过控习题整理

1.对于如图所示的压力控制系统，假设贮罐温度不变，主要干扰为P1、P2。试指出该系统中的被控变量、操纵变量、扰动变量与被控对象，并画出该系统的方块图2.对于如图所示的加热炉温度控制系统，试(1)指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量、扰动变量;(2)画出该系统的方块图3.(1)列写过程微分方程组；(2)画出方框图；(3)求传递函数PCPP1P2PspPmuKv1Kv2F1F2TC进料出料燃料TTmTspRfu)()()(12sQsHsGpR12C1C2h1h2R3Q3R2Q2Q12Q1R14.对于如图所示的加热炉温度控制系统，试(1)指出该系统中的被控变量、操纵变量、扰动变量与控制目标;(2)画出该系统的方块图；(3)选择控制阀的“气开-气关”形式;(4)指出该控制系统的“广义对象”及物理意义。思考题对于一般的自衡过程，分析采用纯比例控制器存在稳态余差的原因；引入积分作用可消除稳态余差的原因分析，以及为什么引入积分作用会降低闭环控制系统的稳定性？引入微分作用可提高控制系统的稳定性，但为什么实际工业过程中应用并不多？如何确定PID参数？5.(1)如何选择控制阀的“气开气关”？(2)如何选择温度控制器的正反作用，以使闭环系统为负反馈系统？对于一般的自衡过程，当设定值或扰动发生阶跃变化时，为什么采用纯比例控制器会存在稳态余差？引入积分作用的目的是什么，为什么引入积分作用会降低闭环控制系统的稳定性？引入微分作用的目的是什么，为什么实际工业过程中应用并不多？TC进料出料燃料TTmTspRfuTC进料出料燃料TTmTspRfu6.热平衡方程:λ---冷凝潜热；C1--比热容控制通道静态增益:从静态增益补偿的角度从动态特性变化的角度(Why?)7.控制器的正反作用选择2111)(GTTGC11121GGCGTKpTC蒸汽凝液进料TspTmTG2G1,T1u(t)G1G2即控制阀开度KpKv选等百分比阀G1G2即控制阀开度TpKv选快开阀稳定性变差TC进料出料燃料油PCPPvTspPspTTmPmu8.有时前馈-反馈控制系统从其系统结构上看与串级控制系统十分相似。试问如何来区分它们？试分析判断下图所示的两个系统各属于什么系统？说明其理由。9.下图所示的换热器采用蒸汽加热工艺介质，要求介质出口温度达到规定的控制指标。试分析下列情况下应选择哪一种控制方案，并画出带控制点的流程图与方块图。（1）工艺介质流量GF与蒸汽阀前压力PV均比较稳定；（2）介质流量GF比较稳定，但压力PV波动较大；（3）蒸汽压力PV比较稳定，但介质流量GF波动较大。10.右图表示了NaOH溶液的稀释过程，输入溶液浓度为20%，要求进一步用清水稀释成浓度为5%的溶液。流量F1、F2的测量仪表均为线性变送器，仪表量程分别为0~30T/hr和0~120T/hr，并采用DDZ-Ⅲ型，K为比值计算单元。（1）求K值与工艺比值的关系式；（2）根据所描述的工艺情况，确定K值；（3）若F1的变化范围为10~20T/hr，试求取稳态条件下I2与I3的变化范围（用mA表示）蒸汽凝液工艺介质GF,TiToGVPVF1(NaOH溶液)FCKF2(清水)I2I1I311.有一单闭环比值控制系统如图所示，其比值用DDZ-Ⅲ型乘法器来实现（图中的测量仪表是线性仪表）。已知Q1max＝7000kg／h，Q2max＝4000kg／h。要求：（1）若已知I0＝18mA，求该比值控制系统的k＝？比值系数K=？（2）待该比值系统稳定时，测得I1＝10mA，试计算此时的I2=？12.左图表示大型氨厂的锅炉燃烧控制系统。平时按蒸汽压力控制天然气量，但为了防止阀后天然气压力过高造成脱火，而增加了阀后压力超驰控制。试确定控制阀的气开气关形式，以及阀后压力控制器的正反作用，选择器采用“高选”还是“低选”？在图上画出选择控制系统。画出防积分饱和的信号联系13.图示为加热炉出口温度控制系统方案之一。工艺上规定要优先使用炼厂气A，只有在负荷增加后使用了炼厂气所能提供的最大限量还是不够时，才以燃料油B来加以补充。试分析：控制方案是如何满足上述工艺要求的？TCV-1V-2CFBCFALS原料油燃料油B炼厂气AHArBrAm炼厂气A的上限值14.下图为化学反应器的过程控制系统：1）说明图中的控制策略属于哪类控制系统？2）最主要的被控变量是什么？最主要的操纵变量是什么？3）图中哪个控制器要整定的最慢，哪个控制器要整定的最快？为什么？4）阀门V1是气开还是气关？为什么？V2是气开还是气关？为什么？5）指出各图中控制器的正反作用，并给出选取的理由；6）给出图中控制规律的选取。15.如图所示的精馏塔提馏段灵敏板温度控制回路很可能引起液泛。假设液泛可以用塔底和塔顶压力之差来表征（压差太大表示可能存在液泛）。请在此基础上设计一个液泛约束控制系统，以保证正常操作时按提馏段温度调节加热蒸汽流量，而当塔即将出现液泛时则要求调节加热蒸汽流量确保不发生液泛。要求：（1）画出带控制点的流程图与对应的方块图；（2）选择调节器的正反作用。16.假设已知稳态增益：计算λ11，λ33，λ12，λ31?V1CT2CT1冷却剂V2加热剂FC(C)TC进料顶产品底产品气开PBPDΔPm333231232221131211kkkkkkkkk17.巳知过程的开环稳态增益矩阵试推导其相对增益矩阵，并选择最好的控制回路。分析此过程是否需要解耦。18.对于锅炉汽包水位的控制问题，可采用如图所示的简化的三冲量控制系统。假设调节阀为气关阀，要求（1）结合汽包水位的控制对象，画出完整的系统方框图，并注明各方框图的输入输出变量意义；（2）确定C1，C2，C3与调节器的正反作用方向，并说明C2与C3数值确定方法。111061.073.036.036.058.0K∑LC水位蒸汽给水C3C1C2