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1、过程限制工程复习资料一, 填空题1过程限制系统一般由限制器, 执行器, 被控过程或被控对象, 测量变送器等环节组成。2, 调整阀按能源不同分为三类：气动调整阀, 电动调整阀, 液动调整阀。3, 自动限制系统按工作原理可分为三类：反应限制系统, 前馈限制系统, 前馈-反应限制系统。按给定值特点分类可分为三类：定值限制系统, 随动限制系统, 程序限制系统。4, 过程限制系统方案设计的根本要求是：平安, 稳定, 经济。5, 过程数学模型的求取方法有三种，分别是：机理法建模, 系统区分法建模, 混合法机理分析+系统区分建模。6, 志向流量特性有四类，分别是直线, 对数, 抛物线, 快开。7, 定比值限
2、制系统包括：开环比值限制系统, 单闭环比值限制系统和双闭环比值限制系统。8, 限制器参数整定法有：经验法, 临界比例度法, 衰减振荡法, 响应曲线法。9, 依据实践经验的总结发觉，除少数无自平衡的对象以外，大多数对象均可用一阶, 二阶, 一阶加纯滞后, 二阶加纯滞后这四种典型的动态特性来加以近似描述。为进一步简化，也可以将全部的对象的动态特性都简化为一阶加纯滞后的形式，用传递函数可以表示为：。其中K表示对象的静态放大系数，T表示对象的时间常数，表示纯滞后时间。10, 调整器的比例度越大，那么放大倍数Kc越小，比例调整作用就越弱，过渡过程曲线就越平稳，但余差也越大。积分时间Ti越小，那么积分速度
3、越大，积分特性曲线的斜率越大，积分作用越强，消退余差越快，微分时间Td越大，微分作用越强。11, 定值限制系统是按测量及给定偏差大小进展调整的，而前馈调整是按扰动量大小进展调整的；前者是闭环调整，后者是开环调整。采纳前馈-反应调整的优点是利用前馈调整的刚好性和反应调整的静态精确性。12, 防止几分饱和有哪三种方法：限幅法, 外反应法, 积分切除法。13, 测量变送器的要求：精确, 快速, 牢靠。14, 在串级限制系统中，调整器参数的整定方法有：逐次靠近法, 两步整定法, 一步整定法。二, 选择题1, 以下限制系统中，哪些是开环限制(C)，哪些是闭环限制ABDA, 定值限制 B, 随动限制 C,
4、 前馈限制 D, 程序限制2, 对某PI限制系统，为了防止积分饱和，实行以下措施，问哪一条是不起作用的DC、 采纳上下阻幅器 B, 采纳调整器外部积分反应法C, 采纳PI-P调整器 D, 采纳PI-D调整器3, 假如甲乙两个广义调整对象的动态特性完全一样如均为二阶对象，甲采纳PI作用调整器，乙采纳P作用调整器。当比例带的数值完全一样时，甲乙两系统的振荡程度相比A A, 甲系统振荡程度比乙系统猛烈 B, 乙系统振荡程度比甲系统猛烈 C, 甲乙两系统的振荡程度一样4, 由于微分调整规律有超前作用，因此调整器参与微分作用主要是用来:CA、 克制调整对象的惯性滞后时间常数T，容量滞后c和纯滞后0B克制
5、调整对象的滞后0C、 克制调整对象的惯性滞后时间常数T，容量滞后c5, 分程调整系统常要加装C 来到达分程的目的。A, 调整器 B, 变送器 C, 阀门定位器6, 在选择性调整系统中防积分饱合一般采纳 B 方法。 A, 限幅法 B, 外反应法 C, 积分切除法7, 调整系统在纯比作用下已整定好，参与积分作用后，为保证原稳定度，此时应将比例度 A 。A、 增大 B, 减小 C, 不变8, 成分, 温度调整系统的调整规律，通常选用 C 。A, PI B, PD C, PID9, 流量, 压力调整系统的调整规律，通常选用 A 。A, PI B, PD C, PID10, 液位调整系统的调整规律，通常
6、选用 D 。A, PI B, PD C, PID D, P 11, 要消退系统的稳态误差，调整系统的调整规律，通常选用 A 。A, PI B, PD C, P12, 通常可以用时间常数T和放大系数K来表示一阶对象的特性。现有甲乙两个液体贮罐对象，其甲的截面积大于乙的截面积，假定流入和流出侧的阀门, 管道尺寸及配管均一样，那么时间常数T A 。A, 甲大于乙 B, 乙大于甲 C, 甲乙相等13, 通常可以用时间常数T和放大系数K来表示一阶对象的特性。现有甲乙两个液体贮罐对象，其甲的截面积大于乙的截面积，假定流入和流出侧的阀门, 管道尺寸及配管均一样,放大系数K B 。A, 甲大于乙 B, 乙大于
7、甲 C, 甲乙相等14.请判定图所示温度调整系统中，调整阀和调整器的作用型式。1, 当物料为温度过低时易析出结晶颗粒的介质，调整介质为过热蒸汽时；A A.气关调整阀，正作用调整器 B.气开调整阀，反作用调整器 C.气开调整阀，正作用调整 D.气关调整阀，反作用调整器2, 当物料为温度过高时易结焦或分解的介质，调整介质为过热蒸汽时； B 15, 串级限制系统投远应实行先把副回路限制器投入自动，后把主回路投入自动，且必需保证_切换原那么。 C A, 主 B, 副 C, 无扰动 D, 手动16, 为了防止设定值变更引起微分突跳，提出了微分先行的概念，所谓微分先行是指限制器的微分局部移到_通道中。 B
8、 A, 前馈 B, 反应 C, 开环 D, 闭环17, 分程限制是指用一台限制器输出去操纵几只阀门，并且是按输出信号的 B A, 一样区间去操纵不同的阀门 B, 不同区间去操纵不同的阀门 C, 一样区间去操纵一样的阀门 D, 不同区间去操纵一样的阀门三, 简答题1, 何谓限制系统的投运及整定，有哪几种常见的工程整定方法？答：所谓限制系统的投运就是将系统从手开工作状态切换到自开工作状态。所谓限制系统的整定，就是对及一个已经设计好并安装就绪的限制系统，通过限制器参数，Ti,Td的调整，使得系统过渡过程到达最为满足的质量。常见的工程整定方法有：经验法, 临界比例度法, 衰减振荡法, 响应曲线法。熟识
9、各种整定方法步骤。附：经验法整定步骤：依据先比例, 后积分, 再微分的依次整定。1, Ti=,Td=0，由大到小调整，使过渡过程到达4:1，且静差较小，假设能满足要求，那么用比例限制即可。2假设静差不能满足要求，那么需加积分环节：比例度增加10-20%，由大到小调整Ti,在保持动态特性的根底上，减小或消退误差。3假设动态特性不能满足要求：由小到大调整Td，同时适当调整和Ti。临界比例度法整定限制参数的步骤：1在系统闭环的状况下，将限制器积分时间放到最大，微分时间最小，比例度适当；2使得比例度由大到小渐渐变更，每变更一次，施加干扰，视察被控变量的变更状况，直到出现等幅振荡，此时的比例度为临界比例
10、度，临界振荡的周期为临界周期；3依据经验公式查表，得到适当的PID参数；4把查表所得参数放入限制器，适当微调，直到过渡过程满足为止。2, 什么是生产过程的硬爱护软爱护措施，及硬爱护措施相比，软爱护措施有什么优点？答：硬爱护措施：参数到达第一极限时报警，设法解除故障，假设没有刚好解除故障，参数就会到达更严峻的第二极限，经联锁装置动作，自动停车。软爱护措施：当生产短期内处于不正常状况时，无须像硬爱护措施那样硬性使设备停车，而是通过一个特定设计的自动选择性限制系统，以适当变更限制方式来到达自动爱护生产的目的，这样可以削减由于停车而带来的巨大经济损失。3, 什么是前馈限制系统？它有什么特点？答：按扰动
11、变更大小进展限制的系统称为前馈限制系统。主要特点有：1, 前馈限制系统是基于不变性原理工作的，比反应限制刚好, 有效；2, 前馈限制属于开环限制系统；3, 前馈限制运用的是有对象特性确定的“专用限制器；4, 一种前馈只能克制主要的, 可测不行控的扰动。4, 串级限制系统在选择实施方案时，应考虑哪些问题？答：1所选用的仪表信号必需匹配；2所选用的副限制器必需具有外给定的输入接口；3在选择实施方案，应考虑是否增加一只切换开关，作“串级及“主控的切换之用；4实施方案应力求好用，少花钱多办事；5实施方案应便于操作。5, 串级限制系统设计原那么是什么？答：1在单回路限制下不能满足要求的状况下，可以考虑采
12、纳串级限制；2具有能够检测的副变量，且主要干扰应当包括在副回路中；3副对象的滞后不能太大，以保持副回路的快速响应性能；4将对象中具有显著非线性或时变特性的局部归于副对象中；5考虑主, 副对象时间常数的匹配，防止“共振发生；5考虑方案的经济性和工艺的合理性。6, 串级限制系统有哪些特点？主要运用在哪些场合？答：1在系统构造上，它是由两个串接工作的限制器构成的双闭环限制系统；2系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的限制质量，改善动态特性；3由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前限制的作用，因而削减了干扰对主变量的影响；4系统对负荷变更时有肯定的自适应实力。主要用于：对象的滞后和时间常数很
13、大, 干扰作用强而频繁, 负荷变更大, 对限制质量要求较高的场合。7, 匀称限制系统的目的和特点是什么答：匀称限制系统的目的是为了解决前后工序的供求冲突，使两个变量之间能够相互兼顾和协调。主要特点：1构造上无特别性；2表征前后供求冲突的两个变量都应当是变更的，且变更是缓慢的；3前后相互联系又相互冲突的两个变量应保持在允许的范围内。8, 简述匀称限制系统的限制方案。答：以液位及流量的匀称限制为例，其限制方案有简洁匀称限制及串级匀称限制两种。从构造上来讲，简洁匀称限制及一般的液位限制系统一样，串级匀称限制及一般的液位-流量串级限制系统一样。其区分在于匀称限制及一般的限制系统目的不一样。之所以能够使
14、两个变量间的关系得到协调，是通过限制器参数整定来实现的。匀称限制系统中的限制器一般都采纳纯比例作用，且比例度很大，必要时才引入少量的积分作用。9, 什么是分程限制系统？主要应用在什么场合？答：分程限制系统就是一个限制器的输出信号被送往两个或者两个以上的限制阀，每个限制阀都只在限制器的某段信号范围内工作。主要应用场合有：1用于扩大限制阀的可调范围，改善限制品质；2用于限制两种或两种以上不同的介质流量，以满足工艺生产要求；3用作生产平安的防护措施。10, 什么是限制器的“积分饱和现象？产生积分饱和的条件是什么？答：积分饱和现象是指积分作用的限制器当偏差总不为零时，限制器的输出就要始终增加到最大或者
15、降低到最小。产生这种现象的条件有三个：1限制器具有积分作用；2限制器处于开环工作状态，其输出没有被送往执行器；3限制器的输入偏差信号长期存在。在选择性限制系统中，没有被选择器选中的限制器就有可能产生积分饱和现象。11, 什么叫比值限制系统？详细类型有哪些？答：实现两个或者两个以上的参数符合肯定比例关系的限制系统，称为比值限制系统，通常为流量比值限制系统，用来保持两种物料的流量保持肯定的比值关系。类型有：定比值限制系统开环比值, 单闭环比值和双闭环比值, 变比值限制系统。12, 怎样选择串级限制系统中主, 副限制器的限制规律？理解及运用答：串级限制系统的目的是为了高精度的稳定主变量，对主变量要求
16、较高，一般不允许有余差，所以主限制器一般选择比例积分限制规律，当对象滞后较大时，也可以引入适当的微分作用。对副变量的要求不严，在限制过程中，副变量是不断跟随主限制器的输出变更而变更的，所以副限制器一般采纳比例限制规律就行了，必要时引入适当的积分作用，而微分作用一般是不须要的。13, 被控对象, 调整阀, 调整器的正, 反作用方向各是怎样规定的？理解和运用答：被控对象：当操纵变量增加时，被控变量也增加的对象属于正作用；反之，属于反作用。调整阀：气开阀为正作用，气关阀为反作用。假如将调整阀的输入偏差信号定义为测量值减去给定值，那么当偏差增加时，其输出也增加的调整器为正作用；反之，调整器的输出信号随
17、偏差的增加而减小的称为反作用。14, 简述比值限制系统中主动量及从动量的选择原那么。理解及运用答：1生产中主要物料为主动量，其他物料为从动量；2假如两种物料中，一种是可控的，另一种是不行控的，那么应选不行控的为主动量，可控的为从动量；3假如两种物料中一种供应不成问题，而另一种物料可能供应缺乏，此时可选用缺乏的物料为主动量；4关系到生产平安时，此时需把失控后减量易发生平安事故的物料定为主动量。15, 简述气开阀及气关阀的选择原那么。运用答：1从平安生产动身，信号中断时应保证设备和操作人员的平安；2考虑介质特性；3考虑削减经济损失。16, 简述回路判别法确定限制器正反作用的步骤。运用答：1依据限制
18、变量和操作变量推断被控对象增益特性；2依据限制阀开闭形式选择原那么确定限制阀增益特性；3变送器增益特性一般为正；4确定限制器增益特性，从而确定其正反作用。17, 什么是比例, 积分, 微分, 调整规律？在自动限制中起什么作用？运用答：比例调整依据“偏差的大小来动作，它的输出及输入偏差的大小成比例。比例调整刚好, 有力, 但有余差。它用比例度来表示作用的强弱，越小，调整作用越大，比例作用太强时，会引起振荡。积分调整依据“偏差是否存在来动作，它的输出及偏差对时间的积分成比例，只有当余差消逝时，积分作用才会停下来，其作用是消退余差。但积分作用使最大动偏差增大，延长了调整时间。它用积分时间T来表示其作
19、用的强弱，T越小，积分作用越强，但积分作用太强时，也会引起振荡。微分调整依据“偏差变更速度来动作。它的输出及输入偏差变更的速度成比例，其效果是阻挡被控变量的一切变更，有超前调整的作用，对滞后大的对象有很好的效果。它使调整过程偏差减小，时间缩短，余差也减小但不能消退。它用微分时间Td来表示其作用的强弱，Td越大，作用越强，但Td太大，也会引起振荡。18, 在什么场合下选用比例, 比例积分, 比例积分微分调整器？运用答：比例调整适应于负荷变更小，纯滞后不太大而工艺要求不高, 又允许有余差的调整系统。比例积分调整适用于对象调整通道时间常数较小，系统负荷变更较大须要消退干扰引起的的余差, 纯滞后不大时
20、间常数不是太大而被调参数不允许及给定值有偏差的调整系统。比例积分微分调整规律适用于容量滞后较大, 纯滞后不太大, 不允许有余差的对象。四, 分析题1, 如下图，为某精馏塔的塔顶限制方案，试分析答复以下问题：1, 该方案属于什么限制系统，其限制目的是什么；2, 画出系统方块图；3, 为保证精馏塔的正常操作，回流液不允许中断，试确定调整阀的气开, 气关型式；4, 确定调整器和的正反作用。答：, 属于前馈串级限制系统。其目的是为了保持塔顶温度恒定，以使塔顶馏出液的成分符合质量要求。2, 方块图如以下图所示3, 气关型。4, TC为正作用, FC为正作用。2, 如下图压缩机分程限制系统中，正常工况时，
21、通过调整器V1的开度限制吸入罐的压力，为防止离心式压缩机的喘振，阀V1有最小开度V1min，当V1到达最小开度时假如吸入罐的压力仍不能复原，那么翻开旁路限制阀V2，试确定压力调整器的正反作用方式，画出调整器输出及阀开度的关系曲线。答：PC反作用；V1气关阀，V2气开阀。3, 图示为一锅炉燃烧系统蒸汽压力及燃烧管线压力选择性限制系统。其中燃料压力限制使为了防止压力过高产生“脱火事故而设置的，蒸汽压力限制那么是依据用户所需蒸汽压力而设置的。假设改系统中所选择限制阀为气闭阀，试分析。1各限制器的正反作用；2选择器的类型；3画出系统方块图答：1限制器均为正作用2选择器为高值选择器。3方块图4, 图示为
22、某管式加热炉原油出口温度分程限制系统，两分程阀分别设置在瓦斯气和燃料油管线上。工艺要求优先运用瓦斯气供热，只有瓦斯气量缺乏以供应所需热量时，才翻开燃料油限制阀作为补充。依据上述要求确定：1A, B两限制阀的开闭形式及每个阀的工作信号段假定分程点为；2确定限制器的正, 反作用；3画出该系统的方块图，并简述该系统的工作原理。答：1A, B 均为气开式A：；B：2限制器为“反作用3系统方块图工作原理：1当出口温度高于设定温度时，仅A阀翻开工作，B关闭；2当出口温度低于设定温度时，A 和B 阀同时工作。5, P112 6-7方块图如下所示：两个调整器均为反作用。6, P112 6-8答：1两个阀门均为
23、气关阀。2调整器为反作用。3如以下图所示。7, P77 5-3注：题目中的Gff(s)=2应当是Gv(s)=2答：1方块图如下2Gp1(s)求得3FC反作用，TC反作用。注：此题重在理解前馈, 串级限制，学会画方块图，调整器正反作用的推断，计算不会考。8, P111 6-2答：副变量应选为2，因为，第一应当将尽量多的干扰都包在副回路中，第二，两个干扰进来后，最先影响到的是2。假如选择前一个1，第二个干扰没包括在副回路中，将会无法消退或者消退滞后，假如选择后一个3，那么没有刚好将干扰消退，起到的作用不大。方块图如下：9, P131 7-6解：由开环增益阵K求得K-1=相对增益矩阵=K*K-1=对
24、被控变量y2而言，可选用u2作为唯一的输入。当回路u2-y2断开时，该系统的增益矩阵Ksub1=相对增益矩阵为sub1=当回路u2-y2闭合时，对应增益阵为Ksub2= 其中取K阵的左上角四个数计算K11=0.15 取K阵的右上角四个数计算K12=取K阵的左下角四个数计算K21=取K阵的右下角四个数计算K22=1求得sub2=综合考虑，最相宜的配对为u3-y1loop1，u2-y2(loop2)，u1-y3(loop3)下面分析各限制通道的静态增益变更。1, 其他回路对loop1的影响：Loop2，loop3断开时，loop1的静态增益；Loop2断开，loop3闭合时，loop1的静态增益为
25、；Loop2闭合，loop3断开时，loop1的静态增益为；Loop2闭合，loop3闭合时，loop1的静态增益为；2, 其他回路对loop2的影响：Loop1，loop3断开时，loop2的静态增益；Loop1断开，loop3闭合时，loop2的静态增益为；Loop1闭合，loop3断开时，loop2的静态增益为；Loop1闭合，loop3闭合时，loop2的静态增益为；3, 其他回路对loop3的影响：Loop1断开，loop2断开时，loop3的静态增益为1；Loop1断开，loop2闭合时，loop3的静态增益为；Loop1闭合，loop2断开时，loop3的静态增益为；Loop1闭合，loop2闭合时，loop3的静态增益为；注：解耦问题重在相对增益矩阵的计算，变量配对和解耦的方法，是必考内容，尽管此题没有涉及解耦方法。10, 双输入双输出耦合系统如下图。要求解耦后系统的传递函数矩阵为 试设计解耦限制器。 解：被控对象的传递函数矩阵为： 首先对系统进展耦合分析，由被控对象的传递函数矩阵得系统静态放大系数矩阵为： K即为系统的第一增益系数矩阵。系统相对增益矩阵为： 由相对增益矩阵看到，系统通道之间存在严峻耦合，且系统输入及输出的配对正确。系统采纳对角阵解耦法进展解耦。解耦限制器的传递函数矩阵