过程控制课后题答案讲解

1、1、 4A 、B 两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套得冷却水流量来控制反应器内得温度不变。试画出该温度控制系统得方块图，并指出该系统中得被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量得干扰就是什么？反应器温度控制系统（ 1）该温度控制系统得方块图反应器温度控制系统方块图（ 2）被控对象：反应器；被控变量：反应器内得温度；控制变量：冷却水流量。可能影响被控变量得干扰因素主要有 A 、 B 两种物料得温度、进料量，冷却水得压力、温度，环境温度得高低等。1、 5 锅炉就是化工、炼油等企业中常见得主要设备。汽包水位就是影响蒸汽质量及锅炉安全得一个十分重要得参数。水位过高，会使蒸汽带液。降低了

2、蒸汽得质量与产量，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得控制。图1-16 就是一类简单锅炉汽包水位控制示意图，要求：浊殫处輳樺枨槛。(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、扰动变量各就是什么?(3) 当蒸汽负荷忽然增加，该系统如何实现自动控制？(1)(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。縝奥論献俩獼鏵。(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

3、进行比较，将偏差信号传给控制器，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。医辉务嘍鳎傾倀。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?其冷端温度补偿得方法有哪几种?解：（1）热电偶得热电势只有当T0（或t0）恒定就是才就是被测温度T （或t）得单值函数。热电偶标准分度表就是以T0 0为参考温度条件下测试制定得，只有保持T0 0，才能直接应用分度表或分度曲线。若T0 0，则应进行冷端补偿与处理。敵闳滟钮詢骞广。（ 2）冷端温度补偿得方法有：延长导线法， 0恒温法，冷端温度修正法，冷端温度自

4、动补偿法等。2、17 AD590 就是一个电流型集成式温度测量元件， 能够从端口输出与绝对温度成比例得电流，然后利用利用 10K 电阻将电流信号转换为相应得电压变化值，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，得到测量得温度。蛮妇鳴樹鹎蠆恶。2、 21 压力表得误差 =量程 *精度可知量程规格为01 、6、 02、 5、 04、 0MPa，精度等级为1、 0 时得误差分别为：1、6*1%=0 、 016Mpa2、 5*1%=0 、 025Mpa4 、 0*1%=0 、04Mpa 瞇棄諍鲳確鍘緗。精度等级为1、5 时误差分别为： 1、6*1、5%=0 、024Mpa2 、5*1

5、 、5%=0、0375Mpa4*1 、5%=0 、06Mpa 烬亩瑷縭疠瞩閉。精度等级为2、5 时误差分别为： 1、6*2 、5%=0、04Mpa2 、5*2 、5%=0、0625Mpa4*2 、5%=0 、1Mpa 胀趨鲈顶牍蹺镌。由于要求测量误差不大于压力示值得±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 ，以上满足此条件得只有精度等级为1、 0 量程为0-1、 6Mpa与 0-2、 5Mpa 得压力表，以及精度等级为1、5 量程为 0-1、 6Mpa 得压力表，鉴于0、 5-1、4Mpa 得测量范围在 0-1、6Mpa得表盘上

6、更容易读数， 所以同等条件下选择 0-1、6Mpa得压力表，同样量程得压力表精度为1、 0 得比精度 1、 5 得贵，所以从成本考虑选择精度为1、5 得压力表，所以 鉴厩嬈骥鳩圓讧。选择量程为0-1、 6Mpa 精度为 1、 5 得压力表。2、 25 因为差压变送器得输出电流信号与输入差压值成正比，故有：104 p 16 13.6可得：p=88、 4Pa此为对应13、 6mA 电流时得差压值。因为流量与差压平方根成正比，故可得到：88.4q104320可得 q=297、 6m3/h此为对应13、 6mA 电流时得被测流量。4、 8 如图所示液位过程得输入量为Q1，流出量为Q2， Q3，液位 h

7、 为被控参数， C 为容量系数，并设R1 、R2、R3 均为线性液阻，要求：恆阴卤訪杨蛏滟。（ 1）列出过程得微分方程组；（ 2）画出过程得方框图；（ 3）求过程得传递函数 W0（S） H（ S）/Q1 （ S）；dhQ1 (Q2 Q3 )解：（ 1）根据动态物料平衡关系，流入量流出量：dtd hQ1(Q2Q3)Cdt过程得微分方程得增量形式：hhQ2Q3中间变量：R2R3R2 R3 Q1CR2 R3d h( R3 R2 ) h消除中间变量：dtR2 R3Q1CR2R3d hhR2 R3R2 R3dt同除(R2+R3) 得到：R2 R3R令：R2 R3RQ1 CRd hh上式可写为：dt（ 2

8、） Laplace 变换得到： RQ1 ( S )CRSH(S) H(S)H ( s )RW0 ( s )Q1( s )RCS1传递函数 :（ 3） 过程得方框图：4、 11 该对象具有純滞后得一阶对象，放大系数Kk160 - 120803-2.5t-由一阶对象得而输出响应kA 1 e T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得表达式。4、 12 解：方法一：图解法由图可以瞧出：过程应该用一阶加延时系统。y( ) y( 0)20K 020x01从图中得到： 40s， T 26040 220sW0 (s)K 0eS20e 40STS1220S1方法二：计算法在图中取 y(t1) 0、33 y( )y(t2) 0、39y( )y(t3) 0、632 y( )y( t4) 0、7 y( )試醫縞誥饿鎦髖。得t 1 125st2 140st3 225st4 260s轫蚬氣娆經俣颟。T1 2( t 3 t 2 ) 150s1 2t 2 t3 55st 4t 1168s3t