過(guò)程控制課后習(xí)題與答案

過(guò)程控制課后習(xí)題與答案第1章緒論思考題與習(xí)題1-1過(guò)程控制有哪些主要特點(diǎn)？為什么說(shuō)過(guò)程控制多屬慢過(guò)程參數(shù)控制？解答：1．控制對(duì)象復(fù)雜、控制要求多樣2.控制方案豐富3．控制多屬慢過(guò)程參數(shù)控制4．定值控制是過(guò)程控制的一種主要控制形式5．過(guò)程控制系統(tǒng)由規(guī)化的過(guò)程檢測(cè)控制儀表組成1-2什么是過(guò)程控制系統(tǒng)？典型過(guò)程控制系統(tǒng)由哪幾局部組成？解答：過(guò)程控制系統(tǒng)：一般是指工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)控制系統(tǒng)的變量是溫度、壓力、流量、液位、成份等這樣一些變量的系統(tǒng)。組成：控制器，被控對(duì)象，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，檢測(cè)變送裝置。1-3簡(jiǎn)述被控對(duì)象、被控變量、操縱變量、擾動(dòng)〔干擾〕量、設(shè)定〔給定〕值和偏差的含義？解答：被控對(duì)象自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過(guò)程、設(shè)備或機(jī)器等。被控變量被控對(duì)象要求保持設(shè)定數(shù)值的工藝參數(shù)。操縱變量受控制器操縱的，用以克制擾動(dòng)的影響，使被控變量保持設(shè)定值的物料量或能量。擾動(dòng)量除操縱變量外，作用于被控對(duì)象并引起被控變量變化的因素。設(shè)定值被控變量的預(yù)定值。偏差被控變量的設(shè)定值與實(shí)際值之差。1-4按照設(shè)定值的不同形式,過(guò)程控制系統(tǒng)可分為哪幾類？解答：按照設(shè)定值的不同形式又可分為:1．定值控制系統(tǒng)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)的作用是克制擾動(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.隨動(dòng)控制系統(tǒng)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.程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)的設(shè)定值也是變化的，但它是一個(gè)的時(shí)間函數(shù)，即設(shè)定值按一定的時(shí)間程序變化。1-5什么是定值控制系統(tǒng)?解答：在定值控制系統(tǒng)中設(shè)定值是恒定不變的，引起系統(tǒng)被控參數(shù)變化的就是擾動(dòng)信號(hào)。1-6什么是被控對(duì)象的靜態(tài)特性？什么是被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性？為什么說(shuō)研究控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)比其靜態(tài)更有意義？解答：被控對(duì)象的靜態(tài)特性：穩(wěn)態(tài)時(shí)控制過(guò)程被控參數(shù)與控制變量之間的關(guān)系稱為靜態(tài)特性。被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性：。系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，被控參數(shù)與控制變量之間的關(guān)系即為控制過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性。在自動(dòng)化工作中，了解、研究控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)比其靜態(tài)更為重要。因?yàn)樵谏a(chǎn)過(guò)程中，干擾是客觀存在的，是不可防止的。在擾動(dòng)引起系統(tǒng)變動(dòng)后，就需要通過(guò)控制裝置不斷地施加控制作用去消除干擾作用的影響，使被控變量保持在工藝生產(chǎn)所規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)上，以滿足過(guò)程控制的要求。一個(gè)正常工作的自動(dòng)控制系統(tǒng)，時(shí)時(shí)刻刻都受到擾動(dòng)的頻繁作用，總是處在一種頻繁的、不連續(xù)的動(dòng)態(tài)過(guò)程中。因此說(shuō)研究控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)比其靜態(tài)更有意義。1-7評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的常用單項(xiàng)指標(biāo)有哪些？各自的定義是什么？解答：?jiǎn)雾?xiàng)性能指標(biāo)主要有：衰減比、超調(diào)量與最大動(dòng)態(tài)偏差、靜差、調(diào)節(jié)時(shí)間、振蕩頻率、上升時(shí)間和峰值時(shí)間等。衰減比：等于兩個(gè)相鄰的同向波峰值之比n；過(guò)渡過(guò)程的最大動(dòng)態(tài)偏差：對(duì)于定值控制系統(tǒng)，是指被控參數(shù)偏離設(shè)定值的最大值A(chǔ)；超調(diào)量：第一個(gè)波峰值與最終穩(wěn)態(tài)值y〔〕之比的百分?jǐn)?shù)；剩余偏差C：過(guò)渡過(guò)程完畢后，被控參數(shù)所達(dá)到的新穩(wěn)態(tài)值y〔〕與設(shè)定值之間的偏差C稱為剩余偏差，簡(jiǎn)稱殘差；調(diào)節(jié)時(shí)間：從過(guò)渡過(guò)程開(kāi)始到過(guò)渡過(guò)程完畢所需的時(shí)間；振蕩頻率：過(guò)渡過(guò)程中相鄰兩同向波峰〔或波谷〕之間的時(shí)間間隔叫振蕩周期或工作周期，其倒數(shù)稱為振蕩頻率；峰值時(shí)間：過(guò)渡過(guò)程開(kāi)始至被控參數(shù)到達(dá)第一個(gè)波峰所需要的時(shí)間。解答：最大偏差：emax=45－40=50C衰減比：n=B/B’=4/1.余差：C=41－40=10C振蕩周期:T=18－5=13min終值在410C,誤差±10C,符合要求.過(guò)程控制系統(tǒng)第二章〔對(duì)象特性〕習(xí)題2-1．什么是被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型？2-1解答：被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型是描述被控過(guò)程在輸入〔控制輸入與擾動(dòng)輸入〕作用下，其狀態(tài)和輸出〔被控參數(shù)〕變化的數(shù)學(xué)表達(dá)式。2-2．建立被控過(guò)程數(shù)學(xué)模型的目的是什么？過(guò)程控制對(duì)數(shù)學(xué)模型有什么要求？2-2解答：1〕目的：設(shè)計(jì)過(guò)程控制系統(tǒng)與整定控制參數(shù)；指導(dǎo)生產(chǎn)工藝與其設(shè)備的設(shè)計(jì)與操作；對(duì)被控過(guò)程進(jìn)展仿真研究；培訓(xùn)運(yùn)行操作人員；工業(yè)過(guò)程的故障檢測(cè)與診斷。2〕要求：總的原如此一是盡量簡(jiǎn)單，二是正確可靠。階次一般不高于三階，大量采用具有純滯后的一階和二階模型，最常用的是帶純滯后的一階形式。2-2．簡(jiǎn)述建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型兩種主要方法。2-2解答：一是機(jī)理分析法。機(jī)理分析法是通過(guò)對(duì)對(duì)象部運(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)展必要的數(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。5-12何為測(cè)試法建模？它有什么特點(diǎn)？2-3解答：1〕