化工仪表及自动化(习题课).ppt

化工仪表及自动化习题课 HuaqiaoUniversity 1 干扰是指除操作变量以外 作用于对象并引起被控变量变化的一切因素 2 被控对象是指需要实现控制的设备 机器或生产过程 称为对象 3 被控变量是指对象内要求保持给定数值的工艺变量称为被控变量 4 给定值是被控变量的预定值称为给定值 它反映的是工艺过程的具体要求 5 操作变量是指受到控制装置操纵 用以使被控变量保持给定值的物料量或能量 HuaqiaoUniversity 过渡过程的基本形式有哪几种 用图表示 简要阐述其特点 工业生产一般需要什么类型的过渡过程 非周期衰减过程 又叫单调过程 特征 被控变量没有来会 沿t轴 的波动 沿着一侧作缓慢的变化 最后稳定下来 衰减振荡过程 特征 被控变量上下波动 但振幅逐渐减小 最后稳定在某一个值上面 等幅振荡过程 特征 振幅不变 发散振荡过程 特征 振幅不断增大 被控变量最终远离给定值 工业生产一般需要衰减振荡过程 HuaqiaoUniversity 闭环控制系统分为哪三类 简要阐述各类的特点 1 定值控制系统 特点 被控变量的给定值恒定不变 2 随动控制系统 特点 给定值不断变化 而且变化是随机的 3 程序控制系统 特点 给定值不断变化 但x x t 是已知的 HuaqiaoUniversity 画出简单控制系统的方块图 并简要阐述各环节的作用 a 检测元件和变送器 把被控变量y t 转化为测量值z t z t 是统一标准信号 b O 比较机构 作用是计算偏差e t c 调节装置 依据偏差的大小 正负 按照一定的规律给出调节作用 d 执行器 接受调节器送来的信号p t 发出相关的信号 改变操作变量 闭环控制系统通常是由检测元件和变送器 比较机构 调节装置 执行器四个部分组成的 HuaqiaoUniversity 当输入流量qi作阶跃变化 试绘图说明被控变量h1 h2的变化情况 HuaqiaoUniversity 过渡过程的品质指标有衰减比 振荡周期或频率 余差 最大偏差或超调量 过渡时间 图2所示是一反应器温度控制系统示意图 工艺要求反应器温度需要控制 通过冷却水流量的变化可以达到温度控制的目的 试画出该系统的方块图 并指出被控对象 被控变量 操纵变量和可能的干扰 现因生产因素的变化 要求反应温度从开始的120 提高到122 当给定值作阶跃变化后 被控变量的变化曲线如图所示 试求该系统的过渡过程的品质指标 最大偏差 衰减比和余差 HuaqiaoUniversity HuaqiaoUniversity 描述对象特性的三个参数是指放大系数K 时间常数T 滞后时间 纯滞后产生的原因是由于信息传输需要时间而引起的 容量滞后产生的原因是一般是由物料传递需要通过一定阻力而引起的 HuaqiaoUniversity 为测量某反应器的对象特性 在某瞬间突然将参加反应的反应物的流量从1t h增加到1 5t h 这时反应器出口温度的阶跃变化曲线如图3所示 假设该对象为二阶对象 可以看成由一个一阶对象和纯滞后对象组成 试写出描述该对象的微分方程 反应物的流量为输入量 反应器出口温度为输出量 并解出反应物的流量作单位阶跃变化时反应器出口温度变化量的函数表达式 HuaqiaoUniversity 精度不仅和绝对误差有关 也和仪表的测量范围有关 仪表的精度通常用相对百分误差 来表示 仪表等级度值越小 表示仪表精度高 标准表精度一般为0 05以上 热电势eAB和两方面因素有关 一是取决于接触处的金属性质的差异 二是温度有关 HuaqiaoUniversity 什么是液位测量时的零点迁移问题 怎样进行迁移 其实质是什么 当被测液位为零时 将差压变送器输出零点所对应的输入差压由零迁移到某一不为零的数值 称为液位测量时的零点迁移 测量始点由零变为某一正值叫正迁移 若变为某一负值则叫负迁移 可调节仪表上的迁移弹簧 以抵消固定压差的作用 此为零点迁移方法 零点迁移的实质是将测量范围平移 不改变量程的大小 HuaqiaoUniversity 用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿 补偿的方法有哪几种 采用补偿导线后 把热电偶的冷端从较高和较不稳定的地方 延伸到温度较低和较稳定的操作室内 但冷端温度还不是0 而工业上常用的各种热电偶的温度 热电势关系曲线是在冷端温度保持为0 的情况下得到的 与它配套使用的仪表也是根据这一关系曲线进行刻度的 由于操作室的温度往往高于0 而且是不恒定的 这时 热电偶所产生的热电势必然偏小 且测量值也随冷端温度变化而变化 这样测量结果就会产生误差 因此 在应用热电偶测温时 又有将冷端温度保持0 或者进行一定的修正才能得到准确的测量结果 这样做 就称为热电偶的冷端温度补偿 冷端温度补偿的方法有 1 冷端温度保持为0 的方法 2 冷端温度修正法 3 校正仪表零点法 4 补偿电桥法 5 补偿热电偶法 HuaqiaoUniversity 什么是 三线制 引入 三线制 的作用是什么 三线制 从热电阻引出三根导线 其中与热电阻相连的两根导线分别接入桥路的两个相邻桥臂上 第三根导线与稳压电源的负极相连 作用 当环境温度变化时 两根导线电阻同时变化 便可抵消对仪表读数的影响 HuaqiaoUniversity 用分度号Cu100铜电阻测温 但错用了Pt100的分度表 查得温度为147 问实际温度为多少 已知铜电阻和铂电阻温度关系式分别为 HuaqiaoUniversity 现用一支镍铬 铜镍热电偶测某换热器内的温度 其冷端温度为30 显示仪表的机械零点在0 时 这时指示值为400 则认为换热器内的温度为430 对不对 为什么 正确值为多少度 HuaqiaoUniversity 基本控制规律有哪些 简要说明 TI TD对过渡过程的影响 基本控制规律通常包括 1 位式控制 主要指双位控制 2 比例控制 P 3 积分控制 I 4 微分控制 D 比例控制最大优点 反映非常迅速 能很快地克服扰动 使系统稳定 TI短 积分作用增强 系统振荡加剧 稳定性下降 导致系统的不稳定 Td太大 微分作用强 导致系统振荡 而Td太小或为零 表示微分作用弱或没有 对系统无影响 HuaqiaoUniversity 目前在化工生产过程中的自动控制系统 常用的控制规律有哪些 试加以比较 HuaqiaoUniversity HuaqiaoUniversity 一台具有比例积分控制规律的DDZ II型控制器 其比例度为80 积分时间为1分钟 稳态时 输出为6mA 某瞬间 输入偏差突然增加了0 3mA 问其比例输出为多少 经过3min后 其输出将为多少 HuaqiaoUniversity 气动执行器分为两部分 分别为执行机构 控制机构 控制阀的理想流量特性包括直线流量特性 等百分比流量特性 抛物线流量特性 快开特性 可调比R的定义式为 执行器的气开 气关选择的主要依据是工艺安全 国产控制阀可调比R一般为30 HuaqiaoUniversity 试分别说明什么叫控制阀的流量特性 理想流量特性和工作流量特性 常用的控制阀理想流量特性有哪些 控制阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度 相对位移 间的关系 即 阀前后压差保持不变时的流量特性称为理想流量特性 在实际使用过程中 阀前后的压差会随阀的开度变化而变化 此时的流量特性称为工作流量特性 常用的控制阀理想流量特性主要有直线 等百分比 对数 抛物线及快开等几种 HuaqiaoUniversity 被控变量的选择原则是什么 操纵变量的选择原则是什么 HuaqiaoUniversity 控制通道 干扰通道存在纯滞后时 试分别分析它对被控变量的影响 HuaqiaoUniversity 试简述家用电冰箱的工作过程 画出其控制系统的方块图 家用电冰箱是属于温度的断续控制过程 其目的是使冰箱内的温度控制在某一范围内 当冰箱内的温度高于某一上限值时 由温度检测元件通过控制电路 使压缩机起动 从而使温度下降 当冰箱内温度降到某一下限值时 温度检测元件通过控制电路 使压缩机停止工作 从而使冰箱内的温度由于周围环境温度的影响而逐渐上升 如此反复 压缩机时而启动 时而停止 使冰箱内温度在一定范围内作周而复始的变化 其方块图如下图所示 HuaqiaoUniversity 常用的工程整定方法有临界比例度法 衰减曲线法 经验凑试法 ThankYou