过程控制第五章
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第5章 思考题与习题1.基本练习题(1)过程控制系统方案设计的主要内容有哪些?一般应怎样选择被控参数?答:1)主要内容有:熟悉控制系统的技术要求和性能指标;建立控制系统的数学模型;确定控制方案;根据系统的动态和静态特性进行分析与综合;系统仿真与实验研究;工程设计;工程安装;控制器参数整定。
2)被控参数的选择:对于具体的生产过程,应尽可能选取对产品质量和产量、安全生产、经济运行以及环境保护等具有决定性作用的、可直接进行测量的工艺参数作为被控参数。
当难以用直接参数作为被控参数时,应选取直接参数有单值函数关系的所谓间接参数作为被控参数。
当采用间接参数时,该参数对产品质量应该具有足够高的控制灵敏度,否则难以保证对产品质量的控制效果。
被控参数的选择还应考虑工艺上的合理性和所用测量仪表的性能、价格、售后服务等因素。
(2)控制通道0/T τ的大小是怎样反映控制难易程度的?举例说明控制参数的选择方法?答:1)一般认为,当/0.3o T τ≤时,系统比较容易控制;而当/0.5o T τ>时,则较难控制,需要采取特殊措施,如当τ难以减小时,可设法增加o T 以减小/oT τ的比值,否则很难收到良好的控制效果。
2)控制参数的选择方法:选择结果应使控制通道的静态增益o K 尽可能大,时间常数o T 选择适当。
控制通道的纯时延时间o τ应尽可能小,o τ与o T 的比值一般应小于03。
干扰通道的静态增益f K 应尽可能小;时间常数f T 应尽可能大,其个数尽可能多;扰动进入系统的位置应尽可能远离被控参数而靠近调节阀(执行器)。
当广义被控过程(包括被控过程、调节阀和测量变送环节)由几个一阶惯性环节串联而成时,应尽量设法使几个时间常数中的最大与最小的比值尽可能大,以便尽可能提高系统的可控性。
在确定控制参数时,还应考虑工艺操作的合理性、可行性与经济性等因素。
(3)调节器正反作用方式的定义是什么?在方案设计中应怎样确定调节器的正反作用方式?1)定义:当被控过程的输入量增加(或减少)时,过程(即被控对象)的输出量也随之增加(或减少),则称为正作用被控过程;反之称为反作用被控过程。
第五章发酵条件及过程控制发酵是利用微生物对有机物进行氧化还原反应的过程,广泛应用于食品、饮料、药品和化工等领域。
发酵条件及过程控制对于发酵生产的效果和产品质量至关重要。
本章将介绍发酵条件的选择和发酵过程的控制,以实现高效的发酵生产。
一、发酵条件选择发酵条件的选择主要涉及温度、pH值、酸碱度、氧气供应和营养物质等因素。
1.温度:温度是影响酵母和细菌生长的重要因素,一般酵母的最适生长温度在25-30℃,细菌的最适生长温度在37-42℃。
因此,在进行发酵生产时需要根据微生物的特性选择适宜的温度条件。
2.pH值:pH值是指溶液的酸碱程度,对微生物的生长和酶的活性有很大影响。
不同微生物对pH值的要求不同,例如,酵母菌发酵一般在pH值为4-6的酸性环境下进行,而乳酸菌则喜欢pH值在6-7之间的中性环境。
因此,在进行发酵生产时需要调整培养基的pH值,以满足微生物的要求。
3.酸碱度:发酵过程中,微生物对氢离子的产生和消耗会影响培养基的酸碱度,进而影响发酵过程的进行。
为了保持酸碱度的稳定,一般会添加酸碱缓冲物质,如磷酸盐、硫酸盐等。
4.氧气供应:氧气是微生物进行呼吸代谢的重要因素。
在发酵过程中,适量的氧气供应有助于微生物的生长和代谢产物的生成。
因此,在发酵生产中需要提供合适的氧气供应条件,如搅拌、增加曝气量等。
5.营养物质:发酵过程中,微生物需要充足的营养物质才能正常生长和进行代谢。
一般来说,微生物生长所需的基本营养物质包括水、碳源、氮源、无机盐和微量元素等。
其中,碳源和氮源是微生物生长的主要营养物质,不同微生物对碳源和氮源的需求也有所不同。
因此,在发酵生产中需要根据微生物的特性选择适当的营养物质。
二、发酵过程控制发酵过程控制是指根据发酵要求,对发酵过程中的各项参数进行实时监测和控制,以提高发酵生产的效果和产品质量。
1.pH值控制:pH值对于微生物的生长和酶的活性有很大影响,因此在发酵过程中需要对pH值进行控制。
过程控制章习题答案 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】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答:影响物料出口温度的因素主要有蒸汽的流量和温度、搅拌器的搅拌速度、物料的流量和入口温度。