发布时间 : 星期一 文章过程控制系统与仪表习题答案王再英更新完毕开始阅读
3）工程安装和仪表调校； 4）调节器参数整定。
6-4 过程控制系统设计包括哪些步骤？
（1）熟悉和理解生产对控制系统的技术要求与性能指标 （2）建立被控过程的数学模型 （3）控制方案的确定 （4）控制设备选型 （5）实验（或仿真）验证
6-5 选择被控参数应遵循哪些基本原则？什么是直接参数？什么是间接参数？两者有何关系？
1）原则：必须根据工艺要求，深入分析、生产过程，找出对产品的产量和质量、生产安全、经济运行、环境保护、节能降耗等具有决定性作用，能较好反映生产工艺状态及变化的参数作为被控参数。
2）直接参数：能直接反映生产过程中产品产量和质量，又易于测量的参数 3）间接参数：与质量指标有单值对应关系、易于测量的变量，间接反映产品质量、生产过程的实际情况。
4）两者关系：间接参数是直接参数的单值函数。
6-6 选择控制变量时，为什么要分析被控过程的特性？为什么希望控制通道放大系数Ko要大、时间常数To小、纯滞后时间?o越小越好？而干扰通道的放大系数Kf尽可能小、时间常数Tf尽可能大？
解答：1）控制变量和干扰变量对被控参数的影响都于过程的特性密切相关。 2）控制通道的静态放大系数K0越大，系统的静态偏差越小，表明控制作用越灵敏，克服扰动的能力越强，控制效果越好。
时间常数T0小，被控参数对控制变量的反应灵敏、控制及时，从而获得良好的控制品质。
纯滞后?0的存在会使系统的稳定性降低。?0值越大，对系统的影响越大。
3）扰动通道的静态放大系数Kf越小，表明外部扰动对被控参数的影响越小。时间常数Tf越大，外部干扰f（t）对被控参数y（t）的影响越小，系统的控制品质越好。
6-7 当被控过程存在多个时间常数时，为什么应尽量使时间常数错开？ 解答：由自控理论知识可知，开环传递函数中几个时间常数值错开，可提高系统的工作频率，减小过渡过程时间和最大偏差等，改善控制质量。 6-8 选择检测变送装置时要注意哪些问题？怎样克服或减小纯滞后？ 解答：1）P184-1、2、3、4 2）合理选择检测点。
6-9 调节阀口径选择不当，过大或过小会带来什么问题？正常工况下，调节阀的开度在什么范围比较合适？
解答：1）调节阀口径选得过大，阀门调节灵敏度低，工作特性差，甚至会产生振荡或调节失灵的情况。
调节阀口径选得过小，当系统受到较大的扰动时，调节阀工作在全开或全关的饱和状态，使系统暂时处于失控工况，这对扰动偏差的消除不利。
2）正常工况下要求调节阀的开度在15%-85%之间。 6-10 选择调节阀气开、气关方式的首要原则是什么？
解答：保证人身安全、系统与设备安全是调节阀开、关作用方式选择的首要原则。 6-11 调节器正、反作用方式的选择依据是什么？ 解答：确定原则是整个单回路构成负反馈系统。
6-12 在蒸气锅炉运行过程中，必须满足汽-水平衡关系，汽包水位是一个十分主要的指标。当液位过低时，汽包中的水易被烧干引发生产事故，甚至会发生爆炸，为此设计如图6-28所示的液位控制系统。试确定调节阀的气开、气关方式和调节阀LC正、反作用；画出该控制系统的框图。
解答：1）调节阀：气关方式。 2）调节器：正作用。 3）框图：
6-13 在如图6-29所示的化工过程中，化学反应为吸热反应。为使化学反应持续进行，必须用热水通过加热套加热反应物料，以保证化学反应在规定的温度下进行。如果温度太低，不但会导致反映停止，还会使物料产生聚合凝固导致设备堵塞，为生产过程再次运行造成麻烦甚至损坏设备。为此设计如图6-29所示的温度控制系统。试确定调节阀的气开、气关方式和调节阀的TC正、反作用；画出该控制系统的框图。
解答：1）调节阀：气开式。 2）调节器：反作用。 3）框图：
6-14 简述比例、积分、微分控制规律各自的特点。
解答：1）比例控制：是最简单的调节规律，它对控制作用和扰动作用的响应都很迅速。比例调节只有一个参数，整定简便。比例调节的主要缺点是系统存在静差。
2）积分控制：积分调节的特点是没有静差。但它的动态偏差最大、调节时间长，只能用于有自衡特性的简单对象、很少单独使用。
3）微分控制：超前调节。
6-22 如图6-30所示热交换器，将进入其中的冷却物料加热到设定温度。工艺要求热物料温度的?T??1?C，而且不能发生过热情况，以免造成生产事故。试设计一个简单控制系统，实现热物料的温度控制，并确定调节阀的气开、气关方式，调节器的正反作用方式，以及调节器的调节规律。
解答：
1）被控参数选择：
热交换器出口温度。
2）控制参数选择：
载热介质流量。 3）检测仪表选择：
温度传感器与温度变送器。 4）调节阀选择：
1 流量特性选择：对数流量特性。 ○
2 气开、气关方式选择：气开。 ○
5）调节器选择：
1 调节规律选择：PI或PID。 ○
2 正反作用方式选择：反作用方式。 ○
系统各环节正、负符号判别：被控过程：＋；变送器：＋；调节阀：＋； 根据系统构成负反馈条件：各环节符号之积必为“－”，则调节器为“－”。 7-5 在串级控制系统中当主回路为定值（设定值）控制时，副回路也是定值控制吗？为什么？
解答：不是，副回路是随动控制。
7-8 在某生产过程中，通过加热炉对冷物料加热，根据工艺要求，需对热物料出口温度进行严格控制。对系统分析发现，主要扰动为燃料压力波动。故设计如图7-43所示的控制系统。要求： （1）画出控制系统框图；
（2）为保证设备安全，炉温不能过高。确定调节阀的气开、气关形式。 （3）确定两个调节器的正反作用。 解答：
（1）控制系统框图如图所示。 （2）气开式。
（3）副调节器：反作用； 主调节器：反作用。
7-9 简述前馈控制的工作原理，与反馈控制相比，它有什么优点和局限？ 解答：1）当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控制器，根据扰动量的大小来改变控制量，以抵消扰动对被控参数的影响。P221
2）优点：前馈控制器在扰动出现时立即进行控制，控制及时，对特定扰动引起的动、静态偏差控制比较有效。
7-10 为什么一般不单独采用前馈控制方案？ 解答：由于前馈控制的局限性。