過程控制考試題庫要點(diǎn)

1．〔5分〕某掌握系統(tǒng)用穩(wěn)定邊界法分別整定掌握器參數(shù)，臨界比例度 25%，Tk

4.5min，試分別確定用PI和PID作用時(shí)的掌握器參數(shù)。穩(wěn)定邊界法計(jì)算表如下。掌握參數(shù)掌握參數(shù)T掌握作用ITDP2kPI2.2k1.7PIDk-0.85Tk0.5Tk--0.13Tk解：對(duì)于PI掌握器查表得：P2.2 2.225%0.55kT 0.85TI k

0.854.53.825PID掌握器查表得：P2.2 2.225%0.55kT 0.85TI kT 0.13TD

0.854.53.8250.134.50.5852．〔5分〕某掌握系統(tǒng)用4：1衰減曲線法分別整定掌握器參數(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)整后系統(tǒng)的衰減比為4：1，此時(shí)記錄下來的比例度s

56%Ts

5.1min。試分別確定用PIPID作用時(shí)的掌握器參數(shù)。4：1衰減曲線整定閱歷參數(shù)表如下。掌握參數(shù)掌握參數(shù)T掌握作用ITDP--sPI1.20.80.5Ts0.3Ts-sPIDs0.1Ts解：對(duì)于PI掌握器查表得：P1.2s

1.256%0.67T 0.5TI k

0.55.12.55PID掌握器查表得：P0.8s

0.856%0.48T 0.3TI kT D

0.35.11.530.15.10.51分〕5.2DDZ-Ⅲ型乘法器實(shí)現(xiàn)。Q1max

26500m3/h，Q2max

32023m3/h。求：畫出掌握系統(tǒng)的構(gòu)造圖。I0

16mAKK分別為多少。待比值系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，測(cè)得I 16mA，試計(jì)算此時(shí)的I為多大。1 2解：1)由于I

5.20K1640得 KI0所以 Q

/16(164)/160.75②Q

32023K K 1max①Q(mào)2max2)

KK

2maxQ1max

0.75 0.9②26500K”

I 4mA①2I4mA2I2

K”(I1

14mA)4mA②I2

0.9(104)49.4mA②一個(gè)比值流量掌握系統(tǒng)用DDZ-Ⅲ型乘法器來進(jìn)展比值運(yùn)算，其原理圖如題3圖所示。流量用孔板配差壓變送器來測(cè)量，但沒有開方器，Q1max

3600kg/h，Q2max

2023kg/h。試畫出比值掌握系統(tǒng)的構(gòu)造圖。假設(shè)要求比值為QQ1 2

2:1I。0(I4)(I〔乘法器的輸出I” 1 16

4〕3解：F1max

3600kg/h，F(xiàn)2max

2023kg/h。流量與檢測(cè)電流F F F的關(guān)系為，I 16 1 4，I 16 2 4，流量比值為K 2，乘法器的輸1(I4)(I出為I” 1 16

F1max

24。

F F2max 1II

(I4)(I 1

(I 4)16 2 4，2 2 16I 16K”4。0

0 (I1

4) F 2

F F

2 1 36002‘ K

1max

2 1max

0.92

0.811非n性1

F2max

F

F2max

2 2023乘法器的設(shè)置值：I K‘0 非線性

1640.8116416.96mA①②③④⑤〔15〕為了獲得被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，常用的試驗(yàn)方法之一是給被控對(duì)象施加一個(gè)階06x〔tA〕施加到0被控對(duì)象上的響應(yīng)曲線y。用所學(xué)過的掌握理論學(xué)問，將該脈沖響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換A的階躍信號(hào)響應(yīng)曲線。要求分析轉(zhuǎn)換機(jī)理，寫出轉(zhuǎn)換步驟。題6圖矩形脈沖輸入/輸出曲線 階躍響應(yīng)曲線⑤答：設(shè)被控對(duì)象特性為線性特性，由疊加原理，輸入一個(gè)矩形脈沖信號(hào)，相當(dāng)于t=0t=t0處。⑤1yt10

等分。在第一區(qū)間，y(t)=10111001100

)=y(2t

)+y

)。第三區(qū)間，y(3t)=y(3ty(2t)。以此1100 01101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)1間的階躍響應(yīng)曲線。⑤其響應(yīng)曲線見以下圖。06x〔tA〕施加到0被控對(duì)象上的響應(yīng)曲線y。用所學(xué)過的掌握理論學(xué)問，將該脈沖響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換A的階躍信號(hào)響應(yīng)曲線。要求分析轉(zhuǎn)換機(jī)理，寫出轉(zhuǎn)換步驟。在某一蒸汽加熱器的掌握系統(tǒng)中，用響應(yīng)曲線法進(jìn)展參數(shù)調(diào)整。當(dāng)電動(dòng)單元組合掌握器的輸出從6mA轉(zhuǎn)變到7mA時(shí)，溫度記錄儀的指針從85℃升到87.850100℃，并測(cè)出純滯后時(shí)間0=1.2min,T0=2.5minPIPID掌握規(guī)律，試確定出整定參數(shù)〔響應(yīng)曲線法掌握器參數(shù)整定閱歷公式見附表。X761mAY87.885.02.8℃X

max

Xmin

10010mAYmax

Ymin

1005050℃K0

Y/(Y maxX/(X

YminX

) 2.8/500.56) 1/10max min由查表得：在選用PI掌握器時(shí)，K 0.561.21.1 00100%1.1 100%30%T I

T03.31.23.96min

2.5PIDK 0.561.20.85 00100%0.85 100%23%T I

T021.22.4min

2.5T 0.5D

0.51.20.6min用分度號(hào)為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量溫度，在沒有實(shí)行冷端溫度補(bǔ)償?shù)臓顩r50060℃。試問：實(shí)際溫度應(yīng)為多少？答：假設(shè)熱端溫度不變，設(shè)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：20.64mV，由于這個(gè)電勢(shì)是由熱電偶產(chǎn)生的，即E(t,t

)20.64mVO同樣，查表可得：E(t,0)E(t,t0

)E(t0

,0)20.642.46323.076mV23.076mV查表可得：t=557557℃。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℃?！?2〕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，儀表量程為0-1350m3/h；乙的正常流量為150m3/h，儀表量程為0-240m3/h。假設(shè)選甲為引入開方運(yùn)算與不引入開方運(yùn)算所分別設(shè)置的比值系數(shù)。答：承受乘法器的單閉環(huán)比值掌握流程框圖如下圖。Q1為甲流量，Q2為乙流量〕Q1maxQ2maxQ1minQ2min

1350m3/h:Q1的量程上限，150m3/h:Q2的量程上限，0m3/h:Q1的量程下限，0m3/h:Q2的量程下限。1引入開方器時(shí)，比值系數(shù)為：150

13500

0.675K”QK”QQQ Q21maxQQ2min1minKQQ1maxQQ2min1min12max2max2不引入開方器時(shí)：Q Q Q 2K” 2 1max 1minQ Q Q 1 2max 2min 0.67 0.6721250 2400

0.456(PI)調(diào)整器，掌握一個(gè)溫度調(diào)整系統(tǒng)。掌握器的調(diào)整范圍為：0-3000℃，掌握器的輸出為4-20mA。當(dāng)給定被控對(duì)象一個(gè)如圖(a)所示的階躍(b)所示〔響應(yīng)曲線法掌握器參數(shù)整定閱歷公式見下表。要求：計(jì)算出掌握器的掌握參數(shù)，畫出掌握系統(tǒng)方框圖。調(diào)整規(guī)律調(diào)整參數(shù)調(diào)整規(guī)律調(diào)整參數(shù)δ%TITDP(K0τ0/T0)╳100%PI1.1(K0τ0/T0)╳100%3.3τ0PID0.85(K0τ0/T0)╳100%2τ00.5τ0答：由條件得：掌握器的調(diào)整范圍上下限為：y

max

3000y

min

0℃，控Pmax

20mAPmin

4mA，4mA18mA0℃變化2500℃。K，0 y

P K 0 y ymax

min

Pmax

Pmin25000 18430000 2042500163000

0.95在測(cè)得的曲線上找拐點(diǎn)A，作切線交于B、C點(diǎn)，如以下圖。圖中的讀數(shù)約為：t 3min，tB C

20minT0

20317min，0

3min。由表中查得PI01.1K0100%1.10.953100%18.48%0T 170K 1/1/0.184819.11c積分常數(shù)為：T I

3.339.9min掌握系統(tǒng)方框圖見以下圖PIPI掌握器廣義被控對(duì)象19.11(119.9s)0.95e3s17s1已被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為W(s)

Kes00 (Ts1)(Ts1)1 2r(t)變化〔r(t)12mAr(t)16mA〕的作用下，其響應(yīng)曲線如以下圖所示。使用階躍響應(yīng)曲線確定被控對(duì)象的傳遞函數(shù)中的各參數(shù)，K0

，，T和T1 2

。二階被控對(duì)象響應(yīng)曲線上各特征值關(guān)系曲線圖見附圖。答：BP，過拐點(diǎn)作切線交于CD。在階躍響應(yīng)特性曲線上確定出y()108.5，y(0)100，y

101，yT

107，T11， 50Wei4)Wei4)對(duì)于有自衡力量的二階被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為：KW(s)0

0

s1)1 2其單位階躍響應(yīng)曲線如以下圖。用圖解法確定此二階被控對(duì)象傳遞函數(shù)的參數(shù)K，012T和12

。其中BE 與m的相互關(guān)系表見附表。K0

13.5。T和T1 2

確實(shí)定步驟如下：過響應(yīng)曲線的拐點(diǎn)A作切線；B、C、DECDBE值；B5.5，C5，D9.5，E4.5CD9.554.5，BE5.54.51BEm值。由CDT2

T，mT1

/T解得2-反響復(fù)合掌握裝置，系統(tǒng)的管道儀表流程圖如下圖。被控對(duì)象和執(zhí)行裝置的傳遞函數(shù)近似為 Wa

(s)

KaTs1a

seae〔Ka

3，Ta

5min，a

a2.5min，反響通道檢測(cè)變送裝置的傳遞函Wm

(s)Km

〔Km

W(s)d

KdTs1d

es〔Kddd

0.5，Td

3min，d

3min〕前饋通道檢測(cè)d變送裝置的傳遞函數(shù)為WQ

(s)KQ

〔KQ

0.5。試在反響通道上設(shè)計(jì)一個(gè)PID掌握器Wc

(s)，在前饋通道上設(shè)計(jì)一個(gè)前饋掌握器Wf

(s。要求：設(shè)計(jì)掌握5〕5〕注：響應(yīng)曲線法掌握器參數(shù)整定閱歷公式見下表調(diào)整規(guī)律調(diào)整規(guī)律%(K/T)╳100%調(diào)整參數(shù)積分時(shí)間TITDPPIPID1.1(K/T)╳100%0.85(K/T)╳100%00 000 000 03.32000.506解：2 反響通道主掌握器的設(shè)計(jì)用響應(yīng)曲線法設(shè)計(jì)反響通道的PID主掌握器，系統(tǒng)被控對(duì)象的廣義傳遞函數(shù)可近似為K KK KW(s)W

(s)W

(s)

a esKaa

a mes

0 es0 a

Ts1a

m Ts1 a

Ts1 00K0

KKa

30.51.5，T T0 a

5min， 0 a

2.5min由查表可得：%0.85K00

/T100%0.851.52.5/5100%63.75%0K 1/%1/0.6751.57cT I

22.55T 0.52.51.25DPID掌握器Wc

(s的方框圖為：3 W(s)Wf a

(s)WQ

(s)Wd

(s)0得：K KKW(s)W(s)W(s)W

(s)

d es

a Qesf d a Q

Ts1 d Ts1 aK Ts1

d a0.5 5s1 d a

e()s e(32.5)