過(guò)程控制期末試題及其答案(共8頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1. 控制系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)變送的基本要求是_準(zhǔn)確_、_迅速_和 可靠 2. 從理論上講，干擾通道存在純滯后 不影響 系統(tǒng)的控制質(zhì)量。3. 離心泵的控制方案有 直流節(jié)流法 、改變泵的轉(zhuǎn)速n 改變旁路回流量。效率最差的是 改變旁路回流量 。4. 隨著控制通道的增益Ko的增加，控制作用_增強(qiáng)_ ，克服干擾能力_最大_,最大偏差_減小_系統(tǒng)的余差減小5. 控制器的選擇包括結(jié)構(gòu)材質(zhì)的選擇、 口徑的選擇 、 流量特性的選擇和正反作用的選擇。 6. 防積分飽和的措施有對(duì)控制器的輸出限幅 、限制控制器積分部分的輸出和 積分切除法。7. 如果對(duì)象擾動(dòng)通道增益Kf

2、增加，擾動(dòng)作用_增強(qiáng)_,系統(tǒng)的余差_增大_,最大偏差_增大_。8. 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的組成，各部位的作用是什么？解答： 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由檢測(cè)變送裝置、控制器、執(zhí)行器及被控對(duì)象組成。 檢測(cè)變送裝置的作用是檢測(cè)被控變量的數(shù)值并將其轉(zhuǎn)換為一種特定輸出信號(hào)。 控制器的作用是接受檢測(cè)裝置送來(lái)的信號(hào)，與給定值相比較得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果送往執(zhí)行器。 執(zhí)行器能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來(lái)的控制信號(hào)來(lái)改變操縱變量的數(shù)值，以達(dá)到控制被控變量的目的。 被控對(duì)象是指需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或裝置9. 氣動(dòng)執(zhí)行器由_調(diào)節(jié)_機(jī)構(gòu)和 執(zhí)行 機(jī)構(gòu)兩部分組成，常用的輔助裝置

3、有_閥門(mén)_定位器和手輪機(jī)構(gòu)。10. 調(diào)節(jié)系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器正反作用的確定依據(jù)是 保證控制系統(tǒng)成為負(fù)反饋 。11. 被控變量是指工藝要求以一定的精度保持_恒定 _或隨某一參數(shù)的變化而變化的參數(shù)。12. 反應(yīng)對(duì)象特性的參數(shù)有 放大倍數(shù) 、 時(shí)間常數(shù) 、和 純滯后時(shí)間 。13. 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)常用參數(shù)整定方法有哪些？常用的參數(shù)整定方法有!經(jīng)驗(yàn)法*衰減曲線法*臨界比例度法*反應(yīng)曲線法)動(dòng)態(tài) 特性參數(shù)法，穩(wěn)定邊界法，衰減曲線法 ，經(jīng)驗(yàn)法。14. 檢測(cè)變送環(huán)節(jié)對(duì)控制系統(tǒng)的影響主要集中在 檢測(cè)元件 的滯后和 信號(hào)傳遞 的滯后問(wèn)題上。15. 什么是對(duì)象數(shù)學(xué)模型，獲取模型的方法有哪些？ 答：對(duì)對(duì)象特性的數(shù)學(xué)描

4、述就叫數(shù)學(xué)模型。機(jī)理建模和實(shí)驗(yàn)建模 系統(tǒng)辨識(shí)與參數(shù)估計(jì)。解析法）和（實(shí)驗(yàn)辨識(shí)法） 機(jī)理建模：由一般到特殊的推理演繹方法，對(duì)已知結(jié)構(gòu)、參數(shù)的物理系統(tǒng)運(yùn)用相應(yīng)的物理定律或定理，根據(jù)對(duì)象或生產(chǎn)過(guò)程的內(nèi)部機(jī)理，經(jīng)過(guò)合理的分析簡(jiǎn)化而建立起描述系統(tǒng)各物理量動(dòng)靜態(tài)性能的數(shù)學(xué)模型。 實(shí)驗(yàn)建模步驟：1確定輸入變量與輸出變量信號(hào)；2測(cè)試；3對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析。16. 簡(jiǎn)述被控量與操縱量的選擇原則。.答：一、(1) 被控量的選擇原則:  必須盡可能選擇表征生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量指標(biāo)作為被控變量;當(dāng)沒(méi)有合適的質(zhì)量指標(biāo)時(shí),應(yīng)選擇與質(zhì)量指標(biāo)由單質(zhì)對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接指標(biāo)作為被控量;&#

5、160;間接指標(biāo)必須有足夠的靈敏度;被控變量的選擇還應(yīng)考慮工藝過(guò)程的合理性及所用測(cè)量?jī)x表的性能、價(jià)格等因素.   (2) 操縱變量選擇的原則 操縱變量應(yīng)是控制通道放大系數(shù)K0較大者;應(yīng)使擾動(dòng)通道的時(shí)間常數(shù)越大越好，而控制通道的時(shí)間常數(shù)適當(dāng)小一些?？刂仆ǖ兰儨髸r(shí)間則越小越好，并盡量使擾動(dòng)遠(yuǎn)離被控變量而靠近調(diào)節(jié)閥;當(dāng)廣義過(guò)程的控制通道由幾個(gè)一階滯后環(huán)節(jié)組成時(shí)，要避免各個(gè)時(shí)間常數(shù)相等或相接近的情況;工藝上的合理性和方便性。二、被控變量的正確選擇是關(guān)系到系統(tǒng)能否達(dá)到預(yù)期控制效果的重要因素，它選擇的一般原則是： （1）被控變量應(yīng)能代表一定的工

6、藝操作指標(biāo)或是反映工藝操作狀態(tài)重要變量； （2）被控變量應(yīng)是工藝生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常變化，因而需要頻繁加以控制的變量； （3）被控變量應(yīng)盡可能選擇工藝生產(chǎn)過(guò)程的直接控制指標(biāo)，當(dāng)無(wú)法獲得直接控制指標(biāo)信號(hào)，或其測(cè)量或傳送滯后很大時(shí)，可選擇與直接控制指標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接控制指標(biāo)； （4）被控變量應(yīng)是能測(cè)量的，并具有較大靈敏度的變量； （5）被控變量應(yīng)是獨(dú)立可控的； （6）應(yīng)考慮工藝的合理性與經(jīng)濟(jì)性，以及國(guó)內(nèi)外儀表生產(chǎn)的現(xiàn)狀。操縱變量的選擇應(yīng)遵循原則（1）操縱變量應(yīng)是工藝上允許加以控制的可控變量； （2）操縱變量應(yīng)是對(duì)被控變量影響諸因素中比較靈

7、敏的變量，即控制通道的放大系數(shù)要大一些，時(shí)間常數(shù)要小一些，純滯后時(shí)間要盡量?。?#160;（3）操縱變量的選擇還應(yīng)考慮工藝的合理性和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。三、被控變量選擇的一般原則是：1) 直接參數(shù)法 在盡可能的情況下，選擇對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量、安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等具有決定性作用，可直接測(cè)量的參數(shù)作為被控參數(shù)。2) 間接參數(shù)法 當(dāng)不能用直接參數(shù)作為被控變量時(shí)，應(yīng)選擇與直接參數(shù)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接變量作為被控參數(shù)。3) 被控變量必須具有足夠的靈敏度和變化數(shù)值。4) 被控變量的選擇必須考慮到工藝過(guò)程的合理性、經(jīng)濟(jì)性，以及國(guó)內(nèi)外儀表生產(chǎn)的現(xiàn)狀。操縱變量的選擇應(yīng)遵循原則1) 控制變量 應(yīng)具有可控性、工藝操作的合

8、理性、經(jīng)濟(jì)性。2) 控制通道 放大系數(shù)Ko要適當(dāng)大一些，時(shí)間常數(shù)To要適當(dāng)小一些，純滯后時(shí)間越小越好。3) 干擾通道 放大系數(shù)Kf應(yīng)盡可能小，時(shí)間常數(shù)Tf要大一些，干擾作用點(diǎn)位置要遠(yuǎn)離被控量，即靠近執(zhí)行器為好。4) 過(guò)程本身 若存在多個(gè)時(shí)間常數(shù)，應(yīng)盡量設(shè)法使他們?cè)藉e(cuò)開(kāi)越好。17. 模糊控制器的設(shè)計(jì)是否依賴被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型？模糊控制器的設(shè)計(jì)（不依賴）被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型。18. 某電動(dòng)比例調(diào)節(jié)環(huán)器的測(cè)量范圍為100200 ,其輸出為420mA.當(dāng)測(cè)得電流為16mA，溫度問(wèn)多少度？ T=17519. 設(shè)置均勻控制系統(tǒng)的目的和其特點(diǎn)是什么？目的是:對(duì)表征前后設(shè)備供求矛盾的兩個(gè)變量均勻協(xié)調(diào),統(tǒng)

9、籌兼顧.  特點(diǎn)是:表征前后供求矛盾的兩個(gè)變量都應(yīng)該是緩慢變化的;前后互相聯(lián)系又 互相矛盾的兩個(gè)變量都應(yīng)保持在工藝操作所允許的范圍內(nèi). 把比例度和積分時(shí)間都整定得比較大，控制作用弱，從而達(dá)到均勻控制的目的 使前后設(shè)備在物料供求上相互均勻、協(xié)調(diào)20. 為什么采用前饋-反饋復(fù)合系統(tǒng)將能較大地改善系統(tǒng)的控制品質(zhì)？利用了前饋調(diào)節(jié)的及時(shí)性和反饋調(diào)節(jié)的靜態(tài)準(zhǔn)確性。前饋控制和反饋控制各有什么特點(diǎn)？為什么采用前饋-反饋復(fù)合系統(tǒng)將能較大地改善系統(tǒng)的控制品質(zhì)？ 答:前饋控制的特點(diǎn)是:根據(jù)干擾工作;及時(shí);精度不高,實(shí)施困難;只對(duì)某個(gè)干擾 有克服作

10、用.反饋的特點(diǎn)作用依據(jù)是偏差;不及時(shí):精度高,實(shí)施方便,對(duì)所有干擾都有克服作用.由于兩種控制方式優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ), 所以前饋-反饋復(fù)合系統(tǒng)將能較大地改善系統(tǒng)的控制品質(zhì).21. 簡(jiǎn)述過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟。（1）熟悉和理解生產(chǎn)對(duì)控制系統(tǒng)的技術(shù)要求與性能指標(biāo)（2）建立被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型（3）選擇控制方案（4）過(guò)程控制裝置選型（5）實(shí)驗(yàn)（和仿真）22. 簡(jiǎn)述串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。 答：1、改善了被控過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性，提高了系統(tǒng)的工作頻率 2、對(duì)二次干擾有很強(qiáng)的克服能力。 3、提高了對(duì)一次擾動(dòng)的克服能力和對(duì)回路常數(shù)變化的自適應(yīng)能力。串級(jí)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)為：    

11、; (1)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)；     (2)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     (3)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；     (4)系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷改變時(shí)有一定的自適應(yīng)能力。1)串級(jí)控制系統(tǒng)由于副回路的存在,能夠迅速克服進(jìn)入副回路的擾動(dòng)的影響; 2) 串級(jí)控制系統(tǒng)由于副回路的存在,改善了對(duì)象的特性,提

12、高了系統(tǒng)的工作頻率; 3) 串級(jí)控制系統(tǒng)由于副回路的存在,使對(duì)象非線性特性線性化,提高了系統(tǒng)的自適應(yīng)能力; 4) 能夠更精確控制操縱變量的流量. 5）可以實(shí)現(xiàn)靈活的操作方式選擇 串級(jí)控制系統(tǒng)有哪些主要特點(diǎn)？為什么說(shuō)串級(jí)控制系統(tǒng)能迅速克服進(jìn)入副回路的擾動(dòng)？ 答案：串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由兩個(gè)或兩個(gè)以上的控制器串聯(lián)連接，一個(gè)控制器的輸出是另一個(gè)控制器的設(shè)定。由兩個(gè)或兩個(gè)以上的控制器、相應(yīng)數(shù)量的檢測(cè)變送器和一個(gè)執(zhí)行器組成。當(dāng)擾動(dòng)進(jìn)入副回路后，首先，副被控變量檢測(cè)到擾動(dòng)的影響，并通過(guò)副回路的定值控制作用，及時(shí)調(diào)節(jié)操縱變量，使副被控

13、變量回復(fù)到副設(shè)定值，從而使擾動(dòng)對(duì)主被控變量的影響減少。即副環(huán)回路對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行粗調(diào)，主環(huán)回路對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行細(xì)調(diào)。因此，串級(jí)控制系統(tǒng)能迅速克服進(jìn)入副回路擾動(dòng)的影響。 特點(diǎn)：主控制器輸出改變副控制器的設(shè)定值，故副回路構(gòu)成的是隨動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)定值是變化的。在串級(jí)控制系統(tǒng)中，由于引入了一個(gè)副回路，不僅能及早克服進(jìn)入副回路的擾動(dòng)，而且又能改善過(guò)程特性。副調(diào)節(jié)器具有“粗調(diào)”的作用，主調(diào)節(jié)器具有“細(xì)調(diào)”的作用，從而使其控制品質(zhì)得到進(jìn)一步提高。 23. 簡(jiǎn)述模糊控制器的設(shè)計(jì)步驟。定義輸入/輸出變量定義所有變量的模糊化條件設(shè)計(jì)控制規(guī)則庫(kù)設(shè)計(jì)模糊推理結(jié)構(gòu)選擇精確化策略24. 控制規(guī)律是指控制器的輸出信號(hào)與

14、輸入偏差信號(hào)之間的關(guān)系，控制器有哪些基本控制規(guī)律？解答：基本控制規(guī)律：開(kāi)關(guān)控制、比例控制、比例積分控制、比例微分控制和比例積分微分控制。試述過(guò)程控制系統(tǒng)中常用的控制規(guī)律及其特點(diǎn)。 答：控制系統(tǒng)中常用的控制規(guī)律有比例(P)、比例積分(PI)、比例積分微分(PID)控制規(guī)律。 比例控制規(guī)律是控制器的輸出信號(hào)與它的輸入信號(hào)(給定值與測(cè)量值的偏差)成比例。它的特點(diǎn)是控制及時(shí)，克服干擾能力強(qiáng)，但在系統(tǒng)負(fù)荷變化后，控制結(jié)果有余差。 比例積分控制規(guī)律是控制器的輸出信號(hào)不僅與輸入信號(hào)成比例，而且與輸入信號(hào)對(duì)時(shí)間的積分成比例。它的特點(diǎn)是能夠消除余差，但是積分控制作用比較緩慢、控制不

15、及時(shí)。 比例積分微分控制規(guī)律是在比例積分的基礎(chǔ)上再加上微分作用，微分作用是控制器的輸出與輸入的變化速度成比例，它對(duì)克服對(duì)象的容量滯后有顯著的效果。  什么是調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律？基本控制規(guī)律有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？ 答：調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)隨著它的輸入偏差信號(hào)變化的規(guī)律叫控制規(guī)律。 基本控制規(guī)律有：雙位控制：輸出不是最大，就是最小，只有兩個(gè)位置。                  &#

16、160; 比例控制：控制作用及時(shí)，有余差。                    積分控制：具有消除余差的作用。                       &

17、#160;微分控制：具有超前調(diào)節(jié)的作用25. 已知對(duì)象控制通道階躍響應(yīng)曲線數(shù)據(jù)如下表所表示，調(diào)節(jié)量階躍變化為u=50。1. 用一階慣性環(huán)節(jié)加純遲延近似對(duì)象，求出K、T和值。 2. 應(yīng)用動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法選擇PID調(diào)節(jié)器參數(shù)。答：1.由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線為：  26. 下圖為管式加熱爐溫度控制系統(tǒng)。試確定： 1這是一個(gè)什么系統(tǒng)？畫(huà)出其方框圖。 2調(diào)節(jié)閥的作用形式；調(diào)節(jié)器的正反作用方式； 3分析系統(tǒng)的可能經(jīng)受的擾動(dòng)及主要擾動(dòng)； 4簡(jiǎn)述當(dāng)擾動(dòng)或負(fù)荷變化使?fàn)t膛溫度T2升高時(shí)該串級(jí)控制系統(tǒng)工作過(guò)程； 5如果

18、燃料油的管道壓力經(jīng)常波動(dòng)，上述系統(tǒng)應(yīng)如何改進(jìn)？畫(huà)出改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)原理圖. 答:1、這是個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng),其方塊圖如下.  2、調(diào)節(jié)閥為氣開(kāi)式，主、副調(diào)節(jié)器都為反作用；  3、可能經(jīng)受的擾動(dòng)有被加熱物料的流量、溫度、成分的變化，燃料油的管道壓力、流量、成分的變化及環(huán)境溫度的變化。主要擾動(dòng)應(yīng)該是被加熱物料的流量、溫度等。 4、該串級(jí)控制系統(tǒng)工作過(guò)程：     當(dāng)擾動(dòng)或負(fù)荷變化使?fàn)t膛溫度T2升高時(shí)，由于副調(diào)節(jié)器是反作用，它的輸出減小，調(diào)節(jié)閥是氣開(kāi)式，閥的開(kāi)度變小，造成料量減小，以使?fàn)t膛溫度下降。

19、同時(shí)當(dāng)爐膛溫度升高時(shí)，引起爐出口溫度T1升高，因?yàn)橹髡{(diào)節(jié)器是反作用，使副控制器給定值降低，通過(guò)副回路調(diào)節(jié)，減小燃料量，降低爐膛溫度，保證爐出口溫度恒定。           T1 T2 Q燃 閥的開(kāi)度變小PC2       T1e1(=T1-r1)PC1e2(=T2- r2)  f1T2e2(=T2-r2)PC2閥的開(kāi)度變小Q燃                           &#