过程控制_1-5章习题答案
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第一章 单回路控制系统
1.1 何谓控制通道?何谓干扰通道?它们的特性对控制系统质量有什么影响?
控制通道——是指操纵变量与被控变量之间的信号联系;
干扰通道——是指干扰作用与被控变量之间的信号联系。
(1) 控制通道特性对系统控制质量的影响:(从K、T、τ三方面)
控制通道静态放大倍数越大,系统灵敏度越高,余差越小。但随着静态放大倍数的增大,系统的稳定性变差。
控制通道时间常数越大,经过的容量数越多,系统的工作频率越低,控制越不及时,过渡过程时间越长,系统的质量越低,但也不是越小越好,太小会使系统的稳定性下降,因此应该适当小一些。
控制通道纯滞后的存在不仅使系统控制不及时,使动态偏差增大,而且还还会使系统的稳定性降低。
(2) 干扰通道特性对系统控制质量的影响:(从K、T、τ三方面)
干扰通道放大倍数越大,系统的余差也越大,即控制质量越差。
干扰通道时间常数越大,阶数越高,或者说干扰进入系统的位置越远离被控变量测量点而靠近控制阀,干扰对被控变量的影响越小,系统的质量则越高。
干扰通道有无纯滞后对质量无影响,不同的只是干扰对被控变量的影响向后推迟一个纯滞后时间τ0。
1.2 如何选择操纵变量?
1)考虑工艺的合理性和可实现性;
2)控制通道静态放大倍数大于干扰通道静态放大倍数;
3)控制通道时间常数应适当小些为好,但不易过小,一般要求小于干扰通道时间常数。干扰动通道时间常数越大越好,阶数越高越好。
4)控制通道纯滞后越小越好。
1.3 控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响?对控制系统的动态质量有何影响?
比例度δ越小,系统灵敏度越高,余差越小。随着δ减小,系统的稳定性下降。
1.5图1-42为一蒸汽加热设备,利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出。试问:影响物料出口温度的主要因素有哪些?如果要设计一温度控制系统,你认为被控变量与操纵变量应选谁?为什么?如果物料在温度过低时会凝结,应如何选择控制阀的开闭形式及控制器的正反作用?
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