熱工自動控制系統(tǒng)

1、年級_；層次_；專業(yè)_；姓名_復(fù)習(xí)資料，僅供參考，補充整理打印，試后上交熱工自動控制系統(tǒng)試卷 A卷一、填空題1、反饋系統(tǒng)的優(yōu)點是( )，缺點是( )。2、汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)的三沖量是（ ）、（ ）、（ ）。3、對某單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，分別采用P調(diào)節(jié)器與PD調(diào)節(jié)器控制，當(dāng)對象不變化時，若P調(diào)節(jié)器的比例帶P與PD調(diào)節(jié)器的比例帶PD相等，相比P控制時，PD控制下系統(tǒng)的如下特征參數(shù)將如何變化：衰減率（ ），靜態(tài)偏差（ ），動態(tài)偏差（ ）。4、評價一個自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程好壞的品質(zhì)指標(biāo)是（ ）性、（ ）性、（ ）性。5、汽包鍋爐燃燒過程自動控制系統(tǒng)的三個被調(diào)量是（ ）、（ ）、（ ）。6、單元機組控制對象

2、的兩個被控參數(shù)是（ ）、（ ）。7、機爐分開控制中機跟爐TF的優(yōu)點是（ ）、缺點是（ ）。8、除經(jīng)驗法外，單回路控制系統(tǒng)工程整定方法還有（ ）、（ ）、（ ）。9、熱工控制系統(tǒng)框圖中環(huán)節(jié)的基本連接方式分為（ ）、（ ）、（ ）。二、問答題1、什么是靜態(tài)偏差與動態(tài)偏差。2、說明常規(guī)調(diào)節(jié)策略中有幾種基本調(diào)節(jié)作用，微分D作用的特點是？ 3、單回路控制系統(tǒng)臨界比例帶法整定步驟。4、再熱汽溫控制為什么不能采用噴水減溫作為主控措施？現(xiàn)場常采用的煙氣側(cè)再熱汽溫控制手段有哪幾種（至少寫出三種）。5、熱工對象分為幾類，并以電廠中實際對象為例說明其典型代表。三、畫圖分析題1、方框圖等效變換，求傳遞函數(shù)C(s)/R

3、(s) 2、畫出BF原理圖，說明其特點并指出有何方法可克服BF的缺點。3、畫出汽包鍋爐給水全程控制系統(tǒng)中低負(fù)荷階段采用的單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖，并說明其原因。四、計算題1、某對象階躍響應(yīng)曲線如下圖所示，階躍輸入為2，求該對象高階傳遞函數(shù)。若某單回路系統(tǒng)中只含有PI調(diào)節(jié)器與上述對象，試整定PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)。所需用到的表格如下：控制器KpTiTdKpTiTdPPI2、已知某系統(tǒng)的特征方程為，利用勞斯判據(jù)判定該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。熱工自動控制系統(tǒng) A 卷 參考答案二、問答題1、答：靜態(tài)偏差是指調(diào)節(jié)過程結(jié)束后，被調(diào)量的穩(wěn)態(tài)值與給定值的偏差。（2分） 動態(tài)偏差是指調(diào)節(jié)過程中，被調(diào)量偏離給定值的最大值。（2分）2

4、、答：常規(guī)調(diào)節(jié)策略中有比例（P）、積分（I）及微分（D）三種調(diào)節(jié)作用。（1分）微分作用的特點是：超前調(diào)節(jié)，補償延時和慣性；調(diào)節(jié)過程結(jié)束后，偏差存在但不變化時，D不起作用。（4分）3、答：（1）將控制器的積分時間置于最大，置微分時間為零，將比例增益Kp置于一個較小值。（2分）（2）將系統(tǒng)投入閉環(huán)運行，待系統(tǒng)穩(wěn)定后逐漸增大比例增益Kp，直到系統(tǒng)進入等幅振蕩狀態(tài)。（1分）（3）根據(jù)曲線記錄振蕩周期TK及此時的比例增益KPK，查表計算控制器參數(shù)。（1分）（4）將計算得到的參數(shù)帶回系統(tǒng)微調(diào)，直到控制過程滿意為止。（1分）4、答：再熱汽溫控制若采用噴水減溫作為主控措施，將使得汽輪機中、低壓缸蒸汽流量增加，

5、增大汽輪機中、低壓缸的輸出功率?？偣β什蛔儠r減小了高壓缸的做功份額，機組熱效率降低。（3分） 常用煙氣側(cè)方案有：煙氣擋板、燃燒器擺角、煙氣再循環(huán)及汽汽熱交換器。（寫出其中3個即可）5、答：熱工對象分為2兩類，分別是有自平衡能力對象和無自平衡能力對象。（2分）在電廠中有自平衡能力對象的典型代表是過熱汽溫，無自平衡能力對象的典型代表是水位。（2分）三、畫圖分析題1、方框圖等效變換如下圖所示其中（給出GI表達式及圖形3分）（給出GII表達式及圖形2分）故 2、原理圖：畫出上述圖形或是給出方框圖均可認(rèn)為正確。（4分）特點：機組負(fù)荷適應(yīng)性好（1分），穩(wěn)定性差（1分）?？朔椒ǎ簩翰钚盘査腿霗C側(cè)或功差信

6、號送入爐側(cè)。（兩者答對1個即可1分）3、（圖形3分）低負(fù)荷時虛假水位現(xiàn)象不明顯（1分）；給水流量與蒸汽流量的測量存在高準(zhǔn)低不準(zhǔn)現(xiàn)象（1分）；低負(fù)荷時蒸汽流量與給水流量由于排污的存在出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象（1分）。四、計算題1、按切線法畫圖，如下圖所示。由于人為畫切線，允許數(shù)據(jù)偏差。以切線是否合適作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。正確畫出切線2分。由上述切線可得：遲延時間，時間常數(shù)由，查表得： （1分）由n=2.82查表得Tc/T=3.516因此T=137/3.516=38.9639s （1分）放大系數(shù)K=3/2=1.5 （1分）故對象傳遞函數(shù)為：由于查控制器表左側(cè) 1分 2分注：由于切線畫法可能會導(dǎo)致遲延時間與時間常數(shù)出

7、現(xiàn)不同數(shù)值，所得結(jié)果不一定與答案中數(shù)據(jù)一致是允許的。判定準(zhǔn)確是以切線是否準(zhǔn)確為前提，只要切線準(zhǔn)確，傳遞函數(shù)表達式或者控制器參數(shù)與答案不同也可認(rèn)為正確。2、由特征方程列勞斯陣如下：s5 2 6 4 s4 2 6 4s3 0 0 全零行 （3分）s2 s1 s0 用S4行作為系數(shù)構(gòu)建輔助方程得2s4+6s2+4=0 （1分）對上述輔助方程求導(dǎo)得8s3+12s=0 （1分）將求導(dǎo)后方程系數(shù)代替全零行s5 2 6 4 s4 2 6 4 （2分）s3 8 12 s2 3 4s1 4/3s0 4構(gòu)建輔助方程后，勞斯陣第一列為正數(shù)，表明該系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。（1分）熱工自動控制系統(tǒng) B 卷 一、填空題1、前饋系統(tǒng)

8、的優(yōu)點是( )，缺點是( )。2、汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)的三擾動是（ ）、（ ）、（ ）。3、對某單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，分別采用P調(diào)節(jié)器與PI調(diào)節(jié)器控制，當(dāng)對象不變化時，若P調(diào)節(jié)器的比例帶P與PI調(diào)節(jié)器的比例帶PI相等，相比P控制時，PI控制下系統(tǒng)的如下特征參數(shù)將如何變化：衰減率（ ），靜態(tài)偏差（ ）。4、熱工自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)在階躍信號沖擊下呈現(xiàn)上述響應(yīng)形式，說明上述4種基本形式的名稱分別是（a ）、（b ）、（c ）、（d ）。 5、電廠熱工自動控制的基本內(nèi)容可分為（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。6、汽包鍋爐燃燒過程自動控制系統(tǒng)的三個調(diào)節(jié)量是（ ）、（ ）、（ ）。7、寫出二階系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)方程（ ）。8、機

9、爐分開控制中爐跟機BF的優(yōu)點是（ ）、缺點是（ ）。9、描述熱工對象的兩種方法是（ ）和（ ）。二、問答題1、什么是時域分析，時域分析的性能指標(biāo)有哪些2、說明常規(guī)調(diào)節(jié)策略中有幾種基本調(diào)節(jié)作用，積分I作用的特點是？ 3、單回路控制系統(tǒng)衰減曲線法整定步驟。4、可用于組成控制系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)有哪幾種。5、自動控制系統(tǒng)的被調(diào)量、控制量（調(diào)節(jié)量）及擾動的定義 三、畫圖分析題1、方框圖等效變換，求傳遞函數(shù)C(s)/R(s)。2、畫出TF原理圖，說明其特點并指出有何方法可克服TF的缺點。3、畫出汽包鍋爐給水串級三沖量控制系統(tǒng)原理框圖，說明主調(diào)節(jié)器與副調(diào)節(jié)器分別承擔(dān)何任務(wù)。四、計算題1、已知某系統(tǒng)的特征方程為，

10、利用勞斯判據(jù)判定該系統(tǒng)的穩(wěn)定性2、某對象階躍響應(yīng)曲線如下圖所示，階躍輸入為2，求該對象高階傳遞函數(shù)。若某單回路系統(tǒng)中只含有PI調(diào)節(jié)器與上述對象，試整定PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)所需用到的表格如下：控制器KpTiTdKpTiTdPPI熱工自動控制系統(tǒng) B卷 參考答案 二、問答題1、答：時域分析是指控制系統(tǒng)在一定的輸入下，根據(jù)輸出量的時域表達式，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。時域分析性能指標(biāo)有動態(tài)性能指標(biāo)和靜態(tài)性能指標(biāo)。動態(tài)性能指標(biāo)有：上升時間、峰值時間、調(diào)節(jié)時間、超調(diào)量及振蕩次數(shù)。（2分）靜態(tài)性能指標(biāo)：靜態(tài)偏差 1分2、答：常規(guī)調(diào)節(jié)策略中有比例（P）、積分（I）及微分（D）三種調(diào)節(jié)作用。（1分）積分I

11、作用的特點是：無差調(diào)節(jié)；積分作用的加入降低系統(tǒng)穩(wěn)定性。（4分）3、答：（1）將控制器的積分時間置于最大，置微分時間為零，將比例增益Kp置于一個較小值。（2分）（2）將系統(tǒng)投入閉環(huán)運行，待系統(tǒng)穩(wěn)定后逐漸增大比例增益Kp，直到系統(tǒng)進入4:1或10:1振蕩。（1分）（3）根據(jù)曲線記錄振蕩周期Ts及此時的比例增益KPK，查表計算控制器參數(shù)。（1分）（4）將計算得到的參數(shù)帶回系統(tǒng)微調(diào)，直到控制過程滿意為止。（1分）4、答：比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、理想微分、實際微分、振蕩環(huán)節(jié)、遲延環(huán)節(jié)。（每項1分）5、答：被調(diào)量：表征生產(chǎn)過程是否正常并需要加以調(diào)節(jié)的物理量。（2分） 控制量：在執(zhí)行機構(gòu)控制下改變并控

12、制被調(diào)量變化的物理量，也稱為調(diào)節(jié)量。（2分） 擾動： 引起被調(diào)量變化的各種因素。（2分）三、畫圖分析題1、方框圖等效變化如下圖所示（2分）（1分）其中： 1分 1分故： 1分2、 畫出上述圖形或是給出方框圖均可認(rèn)為正確。（4分）特點：機組負(fù)荷適應(yīng)性差（1分），穩(wěn)定性強。（1分）克服方法：將功差引入汽機側(cè)。（1分）或相應(yīng)給出圖形亦可給分。3、正確畫出如下圖形5分。主調(diào)PI1承擔(dān)的任務(wù)是精確保證水位的穩(wěn)定。（1分）副調(diào)PI2的任務(wù)是克服給水量與蒸發(fā)量的內(nèi)、外擾。（1分）四、計算題1、由特征方程列勞斯陣如下：s5 1 3 2 s4 1 3 2s3 0 0 全零行 s2 s1 s0 用S4行作為系數(shù)構(gòu)

13、建輔助方程得s4+3s2+2=0 對上述輔助方程求導(dǎo)得4s3+6s=0 將求導(dǎo)后方程系數(shù)代替全零行s5 1 3 2 s4 1 3 2 s3 4 6 s2 3/2 4s1 2/3s0 2構(gòu)建輔助方程后，勞斯陣第一列為正數(shù)，表明該系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。2、按切線法畫圖，如下圖所示。由于人為畫切線，允許數(shù)據(jù)偏差。以切線是否合適作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。正確畫出切線2分。由上述切線可得：遲延時間，時間常數(shù)由，查表得： （1分）由n=2.82查表得Tc/T=3.516因此T=137/3.516=38.9639s （1分）放大系數(shù)K=3/2=1.5 （1分）故對象傳遞函數(shù)為：由于查控制器表左側(cè) 1分 注：由于切線畫法可能會導(dǎo)

14、致遲延時間與時間常數(shù)出現(xiàn)不同數(shù)值，所得結(jié)果不一定與答案中數(shù)據(jù)一致是允許的。判定準(zhǔn)確是以切線是否準(zhǔn)確為前提，只要切線準(zhǔn)確，傳遞函數(shù)表達式或者控制器參數(shù)與答案不同也可認(rèn)為正確。熱工自動控制系統(tǒng) C卷一、單項選擇題1、前饋控制系統(tǒng)的特點是( )。A、基于偏差、消除偏差，調(diào)節(jié)及時 B、調(diào)節(jié)不及時，無法保證結(jié)果的準(zhǔn)確性 C、基于偏差、消除偏差，調(diào)節(jié)不及時 D、調(diào)節(jié)及時，無法保證結(jié)果的準(zhǔn)確性 2、送風(fēng)控制子系統(tǒng)采用串級的原因是( )。A、消除送風(fēng)影響 B、精確保證燃燒經(jīng)濟性 C、消除燃料量內(nèi)擾 D、保證穩(wěn)定性3、汽包鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的三擾動為( )。A、給水量、蒸發(fā)量、煙氣熱量 B、水位、蒸發(fā)量、煙氣熱量

15、 C、給水量、水位、蒸發(fā)量 D、燃料量、蒸發(fā)量、送風(fēng)量4、燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)由燃料、送風(fēng)、引風(fēng)三個子系統(tǒng)組成，燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)量為( )。A、燃料量、送風(fēng)量、引風(fēng)量 B、燃料量、主蒸汽壓力、爐膛負(fù)壓 C、燃料量、煙氣含氧量、送風(fēng)量 D、主蒸汽壓力、煙氣含氧量、爐膛負(fù)壓5、構(gòu)成熱工自動控制系統(tǒng)中自動控制裝置的不包含下面哪種設(shè)備( )。A、調(diào)節(jié)器 B、閥門 C、執(zhí)行器 D、測量變送器6、某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是，則該環(huán)節(jié)是( )。A、比例環(huán)節(jié) B、積分環(huán)節(jié) C、慣性環(huán)節(jié) D、微分環(huán)節(jié)7、線性系統(tǒng)穩(wěn)定的沖要條件是系統(tǒng)特征方程的根在s平面的( )。A、右半部 B、左半部 C、虛軸上 D、以上都不是8、在機組

16、負(fù)荷控制中，BF控制方式的特點是( )。A、未利用鍋爐蓄熱，負(fù)荷適應(yīng)性好 B、利用了鍋爐蓄熱，機組安全性、穩(wěn)定性好C、負(fù)荷適應(yīng)性差，機組安全性、穩(wěn)定性好 D、負(fù)荷適應(yīng)性好，機組安全性、穩(wěn)定性差9、單回路控制系統(tǒng)中P控制作用下，比例增益如何變化可使穩(wěn)定性增強（ ）A、比例增益增大 B、比例增益不變 C、比例增益減小 D、增大減小均可10、汽包中的水位組成( )。A、汽泡 B、水 C、水和液膜下的汽泡 D以上都不是二、判斷題1、傳遞函數(shù)的定義為：線性定常系統(tǒng)在零初始條件下，輸出量與輸入量之比。（ ）2、環(huán)節(jié)的基本聯(lián)接方式有串聯(lián)、并聯(lián)及反饋。（ ）3、單回路系統(tǒng)中，PI調(diào)節(jié)器作用下，積分作用越弱，系

17、統(tǒng)越不穩(wěn)定。（ ） 4、對于基本控制方案而言，內(nèi)擾要用反饋克服，外擾要用前饋克服。（ ）5、評價控制系統(tǒng)控制質(zhì)量的性能指標(biāo)中，最基本的是準(zhǔn)確性。（ ）6、由于爐膛熱負(fù)荷的增大對蒸發(fā)量的增大有促進作用，所以由爐膛熱負(fù)荷變化而引起的虛假水位現(xiàn)象比由蒸發(fā)量變化引起的虛假水位現(xiàn)象嚴(yán)重得多。（ ）7、由于鍋爐中過熱器管路長、遲延大，過熱汽溫控制一般采用分段控制系統(tǒng)。（ ）8、單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的被控參數(shù)為主蒸汽壓力pT與實發(fā)功率PE。（ ）9、再熱蒸汽溫度控制不采用噴水減溫作為主控方案的原因是噴水引起機組效率的降低。 （ ）10、基本控制規(guī)律有比例、積分、微分三種，共組成P、PI、和PD三種調(diào)節(jié)器。

18、（ ）三、畫圖、問答題1、畫出TF原理圖，說明其特點并指出有何方法可克服TF的缺點。2、試畫出蒸汽流量擾動下的虛假水位現(xiàn)象并解釋原因。3、畫出串級控制系統(tǒng)原理方框圖，說明該系統(tǒng)有幾個回路、幾個調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器分別承擔(dān)何種功能。4、畫出給水控制系統(tǒng)單級三沖量系統(tǒng)原則性方框圖，說明該系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器承擔(dān)何種功能。5、對如下方框圖進行等效變換，求傳遞函數(shù)C(s)/R(s) 。四、計算題1、 如下單回路系統(tǒng)中，利用勞斯判據(jù)判定該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2、某對象階躍響應(yīng)曲線如下圖所示，階躍輸入為2，求該對象高階傳遞函數(shù)。若某單回路系統(tǒng)中只含有PI調(diào)節(jié)器與上述對象，試整定PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)。所需用到的表格如下：控制器KpTiTdKpTiTdPPI熱工自動控制系統(tǒng) C卷 參考答案二、判斷12345678910×××××三、畫圖、問答題1、 畫出上述圖形或是給出方框圖均可認(rèn)為正確。（3分）特點：機組負(fù)荷適應(yīng)性差（1分），穩(wěn)定性強。（1分）克服方法：將功差引入汽機側(cè)。（1分）或相應(yīng)給出圖形亦可給分。2、正確畫出右圖3分。當(dāng)蒸汽流量如圖階躍增加時，蒸發(fā)強度增大