過程控制考試期中試卷解析

過程控制考試期中試卷剖析過程控制考試期中試卷剖析過程控制考試期中試卷剖析過程控制考試一試卷一、填空題（此題合計(jì)10分，包括3小題，10個(gè)填空，每空1分）1、簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由（控制器）、（履行機(jī)構(gòu)）、（被控對(duì)象）和（檢測(cè)變送儀表）四個(gè)環(huán)節(jié)組成。2、對(duì)象數(shù)學(xué)模型是指對(duì)象的（輸入輸出）特點(diǎn)，是對(duì)象在各輸入量（控制量和檢測(cè)變送量）作用下，其相應(yīng)輸出量（被控量）變化函數(shù)關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。3、獲得對(duì)象數(shù)學(xué)模型的方法參方法有：（機(jī)理法）和（測(cè)試法）。4、氣動(dòng)履行器由（調(diào)治）機(jī)構(gòu)和（履行）機(jī)構(gòu)兩部分組成，常用的協(xié)助裝置有（閥門）定位器和手輪機(jī)構(gòu)。5、流通能力Ｃ的定義是：調(diào)治閥全開，閥前后壓差為（0.1Mp），流體重度為（1g/m3），每（小時(shí)）所經(jīng)過的流體（系）數(shù)。6、被調(diào)介質(zhì)流過閥門的（相對(duì)）流量與閥門（相對(duì)）行程之間的關(guān)系稱為調(diào)治閥的流量特點(diǎn)；若閥前后壓差保持不變時(shí)，上述關(guān)系稱為（理想流量）特點(diǎn)，實(shí)質(zhì)使用中，閥門前后的壓差老是變化的，此時(shí)上述關(guān)系為（工作流量）特點(diǎn)。7、動(dòng)向前饋控制的設(shè)計(jì)思想是經(jīng)過選擇適合的（前饋）控制器，使攪亂信號(hào)經(jīng)過（前饋）控制器致被控量通道的動(dòng)向特點(diǎn)完滿復(fù)制對(duì)象（攪亂）通道的動(dòng)向特點(diǎn)，并使它們符號(hào)（相反）（正、反），進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)攪亂信號(hào)進(jìn)行完滿補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)。8、自動(dòng)調(diào)治系統(tǒng)常用參數(shù)整定方法（動(dòng)向特點(diǎn)參數(shù)法），（牢固界線法），（衰減曲線法），（經(jīng)驗(yàn)法）。9、調(diào)治系統(tǒng)中調(diào)治器正、反作用確實(shí)定依照是：（保證控制系統(tǒng)成為負(fù)反應(yīng)）。4、模糊控制器的設(shè)計(jì)（不依靠）被控對(duì)象的精準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型。二、選擇題（此題合計(jì)10分，包括5小題，每題2分）由于微分調(diào)治規(guī)律有超前作用，所以調(diào)治器加入微分作用主若是用來(lái)（C）:A.戰(zhàn)勝調(diào)治對(duì)象的慣性滯后（時(shí)間常數(shù)T），容量滯后τc和純滯后τ0.B.戰(zhàn)勝調(diào)治對(duì)象的純滯后τ.0編寫版wordC.戰(zhàn)勝調(diào)治對(duì)象的慣性滯后（時(shí)間常數(shù)T），容量滯后τ.c定值調(diào)治是一種能對(duì)（A）進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼{(diào)治系統(tǒng)。A．測(cè)量與給定之間的偏差B．被調(diào)量的變化C．?dāng)噥y量的變化設(shè)定值的變化定值調(diào)治系統(tǒng)是（X）環(huán)調(diào)治，前饋系統(tǒng)是（X）環(huán)調(diào)治(B)。A．開，閉B．閉，開C．開，開D．閉，閉調(diào)治系統(tǒng)在純比作用下已整定好，加入積分作用后，為保證原牢固度，此時(shí)應(yīng)將比率度（A）。A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小成分、溫度調(diào)治系統(tǒng)的調(diào)治規(guī)律，平常采用（C）。A.PI編寫版wordPDPID6..流量、壓力調(diào)治系統(tǒng)的調(diào)治規(guī)律，平常采用（A）。PIPDPID液位調(diào)治系統(tǒng)的調(diào)治規(guī)律，平常采用（D）。PIPDPIDP調(diào)治系統(tǒng)中調(diào)治器正、反作用確實(shí)定是依照(B)：A．實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回路的正反應(yīng)。B．實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回路的負(fù)反應(yīng)。C．系統(tǒng)放大倍數(shù)恰到利處D．生產(chǎn)的安全性。純真的前饋調(diào)治是一種能對(duì)（C）進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼{(diào)治系統(tǒng)。A．測(cè)量與給定之間的偏差B．被調(diào)量的變化編寫版wordC．?dāng)噥y量的變化定值調(diào)治是一種能對(duì)（A）進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼{(diào)治系統(tǒng)。A．測(cè)量與給定之間的偏差B．被調(diào)量的變化C．?dāng)噥y量的變化熱電偶溫度計(jì)（C）是利用兩個(gè)相互接觸金屬導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)特點(diǎn)進(jìn)行測(cè)溫的。是利用兩個(gè)相互接觸金屬導(dǎo)體的接觸電動(dòng)勢(shì)特點(diǎn)進(jìn)行測(cè)溫的。是利用兩個(gè)相互接觸金屬導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)和接觸電動(dòng)勢(shì)特點(diǎn)進(jìn)行測(cè)溫的。是利用兩個(gè)非接觸金屬導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)和接觸電動(dòng)勢(shì)特點(diǎn)進(jìn)行測(cè)溫的。下面的表達(dá)中哪一個(gè)是最為合理的（D）控制系統(tǒng)的時(shí)間滯后現(xiàn)象主若是由于被控對(duì)象的慣性特點(diǎn)惹起的。B)控制系統(tǒng)的時(shí)間滯后現(xiàn)象主若是由于檢測(cè)裝置的安裝地點(diǎn)惹起的?？刂葡到y(tǒng)的時(shí)間滯后現(xiàn)象對(duì)控制系統(tǒng)的牢固性無(wú)影響。以上三種表達(dá)都不完滿。DCS的中文含意是：（B）比率、積分、微分控制。散布式控制系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破?。編寫版word以上三個(gè)都不正確。三、判斷題：判斷以下陳述的對(duì)錯(cuò)。你認(rèn)為正確的，在每道題后邊的括號(hào)里打√，否則打×（此題合計(jì)20分，包括10題，每題2分）1．與DCS對(duì)照，F(xiàn)ieldbus的主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)之一是實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)完整的分別[√]2．熱電阻溫度計(jì)需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償才能正常工作。[×]3．PID的含義是比率、積分和微分。[√]4．前饋控制系統(tǒng)是一種定值控制，一般情況下前饋控制能夠獨(dú)自使用。[×]5．用Smith補(bǔ)償器來(lái)辦理大時(shí)延控制對(duì)象時(shí)，不用要供應(yīng)精準(zhǔn)的對(duì)象數(shù)學(xué)模型。[×]6．被控對(duì)象特點(diǎn)是指被控對(duì)象輸入與輸出之間的關(guān)系。[√]7．串級(jí)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(gè)閉環(huán)定值控制系統(tǒng)。[×]8．衰減比n表示系統(tǒng)過渡過程曲線變化兩個(gè)周期后的衰減快慢。[×]9．熱電阻溫度計(jì)和熱電偶溫度計(jì)同樣，測(cè)溫時(shí)需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。[×]編寫版word10．一個(gè)單回路控制系統(tǒng)由控制器、履行器、檢測(cè)變送裝置和被控對(duì)象組成。[√]11．在比值控制系統(tǒng)中，一般選擇易調(diào)治的量為主變量，易測(cè)量的量為副變量。[×]12．DDC的中文含義是直接數(shù)字控制。[√]13．被控對(duì)象的動(dòng)向特點(diǎn)是描繪被控對(duì)象輸入輸出關(guān)系動(dòng)向特點(diǎn)的。[√]14．串級(jí)控制系統(tǒng)合用于容量滯后較小的生產(chǎn)工藝過程。[×]15．前饋控制系一致般可獨(dú)自使用，由于其控制精度高，且不受外界攪亂影響。[×]16．前饋控制與定值控制的原理同樣，都是以偏差進(jìn)行調(diào)停的。[×]17．被控對(duì)象的存滯后時(shí)間常數(shù)是由于其自己的慣性特點(diǎn)惹起的。[×]18．在串級(jí)控制中，副控制器的輸入值為主控制器的輸出。[√]四、簡(jiǎn)答題（此題合計(jì)15分，包括5小題，每題3分）1．什么是定值控制系統(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(dòng)對(duì)被控變量的影響，使被控變量最后回到設(shè)定值或其周邊.此后無(wú)特別說明控制系統(tǒng)均指定值控制系統(tǒng)而言。2．什么是隨動(dòng)控制系統(tǒng)？編寫版word答案：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趕快地,正確無(wú)誤地追蹤設(shè)定值的變化而變化。3．什么是程序控制系統(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(gè)已知的時(shí)間函數(shù)，即設(shè)定值按必然的時(shí)間程序變化。4．什么是調(diào)治(被控)對(duì)象，給定值和偏差？答案：自動(dòng)調(diào)治系統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)施叫做調(diào)治對(duì)象或簡(jiǎn)稱對(duì)象，而生產(chǎn)中要求保持的工藝指標(biāo)，稱為給定值。關(guān)于自動(dòng)調(diào)治系統(tǒng)中，習(xí)慣采用給定值R減去測(cè)量值Y作為偏差e，即e=R-Y，給定值R大于測(cè)量值Y時(shí)為正偏差，而給定值R小于測(cè)量值Y時(shí)為負(fù)偏差。5．什么叫絕對(duì)壓力、表壓及真空度?它們的互有關(guān)系是怎樣的?答案：絕對(duì)壓力：絕對(duì)真空下的壓力稱為絕對(duì)零壓，以絕對(duì)零壓為基準(zhǔn)來(lái)表示的壓力叫絕對(duì)壓力。表壓力：當(dāng)絕對(duì)壓力大于大氣壓力時(shí)，絕對(duì)壓力高于大氣壓力的數(shù)值稱為表壓力，簡(jiǎn)稱表壓。真空度：當(dāng)絕對(duì)壓力小于大氣壓力時(shí)，絕對(duì)壓力低于大氣壓力的數(shù)值稱為真空度或負(fù)壓。絕對(duì)壓力、大氣壓、表壓、真空度之間的互有關(guān)系以以下列圖。編寫版word6．7．簡(jiǎn)述PID調(diào)治器Kc、Ti和Td的作用是什么？答案：在PID調(diào)治器中，Kc越大，表示調(diào)治作用越強(qiáng)，Ti值越大，表示積分作用減弱，Td值越大表示微分作用增強(qiáng)。8．有一流量調(diào)治系統(tǒng)，信號(hào)傳輸管線很長(zhǎng)，所以，系統(tǒng)產(chǎn)生較大的傳達(dá)滯后。有人設(shè)想給調(diào)治器后加微分器來(lái)改良系統(tǒng)特點(diǎn)，試問這種設(shè)想合理否？為什么？若不合理，應(yīng)采用什么舉措合理？答案：這種設(shè)想不合理，由于信號(hào)傳達(dá)滯后是純滯后，而微分作用不能夠戰(zhàn)勝純滯后。解決這一問題合理的舉措是采用1：1繼動(dòng)器加在信號(hào)傳輸線之間，以增大信號(hào)流速，進(jìn)而減小傳輸滯后，改良系統(tǒng)特點(diǎn)。9．利用微分作用來(lái)戰(zhàn)勝控制系統(tǒng)的信號(hào)傳達(dá)滯后的設(shè)想可否合理與正確？答案：這種設(shè)想不合理，由于信號(hào)傳達(dá)滯后是純滯后，而微分作用不能夠戰(zhàn)勝純滯后。合理的舉措是采用1：1繼動(dòng)器加在信號(hào)傳輸線之間，以增大信號(hào)流速，進(jìn)而減小傳輸滯后，改良系統(tǒng)特點(diǎn)。編寫版word10．平常在什么場(chǎng)合下采用比率（P），比率積（PI）,比率積分微分（PID）調(diào)治規(guī)律？答案：比率調(diào)治規(guī)律合用于負(fù)載變化較小，純滯后不太大而工藝要求不高又贊同有余差的調(diào)治系統(tǒng)。比率積分調(diào)治規(guī)律合用于對(duì)象調(diào)治通道時(shí)間常數(shù)較小，系統(tǒng)負(fù)載變化不大（需要消除攪亂惹起的余差），純滯后不大（時(shí)間常數(shù)不是太大）而被調(diào)參數(shù)不一樣意與給定值有偏差的調(diào)治系統(tǒng)。比率積分調(diào)治規(guī)律合用于容量滯后較大，純滯后不太大，不一樣意有余差的對(duì)象。11．試簡(jiǎn)述臨界比率度法及其特點(diǎn)。答案：臨界比率度法是在純比率運(yùn)行下經(jīng)過試驗(yàn)，得來(lái)臨界比率度靠和臨界周期Tk，爾后依照經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的關(guān)系求出控制器各參數(shù)值。這種方法比較簡(jiǎn)單、易于掌握和判斷，合用于一般的控制系統(tǒng)?？墒遣缓嫌糜谂R界比率度小的系統(tǒng)和不一樣意產(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。12．試簡(jiǎn)述衰減曲線法及其特點(diǎn)。答案：衰減曲線法是在純比率運(yùn)行下經(jīng)過使系統(tǒng)產(chǎn)生衰減震蕩，獲得衰減比率度s和衰減周期Ts（或上漲時(shí)間T升），爾后依照經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的關(guān)系求出控制器各參數(shù)值。這種方法比較簡(jiǎn)單，整定質(zhì)量高，整定過程安全可靠，應(yīng)用寬泛，但關(guān)于攪亂頻編寫版worda)b)c)繁，記錄曲線不規(guī)則的系統(tǒng)難于應(yīng)用。13．簡(jiǎn)述熱電偶溫度計(jì)組成部分及各零件的功能。（此題每寫出1個(gè)組成部分得1分，每寫出1個(gè)組成部分功能得1分）答案：熱電偶溫度計(jì)的基本組成部分有：熱電偶、測(cè)量?jī)x表、連結(jié)熱電偶和測(cè)量?jī)x表的導(dǎo)線。以以下列圖所示圖題4（2）熱電偶是系統(tǒng)中的測(cè)溫元件，測(cè)量?jī)x表是用來(lái)檢測(cè)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)信號(hào)的，可以采用動(dòng)圈式儀表或電位差計(jì)，導(dǎo)線用來(lái)連結(jié)熱電偶與測(cè)量?jī)x表。為了提高測(cè)量精度，一般都要采用補(bǔ)償導(dǎo)線和考慮冷端溫度補(bǔ)償。14．串級(jí)控制系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)?主要使用在哪些場(chǎng)合?答案：串級(jí)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)為：（每寫出1個(gè)應(yīng)用途合的得2分）在系統(tǒng)構(gòu)造上，它是由兩個(gè)串接工作的控制器組成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)；系統(tǒng)的目的在于經(jīng)過設(shè)置副變量來(lái)提高對(duì)主變量的控制質(zhì)量；由于副回路的存在，對(duì)進(jìn)入副回路的攪亂有超前控制的作用，所以減少了編寫版word攪亂對(duì)主變量的影響；d)系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷改變時(shí)有必然的自適應(yīng)能力。串級(jí)控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于：對(duì)象的滯后和時(shí)間常數(shù)很大、攪亂作用強(qiáng)而頻頻、負(fù)荷變化大、對(duì)控制質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合。15．簡(jiǎn)述成立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型兩種主要方法:（每寫出1種方法的得2分）答案：一是機(jī)理剖析法：機(jī)理剖析法是經(jīng)過對(duì)對(duì)象內(nèi)部運(yùn)動(dòng)機(jī)理的剖析，依照對(duì)象中物理或化學(xué)變化的規(guī)律(比方三大守恒定律等)，在忽略一些次要因素或做出一些近似辦理后推導(dǎo)出的對(duì)象特點(diǎn)方程。經(jīng)過這種方法獲得的數(shù)學(xué)模型稱之為機(jī)理模型，它們的表現(xiàn)形式經(jīng)常是微分方程或代數(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，人為施加必然的輸入作用，爾后，用儀器測(cè)取并記錄表征對(duì)象特點(diǎn)的物理量隨時(shí)間變化的規(guī)律，即獲得一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)曲線。爾后對(duì)這些數(shù)據(jù)或曲線進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)辦理，求取對(duì)象的特點(diǎn)參數(shù)，進(jìn)而獲得對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。16．復(fù)合前饋控制中的兩種典型形式是什么？（4）答案：前饋-反應(yīng)控制和前饋-串級(jí)控制。17．熱電偶有哪幾種冷端補(bǔ)償方法？（6）答案：冷端溫度冰浴法編寫版word計(jì)算修正法補(bǔ)償電橋法18．寫出隨意三種常用的控制器參數(shù)整定方法（6）答案：a)經(jīng)驗(yàn)法牢固界線法衰減曲線法響應(yīng)曲線法衰減頻次特點(diǎn)法（答出其中隨意三種者得6分，每答出1種得2分）19．什么是串級(jí)控制，它由哪些基本環(huán)節(jié)組成？答案：將兩臺(tái)控制器串聯(lián)在一同，使被控量的控制器的輸出作為協(xié)助控制量控制器的給定值，而協(xié)助控制器輸出控制一臺(tái)控制閥的控制系統(tǒng)就是串級(jí)控制系統(tǒng)。串級(jí)控制系一致般由主被控對(duì)象、副被控對(duì)象、控制閥、主控制器、副控制器、主變送裝置、副變送裝置組成。20．簡(jiǎn)述大時(shí)延控制系統(tǒng)Smith預(yù)估補(bǔ)償方案的特點(diǎn)。答案：Smith預(yù)估補(bǔ)償方案的特點(diǎn)是預(yù)估出過程在基本擾動(dòng)下的動(dòng)向特點(diǎn)，爾后由預(yù)估器進(jìn)行補(bǔ)償，力求使被延緩了時(shí)間的被調(diào)量超前反應(yīng)到控制器，使控制器提前動(dòng)作，進(jìn)而顯然的減小超調(diào)量和加快調(diào)治過程，改良控制系統(tǒng)的質(zhì)量。21．簡(jiǎn)述什么是有自衡能力的被控對(duì)象。編寫版word答案：當(dāng)被控對(duì)象碰到攪亂作用，平衡狀態(tài)被損壞后，不需要外加控制作用，能依靠自己達(dá)到新的平衡狀態(tài)的能力稱為有自衡能力，這種對(duì)象稱為有自衡能力的被控對(duì)象。22．前饋控制合用于什么場(chǎng)合？答案：前饋控制是按擾動(dòng)而進(jìn)行控制的，所以，前饋控制常用于的場(chǎng)合：a)一是擾動(dòng)必定可測(cè)，否則無(wú)法推行控制；b)二是必定經(jīng)常有比較顯然和比較頻頻的擾動(dòng)，否則無(wú)此必要。c)三是存在對(duì)被控參數(shù)影響較大且不易直接控制的擾動(dòng)。23．分別說明比率、積分、微分控制對(duì)控制系統(tǒng)的作用。答案：比率控制影響系統(tǒng)的動(dòng)向特點(diǎn)和系統(tǒng)的牢固性；積分控制的作用是能夠消除系統(tǒng)余差；微分控制能夠提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，戰(zhàn)勝對(duì)象容量滯后的影響。24．前饋控制合用于什么樣的場(chǎng)合？前饋控制是按擾動(dòng)而進(jìn)行控制的，所以，前饋控制常用于以下場(chǎng)合：1)擾動(dòng)必定是可測(cè)的，否則無(wú)法推行控制；2)必定經(jīng)常有比較顯然和頻頻的擾動(dòng)，否則沒有必要；3)存在對(duì)被控參數(shù)較大而且不易直接控制的擾動(dòng)。25．為什么前饋控制常與反應(yīng)控制組成前饋—反應(yīng)控制系統(tǒng)？答案：前饋控制是一種補(bǔ)償控制。一般來(lái)講，前饋控制無(wú)法全部補(bǔ)償擾動(dòng)對(duì)被控變量所產(chǎn)生的影響。所以，純真的前饋控制系統(tǒng)在應(yīng)用中就會(huì)帶來(lái)必然的限制性。為戰(zhàn)勝這一缺點(diǎn)，前饋控制常與反應(yīng)控制聯(lián)用，組成前饋—反應(yīng)控制系統(tǒng)。對(duì)最主編寫版word要的、顯然的、頻頻的無(wú)法直接控制的擾動(dòng)，由前饋來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償控制；對(duì)無(wú)法完滿補(bǔ)償?shù)臄_動(dòng)影響，由反應(yīng)控制依照其對(duì)被控變量所產(chǎn)生的偏差大小來(lái)進(jìn)行控制。26．控制器的正反作用是怎樣確定的？五、計(jì)算題（此題合計(jì)15分，包括2小題）1．（5分）某控制系統(tǒng)用牢固界線法分別整定控制器參數(shù)，已知臨界比率度k25%，Tk4.5min，試分別確定用PI和PID作用時(shí)的控制器參數(shù)。牢固界線法計(jì)算表以下。控制參數(shù)TITD控制作用P2k--PI2.2k0.85Tk-PID1.7kT0.13T0.5kk解：關(guān)于PI控制器查表得：P2.2k2.225%0.55TI0.85Tk0.854.53.825關(guān)于PID控制器查表得：編寫版wordP2.2k2.225%0.55TI0.85Tk0.854.53.825TD0.13Tk0.134.50.5852．（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(shí)間調(diào)至最大，微分時(shí)間調(diào)至最小，對(duì)系統(tǒng)施加階躍信號(hào)，經(jīng)過調(diào)治后系統(tǒng)的衰減比為4：1，此時(shí)記錄下來(lái)的比率度s56%和時(shí)間參數(shù)Ts5.1min。試分別確定用PI和PID作用時(shí)的控制器參數(shù)。4：1衰減曲線整定經(jīng)驗(yàn)參數(shù)表以下。控制參數(shù)TITD控制作用P

s--PI1.2s0.5Ts-PID0.8s0.3Ts0.1Ts解：關(guān)于PI控制器查表得：P1.2s1.256%0.67TI0.5Tk0.55.12.55關(guān)于PID控制器查表得：P0.8s0.856%0.48TI0.3Tk0.35.11.53編寫版wordTD0.1Ts0.15.10.513．（10分）一個(gè)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-Ⅲ型乘法器實(shí)現(xiàn)。已知Q1max26500m3/h，Q2max32000m3/h。求：a)畫出控制系統(tǒng)的構(gòu)造圖。b)當(dāng)I016mA時(shí)，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)準(zhǔn)時(shí)，測(cè)得I116mA，試計(jì)算此時(shí)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I0K164得KI04/16(164)/160.75②編寫版word所以KKQ1max①KKQ2max0.7532000②Q2maxQ1max0.9265002)由儀表的比率系數(shù)定義，K'I24mA①I14mA得：I2K'(I14mA)4mA②即：I20.9(104)49.4mA②4．一個(gè)比值流量控制系統(tǒng)用DDZ-Ⅲ型乘法器來(lái)進(jìn)行比值運(yùn)算，其原理圖如題3圖所示。流量用孔板配差壓變送器來(lái)測(cè)量，但沒有開方器，已知Q1max3600kg/h，Q2max2000kg/h。a)試畫出比值控制系統(tǒng)的構(gòu)造圖。b)若是要求比值為Q1:Q22:1，應(yīng)怎樣設(shè)置乘法器的設(shè)定值I0。(I14)(I04)）（乘法器的輸出I'164編寫版word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F1max3600kg/h，F(xiàn)2max2000kg/h。流量與檢測(cè)電流的關(guān)系為，I116F14，I216F24，流量比值為KF2，乘法器的輸F1maxF2maxF1(I14)(I04)。出為I'416穩(wěn)態(tài)時(shí)有I'(I14)(I04)(II2，即：I24，I01616(I

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4)4，4)I016K'4。不加開方器情況，要進(jìn)行非線性辦理：222K‘非n性KF1maxF2F1max136000.920.81F2maxF1F2max22000乘法器的設(shè)置值：I0K‘非線性1640.8116416.96mA編寫版word①②③④⑤六、應(yīng)用題（15）為了獲得被控對(duì)象的動(dòng)向特點(diǎn)，常用的實(shí)驗(yàn)方法之一是給被控對(duì)象施加一個(gè)階躍擾動(dòng)信號(hào)，察看其響應(yīng)，進(jìn)而有察看到的信息剖析其特點(diǎn)。但由于某些生產(chǎn)過程的被控對(duì)象不一樣意長(zhǎng)時(shí)間施加這樣的攪亂信號(hào)，所以人們采用矩形脈沖信號(hào)取代階躍擾動(dòng)，獲得察看數(shù)據(jù)，再將脈沖響應(yīng)曲線變換成階躍響應(yīng)曲線，以便于特點(diǎn)提取。題圖6為一個(gè)矩形擾動(dòng)脈沖x（寬度為t0，高度為A）施加到被控對(duì)象上的響yA的階躍信應(yīng)曲線。用所學(xué)過的控制理論知識(shí)，將該脈沖響應(yīng)曲線變換成高度為號(hào)響應(yīng)曲線。要求剖析變換機(jī)理，寫出變換步驟。編寫版word題6圖矩形脈沖輸入/輸出曲線答：設(shè)被控對(duì)象特點(diǎn)為線性特點(diǎn)，由疊加原理，輸入一個(gè)矩形脈沖信號(hào)，相當(dāng)于施加兩個(gè)階躍信號(hào)，一個(gè)在t=0處，另一個(gè)在t=t0處。⑤設(shè)階躍響應(yīng)為y1，將所測(cè)繪的響應(yīng)曲線準(zhǔn)時(shí)間間隔t0均分。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，即可獲得本區(qū)間的階躍響應(yīng)曲線。⑤其響應(yīng)曲線見以下列圖。編寫版word階躍響應(yīng)曲線⑤為了獲得被控對(duì)象的動(dòng)向特點(diǎn)，常用的實(shí)驗(yàn)方法之一是給被控對(duì)象施加一個(gè)階躍擾動(dòng)信號(hào)，察看其響應(yīng)，進(jìn)而有察看到的信息剖析其特點(diǎn)。但由于某些生產(chǎn)過程的被控對(duì)象不一樣意長(zhǎng)時(shí)間施加這樣的攪亂信號(hào)，所以人們采用矩形脈沖信號(hào)取代階躍擾動(dòng)，獲得察看數(shù)據(jù)，再將脈沖響應(yīng)曲線變換成階躍響應(yīng)曲線，以便于特點(diǎn)提取。題圖6為一個(gè)矩形擾動(dòng)脈沖x（寬度為t0，高度為A）施加到被控對(duì)象上的響編寫版word應(yīng)曲線y。用所學(xué)過的控制理論知識(shí)，將該脈沖響應(yīng)曲線變換成高度為A的階躍信號(hào)響應(yīng)曲線。要求剖析變換機(jī)理，寫出變換步驟。編寫版word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(dòng)單元組合控制器的輸出從6mA改變到7mA時(shí)，溫度記錄儀的指針從85℃升到87.8℃，從原來(lái)的牢固狀態(tài)達(dá)到新的牢固狀態(tài)。儀表的刻度為50~100℃，并測(cè)出純滯后時(shí)間t0=1.2min,時(shí)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(yàn)公式見附表）。解：輸入增量為：X761mA輸出增量為：Y87.885.02.8℃編寫版word輸入量程差為：XmaxXmin10010mA輸出量程差為：YmaxYmin1005050℃Y/(YmaxYmin)2.8/50所以，K0Xmin)0.56X/(Xmax1/10由查表得：在采用PI控制器時(shí)，1.1K00100%1.10.561.2100%30%T02.5TI3.303.31.23.96min在選擇PID控制器時(shí)，K00100%0.850.561.223%0.85100%T02.5TI2021.22.4minTD0.500.51.20.6min編寫版word用分度號(hào)為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量溫度，在沒有采用冷端溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下，顯示儀表指示值為500℃，而這時(shí)冷端溫度為60℃。試問：實(shí)質(zhì)溫度應(yīng)為多少？答：若是熱端溫度不變，想法使冷端溫度保持在20℃，此時(shí)顯示儀表的指示值應(yīng)為多少？解：顯示儀表指示值為500時(shí)，查表可得此時(shí)顯示儀表的實(shí)質(zhì)輸入電勢(shì)為20.64mV，由于這個(gè)電勢(shì)是由熱電偶產(chǎn)生的，即E(t,tO)20.64mV同樣，查表可得：E(t,0)E(t,t0)E(t0,0)20.642.46323.076mV編寫版word由23.076mV查表可得：t=557℃。即實(shí)質(zhì)溫度為557℃。當(dāng)熱端為557℃，冷端為20℃時(shí)，由于E（20，0）=0.798mV,故有：E(t,t0)E(t,0)E(t0,0)23.0760.79822.278mV由此電勢(shì)，查表可得顯示儀表指示值應(yīng)為538.4℃。5.（12）某生產(chǎn)過程需要甲乙兩種液體，甲液體的正常流量為1250m3/h，儀表量3；乙的正常流量為33。若是選甲為程為0-1350m/h150m/h，儀表量程為0-240m/h主變量，乙為副變量，設(shè)計(jì)一個(gè)控制乙的單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，畫出流程圖并計(jì)算引入開方運(yùn)算與不引入開方運(yùn)算所分別設(shè)置的比值系數(shù)。答：采用乘法器的單閉環(huán)比值控制流程框圖以以下列圖。（其中Q1為甲流量，Q2為乙流量）Q1max1350m3/h:Q1的量程上限，編寫版wordQ2max150m3/h2的量程上限，:QQ1min0m3/h:Q1的量程下限，Q2min0m3/h2的量程下限。:Q1引入開方器時(shí)，比值系數(shù)為：K'Q2Q1maxQ1minKQ1maxQ1minQ1Q2maxQ2minQ2maxQ2min150135000.67512502400不引入開方器時(shí)：2K'Q2Q1maxQ1minQ1Q2maxQ2min1501350020.67520.45612502400設(shè)計(jì)一個(gè)比率、積分(PI)調(diào)治器，控制一個(gè)溫度調(diào)治系統(tǒng)?？刂破鞯恼{(diào)治范圍為：0-3000℃，控制器的輸出為4-20mA。當(dāng)給定被控對(duì)象一個(gè)如圖(a)所示的階躍輸入時(shí)，測(cè)定的被控對(duì)象響應(yīng)曲線如圖(b)所示（響應(yīng)曲線法控制器參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn)公式見下表）。要求：計(jì)算出控制器的控制參數(shù)，畫出控制系統(tǒng)方框圖。響應(yīng)曲線法控制器參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn)公式表調(diào)治規(guī)律調(diào)治參數(shù)編寫版word比率度δ%積分時(shí)間TI微分時(shí)間TDP(K0τ0/T0)╳100%PI1.1(Kτ/T)╳100%0000PID0.85(Kτ/T)╳100%00000答：由已知條件得：控制器的調(diào)治范圍上下限為：ymax3000℃和ymin0℃，控制器的輸入上下限為Pmax20mA和Pmin4mA，由測(cè)試數(shù)據(jù)得，當(dāng)輸入信號(hào)從4mA變化到18mA時(shí)，被控對(duì)象輸出信號(hào)從0℃變化到2500℃。編寫版word由此得廣義被控對(duì)象的放大系數(shù)K0，K0yPyminPmaxPminymax25000184300002042500160.95300014在測(cè)得的曲線上找拐點(diǎn)A，作切線交于B、C點(diǎn)，以以下列圖。圖中的讀數(shù)約為：tB3min，tC20min。所以，T020317min，03min。由表中查得PI控制器的比率度計(jì)算公式為1.1K00100%1.10.953100%18.48%T017編寫版wordKc1/1/0.184819.11積分常數(shù)為：TI3.303.339.9min控制系統(tǒng)方框圖見以下列圖PI控制器廣義被控對(duì)象19.11(11)0.95e3s9.9s17s1編寫版word已知已被控對(duì)象的傳達(dá)函數(shù)為K0esW0(s)(T1s1)(T2s1)在階躍擾動(dòng)r(t)變化（從r(t)12mA變化到r(t)16mA）的作用下，其響應(yīng)曲線以以下列圖所示。使用階躍響應(yīng)曲線確定被控對(duì)象的傳達(dá)函數(shù)中的各參數(shù)，K0，，T1和T2。二階被控對(duì)象響應(yīng)曲線上各特點(diǎn)值關(guān)系曲線圖見附圖。答：曲線的初步點(diǎn)為B，在曲線中找到拐點(diǎn)P，過拐點(diǎn)作切線交于C、D。在階躍響應(yīng)特點(diǎn)曲線上確定出y()108.5，y(0)100，y101，yT107，T11，05WeiWei編寫版word編寫版word關(guān)于有自衡能力的二階被控對(duì)象的傳達(dá)函數(shù)為：W0(s)

K0(T1s1)(T2s1)其單位階躍響應(yīng)曲線以以下列圖。用圖解法確定此二階被控對(duì)象傳達(dá)函數(shù)的參數(shù)K0，T1和T2。其中BE與m的互有關(guān)系表見附表。編寫版word答：由于輸入為單位階躍輸入，被控對(duì)象的放大系數(shù)為K013.5。T1和T2確實(shí)定步驟以下：1）過響應(yīng)曲線的拐點(diǎn)A作切線；2）分別交B、C、D和E點(diǎn)，并求得CD和BE值；B5.5，C5，D