10.图 1-22(a) 是蒸汽加热器的温度控制原理图。试画出该系统的方块图,并指出被-|||-控对象、被控变量、操纵变量和可能存在的干扰是什么?现因生产需要,要求出口物料温度-|||-从80℃提高到81℃,当仪表给定值阶跃变化后,被控变量的变化曲线如图 1-22(b) 所示。-|||-试求该系统的过渡过程品质指标:最大偏差、衰减比和余差(提示:该系统为随动控制系-|||-统,新的给定值为81 ℃)。-|||-蒸汽-|||-81.5-|||-()-|||-物料 则 80.9-|||-To Ti-|||-时间/min-|||-(a) (b)

考查要点：本题主要考查控制系统方块图的绘制、系统要素识别，以及过渡过程品质指标的计算。
解题思路：

1. 方块图绘制：明确被控对象、测量变送器、控制器、执行器的连接关系，注意干扰的引入位置。
2. 系统要素识别：根据控制目标确定被控变量（温度），通过控制手段确定操纵变量（蒸汽流量），分析可能的干扰因素（进料条件、蒸汽压力等）。
3. 品质指标计算：从过渡曲线中提取最大偏差、衰减比、余差，需注意波峰的准确识别和计算方法。

方块图绘制与系统要素分析

1. 被控对象：蒸汽加热器（接受控制信号并输出被控变量）。
2. 被控变量：物料出口温度（需控制的目标量）。
3. 操纵变量：加热蒸汽流量（通过调节蒸汽量改变温度）。
4. 干扰：进料流量、进料温度、蒸汽压力等（未被控制的输入量）。

方块图结构：

• 控制器接收偏差信号（给定值与测量值之差），输出控制信号。
• 执行器（蒸汽调节阀）根据控制器信号调整蒸汽流量。
• 被控对象（蒸汽加热器）通过热交换改变物料温度。
• 测量变送器检测温度并转换为标准信号。

过渡过程品质指标计算

最大偏差（A）

• 定义：被控变量偏离新给定值的最大值。
• 计算：从图中读取第一个峰值 $81.5^\circ C$，则
  $A = 81.5 - 81 = 0.5^\circ C$

衰减比（n）

• 定义：第一个波峰值与第二个波峰值的比值。
• 计算：
  • 第一个波峰：$81.5 - 80.7 = 0.8^\circ C$
  • 第二个波峰：$80.9 - 80.7 = 0.2^\circ C$
    $n = \frac{0.8}{0.2} = 4:1$

余差（e）

• 定义：过渡过程结束时被控变量与给定值的差值。
• 计算：最终稳定值 $80.7^\circ C$，则
  $e = 80.7 - 81 = -0.3^\circ C$