9控制系統(tǒng)基礎復習

1.控制系統(tǒng)引入積分作用是為了〔〕,但積分的引入會使系統(tǒng)〔〕,引入微分作用是為了〔〕。某調節(jié)系統(tǒng)采用比例積分作用調節(jié)器，先用純比例調整到適宜的調節(jié)輸出，在參加積分作用的過程中，應〔〕。2.與單回路控制系統(tǒng)相比，串級調節(jié)系統(tǒng)具有以下三個特點：①();②();③()。一填空題3/12/20243.控制對象的干擾通道的動態(tài)特性對過渡過程的影響是:干擾通道的時間常數愈大,對被控變量的影響();干擾通道容量滯后愈多,那么調節(jié)質量();干擾通道的純滯后對調節(jié)質量()。4．控制對象的調節(jié)通道的動態(tài)特性對過渡過程的影響是:調節(jié)通道時間常數愈大,那么響應〔〕,工作頻率〔〕;但調節(jié)通道時間常數過小,易產生〔〕問題;調節(jié)通道的純滯后使過渡過程質量〔〕。3/12/20245.積分飽和是〔〕。積分飽和對調節(jié)系統(tǒng)有什么的影響是〔〕。6.定值調節(jié)系統(tǒng)是按〔〕進行調節(jié)的,而前饋調節(jié)系統(tǒng)是按〔〕進行調節(jié)的;前者是〔〕環(huán)調節(jié),后者是〔〕環(huán)調節(jié)。3/12/20241.自動控制系統(tǒng)由哪些局部組成?各局部起什么作用?2.什么是調節(jié)作用?什么是干擾作用?它們之間有什么關系?3.試畫出一個典型控制系統(tǒng)的方塊圖,并說明各個方塊的輸入信號和輸出信號各是什么?三答復題3/12/20245某反響器溫度調節(jié)系統(tǒng)如下圖。A、B兩種物料進人反響器送行反響,通過改變進入夾套的冷卻水流量來控制反響器內的溫度保持不變。試畫出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該控制系統(tǒng)中的被控對象、被控變量、調節(jié)變量及可能引起被控變量變化的干擾各是什么?3/12/20246某列管式蒸汽加熱器控制流程圖。試分別說明圖中符號所代表的意義。3/12/20247什么是控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)？為什么說研究控制系統(tǒng)的動態(tài)比其靜態(tài)更有意義？8什么是自動控制系統(tǒng)的過渡過程？在階躍信號的作用下,控制系統(tǒng)被控變量的過渡過程有哪幾種形式？各有什么特點？哪些屬于穩(wěn)定的過渡過程？哪些屬于不穩(wěn)定的過渡過程？9衰減振蕩過程的品質指標有哪些？它們的含義是什么？10在生產過程中,為什么經常要求調節(jié)系統(tǒng)具有衰減振蕩形式的過渡過程？3/12/202411描述對象特性的參數有哪些？其物理意義分別是什么？12何謂控制通道？何謂干擾通道？它們的特性對控制系統(tǒng)質量有什么影響？14為什么稱放大倍數K為對象的靜態(tài)特性參數，而時間常數T和滯后時間τ為對象的動態(tài)特性參數？16對象的滯后形式有幾種？各是由什么原因造成？3/12/2024簡單控制系統(tǒng)作業(yè)19什么是直接指標控制?什么是間接指標控制?20在控制系統(tǒng)的設計中,被控變量的選擇應遵循哪些原那么?21在控制系統(tǒng)的設計中,調節(jié)變量的選擇應遵循哪些原那么?22在控制系統(tǒng)的設計中,被控變量的測量應注意哪些問題?3/12/202423常用的調節(jié)器的調節(jié)規(guī)律有哪些?各有什么特點?適用于什么場合?24一個簡單控制系統(tǒng)的變送器量程變化后,對控制系統(tǒng)有什么影響?25什么是可控因素?什么是不可控因素?系統(tǒng)中如有很多可控因素應如何選擇調節(jié)參數才比較合理?3/12/202417某溫度對象的特性曲線如下圖，試計算該對象的放大系數K、時間常數T及純滯后時間τ。3/12/202418二階被控對象雙容水槽微分方程的推導。并說明階躍輸入作用下，被控變量的變化過程；試述涉及參數的意義。13一個對象特性是具有純滯后的一階特性，其時間常數為5，放大倍數為10，純滯后時間為2，請寫出該對象特性的一階微分方程式。3/12/202426有一蒸汽加熱設備利用蒸汽將物料加熱,并用攪拌器不停地攪拌物料,當物料到達所需溫度后排出。試問:影響物料出口溫度的主要因素有哪些？如果要設計一溫度控制系統(tǒng),你認為被控量與操縱變量應選誰？為什么？如果物料在溫度過低時會凝結,據此情況應如何選擇控制閥的開閉形式及控制器的正反作用？3/12/202427什么是氣開閥？什么是氣關閥？調節(jié)閥氣開、氣關型式的選擇應從什么角度出發(fā)？28調節(jié)器正反作用選擇的依據是什么？29調節(jié)器參數整定的任務是什么？常用的整定參數方法有哪幾種？它們各有什么特點？3/12/202430如下圖為一鍋爐汽包液位控制系統(tǒng)的示意圖，要求鍋爐不能燒干。試畫出該系統(tǒng)的方塊圖，判斷調節(jié)閥的氣開、氣關型式，確定調節(jié)器的正反作用，并簡述當加熱室溫度升高導致蒸汽蒸發(fā)量增加時，該控制系統(tǒng)是如何克服干擾的？設計計算題3/12/202434如下圖為精餾塔溫度控制系統(tǒng)的示意圖，它通過調節(jié)進入再沸器的蒸汽量實現被控變量的穩(wěn)定。試畫出該控制系統(tǒng)的方塊圖，確定調節(jié)閥的氣開、氣關型式和調節(jié)器正反作用，并簡述由于外界干擾使精館塔溫度升高時該系統(tǒng)的調節(jié)過程(此處假定精餾塔的溫度不能太高)。3/12/2024串級控制系統(tǒng)作業(yè)32與簡單控制系統(tǒng)相比，串級控制系統(tǒng)有些什么特點?33串級控制系統(tǒng)最主要的優(yōu)點表達在什么地方?試通過一個例子與簡單控制系統(tǒng)作一比較。34串級控制系統(tǒng)中的副被控變量如何選擇?35在串級控制系統(tǒng)中，如何選擇主副調節(jié)器的調節(jié)規(guī)律？其參數又如何整定？36為什么說串級控制系統(tǒng)的主回路是定值控制系統(tǒng),而副回路是一個隨動控制系統(tǒng)?3/12/202437對于如下圖的加熱器串級控制系統(tǒng)。1〕畫出該控制系統(tǒng)的方塊圖，并說明主變量、副變量分別是什么，主調節(jié)器、副調節(jié)器分別是哪個調節(jié)器；2〕假設工藝要求加熱器溫度不能過高，否那么易發(fā)生事故，試確定調節(jié)閥的氣開、氣關型式；3〕確定主副調節(jié)器的正反作用；4〕當載熱體壓力突然增加時，簡述該控制系統(tǒng)的調節(jié)過程；5〕當冷流體流量突然加大時，簡述該控制系統(tǒng)的調節(jié)過程。3/12/202438如下圖的丙烯冷卻兩種不同串級控制方案。3/12/2024思考題與習題39什么是被控對象的特性?表征被控對象特性的參數有哪些?它們的物理意義是什么?40為什么說放大系數是對象的靜態(tài)特性,而時間常數和滯后時間是動態(tài)特性?41什么是被控對象的控制通道?什么是干擾通道?42在控制系統(tǒng)中,對象的放大系數、時間常數、滯后時間對控制有什么影響?

3/12/202443什么是調節(jié)器的控制規(guī)律?調節(jié)器有哪幾種根本控制規(guī)律?44什么是雙位控制、比例控制、積分控制、微分控制?它們各有什么特點?45什么是余差?為什么單純的比例控制不能消除余差而積分控制能消除余差?46為什么積分控制規(guī)律一般不單獨使用?47比例、積分、微分控制分別用什么量表示其控制作用的強弱?并分別說明它們對控制質量的影響。3/12/202448試畫出在階躍輸入作用下,比例、比例積分、比例積分微分調節(jié)器的輸出特性曲線。49比例積分微分調節(jié)器有什么特點?50在比例積分微分調節(jié)器中可以調整的參數有哪幾個?試說明調整其中一個參數時,對調節(jié)器的控制作用有什么影響?51調節(jié)器參數整定的目的是什么?工程上常 用的整定方法有哪些?52調節(jié)器控制規(guī)律選擇的依據是什么?53設計控制系統(tǒng)時,必須確定和考慮哪些方面的問題?54什么是串級控制系統(tǒng)?它有什么特點?什么情況下采用串級控制?3/12/202455串級控制系統(tǒng)中的副回路和主回路各起什么作用?為什么?3/12/20243/12/20244.一線性調節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性〔穩(wěn)定或不穩(wěn)定〕取決于：A.干擾作用的形式及強弱。B.系統(tǒng)本身的結構及參數。C.干擾作用的形式、強弱和系統(tǒng)本身的結構、參數。答案：B。因為線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是系統(tǒng)固有的特性。完全由系統(tǒng)本身的結構，參數決定。例如，用代數判據判斷線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性是時，其穩(wěn)定的充分必要條件就是特征方程的所有根都具有負實部，或說都位于S平面的左半部。顯然，特征方程的根和輸入信號是無關的。3/12/20245.如果甲乙兩個廣義調節(jié)對象的動態(tài)特性完全相同〔如均為二階對象〕，甲采用PI作用調節(jié)器，乙采用P作用調節(jié)器。當比例帶的數值完全相同時，甲、乙兩系統(tǒng)的振蕩程度相比A.甲系統(tǒng)振蕩程度比乙系統(tǒng)劇烈。B.乙系統(tǒng)振蕩程度比甲系統(tǒng)劇烈。C.甲，乙兩系統(tǒng)的振蕩程度相同。答案：A3/12/20246．調節(jié)系統(tǒng)中調節(jié)器正、反作用確實定是根據：A．實現閉環(huán)回路的正反響。B．實現閉環(huán)回路的負反響。C．系統(tǒng)放大倍數恰到好處D．生產的平安性。答案：B3/12/20247.由于微分調節(jié)規(guī)律有超前作用，因此調節(jié)器參加微分作用主要是用來:A.克服調節(jié)對象的慣性滯后〔時間常數T〕，容量滯后τc和純滯后τ0.B.克服調節(jié)對象的滯后τ0.C.克服調節(jié)對象的慣性滯后〔時間常數T〕，容量滯后τc.答案：C3/12/202410.單純的前饋調節(jié)是一種能對〔〕進行補償的調節(jié)系統(tǒng)。A．測量與給定之間的偏差B．被調量的變化C．干擾量的變化答案：C3/12/202411.定值調節(jié)是一種能對〔〕進行補償的調節(jié)系統(tǒng)。A．測量與給定之間的偏差B．被調量的變化C．干擾量的變化答案：A3/12/202413.定值調節(jié)系統(tǒng)是〔〕環(huán)調節(jié)，前饋系統(tǒng)是〔〕環(huán)調節(jié)。A．開，閉B．閉，開C．開，開D．閉，閉答案：B3/12/202414．分程調節(jié)系統(tǒng)常要加裝〔〕來到達分程的目的。A．調節(jié)器B.變送器C.閥門定位器答案：C3/12/202415．設制分程調節(jié)系統(tǒng)的目的是〔〕A．為了滿足工藝的特殊要求B．擴大可調比C．為了滿足工藝的特殊要求，擴大可調比答案：C3/12/202416．在選擇性調節(jié)系統(tǒng)中防積分飽合一般采用〔〕方法。A．限幅法B．外反響法C．積分切除法答案：B3/12/202417.均勻調節(jié)系統(tǒng)調節(jié)器參數應為〔〕。

A．比例度小于100%

B．比例度大于100%

C．比例度等于100%

答案：A3/12/202418.調節(jié)系統(tǒng)在純比作用下已整定好，參加積分作用后，為保證原穩(wěn)定度，此時應將比例度〔〕。

A.增大B.減小C.不變答案：A3/12/202419.成分、溫度調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)規(guī)律，通常選用〔〕。

A.

PIB.PDC.PID

答案：C3/12/202420.流量、壓力調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)規(guī)律通常選用〔〕。

A.PIB.PDC.PID

答案：A3/12/202421.液位調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)規(guī)律，通常選用〔〕。

A.PIB.PDC.PIDD.P答案：D3/12/202422.要消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)規(guī)律，通常選用〔〕。

A.

PIB.PDC.P

答案：A3/12/202424.通?？梢杂脮r間常數T和放大系數K來表示一階對象的特性?，F有甲乙兩個液體貯罐對象，其甲的截面積大于乙的截面積，假定流入和流出側的閥門、管道尺寸及配管均相同，那么時間常數T〔〕。

A．

甲大于乙

B．

乙大于甲

C．

甲乙相等答案：A3/12/202425.通?？梢杂脮r間常數T和放大系數K來表示一階對象的特性?，F有甲乙兩個液體貯罐對象，其甲的截面積大于乙的截面積，假定流入和流出側的閥門、管道尺寸及配管均相同,放大系數K〔〕。

A.甲大于乙

B.乙大于甲

C.甲乙相等

答案：B3/12/202426下面三組記錄曲線分別是由于比例度太小，積分時間太短，微分時間太長引起，你能加以鑒別嗎？答案：a.積分時間太短，b.比例度太小,c.微分時間太長3/12/202427.請判定圖所示溫度調節(jié)系統(tǒng)中，調節(jié)閥和調節(jié)器的作用型式。當物料為溫度過低時易析出結晶顆粒的介質，調節(jié)介質為過熱蒸汽時；A.氣關調節(jié)閥，正作用調節(jié)器；B.氣開調節(jié)閥，反作用調節(jié)器；C.氣開調節(jié)閥，正作用調節(jié)器；D.氣關調節(jié)閥，反作用調節(jié)器.TC物料蒸汽答案：A3/12/202428.當物料為溫度過高時易結焦或分解的介質，調節(jié)介質為過熱蒸汽時；

A.氣關調節(jié)閥，正作用調節(jié)器；

B.氣開調節(jié)閥，反作用調節(jié)器；

C.氣開調節(jié)閥，正作用調節(jié)器；

D.氣關調節(jié)閥，反作用調節(jié)器.

TC物料蒸汽答案：B3/12/202429.當物料為溫度過低時易析出結晶顆粒的介質，調節(jié)介質為待加熱的軟化水時；A.氣關調節(jié)閥，正作用調節(jié)器；B.氣開調節(jié)閥，反作用調節(jié)器；C.氣開調節(jié)閥，正作用調節(jié)器;D.氣關調節(jié)閥，反作用調節(jié)器.TC物料軟化水答案：C3/12/202430.當物料為溫度過高時易結焦或分解的介質，調節(jié)介質為待加熱的軟化水時；A.氣關調節(jié)閥，正作用調節(jié)器；B.氣開調節(jié)閥，反作用調節(jié)器；C.氣開調節(jié)閥，正作用調節(jié)器；D.氣關調節(jié)閥，反作用調節(jié)器.TC物料軟化水答案：D3/12/20243.調節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是對調節(jié)系統(tǒng)最根本的要求，穩(wěn)定調節(jié)過程的衰減率ζ應是：A.ζ=0B.ζ<0C.0<ζ<1D.ζ=1答案：C3/12/2024某化學反響器，工藝規(guī)定操作溫度為200±10℃，考慮平安因素，調節(jié)過程中溫度規(guī)定值最大不得超過15℃?，F設計運行的溫度定值調節(jié)系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如以下圖所示，試求：該系統(tǒng)的過渡過程品質指標〔最大偏差、超調量、余差、衰減比和震蕩周期〕，并問該調節(jié)系統(tǒng)是否滿足工藝要求。3/12/2024解：最大偏差：=230-200=30℃=205-200=5℃震蕩周期：=20-5=15min再：工藝規(guī)定操作溫度為200±10℃，考慮平安因素，調節(jié)過程中溫度規(guī)定值最大不得超過15℃，而該調節(jié)系統(tǒng)=30℃，不滿足工藝要求余差：過渡時間：衰減比：3/12/2024如下圖的水槽，控制要求是維持水槽液位L不變。為了控制液位，選擇相應的變送器、控制器和控制閥，組成液位控制系統(tǒng)〔即簡單控制系統(tǒng)〕。液位控制系統(tǒng)的工作過程3/12/2024控制對象的干擾通道的動態(tài)特性對過渡過程的影響是:干擾通道的時間常數愈大,對被控變量的影響;干擾通道容量滯后愈多,那么調節(jié)質量;干擾通道的純滯后對調節(jié)質量。選擇控制方案時，總是力圖使調節(jié)通道的放大倍數〔增益〕干擾通道的放大倍數〔增益〕。3．控制對象的調節(jié)通道的動態(tài)特性對過渡過程的影響是:調節(jié)通道時間常數愈大,那么響應,工作頻率;但調節(jié)通道時間常數過小,易產生問題;調節(jié)通道的純滯后使過渡過程質量。3/12/20244．某調節(jié)系統(tǒng)采用比例積分作用調節(jié)器，先用純比例調整到適宜的調節(jié)輸出，再參加積分作用的后，應,才能使穩(wěn)定性不變。3/12/2024某調節(jié)系統(tǒng)采用比例積分作用調節(jié)器，在參加微分作用的后，最大偏差A余差C調節(jié)時間ts穩(wěn)定性n。6．串級調節(jié)系統(tǒng),一般情況下主回路選擇或調節(jié)規(guī)律調節(jié)器,副回路選用調節(jié)規(guī)律調節(jié)器；如果副回路采用差壓法測流量，應采用什么裝置補償。7．簡單均勻控制系統(tǒng)與液位定值控制系統(tǒng)的區(qū)別是。8．防積分飽和的措施有哪三種：3/12/2024１、定值控制系統(tǒng)是按〔〕進行控制的，而前饋控制是按〔〕進行控制的；前者是〔〕環(huán)控制，后者是〔〕環(huán)控制。前饋控制一般應用于擾動〔〕和擾動〔〕與擾動〔〕的場合。2、串級控制系統(tǒng)能迅速克服進入〔〕回路的擾動，改善〔〕控制器的廣義對象特性，容許〔〕回路內各環(huán)節(jié)的特性在一定的范圍內變動而不影響整個系統(tǒng)的控制品質。3/12/2024如圖示的加熱爐，采用控制燃料氣的流量來保證加熱爐出口溫度恒定。１．總進料量是主要擾動且不可控擾動時，設計合理的控制方案，并作簡要說明。２．當燃料氣閥前壓力是主要擾動且不可控擾動時，設計合理的控制方案，并作簡要說明。3/12/2024答：1.當總進料量是主要擾動時，控制方案如下圖。該方案為前饋—反響控制系統(tǒng)方案。如果負荷是主要擾動，我們將總進料量測出，將流量信號送到前饋補償裝置，其輸出與溫度控制器的輸出相迭加，作為總的控制作用。這時，當進料量發(fā)生變化后，不需要等到出現偏差，燃料量就會及時作相應的調整，結果使控制過程中的溫度偏差大為減小。

3/12/2024

2．

當燃料壓力是主要擾動時，控制方案如下圖。

該方案為被加熱物料出口溫度對燃料氣流量的串級控制系統(tǒng)方案。當燃料氣壓力發(fā)生變化時，利用流量副環(huán)的作用，可以迅速地對擾動作出反響，調整燃料氣閥門的開度，調整較為及時。但是這只是一個粗略的調整，擾動對溫度的影響還需通過主環(huán)來進一步細調，使被控的主變量——被加熱物料出口溫度保持在希望值。3/12/2024如下圖一種乙稀精餾塔,塔底的選擇性調節(jié)方案。2C丙稀氣體用作為塔底在沸器的加熱劑,釋熱后的丙稀呈液態(tài),回收重復使用。改變再沸器傳熱量是用改變其傳熱面積來實現的,為此需要在排液管上安裝調節(jié)閥,以控制再沸器丙稀測的凝液液面。為保證平安生產防止氣態(tài)丙稀由液管中排出,設制了軟保護系統(tǒng),試確定調節(jié)器FC、TC及選擇器,調節(jié)閥的作用型式;并說明實施時應注意的問題。3/12/20243/12/2024答復要點：①LC采用正作用，FC采用反作用，TC采用反作用；②調節(jié)閥采用氣開閥，選擇器采用低選器。③采用外反響法防積分飽和。3/12/2024今有一個加熱爐(如下圖)，原料油的出口溫度單回路調節(jié)，無法滿足工藝生產的要求，為此必須采用復雜控制系統(tǒng)?！瞐)當燃料油閥前壓力為主要干擾時，應采用何種復雜控制系統(tǒng)？〔b)當燃料油的熱值為主要干擾時，應采用何種復雜控制系統(tǒng)？〔c〕當原料油流量為主要干擾時，應采用何種復雜控制系統(tǒng)？〔d〕工藝要求嚴格控制加熱爐出口溫度T,且又要防止加熱爐的回火事故,應采用何種復雜控制系統(tǒng)？〔要求：以上控制方案都示意在圖上〕3/12/20243/12/2024①采用“燃料油流量與出口溫度串級控制”；②采用“爐膛溫度與與出口溫度串級控制系統(tǒng)”；③采用“原油量加出口溫度前饋加反響控制系統(tǒng)”；④采用“出口溫度與燃料量及閥后壓力串級選擇控制系統(tǒng)”。3/12/2024均勻控制的特點①表征前后供求矛盾的兩個變量都應該是變化的，且變化緩慢。圖2.2-2所示是反映液位與流量的幾種不同變化情況。〔a〕是單純的液位定值控制；〔b〕是單純的流量定值控制；〔c〕是實現均勻控制以后，液位與流量都漸變的波動情況，但波動比較緩慢。那種試圖把液位和流量都調整成直線的想法是不可能實現的。②前后互相聯系又互相矛盾的兩個變量應保持在所允許的范圍內。均勻控制要求在最大干擾作用下，液位在貯罐的上下限內波動，而流量應在一定范圍內平穩(wěn)漸變，防止對后工序產生較大的干擾。3/12/2024一般調節(jié)閥分程動作采用同向規(guī)律的是為了滿足工藝上擴大可調比的要求；反向規(guī)律的選擇是為了滿足工藝的特殊要求。3/12/2024由于選擇性控制系統(tǒng)中，總有一臺控制器處于開環(huán)狀態(tài)，因此易產生積分飽和。防積分