過(guò)程控制試題庫(kù)

1、過(guò)程控制期末試題庫(kù)一、填空題（本題共計(jì) 10 分，包括 3 小題， 10 個(gè)填空，每空 1 分）1 一般一個(gè)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由（檢測(cè) /變送）裝置、（被控對(duì)象）、（調(diào)節(jié)）器和（執(zhí) 行）機(jī)構(gòu)組成。2 過(guò)程控制系統(tǒng)常用的參數(shù)整定方法有： （經(jīng)驗(yàn)法）、（衰減曲線(xiàn)法）、（穩(wěn)定邊界 法/臨界比例度法）和（響應(yīng)曲線(xiàn)法） 。3. 在PID調(diào)節(jié)器中，調(diào)節(jié)器的Kc越大，表示調(diào)節(jié)作用（越強(qiáng)）,Ti值越大，表示 積分作用（減弱）， Td 值越大表示微分作用（增強(qiáng)） 。4. 常見(jiàn)的過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分為下列幾種典型形式： （操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)） 、直 接數(shù)字控制系統(tǒng)、 （監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)） 、（集散控制系統(tǒng)）和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控

2、制 系統(tǒng)。5. 在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，根據(jù)設(shè)定值的不同形式，又可分為定值控制系統(tǒng)，隨動(dòng)控 制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。1）定值控制系統(tǒng) 特點(diǎn)：設(shè)定值是（固定不變） ； 作用：保證在（擾動(dòng)）作用下使被控變量始終保持在設(shè)定值上。2）隨動(dòng)控制系統(tǒng) 特點(diǎn)：設(shè)定值是一個(gè)（變化量） ； 作用：保證在各種條件下系統(tǒng)的輸出（及時(shí)跟蹤設(shè)定值變化） 。3）程序控制系統(tǒng) 特點(diǎn)：設(shè)定值是一個(gè)（按一定時(shí)間程序變化的時(shí)間函數(shù)） ； 作用：保證在各種條件下系統(tǒng)的輸出（按規(guī)定的程序自動(dòng)變化） 。6. 熱電偶溫度計(jì)的基本組成部分部分是（熱電偶） 、（測(cè)量?jī)x表）、（連接熱電偶） 和（測(cè)量?jī)x表的導(dǎo)線(xiàn)） 。7. 串級(jí)控制系統(tǒng)能迅速克服進(jìn)入（副

3、）回路的擾動(dòng)，改善（主）控制器的廣義對(duì) 象特性，容許（副）回路內(nèi)各環(huán)節(jié)的特性在一定的范圍內(nèi)變動(dòng)而不影響整個(gè)系 統(tǒng)的控制品質(zhì)。8. 定值控制系統(tǒng)是按（偏差）進(jìn)行控制的，而前饋控制是按（擾動(dòng)）進(jìn)行控制 的；前者是（閉）環(huán)控制，后者是（開(kāi)）環(huán)控制。二、選擇題（本題共計(jì) 10 分，包括 5 小題，每題 2分）1. 由于微分調(diào)節(jié)規(guī)律有超前作用，因此調(diào)節(jié)器加入微分作用主要是用來(lái)（C）A. 克服調(diào)節(jié)對(duì)象的慣性滯后（時(shí)間常數(shù) T）,容量滯后t和純滯后T.B. 克服調(diào)節(jié)對(duì)象的純滯后 T.C. 克服調(diào)節(jié)對(duì)象的慣性滯后（時(shí)間常數(shù) T）,容量滯后t.2. 定值調(diào)節(jié)是一種能對(duì)（ A ）進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)系統(tǒng)。A. 測(cè)量與給

4、定之間的偏差B. 被調(diào)量的變化C 干擾量的變化D. 設(shè)定值的變化3. 定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)是（X）環(huán)調(diào)節(jié)，前饋系統(tǒng)是（X）環(huán)調(diào)節(jié)（B ）。A 開(kāi)，閉B閉，開(kāi)C. 開(kāi)，開(kāi)D .閉，閉4. 調(diào)節(jié)系統(tǒng)在純比作用下已整定好，加入積分作用后，為保證原穩(wěn)定度，此時(shí)應(yīng) 將比例度（ A ）。A. 增大B. 減小C. 不變D .先增大后減小5. 成分、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律，通常選用（C）。A. PIB. PDC. PID6. .流量、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律，通常選用（ A ）。A. PIB. PDC. PID7. 液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律，通常選用（ D ）。A. PIB. PDC. PIDD. P8. 調(diào)節(jié)系統(tǒng)中調(diào)節(jié)

5、器正、反作用的確定是根據(jù) （B）：A .實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回路的正反饋。B. 實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回路的負(fù)反饋。C. 系統(tǒng)放大倍數(shù)恰到好處D. 生產(chǎn)的安全性。9. 單純的前饋調(diào)節(jié)是一種能對(duì)（C）進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)系統(tǒng)。A. 測(cè)量與給定之間的偏差B. 被調(diào)量的變化C. 干擾量的變化10. 定值調(diào)節(jié)是一種能對(duì)（A）進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)系統(tǒng)。A. 測(cè)量與給定之間的偏差B. 被調(diào)量的變化C. 干擾量的變化11. 熱電偶溫度計(jì) （ C）A）是利用兩個(gè)相互接觸金屬導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)特性進(jìn)行測(cè)溫的。B）是利用兩個(gè)相互接觸金屬導(dǎo)體的接觸電動(dòng)勢(shì)特性進(jìn)行測(cè)溫的。C) 是利用兩個(gè)相互接觸金屬導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)和接觸電動(dòng)勢(shì)特性進(jìn)行測(cè)溫的D) 是利用兩個(gè)

6、非接觸金屬導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)和接觸電動(dòng)勢(shì)特性進(jìn)行測(cè)溫的12. 下面的敘述中哪一個(gè)是最為合理的( D)A) 控制系統(tǒng)的時(shí)間滯后現(xiàn)象主要是由于被控對(duì)象的慣性特性引起的。B) 控制系統(tǒng)的時(shí)間滯后現(xiàn)象主要是由于檢測(cè)裝置的安裝位置引起的。C) 控制系統(tǒng)的時(shí)間滯后現(xiàn)象對(duì)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性無(wú)影響。D) 以上三種敘述都不完整。13. DCS的中文含意是：(B)A) 比例、積分、微分控制。B) 分布式控制系統(tǒng)。C) 可編程序控制器。D) 以上三個(gè)都不正確。三、判斷題： 判斷下列陳述的對(duì)錯(cuò)。你認(rèn)為正確的，在每道題后面的括號(hào)里打V,否則打X(本題共計(jì)20分，包括10題，每題2分)1. 與DCS相比，F(xiàn)ieldbus的主

7、要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)之一是實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)徹底的分散 V2. 熱電阻溫度計(jì)需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償才能正常工作。不3. PID的含義是比例、積分和微分。V 4. 前饋控制系統(tǒng)是一種定值控制，一般情況下前饋控制可以單獨(dú)使用。不5. 用 Smith 補(bǔ)償器來(lái)處理大時(shí)延控制對(duì)象時(shí)，不必要提供精確的對(duì)象數(shù)學(xué)模型。不6. 被控對(duì)象特性是指被控對(duì)象輸入與輸出之間的關(guān)系。V7. 串級(jí)控制系統(tǒng)中的副控制器給定值是由主控制器的輸出決定的，所以副控制器相當(dāng)于一個(gè)閉環(huán)定值控制系統(tǒng)。各8. 衰減比n表示系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)變化兩個(gè)周期后的衰減快慢。不9. 熱電阻溫度計(jì)和熱電偶溫度計(jì)一樣，測(cè)溫時(shí)需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。不10. 一個(gè)單回路控制系統(tǒng)由

8、控制器、執(zhí)行器、檢測(cè)變送裝置和被控對(duì)象組成。 V11. 在比值控制系統(tǒng)中，一般選擇易調(diào)節(jié)的量為主變量，易測(cè)量的量為副變量。不12. DDC的中文含義是直接數(shù)字控制。V13. 被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性是描述被控對(duì)象輸入輸出關(guān)系動(dòng)態(tài)特征的。V14. 串級(jí)控制系統(tǒng)適用于容量滯后較小的生產(chǎn)工藝過(guò)程。不15 前饋控制系統(tǒng)一般可單獨(dú)使用，因?yàn)槠淇刂凭雀撸也皇芡饨绺蓴_影響。不16. 前饋控制與定值控制的原理相同，都是以偏差進(jìn)行調(diào)解的。不17. 被控對(duì)象的存滯后時(shí)間常數(shù)是由于其自身的慣性特性引起的。不18在串級(jí)控制中，副控制器的輸入值為主控制器的輸出。V四、簡(jiǎn)答題（本題共計(jì) 15分，包括 5小題，每題 3分）1

9、 什么是定值控制系統(tǒng)？答案 ：定值控制系統(tǒng)是指設(shè)定值恒定不變的控制系統(tǒng)。定值控制系統(tǒng)的作用是克 服擾動(dòng)對(duì)被控變量的影響，使被控變量最終回到設(shè)定值或其附近 . 以后無(wú)特殊說(shuō)明 控制系統(tǒng)均指定值控制系統(tǒng)而言。2什么是隨動(dòng)控制系統(tǒng)？答案 ：隨動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)定值是不斷變化的，隨動(dòng)控制系統(tǒng)的作用是使被控變量 能夠盡快地 , 準(zhǔn)確無(wú)誤地跟蹤設(shè)定值的變化而變化。3什么是程序控制系統(tǒng)？答案 ：程序控制系統(tǒng)的設(shè)定值也是變化的，但它是一個(gè)已知的時(shí)間函數(shù)，即設(shè)定 值按一定的時(shí)間程序變化。4什么是調(diào)節(jié) （ 被控） 對(duì)象，給定值和偏差？ 答案：自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備叫做調(diào)節(jié)對(duì)象或簡(jiǎn)稱(chēng)對(duì)象，而生產(chǎn)中要求保持的 工藝指標(biāo)，

10、稱(chēng)為給定值。對(duì)于自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，習(xí)慣采用給定值 R 減去測(cè)量值 Y 作為偏差e,即e=R-Y，給定值R大于測(cè)量值丫時(shí)為正偏差，而給定值 R小于測(cè)量 值 Y 時(shí)為負(fù)偏差。5 什么叫絕對(duì)壓力、表壓及真空度 ?它們的相互關(guān)系是怎樣的 ? 答案：絕對(duì)壓力：絕對(duì)真空下的壓力稱(chēng)為絕對(duì)零壓，以絕對(duì)零壓為基準(zhǔn)來(lái)表示的壓力叫絕 對(duì)壓力。表壓力：當(dāng)絕對(duì)壓力大于大氣壓力時(shí)，絕對(duì)壓力高于大氣壓力的數(shù)值稱(chēng)為表壓力， 簡(jiǎn)稱(chēng)表壓。真空度：當(dāng)絕對(duì)壓力小于大氣壓力時(shí)，絕對(duì)壓力低于大氣壓力的數(shù)值稱(chēng)為真空度或 負(fù)壓。絕對(duì)壓力、大氣壓、表壓、真空度之間的相互關(guān)系如圖所示妝彳真空0紀(jì)對(duì)壓為零6.7簡(jiǎn)述PID調(diào)節(jié)器Kc、T和Td的作用是

11、什么？答案：在PID調(diào)節(jié)器中，Kc越大，表示調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，T值越大，表示積分作用 減弱，Td值越大表示微分作用增強(qiáng)。8.有一流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，信號(hào)傳輸管線(xiàn)很長(zhǎng)，因此，系統(tǒng)產(chǎn)生較大的傳送滯后。有 人設(shè)想給調(diào)節(jié)器后加微分器來(lái)改善系統(tǒng)特性，試問(wèn)這種設(shè)想合理否？為什么？ 若不合理，應(yīng)采取什么措施合理？答案：這種設(shè)想不合理，因?yàn)樾盘?hào)傳送滯后是純滯后，而微分作用不能克服純滯 后。解決這一問(wèn)題合理的措施是采用 1:1繼動(dòng)器加在信號(hào)傳輸線(xiàn)之間，以增大信號(hào)流 速，從而減小傳輸滯后，改善系統(tǒng)特性。9 .利用微分作用來(lái)克服控制系統(tǒng)的信號(hào)傳遞滯后的設(shè)想是否合理與正確？ 答案：這種設(shè)想不合理，因?yàn)樾盘?hào)傳送滯后是純滯后，而微

12、分作用不能克服純滯 后。合理的措施是采用1:1繼動(dòng)器加在信號(hào)傳輸線(xiàn)之間，以增大信號(hào)流速，從而 減小傳輸滯后，改善系統(tǒng)特性。10. 通常在什么場(chǎng)合下選用比例（P），比例積 （PI），比例積分微分（PID）調(diào) 節(jié)規(guī)律？答案：比例調(diào)節(jié)規(guī)律適用于負(fù)載變化較小，純滯后不太大而工藝要求不高又允許 有余差的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律適用于對(duì)象調(diào)節(jié)通道時(shí)間常數(shù)較小，系統(tǒng)負(fù)載變化不大（需要消 除干擾引起的余差），純滯后不大（時(shí)間常數(shù)不是太大）而被調(diào)參數(shù)不允許與給定 值有偏差的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律適用于容量滯后較大，純滯后不太大，不允許有余差的對(duì)象11. 試簡(jiǎn)述臨界比例度法及其特點(diǎn)。答案：臨界比例度法是在純

13、比例運(yùn)行下通過(guò)試驗(yàn)，得到臨界比例度靠和臨界周期 Tk,然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的關(guān)系求出控制器各參數(shù)值。這種方法比較簡(jiǎn)單、易于掌握和判斷，適用于一般的控制系統(tǒng)。但是不適用于臨界 比例度小的系統(tǒng)和不允許產(chǎn)生等幅振蕩的系統(tǒng)，否則易影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行或造成 事故。12. 試簡(jiǎn)述衰減曲線(xiàn)法及其特點(diǎn) 答案：衰減曲線(xiàn)法是在純比例運(yùn)行下通過(guò)使系統(tǒng)產(chǎn)生衰減震蕩，得到衰減比例度s和衰減周期Ts （或上升時(shí)間T升）,然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的關(guān)系求出控制器各 參數(shù)值。這種方法比較簡(jiǎn)便，整定質(zhì)量高，整定過(guò)程安全可靠，應(yīng)用廣泛，但對(duì)于干擾頻 繁，記錄曲線(xiàn)不規(guī)則的系統(tǒng)難于應(yīng)用。13. 簡(jiǎn)述熱電偶溫度計(jì)組成部分及各部件的功能。（

14、本題每寫(xiě)出1個(gè)組成部分得 1分，每寫(xiě)出1個(gè)組成部分功能得1分）答案：熱電偶溫度計(jì)的基本組成部分有：熱電偶、測(cè)量?jī)x表、連接熱電偶和測(cè)量 儀表的導(dǎo)線(xiàn)。如下圖所示圖題4 （2）熱電偶是系統(tǒng)中的測(cè)溫元件，測(cè)量?jī)x表是用來(lái)檢測(cè)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)信號(hào)的，可 以采用動(dòng)圈式儀表或電位差計(jì)，導(dǎo)線(xiàn)用來(lái)連接熱電偶與測(cè)量?jī)x表。為了提高測(cè)量精 度，一般都要采用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)和考慮冷端溫度補(bǔ)償。14. 串級(jí)控制系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)？主要使用在哪些場(chǎng)合？答案：串級(jí)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)為：（每寫(xiě)出1個(gè)應(yīng)用場(chǎng)合的得2分）a）在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，它是由兩個(gè)串接工作的控制器構(gòu)成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)；b）系統(tǒng)的目的在于通過(guò)設(shè)置副變量來(lái)提高對(duì)主變量的控制質(zhì)量；

15、c）由于副回路的存在，對(duì)進(jìn)入副回路的干擾有超前控制的作用，因而減少了 干擾對(duì)主變量的影響；d）系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷改變時(shí)有一定的自適應(yīng)能力。串級(jí)控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于：對(duì)象的滯后和時(shí)間常數(shù)很大、干擾作用強(qiáng)而頻繁、負(fù)荷 變化大、對(duì)控制質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合。15. 簡(jiǎn)述建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型兩種主要方法：（每寫(xiě)出1種方法的得2分） 答案：一是機(jī)理分析法：機(jī)理分析法是通過(guò)對(duì)對(duì)象內(nèi)部運(yùn)動(dòng)機(jī)理的分析，根據(jù)對(duì)象中物理或化學(xué)變化的規(guī)律 （比如三大守恒定律等 ），在忽略一些次要因素或做出一些近似處理后推導(dǎo)出的對(duì)象特性方程。通過(guò)這種方法得到的數(shù)學(xué)模型稱(chēng)之為機(jī)理模型， 它們的表現(xiàn)形式往往是微分方程或代數(shù)方程。二是實(shí)驗(yàn)測(cè)取法： 實(shí)驗(yàn)測(cè)

16、取法是在所要研究的對(duì)象上，人為施加一定的輸入作 用，然后，用儀器測(cè)取并記錄表征對(duì)象特性的物理量隨時(shí)間變化的規(guī)律，即得到一 系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)曲線(xiàn)。然后對(duì)這些數(shù)據(jù)或曲線(xiàn)進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，求取對(duì)象 的特性參數(shù)，進(jìn)而得到對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。16復(fù)合前饋控制中的兩種典型形式是什么？（4）答案：前饋 -反饋控制和前饋 -串級(jí)控制。17熱電偶有哪幾種冷端補(bǔ)償方法？（ 6）答案：a)冷端溫度冰浴法b)計(jì)算修正法c)補(bǔ)償電橋法18寫(xiě)出任意三種常用的控制器參數(shù)整定方法（6）答案：a)經(jīng)驗(yàn)法b)穩(wěn)定邊界法c)衰減曲線(xiàn)法d)響應(yīng)曲線(xiàn)法e)衰減頻率特性法 （答出其中任意三種者得6分，每答出 1種得 2 分）19什么是串

17、級(jí)控制，它由哪些基本環(huán)節(jié)組成？答案：將兩臺(tái)控制器串聯(lián)在一起，使被控量的控制器的輸出作為輔助控制量控制器的給定值，而輔助控制器輸出控制一臺(tái)控制閥的控制系統(tǒng)就是串級(jí)控制系統(tǒng)。串級(jí)控制系統(tǒng)一般由主被控對(duì)象、副被控對(duì)象、控制閥、主控制器、副控制器、主 變送裝置、副變送裝置組成。20 簡(jiǎn)述大時(shí)延控制系統(tǒng) Smith 預(yù)估補(bǔ)償方案的特點(diǎn)。答案： Smith 預(yù)估補(bǔ)償方案的特點(diǎn)是預(yù)估出過(guò)程在基本擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性，然后由 預(yù)估器進(jìn)行補(bǔ)償，力圖使被延遲了 時(shí)間的被調(diào)量超前反映到控制器，使控制器提 前動(dòng)作，從而明顯的減小超調(diào)量和加速調(diào)節(jié)過(guò)程，改善控制系統(tǒng)的品質(zhì)。21 簡(jiǎn)述什么是有自衡能力的被控對(duì)象。答案： 當(dāng)被控

18、對(duì)象受到干擾作用，平衡狀態(tài)被破壞后，不需要外加控制作用，能 依靠自身達(dá)到新的平衡狀態(tài)的能力稱(chēng)為有自衡能力，這種對(duì)象稱(chēng)為有自衡能力的被控對(duì)象。22. 前饋控制適用于什么場(chǎng)合？答案：前饋控制是按擾動(dòng)而進(jìn)行控制的，因此，前饋控制常用于的場(chǎng)合：a）一是擾動(dòng)必須可測(cè)，否則無(wú)法實(shí)施控制；b）二是必須經(jīng)常有比較顯著和比較頻繁的擾動(dòng)，否則無(wú)此必要。c）三是存在對(duì)被控參數(shù)影響較大且不易直接控制的擾動(dòng)。23. 分別說(shuō)明比例、積分、微分控制對(duì)控制系統(tǒng)的作用。答案：比例控制影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性；積分控制的作用是可以消 除系統(tǒng)余差；微分控制可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，克服對(duì)象容量滯后的影響。24. 前饋控制適用

19、于什么樣的場(chǎng)合？前饋控制是按擾動(dòng)而進(jìn)行控制的，因此，前饋控制常用于以下場(chǎng)合：1）擾動(dòng)必須是可測(cè)的，否則無(wú)法實(shí)施控制；2）必須經(jīng)常有比較明顯和頻繁的擾動(dòng)，否則沒(méi)有 必要；3）存在對(duì)被控參數(shù)較大而且不易直接控制的擾動(dòng)。25. 為什么前饋控制常與反饋控制構(gòu)成前饋一反饋控制系統(tǒng)？答案：前饋控制是一種補(bǔ)償控制。一般來(lái)講，前饋控制無(wú)法全部補(bǔ)償擾動(dòng)對(duì)被控 變量所產(chǎn)生的影響。因此，單純的前饋控制系統(tǒng)在應(yīng)用中就會(huì)帶來(lái)一定的局限性。為克服這一弊端，前饋控制常與反饋控制聯(lián)用，構(gòu)成前饋一反饋控制系統(tǒng)。對(duì)最主要的、顯著的、頻繁的無(wú)法直接控制的擾動(dòng)，由前饋來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償控制；對(duì)無(wú)法完全 補(bǔ)償?shù)臄_動(dòng)影響，由反饋控制根據(jù)其對(duì)被控

20、變量所產(chǎn)生的偏差大小來(lái)進(jìn)行控制。26. 控制器的正反作用是如何確定的？ 五、計(jì)算題（本題共計(jì)15分，包括2小題）1. （ 5分）某控制系統(tǒng)用穩(wěn)定邊界法分別整定控制器參數(shù)，已知臨界比例度k 25%，Tk 4.5min，試分別確定用PI和PID作用時(shí)的控制器參數(shù)。穩(wěn) 定邊界法計(jì)算表如下。控制參數(shù)控制作用'、TiTdP2 k-PI2.2 k0.85Tk-PID1.7 k0.5Tk0.13Tk解:對(duì)于PI控制器查表得：P 2.2 k 2.2 25%0.55Ti0.85Tk 0.85 4.5 3.825對(duì)于PI D控制器查表得：P 2.2 k 2.2 25%0.55Ti0.85Tk 0.85 4

21、.5 3.825Td0.13Tk 0.13 4.5 0.5852. （ 5分）某控制系統(tǒng)用4: 1衰減曲線(xiàn)法分別整定控制器參數(shù)。將積分時(shí)間調(diào)至 最大，微分時(shí)間調(diào)至最小，對(duì)系統(tǒng)施加階躍信號(hào)，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)后系統(tǒng)的衰減比為4： 1，此時(shí)記錄下來(lái)的比例度s 56%和時(shí)間參數(shù)Ts 5.1min。試分別確定用PI和PID作用時(shí)的控制器參數(shù)。4： 1衰減曲線(xiàn)整定經(jīng)驗(yàn)參數(shù)表如下?？刂茀?shù) 控制作用、TiTdPs-PI1.2 s0. 5Ts-PID0.8 s0.3Ts0.1Ts解：對(duì)于PI控制器查表得：P 1.2 s 1.2 56%0.67TI 0.5Tk 0.5 5.12.55對(duì)于PI D控制器查表得：P 0.8

22、 s 0.8 56%0.48TI 0.3Tk 0.3 5.1 1.53Td 0.1Ts 0.1 5.1 0.513. （ 10分）一個(gè)流量雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)如題5.2圖所示。其比值用DDZ-川型乘法器實(shí)現(xiàn)。已知 Q1max 26500m3/h，Qzmax 32000m3/h。求：a）畫(huà)出控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。b）當(dāng)I。16mA時(shí)，比值控制系統(tǒng)的比值 K及比值系數(shù)K'分別為多少c) 待比值系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，測(cè)得Il 16mA，試計(jì)算此時(shí)的丨2為多大。1|X3D »片16題5.2圖流量雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)原理圖解：1)由于I。 K 164得 K I0 4 /16(16 4)/16 0.75所

23、以KKQ K K Qgmax 0.75 32000 0.9 Q2maxQ1max265002)I 4mA由儀表的比例系數(shù)定義，K' 12II 4mA得：丨2K'(h 4 mA) 4 mA 即：丨20.9 (10 4) 49.4mA 3已知4 一個(gè)比值流量控制系統(tǒng)用DDZ-川型乘法器來(lái)進(jìn)行比值運(yùn)算，其原理圖如題圖所示。流量用孔板配差壓變送器來(lái)測(cè)量，但沒(méi)有開(kāi)方器，Q1max 3600 kg/h，Q2max 2000 kg/h。a) 試畫(huà)出比值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。b) 如果要求比值為Q1 :Q2 2:1，應(yīng)如何設(shè)置乘法器的設(shè)定值I。(乘法器的輸出I ' 4)仏 4)4)解：流量

24、的最大量程分別為 Flmax 3600 kg/h , F?max 2000kg/h。流量與檢測(cè)電流 的關(guān)系為，Ii 16 匚 4 , I216 -F 4，流量比值為K 旦，乘法器的輸F1maxF2maxF1出為 i' （I1 4） （I° 4） 4。16穩(wěn)態(tài)時(shí)有 I' I2，即：I24）（I° 4）4，I016（l2 4）4，16（I1 4）I016K' 4。不加開(kāi)方器情況，要進(jìn)行非線(xiàn)性處理:2UmaxK非n性K2F1max1 3600220.90.81F2maxF1F2max2 2000乘法器的設(shè)置值：10K非線(xiàn)性1640.8116 416.96m

25、A六、應(yīng)用題（15）1.為了獲得被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，常用的實(shí)驗(yàn)方法之是給被控對(duì)象施加一個(gè)階躍擾動(dòng)信號(hào)，觀察其響應(yīng)，從而有觀察到的信息分析其特性。但由于某些生產(chǎn) 過(guò)程的被控對(duì)象不允許長(zhǎng)時(shí)間施加這樣的干擾信號(hào)，所以人們采用矩形脈沖信 號(hào)取代階躍擾動(dòng)，獲得觀測(cè)數(shù)據(jù)，再將脈沖響應(yīng)曲線(xiàn)轉(zhuǎn)換成階躍響應(yīng)曲線(xiàn)，以 便于特性提取。題圖6為一個(gè)矩形擾動(dòng)脈沖X （寬度為t0,高度為A）施加到 被控對(duì)象上的響應(yīng)曲線(xiàn) y。用所學(xué)過(guò)的控制理論知識(shí)，將該脈沖響應(yīng)曲線(xiàn)轉(zhuǎn)換 成高度為A的階躍信號(hào)響應(yīng)曲線(xiàn)。要求分析轉(zhuǎn)換機(jī)理，寫(xiě)出轉(zhuǎn)換步驟。脈沖擾動(dòng)輸入題6圖矩形脈沖輸入/輸出曲線(xiàn)答：設(shè)被控對(duì)象特性為線(xiàn)性特性，由疊加原理，輸入一個(gè)矩

26、形脈沖信號(hào)，相當(dāng)于 施加兩個(gè)階躍信號(hào)，一個(gè)在t=0處，另一個(gè)在t=to處。設(shè)階躍響應(yīng)為yi，將所測(cè)繪的響應(yīng)曲線(xiàn)按時(shí)間間隔to等分。在第一區(qū)間，yi(to)= yi(to)。在第二區(qū)間 yi(2to)= y(2to)+ yi(to)。第三區(qū)間，yi(3to)= y(3to)+ yi(2to)。以此 類(lèi)推，將前一區(qū)間的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)疊加到本區(qū)間的脈沖響應(yīng)曲線(xiàn)上，即可得到本區(qū) 間的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)。其響應(yīng)曲線(xiàn)見(jiàn)下圖。A _巾脈沖擾動(dòng)輸入階躍響應(yīng)曲線(xiàn)2. 為了獲得被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，常用的實(shí)驗(yàn)方法之一是給被控對(duì)象施加一個(gè)階 躍擾動(dòng)信號(hào)，觀察其響應(yīng)，從而有觀察到的信息分析其特性。但由于某些生產(chǎn) 過(guò)程的被控對(duì)象

27、不允許長(zhǎng)時(shí)間施加這樣的干擾信號(hào)，所以人們采用矩形脈沖信 號(hào)取代階躍擾動(dòng)，獲得觀測(cè)數(shù)據(jù)，再將脈沖響應(yīng)曲線(xiàn)轉(zhuǎn)換成階躍響應(yīng)曲線(xiàn)，以 便于特性提取。題圖6為一個(gè)矩形擾動(dòng)脈沖X （寬度為to,高度為A）施加到 被控對(duì)象上的響應(yīng)曲線(xiàn) y。用所學(xué)過(guò)的控制理論知識(shí)，將該脈沖響應(yīng)曲線(xiàn)轉(zhuǎn)換 成高度為A的階躍信號(hào)響應(yīng)曲線(xiàn)。要求分析轉(zhuǎn)換機(jī)理，寫(xiě)出轉(zhuǎn)換步驟。馱沖擾初縊入脈沖愉入響用3. 在某一蒸汽加熱器的控制系統(tǒng)中，用響應(yīng)曲線(xiàn)法進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。當(dāng)電動(dòng)單元組 合控制器的輸出從6mA改變到7mA時(shí)，溫度記錄儀的指針從85C升到87.8C，從原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。儀表的刻度為 50 100C，并測(cè) 出純滯后時(shí)間o=1

28、.2min,時(shí)間常數(shù)To=2.5min。如采用PI和PID控制規(guī)律，試 確定出整定參數(shù)(響應(yīng)曲線(xiàn)法控制器參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn)公式見(jiàn)附表)。解：輸入增量為：X 7 6 1mA輸出增量為：丫 87.8 85.0 2.8 C輸入量程差為：Xmax Xmin 10 0 10mA輸出量程差為：Ymax Ymin 100 5050 CY /(Ymax Ym)2.8/50所以，K0叱0.56X/(Xmax Xmin) 仍。由查表得：在選用PI控制器時(shí)，1.1 仏0 100%1.1 0.56 1.2 100%30%T。2.5Ti 3.3 0 3.3 1.2 3.96 min在選擇PID控制器時(shí)，0.85100%0.8

29、5 0.56 1.2 100%23%T02.5TI 2 02 1.22.4 minTd 0.5 00.5 1.20.6 min嗔應(yīng)密線(xiàn)注控制聽(tīng)昜數(shù)整定經(jīng)臉公武控對(duì)前悸JIPPL1,1 KK 100%HD0.B5M 年5 x 100*52%4. 用分度號(hào)為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量溫度，在沒(méi)有采取冷端溫度補(bǔ)償?shù)那闆r 下，顯示儀表指示值為500C，而這時(shí)冷端溫度為60C。試問(wèn)：實(shí)際溫度應(yīng)為多少？答：如果熱端溫度不變，設(shè)法使冷端溫度保持在20C，此時(shí)顯示儀表的指示值應(yīng)為多少？操齬-探建熱取鶉舟度表ifr.f號(hào):Kr裁比軸讎度為°ICI30304050tfO70soTO熱1也 MSS/mV+0

30、0.0000.W?O.?813).6112. M22.4362.S503,2663r«ai100J.0954.50B4.9195 J27億73m6.13T6.9397.3387.772008.1378.5378.9380討】9.7+5Ifi.UL10.36010.969LL38E1L79330012.30712.62313.03913.B74t4 29214 11215 13215,55215.97+40016 39317.24117.66418.DSB18.31318.938 3®19.7SB20.21450020,64021,0662L4932L9J922.546772

31、23.19823.62424.05024.4766002S.32715.75136 17626.59&27.00227.44527.8672S.28828-70S70029.12929.M73丹6530.55J30.m31.21431.62932.04232.43532.866SW33.277J4.09334.302S4.9IW35.314IS加36 12136,52436.925QOd17.T243S.12238.51938 91339310J9.7DJ40 09640.48840.897100041.65742/04542.43242,sn43.30243.39543.Q6S44.

32、34944.7291KXJ45. W46.13S46.61247.33647.7264B.-162120049 19249, JM49 916JO 27650.6333051M51.69752 049130052.39552.74733.09353.430屈54.125&4.46634.B07*解：顯示儀表指示值為500時(shí)，查表可得此時(shí)顯示儀表的實(shí)際輸入電勢(shì)為20.64mV，由于這個(gè)電勢(shì)是由熱電偶產(chǎn)生的，即E(t,tO)20.64mV同樣，查表可得：E(t,0) E(t,t。)E(t°,0)20.64 2.463 23.076mV由23.076mV查表可得：t=557

33、6;C。即實(shí)際溫度為 557C。當(dāng)熱端為557C，冷端為20C時(shí)，由于E (20，0) =0.798mV,故有：E(t,t°)E(t,0) E(t°,0)23.076 0.798 22.278mV由此電勢(shì)，查表可得顯示儀表指示值應(yīng)為538.4 Co5. (12)某生產(chǎn)過(guò)程需要甲乙兩種液體，甲液體的正常流量為1250m3/h,儀表量程為0-1350m3/h;乙的正常流量為150m3/h，儀表量程為0-240m3/h。如果選甲為 主變量，乙為副變量，設(shè)計(jì)一個(gè)控制乙的單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，畫(huà)出流程圖并計(jì)算 引入開(kāi)方運(yùn)算與不引入開(kāi)方運(yùn)算所分別設(shè)置的比值系數(shù)。答：采用乘法器的單閉環(huán)比值

34、控制流程框圖如圖所示（其中Qi為甲流量，Q2為乙流量）3Qmax 1350m /h: Qi的量程上限，Q2max 150m3/ h： Q2 的量程上限，3Qimin 0m /h: Qi的量程下限，Q2min 0m3/h : Q2的量程下限。1引入開(kāi)方器時(shí)，比值系數(shù)為：Q2 QKKQ1 Q2maxQ2minQ2max Q2minK'150 1350 01250 240 02不引入開(kāi)方器時(shí)：Q2Q1maxQ1min150 1350 01250 240 00.67520.67520.4566. 設(shè)計(jì)一個(gè)比例、積分（PI）調(diào)節(jié)器，控制一個(gè)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)?？刂破鞯恼{(diào)節(jié)范圍 為：0-3000E，控制

35、器的輸出為 4-20mA。當(dāng)給定被控對(duì)象一個(gè)如圖（a）所示的階躍 輸入時(shí)，測(cè)定的被控對(duì)象響應(yīng)曲線(xiàn)如圖（b）所示（響應(yīng)曲線(xiàn)法控制器參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn)公式見(jiàn)下表）。要求：計(jì)算出控制器的控制參數(shù)，畫(huà)出控制系統(tǒng)方框圖響應(yīng)曲線(xiàn)法控制器參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn)公式表調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)參數(shù)比例度%積分時(shí)間Ti微分時(shí)間TdP(K0 t/T0)X 100%PI1.1(K0T/To)X 100%3.3tPIDO.85(Ko0To)X 100%2o0.5 T答制器的輸入上下限為Pmax 20 mA和Pmin 4 mA,由測(cè)試數(shù)據(jù)得，當(dāng)輸入信號(hào)從 4mA變化到18mA時(shí)，被控對(duì)象輸出信號(hào)從到 2500 Eo0C,控0E變化由此得廣義被控對(duì)象

36、的放大系數(shù)K0,yPymaxyminPmaxPmin2500018 43000020 42500160.95300014K。PI控制器廣義被控對(duì)象r( imA100035腳加2000在測(cè)得的曲線(xiàn)上找拐點(diǎn)A,作切線(xiàn)交于B C點(diǎn)，如下圖。圖中的讀數(shù)約為：tB 3min，tC 20min。所以，T0 20 3 17min， 0 3min。由表中查得PI控制器的比例度計(jì)算公式為1.1 K°-° 100%1.1 0.95 3 100% 18.48%To17Kc 1/1/0.1848 19.11積分常數(shù)為：T|3.3 03.3 3 9.9min控制系統(tǒng)方框圖見(jiàn)下圖PI控制器廣義破控對(duì)象

37、0 95產(chǎn)17$ + 17. 已知已被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為W°(S)(TiS 1)(T2S 1)K°e在階躍擾動(dòng)r(t)變化(從r(t) 12mA變化到r(t) 16mA)的作用下，其響應(yīng)曲線(xiàn) 如下圖所示。使用階躍響應(yīng)曲線(xiàn)確定被控對(duì)象的傳遞函數(shù)中的各參數(shù)，Ko，T1和T2。二階被控對(duì)象響應(yīng)曲線(xiàn)上各特征值關(guān)系曲線(xiàn)圖見(jiàn)附圖。答：曲線(xiàn)的起始點(diǎn)為B，在曲線(xiàn)中找到拐點(diǎn)P，過(guò)拐點(diǎn)作切線(xiàn)交于C、D o1) 在階躍響應(yīng)特性曲線(xiàn)上確定出y( ) 108.5，y(0)100，y 101，y 107，T 11，。50.650.300.750.808. 對(duì)于有自衡能力的二階被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為:W°(s)K。(TiS 1)(T2S 1)Ko，其單位階躍響應(yīng)