工業(yè)自動控制—答案解析

1、工業(yè)控制技術(shù)試題 學(xué)號 姓名 1， 什么叫積分飽和現(xiàn)象？目前防止積分飽和的方法有哪幾種？2， 調(diào)節(jié)器的比例度、積分時間、微分時間變化對系統(tǒng)過渡過程分別有何影響？,3， 如圖示為鍋爐汽包液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，試回答以下問題：1) 如果采用簡單控制系統(tǒng)則會出現(xiàn)“虛假液位”現(xiàn)象，這是為什么？2) 試設(shè)計雙沖量控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制，畫出流程圖；3) 確定閥門的氣開氣關(guān)形式；4， 如圖所示的氨冷器，用液氨冷卻銅液，要求出口銅液溫度恒定。為保證氨冷器內(nèi)有一定的汽化空間，避免液氨帶入冰機(jī)造成事故，采用溫度液位串級控制。1) 此串級控制系統(tǒng)的主副被控變量各是什么？2) 試設(shè)計一溫度液位串級控制系統(tǒng)完成該控制方案（即將圖示

2、的氨冷器控制系統(tǒng)示意圖補(bǔ)充完整）；3) 試畫出溫度液位串級控制系統(tǒng)的方塊圖；4) 確定氣動調(diào)節(jié)閥的氣開氣關(guān)形式，并說明原因；5， 試簡述PROFIBUS 現(xiàn)場總線（1）什么叫積分飽和現(xiàn)象？目前防止積分飽和的方法有哪幾種？答 ：一個具有積分作用的調(diào)節(jié)器，當(dāng)其處于開環(huán)工作狀態(tài)時，如果偏差輸入信號長期存在，那么由于積分作用的結(jié)果，將使調(diào)節(jié)器的輸出不斷增加或不斷減小，一直達(dá)到輸出的極限值為止，這種現(xiàn)象稱為積分飽和。 防止積分飽和的方法有：（1）限幅法（2）積分切除法 （3）在正反饋回路中加一個間隙單元（4） 變速積分 PID 控制算法（5）超限削弱積分法（2）調(diào)節(jié)器的比例度、積分時

3、間、微分時間變化對系統(tǒng)過渡過程分別有何影響？答：(1)比例度也就是比例增益反映比例作用的強(qiáng)弱，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。比例度pK越大，比例作用越強(qiáng)，反之亦然。比例控制克服干擾能力較強(qiáng)、控制及時、過渡時間短，但過大的比例使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 (2)積分作用是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度。當(dāng)有誤差，積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，若無差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一常值。積分時間IT越小，積分作用越強(qiáng)，反之亦然。積分作用會使系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，但在過渡過程結(jié)束時無余差； (3)微分作用反映系統(tǒng)偏差信號的變化率，具有預(yù)見性，能遇見偏差變化的趨

4、勢，因此能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，可被微分調(diào)節(jié)作用消除。微分時間DT越大，微分作用越強(qiáng)，反之亦然。微分作用能產(chǎn)生超前的控制作用，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時間；但對噪聲干擾有放大作用。3，如圖示為鍋爐汽包液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，試回答以下問題：1)如果采用簡單控制系統(tǒng)則會出現(xiàn)“虛假液位”現(xiàn)象，這是為什么？2)試設(shè)計雙沖量控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制，畫出流程圖；3)確定閥門的氣開氣關(guān)形式；答：（1）在鍋爐汽包液位控制系統(tǒng)中，在燃料量不變的情況下，若蒸汽負(fù)荷突然有較大幅度的增加，由于汽包內(nèi)蒸汽壓力瞬時下降，汽包內(nèi)的沸騰突然加劇，水中的汽泡迅速增多，將水位抬高，形成了虛假的水位上升現(xiàn)象，這種升高的液位并不

5、代表汽包貯液量的真實(shí)情況，故稱之為虛假液位。（2）采用雙沖量控制系統(tǒng)，引入蒸汽流量的前饋控制，使蒸汽負(fù)荷變化時首先由前饋控制系統(tǒng)克服，從而減少液位的波動。流程圖如右：(3)在氣源中斷時，從安全角度，應(yīng)該開大閥門，使給水進(jìn)入防止鍋爐燒干，因此選擇氣關(guān)閥；4，如圖所示的氨冷器，用液氨冷卻銅液，要求出口銅液溫度恒定。為保證氨冷器內(nèi)有一定的汽化空間，避免液氨帶入冰機(jī)造成事故，采用溫度液位串級控制。1)此串級控制系統(tǒng)的主副被控變量各是什么？2)試設(shè)計一溫度液位串級控制系統(tǒng)完成該控制方案（即將圖示的氨冷器控制系統(tǒng)示意圖補(bǔ)充完整）；3)試畫出溫度液位串級控制系統(tǒng)的方塊圖；4)確定氣動調(diào)節(jié)閥的氣開氣關(guān)形式，并

6、說明原因；答（1）此串級控制系統(tǒng)的主被控變量是銅液出口溫度，副被控變量是銅液液位。（2）溫度液位串級控制系統(tǒng)完成該控制方案圖如下：（3） 溫度液位串級控制系統(tǒng)的方塊圖如下：（4） 當(dāng)氣源中斷時，氨冷器內(nèi)部需要一定的氣化空間，所以此閥門為氣開閥。5試簡述PROFIBUS 現(xiàn)場總線PROFIBUS是過程現(xiàn)場總線（Process Field Bus ）的縮寫，于1989年正式成為現(xiàn)場總線的國際標(biāo)準(zhǔn)。目前在多種自動化的領(lǐng)域中占據(jù)主導(dǎo)地位它由三個兼容部分組成，即PROFIBUSDPPROFIBUSPAPROFIBUS-FMS。其中PROFIBUSDP應(yīng)用于現(xiàn)場級，它是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級控制系

7、統(tǒng)與分散式I/O之間的通訊，總線周期一般小于10ms，使用協(xié)議第1、2層和用戶接口，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖俸陀行нM(jìn)行。PROFIBUSPA適用于過程自動化，可使傳感器和執(zhí)行器接在一根共用的總線上，可應(yīng)用于本征安全領(lǐng)域；PROFIBUSFMS用于車間級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，它是令牌結(jié)構(gòu)的實(shí)時多主網(wǎng)絡(luò)，用來完成控制器和智能現(xiàn)場設(shè)備之間的通信以及控制器之間的信息交換。主要使用主-從方式，通常周期性地與傳動裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。DP和PA的完美結(jié)合使得PROFIBUS現(xiàn)場總線在結(jié)構(gòu)和性能上優(yōu)越于其他現(xiàn)場總線。PROFIBUS既適合于自動化系統(tǒng)與現(xiàn)場信號單元的通訊，也可用于可以直接連接帶有接口的變送器、執(zhí)行器、傳動裝置和其它現(xiàn)