過程控制工程第三版4-5章習題ppt

1、習題講解 習題4-1 前饋反饋控制器： ( )5(23) ( ) ( )1 PD ff PC Gss Gs Gss ( )F s ( )R s ( ) c G s ( ) ff Gs ( ) PD Gs ( ) PC Gs ( )Y s 習題4-2 前饋控制器： 2 ( )1.05(551) ( ) ( )0.94(411) s PD ff PC Gss Gse Gss 習題4-3 系統(tǒng)框圖： ( )F s ( ) ff Gs( ) PD Gs 1( )p Gs 2( )p Gs 1( )m Gs 2( )m Gs 1( )c Gs ( )R s 2( )c Gs ( ) v G s ( )Y

2、 s ( )F s ( ) ff Gs ( ) PD Gs 1( )p Gs 2( )p Gs 1( )m Gs 2( )m Gs 2( )c Gs ( ) v G s ( )Y s 1( )c Gs 由圖可得： 1 22 111222 ( ) , ( )11 PDffP CvP PCmCvPm GG G A G G GY s A F sAG G GG G G G 由不變性原理 得： ( )0,( )0F sY s 即： 1 0 PDffP GG G A 得： 1 2 9 0.5/(21)18 21 , 2 3/(21)219 1 91 21 9.5 54 PD ff P ff Gs s GA

3、 G AAsS S S G 習題5-1 1、副控制器的正反作用要改變，主控制器的正反作用不改變。閥 門是副加中的執(zhí)行器，在主回路中，副回路作為一個整體為正作用， 故執(zhí)行器的改變對主回路無影響，主控制器正反作用不變。在副回 路中，執(zhí)行器由氣開閥變以為氣關閥，正反作用改變。而正反作用 的選擇是使系統(tǒng)成為負反饋系統(tǒng)，而副回路中除副控制器外其余正 反作用不變。幫副控制器正反作用改變。 2、比例度的積分都要改變，副控制器的輸出是改變閥門，比例度 要增加，而積分時間要減小?？趶阶兇笙喈斢诳刂仆ǖ婪糯蟊稊?shù)增 加，此時若比例度和積分不變則控制系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)增加，系 統(tǒng)余差變小，但是系統(tǒng)會變得不穩(wěn)定。對于一

4、個不穩(wěn)定系統(tǒng)談余差 是沒有意義的。因此，首先要保持系統(tǒng)穩(wěn)定性，那么要減小控制器 放大倍數(shù)，即增大比例度。此時余差肯定會變大，因此要加強積分 作用，即減小積分時間，噴水消除余差。 3、主控制器的比例度和積分時間不改變，由于串級控制系統(tǒng)對副 對象和控制閥特性變化具有魯棒性，即副對象控制閥特性的變化不 會影響主控制器。 習題5-2 1、最合適的應該選擇2，因為它包含的干擾最多，而且 距離第四貯罐比較遠，不容易引起系統(tǒng)共振。 2、控制方框圖如下： 12 ( ),F s ( ) PD Gs 3 4( )p Gs 2( )p Gs 1( )m Gs 2( )m Gs 1( )c Gs ( )R s 2(

5、)c Gs ( ) v G s ( )Y s 3、副控制器的選擇與主回路無關，而測量變送器，副對象為正作 用，調節(jié)閥為正作用，故副控制器為負作用，主控制器與主對象正 反作用相反。而主對象為正作用，故主控制器為負作用。 習題5-3 應該把下面這個采用串級控制，首先，因為干擾 通道時間常數(shù)為0.2，對被變量的影響相當大。其 次副本回路中包含的純滯后時間上，有利于提高 副回路的快速性。第三主控制對象為大慣性環(huán)節(jié)， 其響應時間比副回路要大。 上面那個回路，前面那個環(huán)節(jié)為大慣性環(huán)節(jié)，通 道沒延時，主控制對象時間常數(shù)小，響應快速， 當干擾影響到副變量的時候，很快影響到主控變 量，而由于大慣性環(huán)節(jié)，副回路還來不及處理干 擾。 習題5-5 首先在結構上來看，串級控制由兩個反饋控制回路組成，而 前饋-反饋控制器由一個反饋和一個開環(huán)補償回路疊加而成。 在變量上，串級控制的副參數(shù)與前饋-反饋控制的輸入量是兩 截然不同的變量， 前者是串級控制系統(tǒng)中反映主被控變量的中間變量，控制 作用對他產生明顯的調節(jié)效果。 后者是對主被告控變量有顯著影響的干擾量，是完全不受 控制作用約束的獨立變量，引入前饋的目的是為了補償原料 干擾對輸出的影響。 在功能上，前饋控制器與串級控制的副控制器擔負不同的功 能。 圖5-73中(a) 為串級控制，(b)為前饋-反饋控制。 習題