1.4 A 、B 两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反
应器内 的温度不变。试画出该温度控制系统的方块图，并指出该系统中的被控对象、被控变量、操 纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么？
1)该温度控制系统的方块图
反应器温度控制系统方块图
(2)被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；控制变量：冷却水流量。 可能影响被控变量的干扰因素主要有 A、B 两种物料的温度、进料量，冷却水的压力、
温度，环境温度的高低等。
1.5 锅炉是化工、 炼油等企业中常见的主要设备。 汽包水位是影响蒸汽质量及锅炉安全的一 个十分重要的参数。 水位过高， 会使蒸汽带液。降低了蒸汽的质量和产量， 甚至会损坏后续 设备。而水位过低，轻则影响汽液平衡，重则烧干锅炉甚至引起爆炸。因此，必须对汽包水 位进行严格的控制。图 1-16 是一类简单锅炉汽包水位控制示意图，要求：
(1) 画出该控制系统方块图；
(2) 指出该系统中被控对象、被控变量、操纵变量、扰动变量各是什么 ? (3) 当蒸汽负荷忽然增加，该系统如何实现自动控制？
(1)
（2） 被控对象：锅炉汽包。被控变量：锅炉汽包水位。操纵变量：锅炉给水量。扰动
量：冷 水温度、压力、蒸汽压力、流量，燃烧状况等。
（3） 当蒸汽负荷突然增加，会导致汽包水位下降，液位变送器检测到液位 h 下降信号并与设 定水位 h0 进行比较，将偏差信号传给控制器，控制器使执行器动作，增大阀门开度，使冷 却水流量增加，从而降低加热室燃烧程度，进一步使得汽包液位升高。
2.4 P17-P18 ，精度等级为 0.2 2.11
用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿 ?其冷端温度补偿的方法有哪几
种 ?
解：（ 1）热电偶的热电势只有当 T0（或 t0 ）恒定是才是被测温度 T（或 t ）的单值函数。
热电偶标准分度表是以 T0＝ 0℃为参考温度条件下测试制定的，只有保持 T0＝0℃，才能直
接应用分度表或分度曲线。若 T0≠ 0℃，则应进行冷端补偿和处理。
（2）冷端温度补偿的方法有：延长导线法， 0℃恒温法，冷端温度修正法，冷端温度自动补 2.17 AD590是一个电流型集成式温度测量元件，能够从端口输出与绝对温度成比例的电流， 然后利用利用 10K 电阻将电流信号转换为相应的电压变化值， 由变送器送给单片机进行 A/D 采样，最后由单片机显示输出，得到测量的温度。
2.21 压力表的误差 =量程*精度可知量程规格为 0~1.6 、0~2.5、0~4.0MPa， 精度等级
为 1.0 时的误差分别为： 1.6*1%=0.016Mpa2.5*1%=0.025Mpa4.0*1%=0.04Mpa 精度等级为 1.5 时误差分别为： 1.6*1.5%=0.024Mpa2.5*1.5%=0.0375Mpa4*1.5%=0.06Mpa 精度等级为 2.5 时误差分别为： 1.6*2.5%=0.04Mpa2.5*2.5%=0.0625Mpa4*2.5%=0.1Mpa 由于要求测量误差不大于压力示值的± 5%，被测压力变化范围为 0.5~1.4MPa ，所以最小误 差为 0.5*5%=0.025Mpa ，以上满足此条件的只有精度等级为 1.0 量程为 0-1.6Mpa 和 0-2.5Mpa 的压力表， 以及精度等级为 1.5 量程为 0-1.6Mpa 的压力表， 鉴于 0.5-1.4Mpa 的测量范围在 0-1.6Mpa 的表盘上更容易读数，所以同等条件下选择 0-1.6Mpa 的压力表，同样量程的压力 表精度为 1.0 的比精度 1.5 的贵，所以从成本考虑选择精度为 1.5 的压力表，所以 选择量程为 0-1.6Mpa 精度为 1.5 的压力表。
2.25 因为差压变送器的输出电流信号与输入差压值成正比，故有：
104 p 16 13.6
可得：Δ p=88.4Pa 此为对应 13.6mA 电流时的差压值。 因为流量与差压平方根成正比，故可得到：
88.4 q 104 320
可得 q=297.6m3/h
此为对应 13.6mA 电流时的被测流量。
4.8 如图所示液位过程的输入量为 Q1，流出量为 Q2，Q3，液位 h 为被控参数， C
为容量系
数，并设 R1、 R2、R3均为线性液阻，要求：
（1）列出过程的微分方程组； （2）画出过程的方框图； （3）求过程的传递函数 W0（S）＝ H（S） /Q1 （S）；
解：（ 1）根据动态物料平衡关系，流入量＝流出量： Q1 （Q2 Q3 ） dh
dt
过程的微分方程的增量形式：
Q1 （ Q2
中间变量：Q2
h
Q3 h
R2
R3
消除中间变量：
R2R3 Q1 CR2R3 d h
(R3 R2 ) h
dt
R2R3
CR2R3
d h
同除 ( R2+R3) 得到： 2 3 Q1 2 3
h
R2 R3 1 R2 R3 dt
令： R
R2R3 R2 R3
上式可写为：
R Q1 dt
dh
1 CR h
( 2) Laplace 变换得到：
RQ1(S) CRSH( S ) H(S)
传递函数 :
W
0（s）） H
（ s R
0
Q1（s） RCS 1
（ 3） 过程的方框图：
4.11
该对象具有純滞后的一阶对象，放大系数 K
160 - 120
k
80
3-2.5
Q3 ） C d h
1 2 3
dt
-t 由一阶对象的输出响应 k A 1 e T
带入数据可得 T=2/ln2
已知純滞后时间为 2，则可列出微分方程以及传递函数的表达式。 4.12 解：方法一：图解法
由图可以看出：过程应该用一阶加延时系统。
Ky( ) y(0) 20
0
x0
1
20 从图中得到： τ＝40s， T＝260－40＝ 220s
W0(s)
TSK0
1
e S
2202S0
1
e 40S
方法二：计算法
在图中取 y( t 1) ＝0.33 y(∞)
y( t 2) ＝0.39 y(∞) y( t 3) ＝ 0.632 y(∞) y(t4)
y(∞)
得t 1＝ 125s
t2 ＝140s t 3 ＝ 225s t 4 ＝ 260s
T1 2(t3 t2 ) 150s 1 2t2 t3 55s
0.7
T2 t4 t1
168s 3t1 t4 2
2 57s
0.8
可见数据很接近，于是： TTT1 01 2
2
0 2
159s
2
56s
过程数学模型：
WeS
0(s)
K0 56S
e 159S 1
TS 1
7.8 选择第二个， 因为 F2 干扰不进入主控回路对系统有较大影响，副回路中 消除干扰。
串级特性是在
