《控制习题讲解》PPT课件

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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。①试画出该控制系统的方框图；②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？③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TCTT冷物料蒸汽热物料图1解：①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TsTfeumTTTm图2例题一输入输出温度调节器（TC）偏差e控制信号u调节

2、阀控制信号u操纵变量m换热器操纵变量m、干扰作用f被控变量（出口温度T）温度测变器（TT）被控变量T出口温度测量值Tm系统出口温度设定值Ts、干扰作用f出口温度T②各环节与系统的输入、输出如表1所示。表1TCTT冷物料蒸汽热物料图1例题一③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，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

3、道出口温度回复到设定值。TC调节阀换热器TTTsTfeumTm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？（1）以阶跃响应曲线形式表示的质量指标解：图3过渡过程曲线例题二①最大偏差A（或超调量σ）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。②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。例题二③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

4、历的时间叫过渡时间。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±５％。例题二④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。⑤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

5、性能指标①平方误差积分指标（ISE）②时间乘平方误差积分指标（ITSE）③绝对误差积分指标（IAE）④时间乘绝对误差积分指标（ITAE）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。①说明该系统的主、副对象，主、副变量，主、副调节器各是什么？②试述系统是如何实现其控制作用的。图4例题三解：①该控制系统的方框图如图5所示。TTf1f2TC调节阀聚合釜Ts夹套FCFT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

6、，副调节器为流量调节器FC。TTf1f2TC调节阀聚合釜Ts夹套FCFT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。干扰作用于副对象②TTf2TC调节阀聚合釜Ts夹套FCFT例题三干扰作用于主对象设进口物料温度升高，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

7、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。TTf1TC调节阀聚合釜Ts夹套FCFT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TTf1f2TC调节阀聚合釜Ts夹套FCFT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

8、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、副变量的变化方向相反TTf1f2TC调节阀聚合釜Ts夹套FCFT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：①画出液位过程的阶跃响应曲线；②确定液位过程中的K、T、τ（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：①根据数据画出阶跃响应曲线如图6所示。图6例题四②根据阶跃响应曲线，y（∞）=20，根据公式，计算得：以