過程控制試題庫答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上過程控制試題庫答案一，填空題 1 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），Ti值越大，表示積分作用（減弱），Td值越大表示微分作用（增強）。4 常見的過程計算機控制系統(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)督計算機控制系統(tǒng)）、（集散控制系統(tǒng)）和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。5 在閉環(huán)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)

2、，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：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：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：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）。6 熱電偶溫度計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）。7 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

3、。9.保證控制系統(tǒng)成為負(fù)反饋10.干擾量的變化11.正確，迅速，可靠12.改善動態(tài)性能13.微分二，選擇題1. 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）:A.克服調(diào)節(jié)對象的慣性滯后（時間常數(shù)T），容量滯后c和純滯后0.B.克服調(diào)節(jié)對象的純滯后0.C.克服調(diào)節(jié)對象的慣性滯后（時間常數(shù)T），容量滯后c.2. A 3. 定值調(diào)節(jié)是一種能對（A ）進(jìn)行補償?shù)恼{(diào)節(jié)系統(tǒng)。A 測量與給定之間的偏差B 被調(diào)量的變化C 干擾量的變化D. 設(shè)定值的變化4. 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 )。A開，閉B閉，開C開，開D閉，閉5. 調(diào)節(jié)系統(tǒng)在純比作用下已整定好，加

4、入積分作用后，為保證原穩(wěn)定度，此時應(yīng)將比例度（A）。A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小6. 成分、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律，通常選用（C）。A. PIB. PDC. PID7. .流量、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律，通常選用（A ）。A. PIB. PDC. PID8. 液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律，通常選用（D ）。A. PIB. PDC. PIDD. P9. A 10. 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實現(xiàn)閉環(huán)回路的正反饋。B 實現(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。11. 單純的前饋調(diào)節(jié)是一種能對（C）進(jìn)行補償?shù)恼{(diào)節(jié)系統(tǒng)。A 測量與給定之間的偏差B 被調(diào)量的變

5、化C 干擾量的變化12. 定值調(diào)節(jié)是一種能對（A）進(jìn)行補償?shù)恼{(diào)節(jié)系統(tǒng)。A 測量與給定之間的偏差B 被調(diào)量的變化C 干擾量的變化13. 熱電偶溫度計 （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。14. 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

6、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。15. D16. DCS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1.×2.與DCS相比，F(xiàn)ieldbus的主要技術(shù)優(yōu)點之一是實現(xiàn)了控制系統(tǒng)徹底的分散3.熱電阻溫度計需要進(jìn)行冷端補償才能正常工作。4.PID的含義是比例、積分和微分。 ×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使用。 ×6.用Smith補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。×7.被控對象特性是指

7、被控對象輸入與輸出之間的關(guān)系。 8.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)。 ×9.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。 ×× 10.熱電阻溫度計和熱電偶溫度計一樣，測溫時需要進(jìn)行溫度補償。11.一個單回路控制系統(tǒng)由控制器、執(zhí)行器、檢測變送裝置和被控對象組成。12.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。×13.14.×15.×16.×1718.DDC的中文含義是直接數(shù)字控制。 19.被控對象的動態(tài)特性是描述被控對象輸入輸出關(guān)

8、系動態(tài)特征的。 20.串級控制系統(tǒng)適用于容量滯后較小的生產(chǎn)工藝過程。 ×21.前饋控制系統(tǒng)一般可單獨使用，因為其控制精度高，且不受外界干擾影響。×22.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。23.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。24.在串級控制中，副控制器的輸入值為主控制器的輸出。四簡答題1.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1-22.答：工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程設(shè)備和機器等。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

9、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7.答：也稱檢測裝置，將被控量的物理量檢測出來，并送至比較機構(gòu)。8.答：被控變量的設(shè)定值與實際值之差。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。11.答：由被控對象、執(zhí)行器和檢測裝置構(gòu)成12.答：控制裝置和比較器又統(tǒng)稱為控制器13.什么是定值控制系統(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

10、統(tǒng)均指定值控制系統(tǒng)而言。14.什么是隨動控制系統(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。15.什么是程序控制系統(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。16.什么是調(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。17.簡述建立對象的數(shù)學(xué)模型兩種主要方

11、法:（每寫出1 種方法的得2分） 答案：一是機理分析法：機理分析法是通過對對象 滯后時間慣性時間常數(shù) 19.答：如果有一個輸入量作用于過程，通過過程后被放大K倍。20.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。21.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。22.答：機理分析法是通過對過程內(nèi)部運行機理的分析，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知識，所得到的模型稱為機理模型。機理分析法一般限于簡單過程的數(shù)學(xué)模型建立。23.簡述用機理分析方法建

12、立被控對象數(shù)學(xué)模型的步驟機理建模的一般步驟如下：1) 根據(jù)實際工作情況和生產(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，即得到一系列實驗 數(shù)據(jù)或?qū)嶒炃€。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)模型的常用實驗測試方法有哪些？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，

13、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。 27.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，Ti值越大，表示積分作用減弱，Td值越大表示微分作用增強。28.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，因為信號傳送滯后是純滯后，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繼動器加在信號

14、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。29.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，因為信號傳送滯后是純滯后，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。30.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

15、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。31.試簡述臨界比例度法及其特點。答案：臨界比例度法是在純比例運行下通過試驗，得到臨界比例度靠和臨界周期Tk，然后根據(jù)經(jīng)驗總結(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。32.試簡述衰減曲線法及其特點。答案：衰減曲線法是在純比例運行下通過使系統(tǒng)產(chǎn)生衰減震蕩，得到衰減比例度，然后根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)出來的關(guān)系求出控制器各ds和衰減周期Ts（或上升時間T升）參數(shù)值。

16、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。33.什么是檢測元件能將被測的變量(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。34.什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。35.簡述熱電偶溫度計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：熱電偶溫度計的基本組成部分有：熱電偶、測量儀表、連接熱

17、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，導(dǎo)線用來連接熱電偶與測量儀表。為了提高測量精度，一般都要采用補償導(dǎo)線和考慮冷端溫度補償。36.(p16-17)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37.(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)。

18、38.什么是中間溫度定律？答：熱電偶AB在接點溫度為T1、T3時的電動勢EAB(T1，T3)等于熱電偶 AB在接點溫度為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)。38.什么是中間導(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。39.使用熱電偶進(jìn)行溫度測量時為什么要加補償導(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

19、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，因為從現(xiàn)場到以表示一般較遠(yuǎn)，這將耗費許多貴重的熱電 極材料。所以，一般是使用一種所謂的補償導(dǎo)線與熱電偶冷鍛相連，這種補償導(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。42.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

20、度的數(shù)值，在實際應(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，可采用冷端溫度補償。43.答：1）冷端溫度冰浴法，2）計算修正法，3）補償電橋法44.串級控制系統(tǒng)有哪些特點?主要使用在哪些場合?答案：串級控制系統(tǒng)的主要特點為：（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

21、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、干擾作用強而頻繁、負(fù)荷變化大、對控制質(zhì)量要求較高的場合。45.答：實際工作中，不允許長時間進(jìn)行階躍擾動試驗時，可以采用矩形脈沖代替階躍擾動輸入。這種方法的優(yōu)點之一是擾動的偏差幅值可以選擇大一些。46.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。47.熱電偶有哪幾種冷端補償方法？（6）答案：e) 冷端溫度冰浴法f) 計算修正法g) 補償電橋法48.答：可靠，迅速，準(zhǔn)確，經(jīng)濟。49.實現(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，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

22、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50.答：控制方案的設(shè)計 ；工程設(shè)計；工程安裝和儀表調(diào)校；調(diào)節(jié)器參數(shù)工程整 定。 51.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；計算實驗和仿真 52.答：控制通道時間常數(shù)的大小反映了控制作用的強弱，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，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。 53.答：控制通道的滯后包

23、括純滯后o和容量滯后c，兩種滯后對系統(tǒng)的質(zhì)量 影響都不利，尤其是純滯后o 54.答：P控制器。55.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）56.答：先置TI=¥按純比例作用先整定比例度，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。57.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)按純比例投入運行，穩(wěn)定后，逐步地減小比例度，在外界輸

24、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K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)K和TK，按表中所列的經(jīng)驗算式，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)到計算值上，觀察運行，適當(dāng)調(diào)整，使過渡過程達(dá)到指標(biāo)要求。58.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

25、動情況，直到衰減比為設(shè)計值時為止，記下此時的比例度s和它的衰減周期Ts。2）根據(jù)s和Ts值，按表中的經(jīng)驗公式確定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)到計算值上，觀察運行，適當(dāng)調(diào)整，使過渡過程達(dá)到指標(biāo)要求。59.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s、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:l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

26、地認(rèn)為是4:1的衰減過程。60.什么是串級控制，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。61.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62.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)

27、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)實現(xiàn)的經(jīng)濟性與可能性64.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

28、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)65.答：實際生產(chǎn)過程中存在各種干擾，對每一個干擾都設(shè)計前饋控制是不現(xiàn)實的，而且有些干擾難以測量，無法實現(xiàn)前饋控制。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。66.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償條件不變。3)前饋補償對于系統(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

29、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)計中易于遇到的問題68.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。 69.答： 70.答： 71.簡述大時延控制系統(tǒng)Smith預(yù)估補償方案的特點。 答案：Smith預(yù)估補償方案的特點是預(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)行補償，力圖使被延遲了t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

30、善控制系統(tǒng)的品質(zhì)。72.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。73.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。74.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

31、以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，克服對象容量滯后的影響。75.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。76.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：前饋控制是一種補償控制。一般來講，前饋控制無法全部補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

32、補償控制；對無法完全補償?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。77.控制器的正反作用是如何確定的？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dk=25%，Tk=4.5min，試分別確定用PI和PID作用時的控制器參數(shù)。穩(wěn)定邊界法計算表如下。 解：對于PI 控制器查表得：P=2.2dk=2.2´25%=0.55 TI=0.85Tk=0.85´4.5=3.825對于PI D控制器查表得：P=2.2dk=2

33、.2´25%=0.55TI=0.85Tk=0.85´4.5=3.825TD=0.13Tk=0.13´4.5=0.5852.3.（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ds=56%和時間參數(shù)Ts=5.1min。試分別確定用PI和PID作用時的控制器參數(shù)。4：1衰減曲線整定經(jīng)驗參數(shù)表如下。 解：對于PI 控制器查表得：P=1.2ds=1.2´56%=0.67 TI=0.5Tk=0.5´5.1=2.55對于PI D控制器查表得

34、：P=0.8ds=0.8´56%=0.48TI=0.3Tk=0.3´5.1=1.53TD=0.1Ts=0.1´5.1=0.514.被控過程用實驗測得過程特性，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-ts W（s）=K/（Ts+1）*e 由圖可得到放大系數(shù) K=100/20=5時間常數(shù) T=3-1=2s純滯后時間 =1s從而可得過程傳遞函數(shù)為：-s W（s）=5/（2s+1）* e5.答：未交(850-800)·(1200-200)(16-12)&

35、#183;(20-4)6.答：比例度= 放大倍數(shù)=比例7.答：未交8.答：與第六題相似9.答：未交 正作用10.（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-型乘法器實現(xiàn)。已知Q1max=26500m3/h，Q2max=32000m3/h。求：a) 畫出控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。b) 當(dāng)I0=16mA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)穩(wěn)定時，測得I1=16mA，試計算此時的I2為多大。 題5.2圖 流量雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)原理圖解：1) 由于 I0=K¢´16+4得 K¢=(I0-4)/16=(16-4)/16=0.7

36、5 所以K¢=KQ1max Q2max K=K¢Q2max32000=0.75´=0.9 Q1max265002) 由儀表的比例系數(shù)定義，K=I2-4mA I1-4mA得：I2=K(I1-4mA)+4mA即：I2=0.9´(10-4)+4=9.4mA11.一個比值流量控制系統(tǒng)用DDZ-型乘法器來進(jìn)行比值運算，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Q1max=3600kg/h，Q2max=2000kg/h。d) 試畫出比值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。e) 如果要求比值為Q1:Q2=2:1，應(yīng)如何設(shè)置乘法器的設(shè)定值I0。 （乘法器的輸出

37、I=(I1-4)´(I0-4)+4）16 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F1max=3600kg/h，F(xiàn)2max=2000kg/h。流量與檢測電流的關(guān)系為，I1=16´的輸出為I=F1FF+4，I2=16´2+4，流量比值為K=2，乘法器F1F1maxF2max(I1-4)´(I0-4)+4。 16(I1-4)´(I0-4)(I-4)+4，I0=16´2+4，16(I1-4)穩(wěn)態(tài)時有I=I2，即：I2=I0=16K+4。不加開方器情況，要進(jìn)行非線性處理：K非n性222æFöæ

38、;FFöæ13600ö2=çK1max÷=ç2×1max÷=ç×=0.9=0.81 ÷èF2maxøèF1F2maxøè22000ø 乘法器的設(shè)置值： I0=K非線性´16+4=0.81´16+4=16.96mA K線性=K12.:答：線性關(guān)系時：Q1maxQ2Q1max=·=0.9375Q2maxQ1Q2maxK非線性非線性關(guān)系時： 六，應(yīng)用題 æQ1maxö2÷=

39、K2·ç=（K）=0.8789線性çQ÷è2maxø 2 1. 為了獲得被控對象的動態(tài)特性，常用的實驗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)換機理，寫出轉(zhuǎn)換步驟。 題

40、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。設(shè)階躍響應(yīng)為y1，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(t0)= y1(t0)。在第二區(qū)間y1(2t0)= y(2t0)+ y1(t0)。第三區(qū)間，y1(3t0)= y(3t0)+ 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。其響應(yīng)曲線見下圖。 階躍響應(yīng)曲線 2. 為了獲得被控對象的動態(tài)特性，常用的實驗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

41、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)換機理，寫出轉(zhuǎn)換步驟。 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升到87.8，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50100，并測出純滯后時間t0=1.2min, 時間常數(shù)T0=2.5min。如采用PI和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)驗公式見附表）。解： 輸入增量為：DX=7-6=1mA輸出增量為：DY=87.8-85.0=2.8 輸入量程差為：Xmax-Xmin=10-0=10