化工自動化課后題

1、第1章第2章.自動控制系統(tǒng)基本概念自動控制系統(tǒng)基本概念1.什么是化工自動化？它有什么重要意義？什么是化工自動化？它有什么重要意義？答：在化工設(shè)備上，配備上一些自動化裝置，代替操作人員的部分直接勞動，使生產(chǎn)在不同程度上自動地答：在化工設(shè)備上，配備上一些自動化裝置，代替操作人員的部分直接勞動，使生產(chǎn)在不同程度上自動地進(jìn)行，這種用自動化裝置來管理化工生產(chǎn)過程的辦法，稱為化工自動化。意義：（進(jìn)行，這種用自動化裝置來管理化工生產(chǎn)過程的辦法，稱為化

2、工自動化。意義：（1）加快生產(chǎn)速度，降）加快生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。（2）減輕勞動強度，改善勞動條件。）減輕勞動強度，改善勞動條件。（3)能夠保證生產(chǎn)安全，防止事能夠保證生產(chǎn)安全，防止事故發(fā)生或擴大，達(dá)到延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備利用能力。故發(fā)生或擴大，達(dá)到延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備利用能力。（4）改變勞動方式，提高工人文化水平，為）改變勞動方式，提高工人文化水平，為逐步消滅體力勞動和

3、腦力勞動之間的差別創(chuàng)造條件。逐步消滅體力勞動和腦力勞動之間的差別創(chuàng)造條件。2.化工自動化主要包括哪些內(nèi)容？化工自動化主要包括哪些內(nèi)容？答：自動檢測、自動保護(hù)、自動操縱和自動控制。答：自動檢測、自動保護(hù)、自動操縱和自動控制。3.閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)有什么不同？閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)有什么不同？答：（答：（1）閉環(huán)控制有反饋環(huán)節(jié)，通過反饋系統(tǒng)是系統(tǒng)的精確度提高響應(yīng)時間縮短，適合于對系統(tǒng)的響應(yīng)時間穩(wěn)定性要求高的系統(tǒng)。（2）開環(huán)控制沒

4、有反饋環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不高，響應(yīng)時間相對來說很長，精確度不高，使用于對系統(tǒng)穩(wěn)定性精確度要求不高的簡單的系統(tǒng)。4.自動控制系統(tǒng)主要有哪些環(huán)節(jié)組成？答：測量元件和變送器，調(diào)節(jié)器，執(zhí)行器。(檢測、運算、執(zhí)行)。5.什么是管道及儀表流程圖？答：管道及儀表流程圖是自控設(shè)計的文字代號、圖形符號在工藝流程圖上描述生產(chǎn)過程控制的原理圖，是控制系統(tǒng)設(shè)計、施工中采用的一種圖示方式。6.（1）PI307表示測量點在加熱蒸汽管線上的蒸汽壓力指示儀表，該儀表為

5、就地安裝，工段號為3，儀表序號為07（2）TRC303表示同一工段的一臺溫度記錄控制儀，工段號為3，儀表序號為03，儀表安裝在集中儀表盤面上。（3）FRC305表示一臺流量記錄控制儀，工段號為3，儀表序號為05，儀表安裝在集中儀表盤面上。7.什么是自動控制系統(tǒng)的方框圖，它與控制流程圖有什么區(qū)別？答：自動控制系統(tǒng)的方框圖是控制系統(tǒng)或系統(tǒng)中每個環(huán)節(jié)的功能和信號流向的圖解表示，是控制系統(tǒng)進(jìn)行理論分析、設(shè)計中常用到的一種形式。它是由方框、信號線

6、、比較點、引出點組成的；工藝流程上的線條及箭頭方向有時并不與流體流向相一致。8.在自動控制系統(tǒng)中，測量變送裝置、控制器、執(zhí)行器各起什么作用？答：（1）測量變送裝置的作用是：測量液位的高低轉(zhuǎn)化為一種特定的、統(tǒng)一的輸出信號；（2）控制器的作用是：接受變送器送來的信號與工藝需要保持的液位高度相比較得出偏差，并按某種運算規(guī)律算出結(jié)果，然后將此結(jié)果用特定信號發(fā)送出去；（3）執(zhí)行器的作用：能自動根據(jù)控制器送來的信號值來改變閥門的開啟度。9.試分別說

7、明什么是被控對象、被控變量、給定值、操縱變量？答：(1)被控對象：在自動控制系統(tǒng)的組成中，將需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或機器。(2)被控變量：在自動控制系統(tǒng)中，將需要控制的參數(shù)稱為被控變量。（3）給定值：變送器的輸出信號進(jìn)入比較機構(gòu)，與工藝上希望保持的被控變量數(shù)值。（4）操縱變量：具體實現(xiàn)控制作用的變量。10.什么是干擾作用？什么是控制作用？是說明兩者關(guān)系。答：干擾作用是指除操縱變量以外的各種因素引起被控變量偏離給定值的作用；控制作用

8、是通過對被控變量的測量得到測量值，使其與給定值比較，得出偏差信號。這個信號按一定規(guī)律計算出控制信號來改變操縱變變量克服干擾作用。兩者關(guān)系是控制作用的一部分職5.機理建模的依據(jù)是什么？答：根據(jù)對象或生產(chǎn)過程的內(nèi)部機理，列出各種有關(guān)的平衡方程，如物料平衡方程、能量平衡方程、動量平衡方程、相平衡方程及某些物性方程、設(shè)備的特性方程、化學(xué)反應(yīng)定律、電路基本定律。6.何謂系統(tǒng)辨識和參數(shù)估計？答：應(yīng)用對象的輸人輸出的實測數(shù)據(jù)來確定其數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)和參

9、數(shù)，通常稱為系統(tǒng)辨識。在已知對象數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過實測數(shù)據(jù)來確定其中的某些參數(shù)，稱為參數(shù)估計。7.階躍反應(yīng)曲線法和矩形脈沖法的特點？答：階躍曲線法是一種比較簡易的動態(tài)特性測試方法。矩形脈沖法具有較高精度。8.反應(yīng)對象特性的參數(shù)有哪些？各有什么物理意義？他們對自動控制系統(tǒng)有什么影響？答：描述對象特性的參數(shù)有放大系數(shù)K、時間常數(shù)T、滯后時間г物理意義：K：反應(yīng)的是對象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出變化量和輸入變化量之間的關(guān)系。T：系統(tǒng)在受到階

10、躍輸入作用后輸出達(dá)到穩(wěn)定值的63.2%所需時間系統(tǒng)受到輸入作用后，輸出保持初始速度變化，達(dá)到穩(wěn)定值所需時間。г：是純滯后時間гo和容量滯后гc的總和純滯后一般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時間引起的。容量滯后一般是因為物料或能量的傳遞需要通過一定阻力而引起的。影響：對于控制通道。K大，操縱變量的變化對被控變量的影響就大，即控制作用對擾動的補償能力強，余差也?。籏小，控制作用的影響不顯著，被控變量變化緩慢，但K太大，會使控制作用對被控

11、變量的影響國強，使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降在相同的控制作用下，時間常數(shù)T大，則被控變量的變化比較緩慢，但過渡過程時間較長。若T小，則被控變量變化速度塊，T太大或太小，在控制上都將存在一定困難，因此需根據(jù)實際情況適中考慮。由于г的存在使控制作用總是落后于被控變量的變化，造成被控變量的最大偏差增大，控制質(zhì)量下降。因此，應(yīng)盡量減小滯后時間г。對于擾動通道，K大對控制不利，會使最大偏差增大，K小，對控制變量不會產(chǎn)生多大影響。T大擾動作用比較平緩，被控變量

12、變化較平穩(wěn)，對象較易控制純滯后不影響控制系統(tǒng)的品質(zhì)，容量滯后的存在，使階躍擾動的影響趨于緩和，被控變量的變化相應(yīng)也緩和一些。因此，對系統(tǒng)有利。9.為什么說放大系數(shù)K是對象的靜態(tài)特性？而時間常數(shù)T和滯后時間τ是對象的動態(tài)特性？答:放大系數(shù)K反映的是對象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸人之間的關(guān)系，所以放大系數(shù)是描述對象靜態(tài)特性的參數(shù)。時間常數(shù)T是指當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始速度變化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間是反映被控變量變化快

13、慢的參數(shù)，因此它是對象的一個重要的動態(tài)參數(shù)。滯后時間τ是指對象在受到輸入作用后，被控變量不能立即而迅速地變化這種現(xiàn)象的參數(shù)。因此它是反映對象動態(tài)特性的重要參數(shù)。10.對象的純滯后和容量滯后各是什么原因造成的？對控制過程有什么影響？答：對象的純滯后一般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時間引起的。在控制通道，如果存在純滯后，會使控制作用不及時，造成被控變量的最大偏差增加，控制質(zhì)量下降，穩(wěn)定性降低。在擾動通道，如果存在純滯后，相當(dāng)于將擾動推