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1、过程装备控制技术及应用,例题分析,例题一,课本P11，习题6,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。 试画出该控制系统的方框图； 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？ 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？,例题一,解： 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,图2,例题一, 各环节与系统的输入、输出如表1所示。,表1,例题一, 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
2、，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。,例题二,课本P11，习题10,表示衰减振荡过程的控制指标有哪些？,图3 过渡过程曲线,例题二, 最大偏差A（或超调量）,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。, 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。,例题二, 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
3、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。,例题二, 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。, 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。,例题二,（2）偏差积分性能指标,例题三,课本P58，习题19,图4是聚合釜温度与流量的串级控制系统。 说明该系统
4、的主、副对象，主、副变量，主、副调节器各是什么？ 试述系统是如何实现其控制作用的。,图4,例题三,解： 该控制系统的方框图如图5所示。,图5,例题三,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。,例题三,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。,例题三,干扰作用于主对象,设进口物料温度升高
5、，引起聚合釜内温度上升，主回路偏差不为0，温度调节器输出控制作用，改变副回路给定值，流量调节器输出作用，调节阀开大，冷却水流量增大，釜内温度降低并趋于给定值。,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。,干扰同时作用于副对象和主对象,在干扰作用下，主、副变量的变化方向相同,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。,干扰同时作用于副对象和主对象,在干扰作用下，主、副变量的变化方向
6、相反,例题四,某液位的阶跃响应实验测得如下数值：,当其阶跃扰动量为u=20%时，试求： 画出液位过程的阶跃响应曲线； 确定液位过程中的K、T、（设该过程用一阶惯性加纯滞后环节近似描述）。,课本P58，习题24,例题四,解： 根据数据画出阶跃响应曲线如图6所示。,图6,例题四, 根据阶跃响应曲线，y（）=20，根据公式，计算得：,例题四,例题五,如图8是锅炉的压力和液位控制系统的示意图，试确定系统中控制阀的气开、气关型式及控制器的正反作用。,图8,在液位控制系统中，从安全角度出发，主要是要保证锅炉水位不能太低，则控制阀应选择气关型，以便当气源中断时，能保证继续供水，防止锅炉烧坏。如果要保证蒸汽的质量，汽中不能带液，那么就要选择气开阀，以便气源中断时，不再供水，以免水位太高。,解：,例题五,本题我们假定是属于前者的情况，控制阀应选择气关型，为“-”方向；当供水流量增加时，液位是升高的，故对象为“+”方向；测量变送器一般都是“+”方向，故在这种情况下，液位控制器LC应为正作用方向。 在蒸汽压力控制系统中，为了保证气源中断时，能停止燃料供给，以防止烧坏锅炉，故控制阀应选择气开型，为“+”方向；当燃料量增加时，蒸汽压力是增加的，故对象为“+”方向；测量变送器为“+”方向，故压力控制器PC应为反作用方向。,
