過程控制試題庫答案

過程控制試題庫答案一，填空題一般一個簡單控制系統(tǒng)由（檢測/變送）裝置、（被控對象）、調(diào)節(jié)）器和（執(zhí)行）機(jī)構(gòu)組成。過程控制系統(tǒng)常用的參數(shù)整定方法（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）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)）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)。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）作用下使被控變量始終保持在設(shè)定值上。2） 隨動控制系統(tǒng)特點(diǎn)：設(shè)定值是一個（變化量）作用：保證在各種條件下系統(tǒng)的輸出（及時跟蹤設(shè)定值變化）3） 程序控制系統(tǒng)特點(diǎn)：設(shè)定值是一個（按一定時間程序變化的時間函數(shù)）作用：保證在各種條件下系統(tǒng)的輸出（按規(guī)定的程序自動變化）熱電偶溫度計(jì)的基本組成部分部分是（熱電偶測量儀表、（連接熱電偶）和（測量儀表的導(dǎo)線）串級控制系統(tǒng)能迅速克服進(jìn)入（副）回路的擾動，改善（主）控制器的廣義對象特性，容許（副）回路的；前者是（閉）環(huán)控制，后者是（開）環(huán)控制。保證控制系統(tǒng)成為負(fù)反饋干擾量的變化正確，迅速，可靠改善動態(tài)性能微分二，選擇題由于微分調(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)對象的慣性滯后（時間常數(shù)T），容量滯后TC和純滯后T0.克服調(diào)節(jié)對象的純滯后T0.克服調(diào)節(jié)對象的慣性滯后（時間常數(shù)T），容量滯后tc.A定值調(diào)節(jié)是一種能對（A）進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)系統(tǒng)。測量與給定之間的偏差被調(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，閉閉，開開，開閉，閉5?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\zPIPDPID7..流量、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律，通常選用（A）PIPDPID液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律，通常選用（D）PIPDPIDPA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）：實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回路的正反饋。實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回路的負(fù)反饋。系統(tǒng)放大倍數(shù)恰到好處生產(chǎn)的安全性。單純的前饋調(diào)節(jié)是一種能對（C）進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)系統(tǒng)。測量與給定之間的偏差被調(diào)量的變化干擾量的變化定值調(diào)節(jié)是一種能對（A）進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)系統(tǒng)。測量與給定之間的偏差被調(diào)量的變化干擾量的變化熱電偶溫度計(jì)（C）A） 是利用兩個相互接觸金屬導(dǎo)體的溫差電動勢特性進(jìn)行測溫的。B） 是利用兩個相互接觸金屬導(dǎo)體的接觸電動勢特性進(jìn)行測溫的。C） 是利用兩個相互接觸金屬導(dǎo)體的溫差電動勢和接觸電動勢特性進(jìn)行測溫的。D） 是利用兩個非接觸金屬導(dǎo)體的溫差電動勢和接觸電動勢特性進(jìn)行測溫的。下面的敘述中哪一個是最為合理的（D）A） 控制系統(tǒng)的時間滯后現(xiàn)象主要是由于被控對象的慣性特性引起的。B） 控制系統(tǒng)的時間滯后現(xiàn)象主要是由于檢測裝置的安裝位置引起的。C） 控制系統(tǒng)的時間滯后現(xiàn)象對控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性無影響。D） 以上三種敘述都不完整。DDCS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） 以上三個都不正確。18.D三.判斷x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N]3?熱電阻溫度計(jì)需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償才能正常工作。PID的含義是比例、積分和微分。 N][x]5?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)償器來處理大時延控制對象時，不必要提供精確的對象數(shù)學(xué)模型。[x]被控對象特性是指被控對象輸入與輸出之間的關(guān)系。 N]串級控制系統(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周期后的衰減快慢。[x][x]10.熱電阻溫度計(jì)和熱電偶溫度計(jì)一樣，測溫時需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。一個單回路控制系統(tǒng)由控制器、執(zhí)行器、檢測變送裝置和被控對象組成。N]在比值控制系統(tǒng)中，一般選擇易調(diào)節(jié)的量為主變量，易測量的量為副變量。[x]TOC\o"1-5"\h\zPxxx17DDC的中文含義是直接數(shù)字控制。 N]被控對象的動態(tài)特性是描述被控對象輸入輸出關(guān)系動態(tài)特征的。N]串級控制系統(tǒng)適用于容量滯后較小的生產(chǎn)工藝過程。 [x]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。[x]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。被控對象的存滯后時間常數(shù)是由于其自身的慣性特性引起的。在串級控制中，畐IJ控制器的輸入值為主控制器的輸出。四.簡答題答：簡單控制系統(tǒng)的組成是：被控對象，執(zhí)行器，控制閥，控制器，傳感器和 變送器。結(jié)構(gòu)見書本3頁圖1-2答：工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程設(shè)備和機(jī)器等。3?答：被控對象中要求保持設(shè)定值的工藝參數(shù)。4?答：受控制器操縱，用以克服擾動的影響使被控變量保持設(shè)定值的物料量或能量。5?答：除操縱變量外，作用于被控被控對象，并引起被控變量的因素。6?答：被控變量的設(shè)定值答：也稱檢測裝置，將被控量的物理量檢測出來，并送至比較機(jī)構(gòu)。8?答：被控變量的設(shè)定值與實(shí)際值之差。9?答根據(jù)設(shè)定值和測量之間的偏差按控制規(guī)律輸出信號的設(shè)備。10?答：接受控制器輸出信號控制操縱變量的設(shè)備。答：由被控對象、執(zhí)行器和檢測裝置構(gòu)成答：控制裝置和比較器又統(tǒng)稱為控制器什么是定值控制系統(tǒng)？[x]N][x]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)的作用是克服擾動對被控變量的影響，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。什么是隨動控制系統(tǒng)？答案：隨動控制系統(tǒng)的設(shè)定值是不斷變化的，隨動控制系統(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。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，但它是一個已知的時間函數(shù)，即設(shè)定值按一定的時間程序變化。什么是調(diào)節(jié)（被控）對象，給定值和偏差？答案：自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備叫做調(diào)節(jié)對象或簡稱對象，而生產(chǎn)中要求保持的工藝指標(biāo)，稱為給定值。對于自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，習(xí)慣采用給定值R減去測量值Y作為偏差e,即e=R-Y,給定值R大于測量值Y時為正偏差，而給定值R小于測量值Y時為負(fù)偏差。簡述建立對象的數(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)理分析法是通過對對象 ——滯后時間慣性時間常數(shù)答：如果有一個輸入量作用于過程，通過過程后被放大K倍。答：時間常數(shù)越大，系統(tǒng)反應(yīng)越慢，T越小，系統(tǒng)反應(yīng)越快。答：當(dāng)輸入量輸入受控過程時，受控變量并沒有馬上動作，而是需要一定的時間才發(fā)生變化。答：機(jī)理分析法是通過對過程內(nèi)部運(yùn)行機(jī)理的分析，根據(jù)其物理或化學(xué)變化規(guī)律，在忽略一些次要因素或做出一些近似處理后得到過程特性方程，其表現(xiàn)形式往往是微分方程或代數(shù)方程。這種方法完全依賴先驗(yàn)知識，所得到的模型稱為機(jī)理模型。機(jī)理分析法一般限于簡單過程的數(shù)學(xué)模型建立。簡述用機(jī)理分析方法建立被控對象數(shù)學(xué)模型的步驟機(jī)理建模的一般步驟如下：1） 根據(jù)實(shí)際工作情況和生產(chǎn)過程要求，確定過程的輸入變量和輸出變量。2） 依據(jù)過程的器測取并記錄表征對象特性的物理量隨時間變化的規(guī)律，即得到一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)曲線。然后對這些數(shù)據(jù)或曲線進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，求取對象的特性參數(shù)，進(jìn)而得到對象的數(shù)學(xué)模型。25建立被控對象數(shù)學(xué)模型的常用實(shí)驗(yàn)測試方法有哪些？主要有階躍信號法和矩形脈沖法26.什么叫絕對壓力、表壓及真空度?它們的相互關(guān)系是怎樣的？答案：絕對壓力：絕對真空下的壓力稱為絕對零壓，以絕對零壓為基準(zhǔn)來表示的壓力叫絕對壓力。表壓力：當(dāng)絕對壓力大于大氣壓力時，絕對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)絕對壓力小于大氣壓力時，絕對壓力低于大氣壓力的數(shù)值稱為真空度或負(fù)壓。絕對壓力、大氣壓、表壓、真空度之間的相互關(guān)系如圖所示。簡述PID調(diào)節(jié)器Kc、Ti和Td的作用是什么？答案：在PID調(diào)節(jié)器中，Kc越大，表示調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，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)。有一流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，信號傳輸管線很長，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)樾盘杺魉蜏笫羌儨?，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繼動器加在信號傳輸線之間，以增大信號流速，從而減小傳輸滯后，改善系統(tǒng)特性。利用微分作用來克服控制系統(tǒng)的信號傳遞滯后的設(shè)想是否合理與正確？答案：這種設(shè)想不合理，因?yàn)樾盘杺魉蜏笫羌儨?，而微分作用不能克服純滯后。合理的措施是采?：1繼動器加在信號傳輸線之間，以增大信號流速，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)律適用于對象調(diào)節(jié)通道時間常數(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，不允許有余差的對象。試簡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，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來的關(guān)系求出控制器各和衰減周期Ts（或上升時間T升）參數(shù)值。 S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，但對于干擾頻繁，記錄曲線不規(guī)則的系統(tǒng)難于應(yīng)用。什么是檢測兀件能將被測的變量（參數(shù)）直接轉(zhuǎn)換成適合于測量形式的元件或器件。例如，測量溫度的檢測元件熱電偶，能將溫度轉(zhuǎn)換成毫伏信號，用于顯示和控制。什么是變送器傳感器是能夠受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置的總稱，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。當(dāng)傳感器的輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時，則稱為變送器。簡述熱電偶溫度計(jì)組成部分及各部件的功能。（本題每寫出1個組成部分得1分，每寫出1個組成部分功能得1分）答案：熱電偶溫度計(jì)的基本組成部分有：熱電偶、測量儀表、連接熱電偶和測量儀表的導(dǎo)線。如下圖所示圖題4（2）熱電偶是系統(tǒng)中的測溫元件，測量儀表是用來檢測熱電偶產(chǎn)生的熱電勢信號的，可以采用動圈式儀表或電位差計(jì)，導(dǎo)線用來連接熱電偶與測量儀表。為了提高測量精度，一般都要采用補(bǔ)償導(dǎo)線和考慮冷端溫度補(bǔ)償。（pl6-17）熱電偶基本定律：1） 均質(zhì)導(dǎo)體定律2） 中間溫度定律3） 中間導(dǎo)體定律（p16）均質(zhì)導(dǎo)體定律：凡是由一種均質(zhì)導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）組成的閉合回路，不論導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）的界面及沿長度方向上各處的溫度分布如何，都不會產(chǎn)生熱電動勢。該定律說明了任何熱電偶都必須用兩種性質(zhì)不同的電極制成；熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢僅與熱電極材料的性質(zhì)和熱電偶兩個溫度有關(guān)。什么是中間溫度定律？答：熱電偶AB在接點(diǎn)溫度為Tl、T3時的電動勢EAB（T1,T3）等于熱電偶AB在接點(diǎn)溫度為T1、T2的熱電動勢EAB（T1，T2）和T2、T3時的熱電動勢EAB（T2，T3）的代數(shù)和，即EAB（T1，T3）=EAB（T1，T2）+EAB（T2，T3）。什么是中間導(dǎo)體定律？答：在熱電偶回路中接入第三、第四種勻質(zhì)材料的導(dǎo)體后，只要中間接入的導(dǎo)體兩端具有相同的溫度，就不會影響熱電偶的電動勢。使用熱電偶進(jìn)行溫度測量時為什么要加補(bǔ)償導(dǎo)線？答：一般熱電偶長度很短（幾百?幾千毫米），熱電偶冷端溫度會隨環(huán)境溫度不 斷變化，為了使熱電偶冷端溫度保持恒定，可以把熱電偶做的很長，使冷端遠(yuǎn) 離工作端，并聯(lián)通測量儀表一起放到恒溫或溫度波動較小的儀表控制室。但是， 這種方法很不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)閺默F(xiàn)場到以表示一般較遠(yuǎn)，這將耗費(fèi)許多貴重的熱電 極材料。所以，一般是使用一種所謂的補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶冷鍛相連，這種補(bǔ)償導(dǎo)線是兩根不同金屬絲，它和連接的熱電偶具有相同的熱電性能，而所選用的 材料是廉價金屬，用它們來做熱電偶的延伸線，這樣就可將熱電偶的冷端延伸 到溫度Tn較恒定的儀表室接電溫度應(yīng)相等，以免造成誤差。答：由熱電偶的測溫原理可知，熱電偶的熱電動勢的大小不僅與熱端溫度有關(guān)，而且還與冷端溫度有關(guān)，只有冷端溫度恒定，熱電動勢才是熱端溫度的單值函數(shù)，才能正確反應(yīng)熱端溫度的數(shù)值，在實(shí)際應(yīng)用時，熱電偶冷端暴露在大氣之中，受環(huán)境溫度波動的影響較大，因此，熱電偶冷端溫度是變化的。為了消除冷端溫度變化對測量精度的影響，可采用冷端溫度補(bǔ)償。答：1）冷端溫度冰浴法，2）計(jì)算修正法，3）補(bǔ)償電橋法串級控制系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)?主要使用在哪些場合？答案：串級控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)為：（每寫出1個應(yīng)用場合的得2分）a）在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，它是由兩個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)置副變量來提高對主變量的控制質(zhì)量；C）由于副回路的存在，對進(jìn)入副回路的干擾有超前控制的作用，因而減少了干擾對主變量的影響；d） 系統(tǒng)對負(fù)荷改變時有一定的自適應(yīng)能力。串級控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于：對象的滯后和時間常數(shù)很大、干擾作用強(qiáng)而頻繁、負(fù)荷變化大、對控制質(zhì)量要求較高的場合。答：實(shí)際工作中，不允許長時間進(jìn)行階躍擾動試驗(yàn)時，可以采用矩形脈沖代替階躍擾動輸入。這種方法的優(yōu)點(diǎn)之一是擾動的偏差幅值可以選擇大一些。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-串級控制。熱電偶有哪幾種冷端補(bǔ)償方法？（6）答案：e） 冷端溫度冰浴法f） 計(jì)算修正法g） 補(bǔ)償電橋法答：可靠，迅速，準(zhǔn)確，經(jīng)濟(jì)。49?實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的基本單元，其結(jié)構(gòu)簡單，投資少，易于調(diào)整和投運(yùn)，能滿足一般工業(yè)生產(chǎn)過程的控制要求，因此在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用十分廣泛，尤其適用于被控過程的純滯后和慣性小，負(fù)荷和擾動變化比較平緩，或控制質(zhì)量要求不太高的場合答：控制方案的設(shè)計(jì)；工程設(shè)計(jì)；工程安裝和儀表調(diào)校；調(diào)節(jié)器參數(shù)工程整 定。答：建立被控過程的數(shù)學(xué)模型：選擇控制方案；建立系統(tǒng)方框圖；進(jìn)行系統(tǒng) 靜態(tài)、動態(tài)特性分析；計(jì)算實(shí)驗(yàn)和仿真答：控制通道時間常數(shù)的大小反映了控制作用的強(qiáng)弱，也反映了克服擾動影響的快慢。時間常數(shù)較大，控制作用小，反映也較弱，過渡過程時間長，控制質(zhì)量差。而時間常數(shù)較小，控制作用強(qiáng)，克服干擾影響快，過渡過程時間短。但如果時間常數(shù)太小，容易引起過渡過程的多次振蕩，被控量難于穩(wěn)定下來，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性會有影響。答：控制通道的滯后包括純滯后to和容量滯后TC，兩種滯后對系統(tǒng)的質(zhì)量 影響都不利，尤其是純滯后to答：P控制器。寫出任意三種常用的控制器參數(shù)整定方法（6）答案：h） 經(jīng)驗(yàn)法i） 穩(wěn)定邊界法j） 衰減曲線法k） 響應(yīng)曲線法l） 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）答：先置 按純比例作用先整定比例度6,使之達(dá)到4:1衰減過程，然后將比例“帶放大（10-20）%，而積分時間TI由大到小逐步加入，直到達(dá)到4:1的衰減過程。答：1）取TI=^，TD=0，比例度取較大數(shù)值（一般可取100%以上），系統(tǒng)按純比例投入運(yùn)行，穩(wěn)定后，逐步地減小比例度，在外界輸入作用下給定或干擾的變化）下，觀察過程變化情況，直至系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩為止，記下此時比例度6K和振蕩周期TK。它們分別稱作為臨界比例度和臨界振蕩周期。2） 根據(jù)6K和TK，按表中所列的經(jīng)驗(yàn)算式，分別求出3種不同情況下的控制器最佳參數(shù)值。3） 將比例度放到計(jì)算值略大一些的刻度上，然后TI由大而小將積分作用加入；TD由小而大將微分作用加入。4） 將比例度調(diào)到計(jì)算值上，觀察運(yùn)行，適當(dāng)調(diào)整，使過渡過程達(dá)到指標(biāo)要求。答：1）取TI=◎TD=0，比例度取較大數(shù)值（一般可取100%以上），在純比例作用下，將系統(tǒng)投入。待系統(tǒng)穩(wěn)定后，逐步減小比例度，根據(jù)工藝操作的許可程度加額定值的2%?3%的干擾，觀察過渡過程波動情況，直到衰減比為設(shè)計(jì)值時為止，記下此時的比例度6s和它的衰減周期Ts。2） 根據(jù)6s和Ts值，按表中的經(jīng)驗(yàn)公式確定3種不同規(guī)律控制下的控制器的最佳參數(shù)值。3） 將比例度放到計(jì)算值略大一些的刻度上，逐漸引入積分作用和微分作用。4） 將比例度調(diào)到計(jì)算值上，觀察運(yùn)行，適當(dāng)調(diào)整，使過渡過程達(dá)到指標(biāo)要求。答：加給定干擾不能太大，要根據(jù)工藝操作要求來定，一般為5%左右（全量程），但也有特殊的情況。必須在工況穩(wěn)定的情況下才能加設(shè)定干擾，否則得不到較正確的6s、Ts值。對于快速反應(yīng)的系統(tǒng)，如流量、管道壓力等控制系統(tǒng)，想在記錄紙上得到理想的4:1曲線是不可能的，此時，通常以被控變量來回波動兩次而達(dá)到穩(wěn)定，就近似地認(rèn)為是4:1的衰減過程。什么是串級控制，它由哪些基本環(huán)節(jié)組成？答案：將兩臺控制器串聯(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控制閥的控制系統(tǒng)就是串級控制系統(tǒng)。串級控制系統(tǒng)一般由主被控對象、副被控對象、控制閥、主控制器、副控制器、主變送裝置、副變送裝置組成。答：改善了對象的特性；提高了系統(tǒng)的工作頻率；提高了系統(tǒng)的抗干擾能力；具有一定的自適應(yīng)能力答：對象的容量滯后比較大，用單回路控制的過渡過程時間長，超調(diào)量大，被控參數(shù)恢復(fù)慢，控制質(zhì)量不能滿足工藝要求時，可以采用串級控制系統(tǒng)。控對象的純滯后時間比較長，用單回路控制系統(tǒng)不能滿足控制質(zhì)量的要求時，可采用串級控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)反饋控制檢測的信號是被控量，前饋控制的檢測信號是擾動信號。2）系統(tǒng)調(diào)節(jié)的依據(jù)不同反饋控制基于偏差值的大??；前饋控制基于擾動量的大小。3）產(chǎn)生控制作用的及時性反饋控制作用是在被控量反映干擾影響而偏離給定值后才開始調(diào)節(jié)；前饋控制作用卻發(fā)生在被控量偏離給定值之前。4）控制方式不同反饋控制是閉環(huán)控制；而前饋控制是一種開環(huán)控制。5）控制規(guī)律不同和控制品質(zhì)差異6）實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)性與可能性答：復(fù)合控制系統(tǒng)既有利于克服系統(tǒng)主要干擾的影響，又可以借反饋來消除其他干擾的影響。當(dāng)前饋控制效果不夠理想時，反饋控制還可以幫助削弱主要干擾對被控量的影響，并且可以消除靜差。通常所說的前饋控制系統(tǒng)就是這樣的復(fù)合控制系統(tǒng)答：①實(shí)際生產(chǎn)過程中存在各種干擾，對每一個干擾都設(shè)計(jì)前饋控制是不現(xiàn)實(shí)的，而且有些干擾難以測量，無法實(shí)現(xiàn)前饋控制。②前饋控制的規(guī)律與對象的特性有關(guān)。對象特性要受負(fù)荷和工況等因素的影響而產(chǎn)生漂移，這將導(dǎo)致前饋控制的精度下降。前饋控制又是一個開環(huán)控制，沒有反饋信號作進(jìn)一步的修正。答：1）復(fù)合控制時，擾動對輸出的影響要比純前饋時小得多。2） 引入反饋控制后，前饋控制中的完全補(bǔ)償條件不變。3） 前饋補(bǔ)償對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響。67?當(dāng)控制系統(tǒng)控制通道的滯后或純滯后較大，反饋控制又難以滿足工藝的要求時，可以采用前饋控制，把主要的干擾引人前饋控制，構(gòu)成前饋反饋控制系統(tǒng)。當(dāng)己知過程的數(shù)學(xué)模型后，可通過分析過程控制通道和擾動通道數(shù)學(xué)模型的特性參數(shù)。前饋-反饋控制系統(tǒng)與串級控制系統(tǒng)的選用問題常是設(shè)計(jì)中易于遇到的問題對純滯后（時延）過程的討論表明，附加了純滯后，會使廣義對象可控程度明顯下降。當(dāng)過程的純滯后時間與主導(dǎo)時間常數(shù)之比超過0.5時，被稱為大滯后（大時延）過程。答：答：簡述大時延控制系統(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下的動態(tài)特性，然后由預(yù)估器進(jìn)行補(bǔ)償，力圖使被延遲了時間的被調(diào)量超前反映到控制器,使控制器提前動作，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象。答案：當(dāng)被控對象受到干擾作用，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)的能力稱為有自衡能力，這種對象稱為有自衡能力的被控對象。前饋控制適用于什么場合？答案：前饋控制是按擾動而進(jìn)行控制的，因此，前饋控制常用于的場合：m） 一是擾動必須可測，否則無法實(shí)施控制；n） 二是必須經(jīng)常有比較顯著和比較頻繁的擾動，否則無此必要。o） 三是存在對被控參數(shù)影響較大且不易直接控制的擾動。分別說明比例、積分、微分控制對控制系統(tǒng)的作用。答案：比例控制影響系統(tǒng)的動態(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，克服對象容量滯后的影響。前饋控制適用于什么樣的場合？前饋控制是按擾動而進(jìn)行控制的，因此，前饋控制常用于以下場合：1）擾動必須是可測的，否則無法實(shí)施控制；2）必須經(jīng)常有比較明顯和頻繁的擾動，否則沒有必要；3）存在對被控參數(shù)較大而且不易直接控制的擾動。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。一般來講，前饋控制無法全部補(bǔ)償擾動對被控變量所產(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)成前饋一反饋控制系統(tǒng)。對最主要的、顯著的、頻繁的無法直接控制的擾動，由前饋來進(jìn)行補(bǔ)償控制；對無法完全補(bǔ)償?shù)臄_動影響，由反饋控制根據(jù)其對被控變量所產(chǎn)生的偏差大小來進(jìn)行控制?？刂破鞯恼醋饔檬侨绾未_定的？答：當(dāng)被控過程的輸入量增加（或減少）時，其輸出量（被控參數(shù)）也增加（或減少），就稱被控過程為正作用，反之稱為反作用。五?計(jì)算題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, ，試分別確定用PI和PID作用時的控制器參數(shù)。穩(wěn)定邊界法計(jì)算表如下。mm解：對于PI控制器查表得：對于plD控制器查表得：TI0.85Tk0.854.53.825TD0.13Tk0.134.50.5852.(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)。將積分時間調(diào)至最大，微分時間調(diào)至最小，對系統(tǒng)施加階躍信號，經(jīng)過調(diào)節(jié)后系統(tǒng)的衰減比為4：1,此時記錄下來的比例度 和時間參數(shù) 。試分別確定用PI和PID作用時的控制器參數(shù)。弘衰減曲線整定經(jīng)驗(yàn)參數(shù)表如下。解：對于PI控制器查表得：P1.2s1.256%0.67TI0.5Tk0.55.12.55對于PID控制器查表得：4被控過程用實(shí)驗(yàn)測得過程特性，得響應(yīng)曲線如圖，試從圖上求得過程放大系數(shù)K,時間常數(shù)T,純滯后時間T以及過程傳遞函數(shù)解：由響應(yīng)曲線得：過程傳遞函數(shù)為有純滯后環(huán)節(jié)的一階傳遞函數(shù)，故設(shè)為-tsW(s)=K/(Ts+l)*e由圖可得到放大系數(shù)K=l00/20=5時間常數(shù)T=3-l=2s純滯后時間T=1S從而可得過程傳遞函數(shù)為：-sW(s)=5/(2s+l)*e答：未交答：比例度=放大倍數(shù)=比例答：未交204)6.答：與第六題相似答：未交正作用(10分)一個流量雙閉環(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 ， 。求：畫出控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。26500m3/hQ2max32000m3/h當(dāng) 時，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)無穩(wěn)定時，測得 ，試計(jì)算此時的I2為多大。Il16mA

題5.2圖流量雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)原理圖解：1)由于得 ②所以― —①Q(mào)2max ②Qlmax26500TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"KKQlmax KKQ2max320000.75 0.92)由儀表的比例系數(shù)定義， ①得. ②K，124mAII4mA\o"CurrentDocument"即：— ②11.一個比值流量控制系統(tǒng)用軸DZ-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量，但沒有開方器，已知Qld)3試畫出比值控偸統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1圖。e)如果要求比值為 ，應(yīng)如何設(shè)置乘法器的設(shè)定值10。(乘法器的輸出 )2:1r(II4)(104)416題3圖單閉環(huán)乘法比值控制系統(tǒng)原理圖解.流量的最大量程分別為流的關(guān)系為，F(xiàn)lmax3600kg/hF2max2000kg/h流量與檢測電流量的最大量程分別為流的關(guān)系為，F(xiàn)lmax3600kg/hF2max2000kg/h流量與檢測電Il16的輸出為 ， ，流量比值為，乘法器- —。。6164 K2, , 穩(wěn)態(tài)時有，即：一-一o|)(l4)410162416(114) 『12 12不加開方器情況，要進(jìn)行非線性處理：K‘非性乘法器的設(shè)置值：2lmax °。°?81訐非線性10K 1640.81 16416.96mA①②③④⑤K'線性12.:答：線性關(guān)系時：Q1maxQ2Q1max 0.9375Q2maxQ1Q2max‘K非線性非線性關(guān)系時：六，應(yīng)用題Qlmax六，應(yīng)用題Qlmax7K2(K) 線性 20.8789Q2max1.為了獲得被控對象的動態(tài)特性，常用的實(shí)驗(yàn)方法之一是給被控對象施加一個階躍擾動信號，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)過程的被控對象不允許長時間施加這樣的干擾信號，所以人們采用矩形脈沖信號取代階躍擾動，獲得觀測數(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為一個矩形擾動脈沖x(寬度為t0，高度為A)施加到被控對象上的響應(yīng)曲線y。用所學(xué)過的控制理論知識，將該脈沖響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換成高度為A的階躍信號響應(yīng)曲線。要求分析轉(zhuǎn)換機(jī)理，寫出轉(zhuǎn)換步驟。題6圖矩形脈沖輸入/輸出曲線答：設(shè)被控對象特性為線性特性，由疊加原理，輸入一個矩形脈沖信號，相當(dāng)于施加兩個階躍信號，一個在t=0處，另一個在t=t0處。⑤設(shè)階躍響應(yīng)為yl，將所測繪的響應(yīng)曲線按時間間隔t0等分。在第一區(qū)間，y1(tO)=y1(tO)。在第二區(qū)間y1(2t0)=y(2t0)+y1(t0)。第三區(qū)間，y1(3tO)=y(3tO)+y1(2t0)。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。⑤其響應(yīng)曲線見下圖。階躍響應(yīng)曲線⑤2.為了獲得被控對象的動態(tài)特性，常用的實(shí)驗(yàn)方法之一是給被控對象施加一個階躍擾動信號，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)過程的被控對象不允許長時間施加這樣的干擾信號，所以人們采用矩形脈沖信號取代階躍擾動，獲得觀測數(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為一個矩形擾動脈沖x（寬度為tO，高度為A）施加到被控對象上的響應(yīng)曲線y。用所學(xué)過的控制理論知識，將該脈沖響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換成高度為A的階躍信號響應(yīng)曲線。要求分析轉(zhuǎn)換機(jī)理，寫出轉(zhuǎn)換步驟。一3.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)電動單元組合控制器的輸出從6mA改變到7mA時，溫度記錄儀的指針從85°C升到