选择：从安全角度考虑， 被控对象特性确定：开大冷却水阀 KP 10. 控制器正反作用选择，根据稳定运行准则， V1 V2， 选气开型, 釜温下降, V2选气关型。即 KV10，KV20。 KP20 ;开大蒸汽阀 V1，釜温升高, 即选择反作用控制器。 A点，反作用控制器输 V1，直到反应开始放热。反应进行过程中应移走反应热，假设 V2，使反应 控制过程分析：反应初期，釜内温度较低，釜温工作点位于图中 出增加，应开大蒸汽控制阀 釜温工作点位于图中 B点，则反作用控制器输出减少，逐渐开大冷却水控制阀 釜温度恒定。因此，该控制系统应选用气关 -气开导向分程控制。 请说明该控制方案的特点和控制目标。 假设燃烧稳定时燃料与空气的比值是 1 : 3，蒸汽检测仪表输出为 12mA (标准信号为14 mA与10 mA 1 : 3，蒸汽检测仪表输出为 12mA (标准信号为 14 mA与10 mA时此控制方案的工作过程。 燃科 蒸汽 空气 ◎ I X FY 空气阔 空气阔 燃料阀 能够先提空气量，后提燃料量；负荷减量时能先该控制系统在蒸汽负荷提量时， 能够先提空气量，后提燃料量；负荷减量时能先 减少燃料量，后减空气量，保证燃料的完全燃烧。该方案既能保证蒸汽压力恒定, 又可实现燃料的完全燃烧。控制系统的工作原理见选择性控制系统的有关内容。 3、（ 16分）简要说明下图为什么控制系统，主要特点是什么，一般应用于什么场合? Ti0TxFYfF2 Ti0 Tx FY fF2 换热器 F1 冷流体 ”1 Tii 上图是前馈控制系统。前馈控制系统是改善反馈控制不及时的一种方法， 它是按引起被 控量变化的扰动大小进行控制的。 当扰动刚出现且能被测出时， 控制器就能够发出控制信号 去克服这种扰动，无须等待被控量的变化。 因此，前馈控制对于克服扰动的影响比反馈控制 来得快。如果使用恰当， 控制质量可获得改善。这种按照扰动产生校正作用的控制方法，通 称为前馈控制。 （1） 前馈控制的检测信号是扰动。 前馈控制器是基于扰动大小进行控制的， 前馈控制具 有明显的超前作用（相对于被控量的变化而言） （2） 实用的前馈控制控制器只能对有限的扰动进行补偿， 不像反馈系统中的控制器那样， 可克服各种扰动对被控量的影响。 因此，前馈控制常与反馈控制结合使用， 以提高控制质量。 前馈控制的应用场合： （1） 扰动幅值大而频繁，对被控量影响强烈，反馈控制难于达到工艺要求的场合。 （2） 主要扰动可测，但对反馈控制又是不可控的参数。 （3） 当控制系统的控制通道滞后大， 反馈控制不及时，控制质量差，可考虑采用前馈或 前馈 反馈控制系统，以提高控制质量。 06年 四