过程控制工程第三版习题答案.pptxVIP

第1章绪论本章将对本文的主题、内容和目标进行全面的概述和介绍。我们将深入探讨相关背景知识、研究现状以及论文的结构和重点方向。这将为后续章节的深入探讨奠定坚实的基础。qabyqaewfessdvgsd

1.2过程控制系统的组成测量元件负责监测和采集过程参数数据,如温度、压力、流量等,为控制系统提供反馈信息。执行元件根据控制器发出的指令,执行调整过程参数的动作,如打开/关闭阀门、启停电机等。控制元件核心部件,根据测量元件提供的信息,进行比较分析并发出控制指令,调节过程参数。信号转换元件用于将不同物理量之间的信号进行转换,如模拟量转数字量,以便控制器处理。

1.2过程控制系统的组成过程控制系统由测量元件、执行元件、控制元件和信号转换元件四大部分组成。测量元件负责检测和监测工艺过程的各种参数,如温度、压力、流量等。执行元件根据控制指令调节工艺过程,如电机、电磁阀等。控制元件接受测量结果,给出适当的操作指令来调整工艺过程。信号转换元件实现不同类型信号之间的转换,如模拟量到数字量的转换。

1.3过程控制系统的分类按控制对象的不同可分为:连续过程控制系统和离散过程控制系统按控制方式的不同可分为:开环控制系统和闭环控制系统按控制性能的不同可分为:比例控制、积分控制、微分控制及PID控制等

1.4过程控制系统的特点目标明确：过程控制系统旨在实现对生产过程的精确调控，确保质量、效率和安全。系统性强：控制系统包括测量、执行、控制等多个互相依赖的部件，形成一个有机整体。实时性要求高：过程控制系统需要根据实时变化的工艺参数进行快速响应和调节。稳定性重要：系统的不稳定会导致严重的生产事故，对安全和经济效益造成重大影响。

过程控制系统的发展历程1传统工艺时代早期过程控制依靠人工操作、模拟仪表和继电器控制,效率低、稳定性差。2电子自动控制时代20世纪50年代起,电子技术的发展带来了电子自动化控制系统的出现,大幅提高了控制精度和稳定性。3数字控制时代20世纪70年代,微处理器和计算机技术广泛应用于过程控制,实现了更智能、更灵活的数字控制。

2.1常用的测量元件压力传感器：用于测量各种工艺介质的压力变化，广泛应用于过程控制系统。包括电阻应变压力传感器、电容压力传感器、压电压力传感器等。温度传感器：测量工艺系统中介质的温度变化，常见类型有热电偶、热电阻、热敏电阻、半导体温度传感器等。流量传感器：用于测量工艺流体流量，如涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计等。

2.2常用的执行元件执行元件是过程控制系统的关键部件,负责将控制信号转换为实际的执行动作。常见的执行元件包括：电动执行机构：通过电机驱动,广泛用于阀门、调节器等控制对象的驱动。气动执行机构：利用压缩空气的能量推动输出轴,适用于大功率、大负载的场合。液压执行机构：采用液压油驱动,能够实现精确的位置控制和大负荷操作。

2.3常用的控制元件调节阀??：用于精准调节液体或气体流量的关键元件。能够精准控制介质流量的大小和方向。电动执行机构??：将电信号转换为机械运动,实现自动化控制。通过电机驱动调节阀门等执行元件。PID控制器??：基于比例、积分、微分算法,实现精准稳定的过程控制。能够动态调节系统参数,确保最优控制效果。

2.4常用的信号转换元件传感器:将物理量（如温度、压力、流量等）转换为电信号的元件,广泛应用于过程控制系统中。常见的有热电偶、电阻式温度计、压力传感器、流量计等。隔离器:用于将不同的信号电路电隔离,防止干扰,保护仪表和控制设备。隔离器可以实现不同接口(4-20mA、0-5V等)之间的互连。模数转换器(ADC):将模拟信号转换为数字信号,使系统能被数字计算机处理。高精度、高速率的ADC对于控制系统性能很重要。

过程控制系统的信号传输过程控制系统中各个元件之间的信号传输是实现控制的基础。信号可以通过电、气、液等物理方式传输,通常采用标准化的模拟或数字信号。系统还需要解决多种信号之间的转换和隔离问题,以保证可靠的信号传输。

3.1传递函数的概念传递函数是一种描述动态系统输入输出关系的数学模型。它表示系统在稳态时输出与输入之间的比率，可用于分析和设计控制系统。传递函数包含系统的固有特性，如时间常数、阻尼比和固有频率等参数。通过分析传递函数的特性，可以了解系统的动态响应和稳定性等性能指标，为控制系统的设计提供理论依据。

3.2一阶环节的传递函数一阶环节的传递函数描述了一种简单的一阶线性时不变系统的动态特性。这种传递函数包含一个时间常数,反映了系统响应的延迟和滞后。一阶环节广泛应用于过程工业和工程系统中,可以用来建立基本的过程控制模型。

3.3二阶环节的传递函数二阶环节是一个常见的传递函数模型,可用于描述较为复杂的过程控制系统。二阶环节的传递函数具有以下特点:含有两个极点,表示系统的动态特性较为