化工仪表及其自动化复习资料

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1、第一章1.什么是自动控制系统的方框图，它与控制流程图有什么区别？ 答：方块图是用来表示控制系统中各环节之间作用关系的一种图形，由于各个环节在图中都用一个方块表示，故称之为方块图。它是由方框、信号线、比较点、引出点组成的；工艺流程上的线条及箭头方向有时并不与流体流向相一致2.如图所示为一反应器温度控制系统示意图。A、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该温度控制

2、系统的方块图反应器温度控制系统方块图其中，被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；操纵变量：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。3.如图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功

3、能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。4.反映对象特性的参数有哪些？各有什么物理意义？它们对自动控制系统有什么影响？解：放大系数K、时间常数T和滞后时间t放大系数K在数值上等于对象（重新）处于稳定状态时的输出变化量与（引起输出变化的）输入变化量之比，即对象的放大系数K越大，就表示对象的输入量有一定变化时，对输出量的影响越大，或被控变量对这个量的变化就越灵敏，所以，K实质上是对象的灵敏度。控制通道k适量大有利于控制，干扰通道k尽量小有利于控制。时间常数T是指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新的稳态值的63.2%所需时

4、间；或当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始变化速度变化，达到新的稳态值的时间。时间常数越大，被控变量的变化也越慢，达到新的稳态值所需的时间也越大控制通道T尽量小控制作用快，控制及时；干扰通道T越大越好易于控制对象在受到输入作用后，被控变量却不能立即而迅速地变化的现象称为滞后现象；或输出变量的变化落后于输入变量的变化的现象称为滞后现象。滞后现象用滞后时间t表示。对象的滞后时间t，使对象的被控变量对输入的变化响应滞后，控制不及时。控制通道的t越小越好吧，最好为0，干扰通道的t对系统无影响。5.对象的纯滞后和容量滞后各是什么

5、原因造成的？对控制过程有什么影响？.纯滞后一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间而引起的（输入变化后输出无变化）。控制通道若存在纯滞后，会使控制作用不及时，造成被控变量的最大偏差增加，控制质量下降，稳定性降低；干扰通道若存在纯滞后，相当于将干扰推迟一段时间才进入系统，并不影响控制系统的控制品质。容量滞后一般是由于物料或能量的传递需要通过一定阻力而引起的（输入变化后输出变化很小）。容量滞后增加，会使对象的时间常数T增加。在控制通道，T增大，会使控制作用对被控变量的影响来得慢，系统稳定性降低；T减小，会使控制作用对被控变量的影响

6、来得快，系统控制质量提高。但T不能太大或太小，且各环节时间常数要适当匹配，否则都会影响控制质量。在干扰通道，如果容量滞后增加，干扰作用对被控变量的影响比较平稳，一般有利于控制。6.什么是自动控制系统的过渡过程？它有哪几种基本形式？    答：系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程，称为系统的过渡过程。   非周期衰减过程、衰减振荡过程、等幅振荡过程、发散振荡过程。 7.为什么生产上经常要求控制系统的过渡过程具有衰减震荡形式？ 答：因为衰减震荡过程能够较快地使系统达到稳定状态，给操作员有效的提醒8.某化学反应器工艺规定操作温

7、度为(900±10)℃。考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值最大不得超过80℃。现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如题1-19图所示。试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、超调量、衰减比、余差、振荡周期和过渡时间（被控温度进入新稳态值的±1%（即900´（±1%）=±9℃）的时间），并回答该控制系统能否满足题中所给的工艺要求？题1-19图温度控制系统过渡过程曲线解最大偏差A=950-900=50（℃）；超调量B=950-908=42（℃）；由于B¢=918-908=10（℃），所以，衰减比n=B:B

8、¢=42:10=4.2；余差C=908-900=8℃；振荡周期T=45-9=36(min)；过渡时间ts=47min。该系统最大偏差为50℃，小于允许偏差80℃；余差为908－900＝8℃，在工艺操作规定对温度的要求范围之内（±10℃）。因此，该系统能满足工艺要