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第一章水箱液位自动控制系统原理
液位自动控制是通过控制投料阀来控制液位的高低,当传感器检测到液位设定值时,
阀门关闭,防止物料溢出;当检测液位低于设定值时,阀门打开,使液位上升,从而达到
控制液位的目的。在制浆造纸工厂常见有两种方式的液位控制:常压容器和压力容器的液
位控制,例如浆池和蒸汽闪蒸罐。液位自动控制系统由液位变送器(或差压变送器)、电
动执行机构和液位自动控制器构成。根据用户需要也可采用控制泵启停或改变电机频率方
式来进行液位控制。结构简单,安装方便,操作简便直观,可以长期连续稳定在无人监控
状态下运行。
应用围
在制浆造纸过程中涉与的所有池、罐、槽体液位自动控制。
图1.1
中,是控制器的传递函数,是执行机构的传递函数,是测量变送器的传递函数,是被控对
象的传递函数。图5.1中,控制器,执行机构、测量变送器都属于自动化仪表,他们都是
围绕被控对象工作的。也就是说,一个过程控制的控制系统,是围绕被控现象而组成的,
被控对象是控制系统的主体。因此,对被控对象的动态特性进行深入了解是过程控制的一
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个重要任务。只有深入了解被控对象的动态特性,了解他的在规律,了解被控辩量在各种
扰动下变化的情况,才能根据生产工艺的要求,为控制系统制定一个合理的动态性能指标,
为控制系统的设计提供一个标准。性能指标顶的偏低,可能会对产品的质量、产量造成影
响。性能指标顶的过高,可能会成不必要的投资和运行费用,甚至会影响到设备的寿命。
性能指标确定后,设计出合理的控制方案,也离不开对被控动态特性的了解。不顾被控对
象的特点,盲目进行设计,往往会导致设计的失败。尤其是一些复杂控制方案的设计,不
清楚被控对象的特点根本就无法进行设计。有了正确的控制方案,控制系统中控制器,测
量变送器、执行器等仪表的选择,必须已被控对象的特性为依据。在控制系统组成后,合
适的控制参数的确定与控制系统的调整,也完全依赖与对被控对象动态特性的了解。由此
可见,在控制工程中,了解被控制的对象是必须首先做好的一项工作。
过程控制的被控对象设计的围很广。被控对象不一定是指一个具体的设备,不少情况下被
控对象是指一个过程。有些过程可能涉与好几种设备,而在有些设备部可能包括了几个过
程。
过程控制被控对象的在机理较为复杂,由简单过程,又存在严重非线性的过程,有多
变量过程,有些被控对象的特性随时间或工作条件而变化。对被控对象动态特性的了解,
一种方法是通过分析被控对象的工作机理,建立被控对象的数学模型。但由于连续生产过
程的复杂性,完全从机理上揭示其在规律,获得精确的数学模型还有较大的困难。另一种
方法是工程上经常使用的方法,它采用实验法来获得被控对象的数学模型。这种方法通过
测量被控对象的阶跃相应曲线(称为飞升曲线),近似确定被控对象的数学模型,研究被
控对象的动态特性。
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第二章系统元件的选择2.1有自平衡能力的单容元件
如果被控对象在扰动作用下偏离了原来的平衡状态,在没有外部干预的情况下(指没
有自动控制或人工控制参与),被控变量依靠被控对象部的反馈机理,能自发达到新的平
衡状态,我们称这类对象是有自平衡能力的被控对象。
具有自平衡能力的单容对象的传递函数为
(2.1)
这是个一阶惯性环节。描述这类对象的参数是时间常数T和放大系数K。
图2.1单容水箱
图2.1是单容水箱的示意图。我们已经推导过水箱的传递函数为
其中T=RC,C为水箱的横截面积,R为输出管道阀门的阻
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