串級(jí)復(fù)雜控制系統(tǒng)考試試卷答案

1、石化公司維修公司（儀表維修工）串級(jí)復(fù)雜控制系統(tǒng)考試試卷答案（考試時(shí)間： 年 月 日 考試時(shí)長(zhǎng)： 120 分鐘）題號(hào)第一題第二題第三題第四題第五題總分核分人得分 得 分評(píng)分人一、填空題（每空1分，滿(mǎn)分 30分）1.串級(jí)控制系統(tǒng)是由主、副兩個(gè)控制器串接工作的。主控制器的輸出作為副控制器的給定值，副控制器的輸出去操縱控制閥，以實(shí)現(xiàn)對(duì)變量的定值控制。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.串級(jí)控制系統(tǒng)的目的在于通過(guò)改變副變量來(lái)提高對(duì)主變量的控制質(zhì)量由于副回路的存在，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；系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷改變時(shí)有一定的自適應(yīng)能力。3.串級(jí)控

2、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。4.在串級(jí)控制系統(tǒng)中，主、副調(diào)節(jié)器的作用是不同的。主調(diào)節(jié)器是定值控制，副調(diào)節(jié)器是隨動(dòng)控制。系統(tǒng)對(duì)二個(gè)回路的要求有所不同。主回路一般要求無(wú)差，主調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律應(yīng)選取PI或PID控制規(guī)律；副回路要求起控制的快速性，可以有余差，一般情況選取P控制規(guī)律而不引入 I 或 D 控制。如果引入 I 控制，會(huì)延長(zhǎng)控制過(guò)程，減弱副回路的快速控制作用；也沒(méi)有必要引入 D控制，因?yàn)楦被芈凡捎?P控制已經(jīng)起到了快速控制作用，引入D控制會(huì)使調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作過(guò)大，不利于整個(gè)系統(tǒng)的控制 5.P控制作用的特點(diǎn)是保證過(guò)程的穩(wěn)定性。

3、I控制作用的特點(diǎn)是保證控制過(guò)程作無(wú)差控制。D控制作用的特點(diǎn)是補(bǔ)償控制對(duì)象的遲延和慣性6.過(guò)度過(guò)程要有較好的穩(wěn)定性和快速性一般希望調(diào)節(jié)過(guò)程具有較大的衰減比，超調(diào)量要小些，調(diào)節(jié)時(shí)間越短越好，又要沒(méi)有余差得 分評(píng)分人二、簡(jiǎn)答題（共 6 題，每題5分，滿(mǎn)分 30 分）1. 簡(jiǎn)述串級(jí)控制系統(tǒng)的投用步驟？參考答案：（1）將副調(diào)節(jié)器“內(nèi)、外”給定置外給定，“自動(dòng)、手動(dòng)”放在“手動(dòng)”。 主調(diào)節(jié)器“內(nèi)、外”給定置內(nèi)給定，“自動(dòng)、手動(dòng)”放在“手動(dòng)”，并把“正、反”作用開(kāi) 關(guān)分別放在正確位置，調(diào)節(jié)器參數(shù)分別放在預(yù)定值。（2）用副調(diào)節(jié)器手動(dòng)控制（3）當(dāng)主參數(shù)接近給定值，副參數(shù)也較平穩(wěn)后，調(diào)節(jié)主調(diào)節(jié)器手動(dòng)輸 出，使副調(diào)

4、節(jié)器偏差為零，將副調(diào)節(jié)器由手動(dòng)切到自動(dòng)。（4）調(diào)節(jié)主調(diào)節(jié)器給定值，使主調(diào)節(jié)器偏差為零（5）將主調(diào)節(jié)器由手動(dòng)切到自動(dòng)。2.簡(jiǎn)述串級(jí)控制系統(tǒng)主、副控制器作用方式的選擇依據(jù)？參考答案：（ 主控制器± ） （ 副對(duì)象± ） （ 主對(duì)象± ） （ ）因此：當(dāng)主、副變量同向變化時(shí)，主控制器應(yīng)選反作用方式，反向變化則應(yīng)選正作用方式。副控制器作用方式選擇：（ 副控制器± ） （ 控制閥± ） （ 副對(duì)象± ） （ ）3. 簡(jiǎn)述單回路控制系統(tǒng)的投用步驟？參考答案：1. 設(shè)置好控制器正反作用和、參數(shù)。2. 先手動(dòng)控制使測(cè)量值逐步接近給定值，并保持測(cè)量值穩(wěn)

5、定3. 按無(wú)擾動(dòng)切換（指手、自動(dòng)切換時(shí)閥上信號(hào)基本不變）的要求將控制器切入自動(dòng)4. 簡(jiǎn)述單回路控制系統(tǒng)的“4 :1衰減振蕩”參數(shù)整定方法？參考答案： 在系統(tǒng)閉環(huán)情況下：Ti 放到最大, Td放到零，從大（100%）往小變化,用改變?cè)O(shè)定值的方法，每改變一次施加一階躍干擾,直至出現(xiàn)4 :1（或10:1)衰減振蕩為止，如下圖示,記錄此時(shí)的比例度s和振蕩周期Ts。 根據(jù)S和TS ，按表中的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算各參數(shù)值?？刂破黝?lèi)型 控制器參數(shù) ,% Ti,min Td,min P s PI 1.2s 0.5Ts PID 0.8s 0.3Ts 0.1Ts5.請(qǐng)說(shuō)出自動(dòng)控制回路P、I、D工程整定方法？參考答案：臨界

6、比例度法衰減曲線(xiàn)法響應(yīng)曲線(xiàn)法經(jīng)驗(yàn)法6.簡(jiǎn)述“經(jīng)驗(yàn)法”P(pán)ID參數(shù)調(diào)整方法？參考答案：經(jīng)驗(yàn)法是工人、技術(shù)人員在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的一種整定方法。它是按被控變量的性質(zhì)提出控制器參數(shù)的合適范圍。實(shí)質(zhì)是“看曲線(xiàn)、調(diào)參數(shù)”系 統(tǒng)參 數(shù)，%TI，minTD，min溫度20603100.53流量401000.11 得 分評(píng)分人三、計(jì)算題：（共 2 題，每題6分，滿(mǎn)分 12 分）1.某控制系統(tǒng)采用臨界比例度法整定參數(shù)。已測(cè)得臨界比例度k=20%，臨界周期Tk =4Min，求當(dāng)控制系統(tǒng)采用P 、PI 、PID調(diào)節(jié)規(guī)律時(shí)的P、I、D值？參考答案：P調(diào)節(jié)規(guī)律: P= 2*20%=40%PI調(diào)節(jié)規(guī)律:

7、P=2.2*20%=44% I=0.85*4=3.4 MinPID調(diào)節(jié)規(guī)律: P=1.7*20%=34% I=0.5*4=2 Min D=0.125*4=0.5 Min2.某控制系統(tǒng)采用4 :1衰減振蕩臨界法整定參數(shù)。已測(cè)得比例度s=10%，振蕩周期Ts=4Min，求當(dāng)控制系統(tǒng)采用P 、PI 、PID調(diào)節(jié)規(guī)律時(shí)的P、I、D值？參考答案：P調(diào)節(jié)規(guī)律: P= 10%PI調(diào)節(jié)規(guī)律: P=1.2*10%=12% I=0.5*4=2MinPID調(diào)節(jié)規(guī)律: P=0.8*10%=8% I=0.3*4=1.2 Min D=0.1*4=0.4 Min 得 分評(píng)分人四、論述題：（共 2 題，每題10分，滿(mǎn)分 20

8、 分）1論述串級(jí)控制系統(tǒng) “兩步整定法” 參數(shù)整定？參考答案：實(shí)際操作中，一般用兩步法，先整定副回路，再整定主回路。如蒸餾塔溫度和加熱蒸汽的串級(jí)，一般先整定副回路，再整定主回路。兩步整定法是按主副回路分別整定，第一步先整定副回路，第二步整定主回路。步驟如下。（1）工藝穩(wěn)定，主副回路均在純比例調(diào)節(jié)規(guī)律運(yùn)行的條件下，將主調(diào)節(jié)器比例度置于100%，逐漸減小副調(diào)節(jié)器的比例度，當(dāng)副回路達(dá)到41的衰減震蕩過(guò)程時(shí)，記下副調(diào)節(jié)器的比例度2S和過(guò)渡周期T2S。（2）將副調(diào)節(jié)器比例度固定在2S，逐漸減小主調(diào)節(jié)器的比例度，當(dāng)主回路達(dá)到41衰減振蕩過(guò)程時(shí)，記下主調(diào)節(jié)器的比例度1S和過(guò)渡周期T1S。  （3）

9、根據(jù)求出的2S、T2S、1S、T1S，按表計(jì)算出主副調(diào)節(jié)器的比例度、積分時(shí)間和微分時(shí)間。（4）按“先副后主”、“先比例次積分后微分“的原則，將計(jì)算得出的調(diào)節(jié)器參數(shù)加到調(diào)節(jié)器上。（5）觀察記錄曲線(xiàn)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。2論述串級(jí)控制系統(tǒng) “一步整定法” 參數(shù)整定？（1）根據(jù)副變量的類(lèi)型，按下表的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇好副控制器的比例度。 表 一步整定法的控制器參數(shù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)副變量類(lèi)型副控制器放大系數(shù)KC2副控制器比例度（%）溫度51.72060壓力31.43070流量2.51.254080液位51.252080（2）將副控制器參數(shù)置于經(jīng)驗(yàn)值，然后按單回路控制系統(tǒng)中任一整定方法整定主控制器參數(shù)。（3）觀察控制過(guò)程，根據(jù)主、副控制器放大系數(shù)匹配的原理，適當(dāng)調(diào)整主、副控制器的參數(shù)，使主變量