過程裝備控制技術及應用習題參考答案
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- 過程裝備控制技術及應用習題參考答案第一章 控制系統的基本概念
1.什么叫生產過程自動化？生產過程自動化主要包含了哪些內容？
答：利用自動化裝置來管理生產過程的方法稱為生產過程自動化。主要包含：①自動檢測系統②信號聯鎖系統③自動操縱系統④自動控制系統。
2.自動控制系統主要由哪幾個環節組成？自動控制系統常用的術語有哪些？
答：一個自動控制系統主要有兩大部分組成：一部分是起控制作用的全套自動控制裝置，包括測量儀表，變送器，控制儀表以及執行器等；另一部分是自動控制裝置控制下的生產設備，
即被控對象。
自動控制系統常用的術語有：
被控變量y——被控對象內要求保持設定數值的工藝參數，即需要控制的工藝參數，如鍋爐汽包的水位，反應溫度；
給定值（或設定值）ys——對應于生產過程中被控變量的期望值； 測量值ym——由檢測原件得到的被控變量的實際值；
操縱變量（或控制變量）m——受控于調節閥，用以克服干擾影響，具體實現控制作用的變量稱為操縱變量，是調節閥的輸出信號；
干擾f——引起被控變量偏離給定值的，除操縱變量以外的各種因素； 偏差信號（e）——被控變量的實際值與給定值之差，即e=ym- ys 控制信號u——控制器將偏差按一定規律計算得到的量。 3.什么是自動控制系統的方框圖？它與工藝流程圖有什么不同？
答：自動控制系統的方框圖上是由傳遞方塊、信號線（帶有箭頭的線段）、綜合點、分支點構成的表示控制系統組成和作用的圖形。其中每一個分塊代表系統中的一個組成部分，方塊內填入表示其自身特性的數學表達式；方塊間用帶有箭頭的線段表示相互間的關系及信號的流向。采用方塊圖可直觀地顯示出系統中各組成部分以及它們之間的相互影響和信號的聯系，以便對系統特性進行分析和研究。而工藝流程圖則是以形象的圖形、符號、代號，表示出工藝過程選用的化工設備、管路、附件和儀表自控等的排列及連接，借以表達在一個化工生產中物料和能量的變化過程，即原料→成品全過程中物料和能量發生的變化及其流向。 4.在自動控制系統中，什么是干擾作用？什么是控制作用？兩者有什么關系？
答：干擾作用是由干擾因素施加于被控對象并引起被控變量偏離給定值的作用；控制作用是由控制器或執行器作用于被控對象，通過改變操縱變量克服干擾作用，使被控變量保持在給定值，兩者的相同之處在于都是施加于被控對象的作用，不同之處在于干擾作用是使被控變量偏離給定值，而控制作用是使被控變量接近給定值。
5.什么是閉環控制？什么是開環控制？定值控制系統為什么必須是一個閉環負反饋系統？ 答：閉環控制是指控制器與被控對象之間既有順向控制又有反向聯系的自動控制，即操縱變量通過被控對象去影響被控變量，而被控變量又通過自動控制裝置去影響操縱變量，從信號傳遞關系上看，構成了一個閉合回路。開環控制是指控制器與被控對象之間只有順向控制而沒有反向聯系的自動控制系統。即操縱變量通過被控對象去影響被控變量，但被控變量并不通過自動控制裝置去影響操縱變量，從信號傳遞關系上看，未構成閉合回路。定值控制系統要求給定值恒定不變，控制系統的輸出即被控變量應穩定在與給定值相對應的工藝指標上，或在工藝指標的上下一定范圍內變化，因此需要閉環控制。另外負反饋其反饋信號的作用方向與設定信號相反，是系統穩定工作的基本條件，因此定值控制系統必須是一個閉環負反饋系統。
6.在圖1-11的換熱器出口溫度控制系統中，工藝要求熱物料出口溫度保持為某一設定值。 ①試畫出該控制系統的方框圖；
②方框圖中各環節的輸入信號和輸出信號是什么？整個系統的輸入信號和輸出信號又是什么？
③系統在遇到干擾作用（如冷物料流量突然增大）時，該系統如何實現自動控制的？
蒸汽
TC
TT
冷物料
熱物料
答
：
如
圖
所
示
為
該
控
制
系
統
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方
框
圖
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Ts
干擾作用
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換熱器
T ...
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