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1、1.4A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。试画出该温度控制系统的方块图，并指出该系统中的被控对象、被控变量、操 纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么？反应器温度控制系统(1) 该温度控制系统的方块图扰动反应器温度控制系统方块图(2) 被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；控制变量：冷却水流量。可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量，冷却水的压力、 温度，环境温度的高低等。1.5锅炉是化工、炼油等企业中常见的主要设备。汽包水位是影响蒸汽质量及锅炉安全的一 个十分重要的参数。水位过高，会使蒸汽带液。降低了蒸汽的质量和产
2、量，甚至会损坏后续 设备。而水位过低，轻则影响汽液平衡，重则烧干锅炉甚至引起爆炸。因此，必须对汽包水 位进行严格的控制。图1-16是一类简单锅炉汽包水位控制示意图，要求：(1) 画出该控制系统方块图；(2) 指出该系统中被控对象、被控变量、操纵变量、扰动变量各是什么？(3) 当蒸汽负荷忽然增加，该系统如何实现自动控制？(1)气扌莎iiT 卿 I 赫 d(2) 被控对象：锅炉汽包。被控变量：锅炉汽包水位。操纵变量：锅炉给水量。扰动量：冷 水温度、压力、蒸汽压力、流量，燃烧状况等。(3) 当蒸汽负荷突然增加，会导致汽包水位下降，液位变送器检测到液位h下降信号并与设 定水位h0进行比较，将偏差信号传
3、给控制器，控制器使执行器动作，增大阀门开度，使冷 却水流量增加，从而降低加热室燃烧程度，进一步使得汽包液位升高。2.4 P17-P18，精度等级为0.22.11用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿?其冷端温度补偿的方法有哪几种？解：(1)热电偶的热电势只有当TO (或tO)恒定是才是被测温度T (或t)的单值函数。 热电偶标准分度表是以T0=0C为参考温度条件下测试制定的，只有保持T0=0C,才能直 接应用分度表或分度曲线。若T0M0C，则应进行冷端补偿和处理。(2)冷端温度补偿的方法有：延长导线法，0C恒温法，冷端温度修正法，冷端温度自动补2.17 AD590是一个电流型集成式温度测量元
4、件，能够从端口输出与绝对温度成比例的电流, 然后利用利用10K电阻将电流信号转换为相应的电压变化值，由变送器送给单片机进行A/D 采样，最后由单片机显示输出，得到测量的温度。2.21压力表的误差=量程*精度可知量程规格为01.6、02.5、04.0MPa,精度等级为 1.0 时的误差分别为：1.6*1%=0.016Mpa2.5*1%=0.025Mpa4.0*1%=0.04Mpa 精度等级为 1.5 时误差分别为：1.6*1.5%=0.024Mpa2.5*1.5%=0.0375Mpa4*1.5%=0.06Mpa 精度等级为 2.5 时误差分别为：1.6*2.5%=0.04Mpa2.5*2.5%=
5、0.0625Mpa4*2.5%=0.1Mpa 由于要求测量误差不大于压力示值的5%,被测压力变化范围为0.51.4MPa，所以最小误 差为0.5*5%=0.025Mpa,以上满足此条件的只有精度等级为1.0量程为0-1.6Mpa和0-2.5Mpa 的压力表，以及精度等级为1.5量程为0-1.6Mpa的压力表，鉴于0.5-1.4Mpa的测量范围在 0-1.6Mpa的表盘上更容易读数，所以同等条件下选择0-1.6Mpa的压力表，同样量程的压力 表精度为1.0的比精度1.5的贵，所以从成本考虑选择精度为1.5的压力表，所以 选择量程为0-1.6Mpa精度为1.5的压力表。2.25因为差压变送器的输出
6、电流信号与输入差压值成正比，故有：104 _ Ap可得：Ap=88.4Pa此为对应13.6mA电流时的差压值。因为流量与差压平方根成正比，故可得到：v88.4 _ q320可得 q=297.6m3/h此为对应13.6mA电流时的被测流量。4.8如图所示液位过程的输入量为Q1,流出量为Q2, Q3,液位h为被控参数，C为容量 系数，并设R1、R2、R3均为线性液阻，要求：(1) 列出过程的微分方程组；(2) 画出过程的方框图；(3) 求过程的传递函数W0 (S)=H (S) /Q1 (S)；解:dh(1)根据动态物料平衡关系，流入量=流出量：Q,-(Q + Q) = 丁123 dtAQ -(AQ
7、 +AQ ) = CdAh1过程的微分方程的增量形式:中间变量:消除中间变量:同除(R2+R3)得到:令:上式可写为:23=AhR3R R AQ = CR R 空 + (R + R )Ah23123 dt32R RCR R dAh A,2 3 AQ =2 3+ AhR + R 1 R + R dt2323R RRR + R23RAQ = CR 空 + Ah1 dt“ AhAQ =一2 R2dt(2) Laplace变换得到:传递函数:RQ/S ) = CRSH(S ) + H(S ) H( s)W (s)=0Q(s)_ RCS +11(3)过程的方框图:4.11该对象具有純滞后的一阶对象，放大
8、系数Kk = 160-120 = go3-2.5At 由一阶对象的输出响应A0二kAA 1 - e-t k丿带入数据可得T=2/ln2已知純滞后时间为2,则可列出微分方程以及传递函数的表达式。4.12解：方法一：图解法由图可以看出：过程应该用一阶加延时系统。y 9) - y(0)二 20 二 20从图中得到:t=40s, T= 26040=220sKW (s) = e -T S0 TS +120二e-40 s220S +1方法二：计算法心(2 34在图中取y() = 0.33 y(-)y(t2) = 0.39y(-) y(t3) = 0.632 y(-) y(t4) = 0.7 y(-)得 = 125st = 140st = 225s23t = 260s4T 沁 2( t 一 t ) = 150st u 2t 一 t - 55s132123t t3t tT u i - 168 sT u 14 - 57s20.82 2可见数据很接近，于是:T 二 T1 + T2 二 159s0 2T +T12二 56s过程数学模型:W (s) = e -T S =e -56 s0 TS +1159 S +1串级特性是在副回路中7.8选择第二个，因为F2干扰不进入主控回路对系统有较大影响, 消除干扰。
