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过程控制系统试题(A)答案


《过程控制系统》试题(A)答案
误差种类 产生原因 对测量结果影响 随机误差的变化通常难以预 测,因此无法通过实验方法确 定、修正和消除,但可通过多 次测量比较发现随机误差服 从的统计规律。这样,就可以 用数理统计方法,对其分布范 围做出估计,得到随机误差影 响的不确定度。 系统误差产生的原因和 变化规律一般可通过实验和 分析查出,因此,测量结果中 系统误差可被设法确定并校 正消除。

随机误差

主要由于检测仪器或测 量过程中某些未知或无法控 制的随机因素综合作用的结 果。

系统误差

测量所用的工具(仪器、 量具等) 本身性能不完善或安 装、 布置、 调整不当而产生的 误差; 因测量方法不完善、或 者测量所依据的理论本身不 完善; 操作人员视读方式不当 造成的读数误差等。 粗大误差一般由外界重 大干扰或仪器不正确的操作 等引起。

粗大误差

正常的测量数据应是剔 除了粗大误差的数据,所以通 常测量结果中不包含由粗大 误差引起的测量误差。

一、 (20 分)答:

搅拌器 物料入口

蒸汽

冷凝水 TC 出口 图1

(5 分) 1. 影响物料出口温度的主要因素有:物料的入口温度和流量;蒸汽的 入口温度、流量和压力;搅拌速度。 温度控制系统原理框图如下:

物料出 设定值 口温度

温度控制器

控制阀

换热器

温度变送器

(5 分)2. 当要求出口温度准确控制时,应选择比例积分控制规律。比例作用可 以减小余差;积分作用可以消除误差,使出口温度准确。 (5 分)3. 当控制器的积分时间常数增大时,积分作用变弱,系统稳定性变好, 控制精度下降,调节速度变快。原理:积分作用是当有误差时不断累加,其过程 比较缓慢,积分时间常数增大,积分作用减弱,则积分作用的过程要相对加快, 对系统的控制作用要变得相对及时,因此调节速度快,系统稳定性加强;但是积 分作用的减弱将使得余差变大,则控制精度降低。 (5 分)4. 比例增益应增加,而积分时间常数要减小。 原因:由于微分作用的加入使系统稳定性增加,动态响应过程缩短,因此可以 适当提高比例增益,加强积分作用,即减小积分时间常数。 二、 (20 分) 答:

出口温度

TC
原油 炉膛温度

PC
燃烧气

(5 分)1. 控制方案见工艺流程图。 (5 分) 系统的主要干扰量有燃料气流量和压力波动、 2. 原油入口的流量和温度。 其中燃料气流量和压力波动的干扰在副回路中,当燃料气压力出现波动时,可通 过副回路及时调整,克服干扰。 (5 分)3. 控制阀采用气开阀:当燃烧气压力增大时,出口温度升高,因此主控 制器为反作用;当阀开大时,压力增大,为满足负反馈,副控制器为反作用。 (5 分)4. 在系统稳定的情况下,燃料气压力突然升高时,造成 PC 输入量增大, 因为 PC 为反作用,所以 PC 输出量减小,因控制阀为气开阀,所以阀开度减小, 燃料气压力降低。同时当燃料气压力升高时,在副回路还没有来得及调整时,原 油出口温度有较小升高,TC 输入量增大,因为 TC 为反作用,所以 TC 输出量下 降,控制阀开度减小,同样使燃料压力下降,从而使原油出口温度降低。

三、 (15 分)答:

出口温度

Gff TC
原油 炉膛温度

+

燃烧气

(5 分)1. 控制方案见工艺流程图。 (5 分 3. 串级控制系统和前馈反馈控制系统克服干扰方式的优缺点: ①前馈反馈控制系统需要“专用”控制器,专门设计,而串级控制系统使用常 规控制器即可; ②前馈反馈控制系统的前馈模型精度依赖于干扰对象特性的模型精度, 必须是 针对“可测”的干扰; ③前馈反馈控制系统适用于干扰量可测但不可控, 而串级控制系统是可测也要可 控; ④一个前馈控制通道只针对具体一个干扰量, 串级控制中的副回路可以包含多个 干扰量。 四、 (10 分)答:
FC1 阀1 A 流量对象

流量变送器
K

FC2

阀2

B 流量对象

流量变送器

(5 分)1. 控制原理图见方块图。


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