第一章 首先步骤

第一章首先步骤

难解的案例

一位牧师正在前院除草。他在工作中偶一抬头，正好看到一辆重型垃圾车在邻居车道上倒车——恰恰辗过蹲在巨轮后面邻居那个一岁半大的儿子！在驶往医院的救护车上，这位牧师陪着那歇斯底里的母亲和那面如死灰的父亲，眼前的小男孩已被压得几乎无法辨识，失去生还的希望。

神在哪里？珍妮婚后五年的某晚睡梦中，身边的丈夫丹尼摇醒她，并且指著自己的嘴。当她好不容易清醒过来时，才知道丈夫乍醒之下因发现自己不能言语正惊惧不已，于是紧急联络医生火速赶往医院。第二天，医师为丹尼的脑癌进行开刀手术，然而清除不了多少，手术的结果带来更糟的状况：它抹去了丹尼脑中所有学习性的记忆。丹尼再也不会讲不会写，也不认识他的小孩。但无论如何，手术带来一个特别的结果，便是癌细胞停止了生长。但丹尼的个性却转变了，他觉得挫折、气愤且易怒，并且需要人二十四小时全天候看护他。经历三年间微乎其微的康复之后，癌细胞又再度蔓延生长，四个月后，终于夺走了他的生命。

神在哪里？一个乡下家庭，养了六个子女，虽然其中四个患有血友病，一家人还是能顺服喜乐地服事主。然而他们却遭到爱滋病无情的冲击。医生与病人不知道血库已经被污染，四个孩子却一直接受输血。其中两个染病的孩子在三年间接连死亡，第三个经检验后证实带有阳性反应，也就是说他的出现症状、痛苦、死亡都是迟早的事。第四个孩子三十岁，本身已是三个孩子的父亲，他拒绝接受检验，但他知道自己极可能也是带原者，很快地就会让他的妻子成为寡妇，儿女变成孤儿。他几乎没有买什么保险，如今也不会有保险公司愿意承保了。

神在哪里？我其希望这些只是我杜撰的故事，但却不是，这些可说都是我认识的人，只是变更了其中的姓名与微小细节。其实我们每个人身边都有不少故事。比如我的一位同事，他们夫妇十年来一直在担任寄养父母的工作。有一段期间，他们照管一对一岁半的双胞胎男孩，这已是这对双胞胎的第六个家了。这两个孩子被认为带有无法治疗的问题(事实证明这是错误的判断)。这对双胞胎至少在两个家庭中因哭叫而受到责打，以致他们抵达这个新家的第一晚，竟是不带一点声音地流著泪入睡。

神在哪里？事实上，我们所有人只要活得够久，总会遇到苦难。我们所爱的人会死亡，我们自己会罹患这种或那种的疾病，到了中年常会有中年压力——失望、失败感、体力衰退、外遇等等。父母在养育子女的过程中，更会经历担忧心痛。在我行文此刻，我母亲正患了重度的老年痴呆症，而我知道她是不可能再回家的了。只要活得够长，衰弱与疾病总会找上你，并且还要加上你的老朋友一个一个离你而去，留你孤独在世。

这一些只代表发生在相当稳定社会中的苦难，除此以外，战争、种族偏见、集体屠杀、折磨人的贫穷，以及饥饿等等，这些即使是电视也无法适切地描绘出实情。比如我在第一次前往一个相当贫困的第三世界国家时，首先迎面扑鼻而来的，是一股挥之不去的恶臭味，这就是电视无法描绘的。

当年的纳粹屠杀事件如今已有极多的相关文献，当时六百万犹太人被计划性地除灭，于是相当多的文献书籍都把此一集体屠杀归为一种错误偏差，一种再也不允许发生的单一事件，它代表的是一种摧毁生命

意义的野蛮行为；我们被告知，绝不可将之和其他的狂乱暴力相比较，免得我们贬抑了其严重性。

然而更令人悲哀的事实却是：仅仅在本世纪，纳粹的屠杀只不过是一连串类似屠杀事件中的一件而已。在非洲中部大约有一千万人口死于爱滋病，约有两千万到五千万中国人死于自然灾害，在波帕政权下死去的柬埔寨人，其比例相当于纳粹政权下死去的犹太人。我们不清楚在史达林统治下有多少苏俄人民死亡。另外，乌干达在阿敏统治之下所带来的苦难也是难以估计的。

对于「天灾」，我们又能说什么呢？每一年有数十万人死于饥饿；好几百万人营养不良。此外，两万五千人死于墨西哥大地震；在中国大陆，有二十万人死于同样灾害。最近一次的加州地震虽然骇人，都还不足与前者比较。到底有多少所谓的自然灾害(特别是饥饿)是源自大自然的力量，比如旱灾；又有多少是源自人为的罪恶体制——比如专制政权、种族战争、不公平的贸易行为、无节制的贪婪欲望呢？

在如许的悲剧、如许的痛苦中，神在哪里？

这是圣经里时常出现的问题——诗篇作者、耶利米、约伯、哈巴谷、以利亚——这些人都面对了他们无法掌控的问题，看到了邪恶的胜利。「恶人的道路为何亨通呢？大行诡诈的为何得安逸呢？」(耶十二1)「恶人为何存活，享大寿数，势力强盛呢？」(伯二十一7)

艰难的思考

对某些人而言，这个问题几乎是智性的难题。如果神既全能又全美，他怎么可以允许这样的恶事？如果它有意志，但却无法制止这些苦难，那么他便算不得全能；如果他有能力，却不愿处理这些苦难，那么他便算不得全善。此推论暗示，恶事的存在正质疑神的存在。

另一些人认为问题不仅仅在于邪恶的存在，而是在于它的猖獗，许多毫无来由的意事简直到了令人震惊的地步。也许有人基于假设神让人有叛逆的自由，因此他们辩称，让一些恶事存在并不危及信仰。但是这样的理论又如何解释「自然」灾害所带来的巨大灾难呢？无论好人坏人，无论年龄大小或阅历如何，为何都要受到这些无法逃脱的惩罚呢？

有好几本相当优秀的书籍专门论述这些智性的问题，其中一本小书对一般读者具有相当的效发性，是由鲁益师所写的《痛苦的奥秘》(The Problem Of Pain)(注1)。不太有人会赞同他在此书中所有的论点，但是许多人对他后来在丧妻之时所写的一本见证《乡乡如晤》( A Grief Observed)(注2)，则相当有共鸣。近年来，有好几位基督徒学者发展出高度复杂微妙的论证，辩护基督教信仰即使在邪恶的环境中，依旧具有合理性(注3)，而这些论证在思想界也已获得相当的可信度。在本书中，笔者偶尔也会引用一下这些论述，但是那并非本书的主要焦点。

其实，明显的理由显示，许多信徒从不被同样问题所困扰。有数以百万计的基督徒都坚信，神是全能的，是全善的，世界上原就充满各种苦难。在他们人生各阶段的体验当中，并不感到有什么问题存在，简明的神学答案便可满足他们：「受苦是由于罪恶的结果；自由意志意谓神让人们自行抉择对错；天堂与地狱自有清楚的记帐。」或许他们根本就没有真正思考过这些事，只知道神爱他们，这就够了。为什么要伤脑筋去多想那些你无法明白的事？更何况是去改善呢？

不过在他们生命经验中所发生的一些事，会使他们陷入此一问题中。或许是因为上了大学一年级的哲

学课，或许是个人遭遇十分痛苦的死别经验，或许你的父亲过世，或许你的孩子染患重病，也或许你的配偶和别人私奔。又你所殷殷期盼的工作机会飞到别人手上，你受绝症的打击，你掉进沮丧的泥沼。悲观无法自拔，你的信仰见证不但没什么结果，甚至引起同事朋友的反感，你失业了，失去房子、失去存款……；突然之间，有关苦难的问题变得事关重大。

换句话说，有关苦难与恶事的深厚焦虑完全因人而异。这可以用一个简单的模式来表达(注4)。假设约翰有一信仰体系，我们称之为S，S的内容或许相互一致或许不一致，但对我们而言，只要S是代表约翰所相信的，就没有什么不同。然后，因某种因素，约翰在这信仰体系之后附加了R，R是表示在S的内容中存有不协调之处。现在约翰认为S和R都是对的，但是这一新的体系(且称为so)在本质上是不稳定的，于是约翰掉入了所谓认识论的困境中：他必须找个理由来放弃R的信念，以保持旧有的S能够取代新的So；要不然他就必须改变S里面的一些因素，或是舍弃掉其中部分信念，使得不再有R的问题。假设舍弃掉其中部分信念，我们称所馀者为Sl，当然我们也再次重申，S的内容是否和谐一致与我们的目的无关，重点在于So(即S加R总和)本质上不稳定，因而造成无尽的焦虑感。约翰迟早会因著感到巨大的压力，退回到S(即扬弃R)，或是重新整理他的信条为S1(也就是使得R不再成为干扰)。

我们可以用一个严肃的例子来说明。假设约翰是个信仰非常纯正的信徒。他的S范围中包含对神的大能、良善，其他等等信仰的坚信，但在约翰到第三世界旅行数月之后，他在生命中第一次亲眼见识到人类苦难的规模，于是他逐渐采取了R信条，他看不出他对神的信仰和这个世界的苦难如何能取得协调，因此造成他极大的忧虑。最后，他可能认为R并不真确而扬弃之(因此回转到他传统的信条)，或是在R的压力之下，他会改变S的部分内容，成为修正后的SI：比如说，他仍然相信神的存在与艮善，但是并不太相信他是全能的。

从某个层面来说，这个模式整体而言，太过用脑思考或太属理性主义的考量。在我的经验中，大多数基督徒突然间感知到苦难与邪恶的问题时，便会立即同时面对其他一连串的压力。或许这个信徒会不祷告，或许他会害怕失去其他基督徒的信任和友谊，因此封闭住这些问题不讲出来。然而可能有重大的属灵争战正在进行，但这信徒却仅是隐约感受到而已。有时会因而觉得沮丧，这可能是体内化学作用不平衡所致，或是失望加上睡眠不足所引起的，随之发生的现象还有消化问题、失眠症及头痛等等。总之，回到恶事与苦难的根本循环问题时，一切就变得更加严重。

即使所有的这些相关问题都足以困扰人，但是最核心的问题乃在于附加的R--亦即人逐渐体认到，他的信仰系统在某处出了差错。这也正是为何基督徒有一稳固信仰是很重要的，如此往后在遇上某件个人悲剧，或遭逢生命中某种新经验时，才能因应R所生发的信仰质疑。

此外还有两项必须明白的因素。

(一)即使你从未采取过R的想法——意即你从不认为你的信仰系统中有什么不一致之处——也并不表示你确实清楚知道在你的信仰体系S中其是相互协调的。换句话说，你可能以为你的信仰系统在逻辑上很协调一致，但却不能确实详指它到底如何在逻辑上是协调一致的。你为迷惑留下了各种的发展空间。例如：你可能认为神是全能的，神是良善的，恶事是存在于世界上的，所有诸如此类的信念都不冲突，它们用一种你也不佯称了解的奇异方式互相结合著。这种步骤在本质上倒也没什么不合逻辑，但是在我的经验中，如果你把有迷惑之处稍微放错了位置，迟早就会有错误回过头来纠缠你。在第十一章我会再度提起这一点。

(二)更重要的是，即使你在S体系中并没有附加R，造成S的不一致之处，但这并不一定表示S本身会在你遭逢苦难时，提供你多少慰藉。R的出现固然会增添你的痛苦，但是R的缺席也不保证你会增添什么

安慰。因为事实上，在最大的苦难与恶事的经验之下，未经思索的信仰是提供不出什么慰藉的。

将之放在基督徒经验之下的说法是这样：在苦难的黑暗时刻，基督徒所需要的不只是保证他们的信仰协调一致而已，他们惟一能得到的安慰，只有从又真又活的主自己，从他恩惠赐予的灵，从重新的领悟，从真实感受的体验，从神在耶稣基督里的爱(弗三14一21)中得著。然而这并不是说，原先的信仰体系都是无关紧要的，而是说，基督徒除了要紧守信仰中的信条具实一致，在其中寻获慰藉外，并且必须学习如何应用它们。基督徒的信仰不是用来束之于心中的高阁，而是要用以处理生命中的挑战，并运用于门徒生活中。否则，它们便无法带来慰藉、稳定、虔敬、勇气、谦卑、喜悦、圣洁与信心。

但是当我们要接下去思考各种不同的圣经重点，如何在恶事和苦难来势汹汹要淹没我们时，作为安慰我们的堡垒之前，我要再次提醒大家，要防范一些其实一点也不牢靠、纯属虚夸不实的错误信念。思虑周到的基督徒应该想到要避开它们：它们许诺会带来安全，其实仅带来破坏而已。

问题讨论

1．列出你的苦难清单——包括在你周道世界中所看到的，以及你自己所遭受的苦难。

2．恶事与苦难的问题曾否深深困扰过你吗？如果不曾，是为什么？如果曾有，又是为什么？

3．据你目前所了解，你认为神的至高与良善，和这世界上所呈现的许多恶事与苦难，两者如何调和？

4．你曾否有过一段期间，不断寻问关于神的能力与爱等扰人的问题？何以促使你如此？帮助你度过这段期间最重要的因素是什么？

5．基督徒从哪里可以汲取到深刻的安慰？

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第一章-过程控制基本概念

第一 章 过 程控制基本概念 教学要求：了解过程 控制的发展概况及特点； 负反馈概念； 控制系统的基本控制 要求及质量指标。 难 点：常用术语物理意 义（操纵变量与扰动量区别 ）； 根据控制系统要求绘 制方框图； 静态，过渡过程概念 。 自动控制技术在工业 、农业、国防和科学技术现代化中起着十 分重要的作用，自动控 制水平的高低也是衡 量一个国家科学技术先进与否的重要标志 之一。随着国民经济和国防 建设的发展，自动控 制技术的应用日益广泛，其重要作用也越 来越显著。 生产过程自动控制（ 简称过程控制） ------------ 自动 控制技术在石油、化工、电力、冶金、 机械、轻工、纺织等 生产过程的具体应用，是自动化技术的重 要组成部分。 §1.1 过程控 制的发展概况及特点 一、过 程控制的发展概况 在过程控制发展的历 程中，生产过程的需求、控制理论的开拓 和控制技术工具和手段 的进展三者相互影响 、相互促进，推动了过程控制不断的向前 发展。纵观过程控制的发展 历史，大致经历了以 下几个阶段： 20 世纪 40 年代： 手工操作状态，只有 少量的检测仪表用于生产过程，操作人员 主要根据观测 到的反映生产过程的 关键参数，用人工来改变操作条件，凭经 验去控制生产 过程。 20世纪40年代末?50年代： 过程控制系统：多为 单输入、单输出简单控制系统 过程检测：采用的是 基地式 仪表和部分单元组合仪表（气动I 型和电动I 型）； 部分生产过程实现了 仪表化和局部自动化 控制理论：以反馈为 中心的经典控制理论 掌握管道及仪表流程 学会绘制简单系 统的 图绘制方法，认识常见图形符号、文字代 号 ； 掌握控制系统的基本 控制要求（稳定、快速、准确 ）； 掌握静态、动态及过 渡过程概念； 掌握品质指标的定义 ，学会计算品质指标。 掌握过程控制系统各 部分作用，系统的组成； 重 点：自动控制系统的 组成及各部分的功能；

第四章 传质及曝气

本章重点： （1）亨利定律； （2）气一液传质过程中的液膜与气膜的阻力问题、相似准数； （3）吹脱塔设计。 第四章 传质及曝气 1.传质的定义：传质是质量传递的简称。凡是由于某种推动力（driving force ）所引起的物质分子或流体微元（fluid element ）的运动都称为传质。区别于物质的输送，其包括了分子扩散和物质迁移。 2.传质的条件：化学反应的发生都包含了传质过程，两种反应物质必须运动到相接触才能发生反应。 3.传质的内容：（1）在静止介质中的分子扩散，（2）在层流流体中的分子扩散，（3）在自由紊动液流中的漩涡扩散，（4）在两相间的传质。 4.传质的应用：越过相间传质更具重要性。如水处理的曝气工艺。 5.曝气的目的：（1）在水中加入氧气等一类气体，即气体吸收。（2）去除水中所溶解的挥发性气体，即空气吹脱。 §4.1 亨利定律 1.水溶液的亨利定律 一般物理化学的亨利定律是 P A =k A x A 。 （4-1） 对水溶液则变换为：c A =H A p A （4-2） 式中：H A 为亨利常数的另一形式，单位为mol/L·Pa ， 其表达式为H A = A k 49 .55 （4-3）；c A 代表气体A 的物质量的浓度；p A 代表气体A 在气相总压力p 中所占的分压，以Pa 计。 水处理中可能遇到的气体的 k A 和H A 值见表4-1。 氧气和氮气的亨利常数k A 随分压的变化数值见表4-2。

表4-1 亨利常数 表4-2 亨利常数随分压的变化 其中表1与2中的k和H的单位分别为atm和mol/L?atm，一般计算中按1atm=0.1Mpa

过程控制工程第一章答案

第一章思考题及习题 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？ 答：所谓“通道”，就是某个参数影响另外一个参数的通路，这里 所说的控制通道就是控制作用（一般的理解应当是控制器输出）〃（S ）对 即广义对 象上的控制通道）。同理，干扰通道就是干扰作用F （s ）对被控参数Ms ） 的影响通路。干扰通道的特性对控制系统质量影响如下表所示。 控制通道的特性对控制系统质量影响如下表所示 被控参 的影响 （一般的 是控制 通过执 数 心 通 路 理 解 作 用 行 器 影响 量坎 量通 象再 控制变 后 控制变 过被控对 影响被控 参数, 衰干扰通道特性対痩的幕1 表1?2控对控Mft*的

1.2如何选择控制变量？ 答：①所选控制变量必须是可控的。 ②所选控制变量应是通道放大倍数比较大者，最好大于扰动通道的放大倍数。 ③所选控制变量应使扰动通道时间常数越大越好，而控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小。 ④所选控制变量其通道纯滞后时间应越小越好。 ⑤所选控制变量应尽量使干扰点远离被控变量而靠近控制阀。 ⑥在选择控制变量时还需考虑到工艺的合理性。一般来说，生产负荷直接关系到产品的产量，不宜经常变动，在不是十分必要的情况下，不宜选择生产负荷作为控制变量 1?3控制器的比例度6变化对控喘?］系统的控喘＞J精度有何影响？对控制系统的动态质量有何影响？ 答：当G?二Kc时，即控制器为纯比例控制，则系统的余差与比例放大倍数成反比，也就是与比例度6成正比，即比例度越大，余差也就越大。

/C增大、6减小，控制精度提高（余差减小），但是系统的稳定性下降。 1.4 4： 1衰减曲线法整定控制器参数的要点是什么？ 答：衰减曲线法是在系统闭环情况下，将控制器积分时间刀放在最大，微分时间石放在最小，比例度放于适当数值（一般为100%）,然后使6由大往小逐渐改变，并在每改变一次6值时，通过改变给定值给系统施加一个阶跃干扰，同时观察过渡过程变化情况。如果衰减比大于4： 6应继续减小，当衰减比小于4： 1时6应增大，直至过 渡过程呈现4： 1衰减时为止。找到4： 1衰减振荡时的比例度6s,及 振荡周期：再按经验公式，可以算出采用不同类型控制器使过渡过 程出现4： 1振荡的控制器参数值。依次将控 制器参数放好。不过在放积分、微分之前应将 多放在比计算值稍大（约20%）的数值上，待 积分、微分放好后再将6放到计算值上。放好 控制器参数后可以再加一次干扰，验证一下过 渡过程是否呈4： 1衰减振荡。 如果不符合要求，可适当调整一下6值，直到 达到满意为止。 1.5图1.41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： ①影响物料出口温度的主要因素有哪些？ 答：影响物料出口温度的主要有：蒸汽流量、物料流量为影响物料出口温度的主要因素。

过程控制部分习题答案

第一章 思考题与习题 1－3 常用过程控制系统可分为哪几类? 答：过程控制系统主要分为三类： 1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。它是最常用、最基本的过程控制系统。 2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。 3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。 3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容？它们的定义是什么？哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？ 答：1. 余差(静态偏差）e ：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)与给定值c 之差。它是一个静态指标，对定值控制系统。希望余差越小越好。 2. 衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第 一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即： n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。 衡量系统稳定性也可以用衰减率φ 4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。 5． 过程过渡时间：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳态值的±5%或±3％ （根据系统要求）范围内所需要的时间。它是反映系统过渡过程快慢的质量指标，越小，过渡过程进行得越快。 6．峰值时间: 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间，（根据系统要求）范围内所需要的时间。称为峰值时间。它反映了系统响应的灵敏程度。 静态指标是余差，动态时间为衰减比（衰减率）、最大偏差、过程过渡时间、峰值时间。 B B n ' = B B B '-= ?

过程控制工程课后习题参考答案-前三章

过程控制工程课后习题参考答案-前三章

过程控制工程 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τ 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一些为好，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。

传质过程

长沙学院教案（课时备课） 授课日期2007年10月10日第15次课 2 学时

第四章传质过程 §1传质分离过程概述 传质过程 在含有两个或两个以上组分的混合体系中，由于存在浓度差，某一或某些组分由高浓度区向低浓度区的传递过程，称为传质过程。 传质过程可以在一相中进行，也可以在两相间进行，两相间的传质是分离过程的基础。 1-1分离操作在化工生产中的作用 1．作用：分离设备费用和分离操作费用占总生产费的比例很大。 2．分类： ①机械分离：过滤、沉降 ②传质分离： 两相间：利用混合物中各组分在两相中的溶解度或挥发性等物理性质的差异，使某一或某些组分在相间转移（如吸收、精馏、萃取）。 一相中：热扩散、膜分离。 1-2化工生产中常见的传质操作 1．蒸馏：分离液体混合物，利用各组分挥发性的差异 2．吸收与解吸：分离气体混合物，利用气体溶解度的差异 3．液-液萃取：分离液体混合物，利用各组分溶解度的差异 4．吸附：分离气体或液体混合物，利用各组分在固体上吸附程度的差异5．干燥：固、气分离 6．膜分离：分离气体或液体混合物 7．热扩散：由于温度梯度而引起的物质扩散。

§2 传 质 过 程 机 理 传质过程： ①扩散物质从一相主体向界面传递 ②扩散物质在界面上从一相进入另一相 ③扩散物质从界面向另一相传递 2-1单相中的传质 一．分子扩散与菲克定律 1.分子扩散 在一相内有浓度差异存在时，由于分子的热运动，而造成的物质传递现象。 分子扩散速率（通量）A,0N ：单位时间内通过单位截面积而扩散的物质量。 2.费克（Fick ）定律（只适用于双组分混合物） =-A A,0AB dc N D dl （因A dc dl 为负值，加“-”使A,0N 为正） A,0N ——组分A 的分子扩散速率，)/(2s m kmol ?； A dc dl ——组分A 在扩散方向的浓度梯度，4/m kmol ； AB D ——组分A 在组分B 中的分子扩散系数，s m /2。 AB D 的值由试验测定，可通过手册查取，见教材P183表5-2，5-3。 对理想气体混合物，由于RT p c A A =，故有=-AB A A,0D dp N RT dl 。

传质过程基础 习题

第一章传质过程基础 1. 质量比与质量分数、摩尔比与摩尔分数有何不同，它们之间的关系如何? 2. 某组分的绝对速度、扩散速度和平均速度各表示什么意义? 3. 传质的速度与通量为何有不同的表达方式，各种表达方式有何联系? 4. 分子传质(扩散)与分子传热(导热)有何异同? 5. 在进行分子传质时，主体流动是如何形成的，主体流动对分子传质通量有何影响? 6. 气体中扩散系数、液体中扩散系数各与哪些因素有关? 7. 对流传质与对流传热有何异同? 8. 提出对流传质模型的意义是什么? 9. 停滞膜模型，溶质渗透模型和表面更新模型的要点是什么，各模型求得的传质系数与扩散系数有何关系，其模型参数是什么? 10. 三传类比具有哪些理论意义和实际意义? 11. 对流传质系数有哪几种求解方法，其适用情况如何? 第二章气体吸收 1. 温度和压力对吸收过程的平衡关系有何影响? 2. 亨利定律为何具有不同的表达形式?

3. 摩尔比与摩尔分数有何不同，它们之间的关系如何? 4. 分子传质(扩散)与分子传热(导热)有何异同? 5. 在进行分子传质时，总体流动是如何形成的，总体流动对分子传质通量有何影响? 6. 讨论传质的机理、吸收过程的机理的意义是什么? 7. 双膜模型，溶质渗透模型和表面更新模型的要点是什么，各模型求得的传质系数与扩散系数有何关系，其模型参数是什么? 8. 吸收速率方程为何具有不同的表达形式? 9. 传质单元高度和传质单元数有何物理意义? 第三章蒸馏 1. 压力对蒸馏过程的汽液平衡关系有何影响，如何确定精馏塔的操作压力？ 2. 挥发度与相对挥发度有何不同，相对挥发度在精馏计算中有何重要意义？ 3. 为什么说理论板是一种假定，理论板的引入在精馏计算中有何重要意义？ 4. 在分离任务一定时，进料热状况对所需的理论板层数有何影响? 5. 进料量对理论板层数有无影响，为什么? 6. 全回流操作的特点是什么，有何实际意义？ 7. 对不正常形状的汽液平衡曲线，是否必须通过曲线的切点来确定，为什么? 8. 精馏操作回流比通常为，试分析根据哪些因素确定倍数的大小?

传质过程

第八章 传质过程导论 1．含有4CCl 蒸汽的空气，由101.3kPa(绝)、293K 压缩到l013kPa(绝)后，进行冷却冷凝，测出313K 下开始有4CCl 冷凝，混合气出冷凝器时的温度为300K 求： (l)压缩前、压缩后开始冷凝前与出冷凝器时，4CCl 蒸汽的质量分率、质量比和摩尔浓度。 (2)出冷凝器时4CCl 蒸汽冷凝的百分率。 注：a 解：(1)l013kPa(绝)，313K 下开始有4CCl 冷凝，则 0276.01013 3 .101760210 =?=y 压缩前： 131.029)0276.01(1540276.0154 0276.0=?-+??= a 15.029)0276.01(1540276.0=?-?=a 33/1015.1293314.83.1010276.0m kmol RT yp C -?=??== 压缩后开始冷凝前 131.0=a 15.0=a 32/1007.1313 314.810130276.0m kmol RT yp C -?=??== 出冷凝器时 0162.01013 3 .101760123 '=?=y

080.029)0162.01(1540162.0154 0162.0'=?-+??= a 087.029)0162.01(1540162.0'=?-?=a 33/1058.6300314.810130162.0m kmol RT yp C -?=??== (2)%42%10015.0087.015.0%100'=?-=?-a a a 解：由公式 10064+=a a x 和总 p p y i =可算得x 、y 数据入下表所示： 3．试用Fuller 等人的方法分别估算20℃、101.3kPa 下氨和二氯化硫在空气中的扩散系数D ，并将结果和表8-2中能查到的数据进行核对。 解：∑∑++?= -2 3/13 /12 /175.17] )()[()11( 1000.13B A B A NH p M M T D υυ

过程控制部分习题答案

第一章思考题与习题 1－3 常用过程控制系统可分为哪几类? 答：过程控制系统主要分为三类： 1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。它是最常用、最基本的过程控制系统。 2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。 3 ) 5．过程过渡时间ts：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳态值的±5%或±3％（根据系统要求）范围内所需要的时间。它是反映系统过渡过程快慢的质量指标，t s越小，过渡过程进行得越快。 6．峰值时间tp: 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间，（根据系统要求）范围内所需要的时间。称为峰值时间tp。它反映了系统响应的灵敏程度。 静态指标是余差，动态时间为衰减比（衰减率）、最大偏差、过程过渡时间、峰值时间。

第二章思考题与习题 2－1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）求过程的传递函数W0（S）＝H（S）/Q1（S）； 1 （3）过程的方框图：

2－2．如图所示：Q 1为过程的流入量，Q 2为流出流量，h 为液位高度，C 为容量系数，若以Q 1为过程的输入量，h 为输出量（被控量），设R 1、R 2为线性液阻，求过程的传递函数 W 0(S)＝H(S)/Q 1(S)。 2－5 某过程在阶跃扰动量Δu ＝20％，其液位过程阶跃响应数据见下表： （1） 画出液位h 的阶跃响应曲线 τ S 2210e 1 S CR R )s (Q ) s (H )s (W -+==

过程控制-第一到三章-作业

过程控制-第一到三章-作业

第一章作业 1.1 常用的评价控制系统动态性能的单项性能指标有哪些？它与误差积分指标各有何特点？ 答：(1)衰减率ψ、超调量σ、稳态误差e ss、调节时间t s、振荡频率ω；(2)单项指标用若干特征参数评价系统优劣，积分指标用误差积分综合评价系统优劣。 1.2 什么是对象的动态特性？为什么要研究对象的动态特性？ 答：(1)指被控对象的输入发生变化时，其输出（被调量）随时间变化的规律； (2)实现生产过程自动化时，对象的动态特性可以为控制工程师设计出合理的控制系统满足要求提高主要依据。 1.3 通常描述对象动态特性的方法有哪些？ 答：微分方程或传递函数。 1.4 过程控制中被控对象动态特性有哪些特点？ 答：无振荡、稳定或中性稳定、有惯性或迟延、非线性但在工作点附近可线性化。 1.11 某水槽水位阶跃响应实验为： t /s0 10 20 40 60 80 100 150 200 300 400 h /mm0 9.5 18 33 45 55 63 78 86 95 98 其中阶跃扰动量Δμ=20%。 (1)画出水位的阶跃响应曲线； (2)若该水位对象用一阶惯性环节近似，试确定其增益K和时间常数T。 解：MATLAB编程如下： %作出标幺后的响应曲线

t=[ 0 10 20 40 60 80 100 150 200 300 400 ]; h=[ 0 9.5 18 33 45 55 63 78 86 95 98 ]; x=0:0.01:400; y=interp1(t,h,x,'spline'); %三次样条函数据己知的t、h插出x的值yy=y/y(end); %输出标幺 plot(x,yy,'k'); xlabel('t/s'); ylabel('h/mm'); title('阶跃响应曲线','fontsize',10); grid; %找出最接近0.39和0.63的点 less1=find(yy<=0.39); more1=find(yy>=0.39); front1=less1(1,end); behind1=more1(1,1); cha11=0.39-yy(1,front1); cha12=yy(1,behind1)-0.39; if cha11<=cha12 t1=x(1,front1) else t1=x(1,behind1) end less2=find(yy<=0.63); more2=find(yy>=0.63); front2=less2(1,end); behind2=more2(1,1); cha21=0.63-yy(1,front2);

第一章 过程控制基本概念

第一章过程控制基本概念 教学要求：了解过程控制的发展概况及特点； 掌握过程控制系统各部分作用，系统的组成； 掌握管道及仪表流程图绘制方法，认识常见图形符号、文字代号； 学会绘制简单系统的管道及仪表流程图； 掌握控制系统的基本控制要求（稳定、快速、准确）； 掌握静态、动态及过渡过程概念； 掌握品质指标的定义，学会计算品质指标。 重点：自动控制系统的组成及各部分的功能； 负反馈概念； 控制系统的基本控制要求及质量指标。 难点：常用术语物理意义（操纵变量与扰动量区别）； 根据控制系统要求绘制方框图； 静态，过渡过程概念。 自动控制技术在工业、农业、国防和科学技术现代化中起着十分重要的作用，自动控制水平的高低也是衡量一个国家科学技术先进与否的重要标志之一。随着国民经济和国防建设的发展，自动控制技术的应用日益广泛，其重要作用也越来越显著。 生产过程自动控制（简称过程控制）-------自动控制技术在石油、化工、电力、冶金、机械、轻工、纺织等生产过程的具体应用，是自动化技术的重要组成部分。 §1.1 过程控制的发展概况及特点 一、过程控制的发展概况 在过程控制发展的历程中，生产过程的需求、控制理论的开拓和控制技术工具和手段的进展三者相互影响、相互促进，推动了过程控制不断的向前发展。纵观过程控制的发展历史，大致经历了以下几个阶段： 20世纪40年代： 手工操作状态，只有少量的检测仪表用于生产过程，操作人员主要根据观测到 的反映生产过程的关键参数，用人工来改变操作条件，凭经验去控制生产过程。 20世纪40年代末～50年代： 过程控制系统：多为单输入、单输出简单控制系统 过程检测：采用的是基地式仪表和部分单元组合仪表（气动Ⅰ型和电动Ⅰ型）； 部分生产过程实现了仪表化和局部自动化 控制理论：以反馈为中心的经典控制理论 20世纪60年代： 过程控制系统：串级、比值、均匀、前馈和选择性等多种复杂控制系统。

过程控制工程第一章答案(孙洪程著)

第一章思考题及习题 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? 答：所谓“通道”，就是某个参数影响另外一个参数的通路，这里所说的控制通道就是控制作用(一般的理解应当是控制器输出)U(s)对被控参数Y(s)的影响通路(一般的理解是控制作用通过执行器影响控制变量，然后控制变量通过被控对象再影响被控参数，即广义对象上的控制通道)。同理，干扰通道就是干扰作用F(s)对被控参数Y(s)的影响通路。干扰通道的特性对控制系统质量影响如下表所示。 控制通道的特性对控制系统质量影响如下表所示 1.2如何选择控制变量? 答：①所选控制变量必须是可控的。 ②所选控制变量应是通道放大倍数比较大者，最好大于扰动通道的放大倍数。 ③所选控制变量应使扰动通道时间常数越大越好，而控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小。 ④所选控制变量其通道纯滞后时间应越小越好。 ⑤所选控制变量应尽量使干扰点远离被控变量而靠近控制阀。 ⑥在选择控制变量时还需考虑到工艺的合理性。一般来说，生产负荷直接关系到产品的产量，不宜经常变动，在不是十分必要的情况下，不宜选择生产负荷作为控制变量 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? 答：当G c(s)=K c时，即控制器为纯比例控制，则系统的余差与比例放大倍数成反比，也就是与比例度δ成正比，即比例度越大，余差也就越大。

K c增大、δ减小，控制精度提高(余差减小)，但是系统的稳定性下降。 1.4 4：1衰减曲线法整定控制器参数的要点是什么? 答：衰减曲线法是在系统闭环情况下，将控制器积分时间T i放在最大，微分时间T d放在最小，比例度放于适当数值(一般为100%)，然后使δ由大往小逐渐改变，并在每改变一次δ值时，通过改变给定值给系统施加一个阶跃干扰，同时观察过渡过程变化情况。如果衰减比大于4：1，δ应继续减小，当衰减比小于4：1时δ应增大，直至过渡过程呈现4：1衰减时为止。找到4：1衰减振荡时的比例度δs，及振荡周期T s。再按经验公式，可以算出采用不同类型控制器使过渡过程出现4：1振荡的控制器参数值。依次将控制器参数放好。不过在放积分、微分之前应将多放在比计算值稍大(约20%)的数值上，待积分、微分放好后再将δ放到计算值上。放好控制器参数后可以再加一次干扰，验证一下过渡过程是否呈4：1衰减振荡。如果不符合要求，可适当调整一下δ值，直到达到满意为止。 1.5 图1.41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： ①影响物料出口温度的主要因素有哪些? 答：影响物料出口温度的主要有：蒸汽流量、物料流量为影 响物料出口温度的主要因素。 ②如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与控制变量 应选哪些参数?为什么? 答：被控变量为物料出口温度，控制变量为蒸汽流量。因为 物料出口温度表征了系统的质量指标，蒸汽流量是可控的，无纯 滞后，靠近控制阀，控制通道时间常数较小。 ③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：为防止在气源供气中断，或控制器出故障而无输出时出现物料凝结，应选气闭式。当出口温度降低时，要求蒸汽流量加大，即控制阀输入减小，控制器输出减小，此时控制器输入由于测量值减小而减小，控制器选正作用。 1.6 图1.42为热交换器出口温度控制系统，要求确定在下 面不同情况下控制阀开、闭形式及控制器的正、反作用： ①被加热物料在温度过高时会发生分解、自聚。 答：控制阀气闭式，控制器的反作用。 ②被加热物料在温度过低时会发生凝结。 答：控制阀气开式，控制器的正作用。

过程控制 第一到三章 作业

第一章作业 1.1 常用的评价控制系统动态性能的单项性能指标有哪些？它与误差积分指标 各有何特点？ 答：(1)衰减率ψ、超调量σ、稳态误差e ss、调节时间t s、振荡频率ω；(2)单项指标用若干特征参数评价系统优劣，积分指标用误差积分综合评价系统优劣。 1.2 什么是对象的动态特性？为什么要研究对象的动态特性？ 答：(1)指被控对象的输入发生变化时，其输出（被调量）随时间变化的规律；(2)实现生产过程自动化时，对象的动态特性可以为控制工程师设计出合理的控制系统满足要求提高主要依据。 1.3 通常描述对象动态特性的方法有哪些？ 答：微分方程或传递函数。 1.4 过程控制中被控对象动态特性有哪些特点？ 答：无振荡、稳定或中性稳定、有惯性或迟延、非线性但在工作点附近可线性化。 1.11 某水槽水位阶跃响应实验为： 其中阶跃扰动量Δμ=20%。 (1)画出水位的阶跃响应曲线； (2)若该水位对象用一阶惯性环节近似，试确定其增益K和时间常数T。

解：MATLAB编程如下： %作出标幺后的响应曲线 t=[ 0 10 20 40 60 80 100 150 200 300 400 ]; h=[ 0 9.5 18 33 45 55 63 78 86 95 98 ]; x=0:0.01:400; y=interp1(t,h,x,'spline'); %三次样条函数据己知的t、h插出x的值yy=y/y(end); %输出标幺 plot(x,yy,'k'); xlabel('t/s'); ylabel('h/mm'); title('阶跃响应曲线','fontsize',10); grid; %找出最接近0.39和0.63的点 less1=find(yy<=0.39); more1=find(yy>=0.39); front1=less1(1,end); behind1=more1(1,1);

第八章 传质过程导论 第九章 气体吸收

第八章传质过程导论 第九章气体吸收 1-1 吸收过程概述与气液平衡关系 1-1 在25℃及总压为101.3kPa的条件下，氨水溶液的相平衡关系为p*=93.90x kPa。试求 (1) 100g水中溶解1g的氨时溶液上方氨气的平衡分压和溶解度系数H； (2) 相平衡常数m。 1-2 已知在20℃和101.3kPa下，测得氨在水中的溶解度数据为：溶液上方氨平衡分压为0.8kPa时，气体在液体中溶解度为1g (NH3)/1000g(H2O)。试求在此温度和压力下，亨利系数E、相平衡常数m及溶解度系数H。 1-3 在总压为101.3kPa，温度为30℃的条件下，含有15%（体积%）SO2的混合空气与含有0.2%（体积%）SO2的水溶液接触，试判断SO2的传递方向。已知操作条件下相平衡常数m=47.9。 1-2 传质机理 1-4 组分A通过厚度为的气膜扩散到催化剂表面时，立即发生化学反应：，生成的B离开催化剂表面向气相扩散。试推导稳态扩散条件下组分A、B的扩散通量及。 1-5 假定某一块地板上洒有一层厚度为1mm的水，水温为297K，欲将这层水在297K的静止空气中蒸干，试求所需时间为若干。已知气相总压为101.3kPa，空气湿含量为0.002kg/（kg 干空气），297K时水的饱和蒸汽压为22.38 kPa。假设水的蒸发扩散距离为5mm。 1-3 吸收速率 1-6 采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的CO2。已知25℃时CO2在水中的亨利系数为1.66×105kPa，现空气中CO2的体积分率为0.06。操作条件为25℃、506.6kPa，吸收液中CO2的组成为。试求塔底处吸收总推动力?p、?c、? X和? Y。 1-7 在101.3kPa及20℃的条件下，在填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。若在操作条件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数H＝1.995kmol/(m3·kPa)。塔内某截面处甲醇的气相分压为6kPa，液相组成为2.5 kmol/m3，液膜吸收系数k L=2.08×10-5m/s，气相总吸收系数K G＝1.122×105 kmol/(m2·s·kPa)。求该截面处

过程控制-专业英语-第一章

1 INTRODUCTION TO PROCESS MEASUREMENT AND CONTRL OBJECTIVES When you complete this chapter you will be able to: ·Define process measurement ·Define process control ·Calculate simple return on investment from a process control system ·Sketch a block diagram of a process control loop ·Describe typical industrial processes under process control ·Draw simple Process and Instrumentation Diagrams (P&ID) using ISA symbols ·Describe the measuring sensor block of a control loop ·Describe the controller block of a control loop ·Describe the process adjustment block of a control loop ·Describe the signals circulating around a control loop 1.1 PROCESS MEASUREMENT AND CONTROL DEFINED Processes include anything from the heating of your house to the marketing of baby food. For our purposes, however, we will be concerned on1y with industrial processes such as the distillation of crude oil, or the digestion of wood chips to make pulp, or the conversion of pulp to paper, or the fabrication of plastic products such as 1-liter plastic soft drink bottles. These are overall processes and each of them will usually include many subprocesses. Process measurement is defined as the systematic collection of numeric values of the variables that characterize a process to the extent that the process control criteria of the process user are satisfied. As an example, if you require your house temperature to be maintained between l8o C and 24o C with an accuracy of 0.25o C, then your thermostat must measure the temperature and collect its numeric value for your furnace controller so that it will maintain this accuracy As another example, if the owner of a distillation plant making gasoline requires a certain octane range from the plant, then all the measuring and control instruments on the plant must be chosen to work together accurately to ensure that the plant achieves those criteria. As a final example, if the manufacturer of baby food wishes to make mashed carrots for the market, then he will ask a market analyst to acquire data on the potential customers of mashed carrots for babies. The purpose of process measurement is to assist a human or a machine to monitor the status 1

传质导论部分题解

第八章 传质过程导论 1. 求例8-1中以摩尔比和质量浓度表示时的平衡关系。 解:例8-1表示出的平衡关系为:气相氨分压mmHg p 6=,液相氨的质量比1a =1g 氨/100g 水 (1)以摩尔比表示: 气相 ()00796.07546==-=p P p Y 液相 ()()01059.01810017 1===W AL n n X (2)以质量浓度表示: 气相300558.0000328.017m Kg C M C AG A AG =?== 液相390.9582.017m Kg C M C AL A AL =?== 式中AG C ,AL C 之值取自例8-1。 2.空气中含有4ccl 蒸气,由atm 1,K 293压缩到atm 10后通入一冷凝器,测得K 313下开始有4ccl 冷凝,混合气出冷凝器时的温度为K 300,求, (1)压缩前及冷凝前、后4ccl 蒸气的质量分率、质量比和摩尔浓度。 (2)4ccl 蒸气冷凝的百分率。 4ccl 的饱和蒸气压数据0p 如下： 提示：在过程中那一参数保持不变？应当用什么组成进行计算？ 解：（1）冷凝后4ccl 在空气中的分压3p 等于K 300下的蒸气压：mmHg p 1233=；冷凝前的分压2p 等于K 313下的蒸气压mmHg p 2102=；压缩前的分压1p 为2p 的 101，即mmH g 21。4ccl 的分子量154=M 。由于混合气体的分子量尚未求得，故 以先计算质量比为便。

压缩前 质量比1a = ()空气M M p p ? -11760 =29 15473921?=1509.0 质量分率1a =1 11a a += 1509 .11509 .0=1311.0 摩尔浓度1c = 11RT p =293 36.6221?=300115.0m Kmol 冷凝前质量比和质量分率在压缩过程中保持不变,故 1509012.a a ==，1311.012==a a 而摩尔浓度取为K 313下的： 2c = 22RT p =313 36.62210?=301076.0m Kmol 冷凝后 3a = 29154760033? -p p =29 154 7477123?=0874.0 3a =0803.00874.10874.0= =3c 300657.030036.62123m Kmol =? (2)在冷凝过程中气相中的空气量不变，故应当用空气为物料衡算的基准，即用比质量分率作计算： 冷凝分率 2 3 2a a a -=- 11509 .00874 .0=421.0 即1.42﹪ 3.一园筒形容器高m 2.1，直径m 1，内盛4ccl 液体至32，器顶有一与外界平衡压力的小孔。由于昼夜温度的差异，器内的空气将因空气的膨胀、收缩而通过小孔发生“呼吸”现象（取大气压为atm 1，忽略其变化所引起的呼吸）。若某天的最高、最低温度分别为20℃及10℃，试求因呼吸而损失的4ccl 量（可作适当的简化近似，如蒸气压可取平均温度下的，作为常数）。 解：呼出的气体重：△n = ??? ? ??-=-212111T T R pV RT pV RT pV 式中 =p a t m 1, V =()()314.012.143212=?? ? ????? ? ?-π3 m

过程控制工程第一章答案

第一章思考题及习题 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? 答：所谓“通道”，就是某个参数影响另外一个参数的通路，这里所说的控制通道就是控制作用(一般的理解应当是控制器输出)U(s)对被控参数Y(s)的影响通路(一般的理解是控制作用通过执行器影响控制变量，然后控制变量通过被控对象再影响被控参数，即广义对象上的控制通道)。同理，干扰通道就是干扰作用F(s)对被控参数Y(s)的影响通路。干扰通道的特性对控制系统质量影响如下表所示。 控制通道的特性对控制系统质量影响如下表所示 如何选择控制变量? 答：①所选控制变量必须是可控的。 ②所选控制变量应是通道放大倍数比较大者，最好大于扰动通道的放大倍数。 ③所选控制变量应使扰动通道时间常数越大越好，而控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小。 ④所选控制变量其通道纯滞后时间应越小越好。 ⑤所选控制变量应尽量使干扰点远离被控变量而靠近控制阀。 ⑥在选择控制变量时还需考虑到工艺的合理性。一般来说，生产负荷直接关系到产品的产量，不宜经常变动，在不是十分必要的情况下，不宜选择生产负荷作为控制变量 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? 答：当G c(s)=K c时，即控制器为纯比例控制，则系统的余差与比例放大倍数成反比，也就是与比例度δ成正比，即比例度越大，余差也就越大。

K c增大、δ减小，控制精度提高(余差减小)，但是系统的稳定性下降。 4：1衰减曲线法整定控制器参数的要点是什么? 答：衰减曲线法是在系统闭环情况下，将控制器积分时间T i放在最大，微分时间T d放在最小，比例度放于适当数值(一般为100%)，然后使δ由大往小逐渐改变，并在每改变一次δ值时，通过改变给定值给系统施加一个阶跃干扰，同时观察过渡过程变化情况。如果衰减比大于4：1，δ应继续减小，当衰减比小于4：1时δ应增大，直至过渡过程呈现4：1衰减时为止。找到4：1衰减振荡时的比例度δs，及振荡周期T s。再按经验公式，可以算出采用不同类型控制器使过渡过程出现4：1振荡的控制器参数值。依次将控制器参数放好。不过在放积分、微分之前应将多放在比计算值稍大(约20%)的数值上，待积分、微分放好后再将δ放到计算值上。放好控制器参数后可以再加一次干扰，验证一下过渡过程是否呈4：1衰减振荡。如果不符合要求，可适当调整一下δ值，直到达到满意为止。 图为一蒸汽加热设备，利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出。试问： ①影响物料出口温度的主要因素有哪些? 答：影响物料出口温度的主要有：蒸汽流量、物料流量为影响物料出口温度的主要因素。 ②如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与控制变量应选哪些参数?为什么? 答：被控变量为物料出口温度，控制变量为蒸汽流量。因为物料出口温度表征了系统的质量指标，蒸汽流量是可控的，无纯滞后，靠近控制阀，控制通道时间常数较小。 ③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：为防止在气源供气中断，或控制器出故障而无输出时出现物料凝结，应选气闭式。当出口温度降低时，要求蒸汽流量加大，即控制阀输入减小，控制器输出减小，此时控制器输入由于测量值减小而减小，控制器选正作用。 图为热交换器出口温度控制系统，要求确定在下面不同情况下控制阀开、闭形式及控制器的正、反作用： ①被加热物料在温度过高时会发生分解、自聚。 答：控制阀气闭式，控制器的反作用。 ②被加热物料在温度过低时会发生凝结。 答：控制阀气开式，控制器的正作用。 ③如果控制变量为冷却水流量，该地区最低温度在0℃以下，如何防止热交换器被冻坏。 答：控制阀气闭式，控制器的反作用。 单回路系统方块图如图所示。试问当系统中某组成环节的参数发生变化时，系统质量会有何变化?为什么?