(完整版)過程控制試題庫及答案

1、過程控制期末試題庫（適用于沈陽建筑大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)期末考試）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）、（衰減曲線法）、（穩(wěn)定邊界法/臨界比例度法）和（響應(yīng)曲線法）。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常見的過程計(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)場總線控制系統(tǒng)。5在閉環(huán)

2、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)量儀表）、（連接熱電偶）和（測(cè)量儀表的導(dǎo)線）。7串級(jí)控制系統(tǒng)能迅速克服進(jìn)入（副）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

3、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）環(huán)控制。選擇題（本題共計(jì)10分，包括5小題，每題2分）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（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tc和純滯后t0.克服調(diào)節(jié)對(duì)象的純滯后T0.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tc.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)。測(cè)量與給定之間的偏差B被調(diào)量的變化干擾量的變化設(shè)定值的變化定值調(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）。開，閉B閉，開

4、C開，開D.閉，閉調(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）。增大減小不變先增大后減小成分、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律，通常選用（C）。TOC o 1-5 h zPIPDPID流量、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律，通常選用（A）oPIPDPID液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律，通常選用（D）。PIPDPIDP8調(diào)節(jié)系統(tǒng)中調(diào)節(jié)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。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.干擾量的變化定值調(diào)節(jié)是一種能對(duì)（A）進(jìn)行

5、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)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。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)定性無影響。D）以上三種敘述都不完整。DCS的中文含意是：（

6、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)里打丿，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。XPID的含義是比例、積分和微分。V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。X用Smith補(bǔ)償器來處理大時(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。X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V串級(jí)控制系統(tǒng)中的副控制器給定值是由主控制器的

7、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)。X衰減比n表示系統(tǒng)過渡過程曲線變化兩個(gè)周期后的衰減快慢。X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。X一個(gè)單回路控制系統(tǒng)由控制器、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。xTOC o 1-5 h z12DDC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)工藝過程。x15前饋控制系統(tǒng)一般可單獨(dú)使用，因?yàn)槠淇刂凭雀?，且不受外界干擾影響。x16前饋控制與定值控制的原理相同，都是以偏差

8、進(jìn)行調(diào)解的。x17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。x18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、簡答題（本題共計(jì)15分，包括5小題，每題3分）1什么是定值控制系統(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.以后無特殊說明控制系統(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)

9、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)象或簡稱對(duì)象，而生產(chǎn)中要求保持的工藝指標(biāo)，稱為給定值。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Y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)真空下的壓力稱為絕對(duì)零壓，以絕對(duì)零壓為基準(zhǔn)來表示的壓力叫絕對(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)值稱為表壓力，簡稱表壓。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)值稱為真空度或負(fù)壓。

10、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6.7簡述PID調(diào)節(jié)器Kc、-和Td的作用是什么？答案：在PID調(diào)節(jié)器中，K越大，表示調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，T值越大，表示積分ci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)傳輸管線很長，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)器后加微分器來改善系統(tǒng)特性，試問這種設(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。解決這一問題合理的措施是采用1：1繼動(dòng)器加在信號(hào)傳輸線之間，以增大信號(hào)流速，從而減小傳輸滯后，改善系統(tǒng)特性。9利用微分作用來克服控制系統(tǒng)的信號(hào)傳遞

11、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。通常在什么場合下選用比例（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)象試簡

12、述臨界比例度法及其特點(diǎn)答案：臨界比例度法是在純比例運(yùn)行下通過試驗(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)出來的關(guān)系求出控制器各參數(shù)值。這種方法比較簡單、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。試簡述衰減曲線法及其特點(diǎn)答案：衰減曲線法是在純比例運(yùn)行下通過使系統(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)出來的關(guān)系求出控制器各參數(shù)值。這種方法比較簡便，整定質(zhì)量高，整定過程安全可靠，應(yīng)用廣泛，但對(duì)于干擾頻繁，記錄曲線不規(guī)則的系統(tǒng)難于應(yīng)用。13簡述熱電偶溫度計(jì)組成部

13、分及各部件的功能。（本題每寫出1個(gè)組成部分得1分，每寫出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)量儀表、連接熱電偶和測(cè)量儀表的導(dǎo)線。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)量儀表是用來檢測(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)線用來連接熱電偶與測(cè)量儀表。為了提高測(cè)量精度，一般都要采用補(bǔ)償導(dǎo)線和考慮冷端溫度補(bǔ)償。14串級(jí)控制系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)?主要使用在哪些場合?答案：串級(jí)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)為：（每寫出1個(gè)應(yīng)用場合的得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)的目的在于通過設(shè)置副變量來提高對(duì)主變量的控制

14、質(zhì)量；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)量要求較高的場合。15簡述建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型兩種主要方法:（每寫出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。通過這種方法得到的數(shù)學(xué)模型稱之為機(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)取法是在所要

15、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。然后對(duì)這些數(shù)據(jù)或曲線進(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答案1答案.復(fù)合前饋控制中的兩種典型形式是什4）么饋-反饋控制和前饋-串級(jí)控制。.熱電偶有哪幾種冷端補(bǔ)償方法？（6）:a）冷端溫度冰浴法b）計(jì)算修正法c）補(bǔ)償電橋法寫出任意三種常用的控制器參數(shù)整定方6）答法（案:a）經(jīng)驗(yàn)法b）穩(wěn)定邊界法c）衰減曲線法d）響應(yīng)曲線法e）衰減頻率特性法（答出其中任意三種6分，每答出1種得2者得是串級(jí)控制，它由哪些基本環(huán)節(jié)組分）答成？臺(tái)控制器串聯(lián)在一起

16、，使被控量的控制器的輸出作為輔助控制器的給定值量控制t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。簡述大時(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)過程，改善控制系統(tǒng)的品質(zhì)。簡述什么是有自衡能力的被控對(duì)象。答案：當(dāng)被控對(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)的能力稱為有

17、自衡能力，這種對(duì)象稱為有自衡能力的被控對(duì)象。前饋控制適用于什么場合？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合：a）一是擾動(dòng)必須可測(cè)，否則無法實(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)，否則無此必要。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前饋控制適用于什么樣的場合？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合：1)擾動(dòng)必須是可測(cè)的，否則無法實(shí)施控制；2

18、)必須經(jīng)常有比較明顯和頻繁的擾動(dòng)，否則沒有必要；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)成前饋反饋控制系統(tǒng)？答案：前饋控制是一種補(bǔ)償控制。一般來講，前饋控制無法全部補(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)成前饋反饋控制系統(tǒng)。對(duì)最主要的、顯著的、頻繁的無法直接控制的擾動(dòng)，由前饋來進(jìn)行補(bǔ)償控制；對(duì)無法完全補(bǔ)償?shù)臄_動(dòng)影響，由反饋控制根據(jù)其對(duì)被控變量所產(chǎn)生的偏差大小來進(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

19、邊界法分別整定控制器參數(shù)，已知臨界比例度k25%，Tk4.5min，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TiTDP2kPI2.2k0.85tkPID1.7k05tk13Tkk解：對(duì)于PI控制器查表得：P2.22.225%0.55kT0.85T0.854.53.825Ik對(duì)于PID控制器查表得：P2.22.225%0.55kT0.85T0.854.53.825IkT0.13T0.134.50.585Dk2（5分）某控制系統(tǒng)用4：1衰減曲線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)過調(diào)節(jié)后系統(tǒng)的衰減比為4：1，此

20、時(shí)記錄下來的比例度s56%和時(shí)間參數(shù)Ts5.1min。試分別ssP1.21.256%0.67確定用PI和PID作用時(shí)的控制器參數(shù)。4：1衰減曲線整定經(jīng)驗(yàn)參數(shù)表如下?？刂茀?shù)控制作用TiTDPsPI1.2s0.5TsPID0.8s0.3Ts0.1Ts解對(duì)于PI控制器查表得sTI0.5Tk0.55.12.55Ik對(duì)于PID控制器查表得：P0.8s0.856%0.48sTI0.3Tk0.35.11.53IkTD0.1Ts0.15.10.51Ds3（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-III型乘法器實(shí)現(xiàn)。已知Q1max26500m/h,Q沁32000m/h。求：a）畫出

21、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。b）當(dāng)I016mA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I116mA，試計(jì)算此時(shí)的I2為多大。D題5.2圖流量雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)原理圖解：rvJ卜*1FC1)由于I0K164得KI04/16(164)/160.75所以1maxQ2maxQ2maxK0.75Q1max32000265002）由儀表的比例系數(shù)定義,得:IK(I14mA)212K，i14mA4mA4mA即：I20.9(104)49.4mA4一個(gè)比值流量控制系統(tǒng)用DDZ-III型乘法器來進(jìn)行比值運(yùn)算，其原理圖如題3圖所示。流量用孔板配差壓變送器來測(cè)量，但沒有開方器，已知Q1max3

22、600kg/h，Q2max2000kg/h。a)試畫出比值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。(I14)(I04)3600kg/b)如果要求比值為Q1:Q22:1,應(yīng)如何設(shè)置乘法器的設(shè)定值I0。(乘法器的輸出F1max流量的最大量程分別為關(guān)系為，I116F1F4,I2h，F(xiàn)24161maxF2maxF2max2000kg/h。流量與檢測(cè)電流，流量比值為K，乘法器的輸F2F1F2(i14)(I04)出為I4。穩(wěn)態(tài)時(shí)有即：I016K不加開方器情況16I(I14)(104)164,(I24)164,，(I14)FlmaxK非性K非n性F2max乘法器的設(shè)置值:IK1640非線性要進(jìn)行非線性處理:2F1maxf2f1F

23、2max3600220000.90.810.8116416.96mA六、應(yīng)用題(15)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)過程的被控對(duì)象不允許長時(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)曲線轉(zhuǎn)換成階躍響應(yīng)曲線，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10,高度為A)施加到被控對(duì)象上的響應(yīng)曲線y。用所學(xué)過的控制理論知識(shí)，將該脈沖響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換成高度為A的階躍信號(hào)響應(yīng)曲線。要求分析轉(zhuǎn)換機(jī)理，寫出轉(zhuǎn)換步驟。答：設(shè)被控對(duì)象特性為線性特性，由疊加原理，

24、輸入一個(gè)矩形脈沖信號(hào)，相當(dāng)于施加兩個(gè)階躍信號(hào)，一個(gè)在1=0處，另一個(gè)在1=t0處。設(shè)階躍響應(yīng)為y.將所測(cè)繪的響應(yīng)曲線按時(shí)間間隔10等分。在第一區(qū)間，yx(10)=yx(10)。在第二區(qū)間yx(210)=y(210)+yx(10)。第三區(qū)間，yx(310)=y(310)+yj210)。以此類推，將前一區(qū)間的階躍響應(yīng)曲線疊加到本區(qū)間的脈沖響應(yīng)曲線上，即可得到本區(qū)間的階躍響應(yīng)曲線。其響應(yīng)曲線見下圖。1Lv(/534405ib6mt階躍響應(yīng)曲線仆為了獲得被控對(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)過程的被控對(duì)象不允許長

25、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)曲線轉(zhuǎn)換成階躍響應(yīng)曲線，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10，高度為A）施加到被控對(duì)象上的響應(yīng)曲線y。用所學(xué)過的控制理論知識(shí)，將該脈沖響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換成高度為A的階躍信號(hào)響應(yīng)曲線。要求分析轉(zhuǎn)換機(jī)理，寫出轉(zhuǎn)換步驟。馱沖擾初縊入在某一蒸汽加熱器的控制系統(tǒng)中，用響應(yīng)曲線法進(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878C,從原來的穩(wěn)定狀態(tài)達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。儀表的刻度為50100C，并測(cè)出純滯后時(shí)間0=12min,時(shí)間常數(shù)T0=25min。如采用PI和

26、PID控制規(guī)律，試確定出整定參數(shù)（響應(yīng)曲線法控制器參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn)公式見附表）。解:輸入增量為：X761mA輸出增量為：Y87885.02.8C輸入量程差為：XmaxXmin10010mA輸出量程差為：YmaxYmin1005050CmaxminmaxminY/(YmaxYmin)28/50maxmin所以，K0maxmin056X/(X0maxXmin)1/10maxmin由查表得：在選用PI控制器時(shí)，K000561211100%1T10100%30%25TI3303312396min在選擇PID控制器時(shí)，085100%085100%23%K0005612T025TI2021224minTD05

27、0051206min用分度號(hào)為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量溫度，在沒有采取冷端溫度補(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：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？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,t0)E(t0,0)20.642.46323.076mV由23.076mV查表可得：t=557C。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)=0.7

28、98mV，故有：E(t,t0)E(t,0)E(t0,0)23.0760.79822.278mV由此電勢(shì)，查表可得顯示儀表指示值應(yīng)為5384C。(12)某生產(chǎn)過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)，畫出流程圖并計(jì)算引入開方運(yùn)算與不引入開方運(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)比值控制流程框圖如圖所示（其中Qi為甲流量，Q2為乙流量）3Q呃1350m/h:Q的量程上限，Q2max150m/h:Q2的量程上限，3Q1

29、min0m/h:Q的量程下限，Q2min0m/h:Q2的量程下限。1引入開方器時(shí)，比值系數(shù)為：Q2q1maxq1minq1maxq1minKKq1Q2maxQ2minQ2maxQ2min150135000Kq2Q1maxQ1min2niaxQrriin15013500125024006.設(shè)計(jì)一個(gè)比例、積分125024002不引0.67入開方器時(shí)：50.45620675（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：0-3000t，控制器的輸出為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)曲線如圖（b）所示（響應(yīng)曲線法控制器參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn)公式見下表）。要

30、求：計(jì)算出控制器的控制參數(shù)，畫出控制系統(tǒng)方框圖響應(yīng)曲線法控制器參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn)公式表調(diào)節(jié)參數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)律比例度6%積分時(shí)間T微分時(shí)間TDP(Kot0/T0)X100%PI1.1(Kot0/To)X100%3.3t0PID0.85(K0t0/T0)X100%2to答制器的輸入上下限為0.5t181020UlW250C,控0C變化:由已知條件得:控制器的調(diào)節(jié)范圍上下限為:ymax3000CymiP20mA和P.4mA,max1min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2500C。由此得廣義被控對(duì)象的放大系數(shù)k0,yy.maxmin25000PPimaxmin1843000

31、02500163000142040.95在測(cè)得的曲線上找拐點(diǎn)A,作切線交于B、C點(diǎn)，如下圖。圖中的讀數(shù)約為：tB3min，tC20min。所以，T020317min，03min。由表中查得PI控制器的比例度計(jì)算公式為1.1K00100%1.10.953100%18.48%T017Kc1/1/0.184819.110c積分常數(shù)為：TI3.303.339.9min控制系統(tǒng)方框圖見下圖PI控制器廣義被控對(duì)象05已知已被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為W0(s)/忙、0仃盧1)(T2s1)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)曲線如下圖所示。使用階躍響應(yīng)曲線確定被控對(duì)象的傳遞函數(shù)中的各參數(shù)，K0，片和T2。二階被控對(duì)象響應(yīng)曲線上各特征值關(guān)系曲線圖見附圖。答：曲線的起始點(diǎn)為B，在曲線中找到拐點(diǎn)P，過拐點(diǎn)作切線交于C、D。1)在階躍響應(yīng)特性曲線上確定出y()108.5,y(0)100,y101,yT107,T11,42)WW3)e0.8()0.040,020.650.300.750.80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)Ko0(丿(TS1)(T2sK0,其單位階躍響應(yīng)曲線如下圖。用圖解法確定此二階被控對(duì)象傳遞函數(shù)的參數(shù)T和T2。其中BE與m的相互關(guān)系表見附表。定步驟如下：1）過響應(yīng)曲線的拐點(diǎn)A作切線