過(guò)程控制試題庫(kù)

1、過(guò)程控制期末試題庫(kù)一、 填空題（本題共計(jì)10分，包括3小題，10個(gè)填空，每空1分）1 一般一個(gè)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由（檢測(cè)/變送）裝置、（被控對(duì)象）、（調(diào)節(jié)）器和（執(zhí)行）機(jī)構(gòu)組成。2 過(guò)程控制系統(tǒng)常用的參數(shù)整定方法有：（經(jīng)驗(yàn)法）、（衰減曲線法）、（穩(wěn)定邊界法/臨界比例度法）和（響應(yīng)曲線法）。3 在PID調(diào)節(jié)器中，調(diào)節(jié)器的Kc越大，表示調(diào)節(jié)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)）。4 常見(jiàn)的過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分為下列幾種典型形式：（操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)）、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、（監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)）、（集散控制系統(tǒng)）和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。5 在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，根據(jù)設(shè)定值的不同

2、形式，又可分為定值控制系統(tǒng)，隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。1） 定值控制系統(tǒng)特點(diǎn)：設(shè)定值是（固定不變）；作用：保證在（擾動(dòng)）作用下使被控變量始終保持在設(shè)定值上。2） 隨動(dòng)控制系統(tǒng)特點(diǎn)：設(shè)定值是一個(gè)（變化量）；作用：保證在各種條件下系統(tǒng)的輸出（及時(shí)跟蹤設(shè)定值變化）。3） 程序控制系統(tǒng)特點(diǎn)：設(shè)定值是一個(gè)（按一定時(shí)間程序變化的時(shí)間函數(shù)）；作用：保證在各種條件下系統(tǒng)的輸出（按規(guī)定的程序自動(dòng)變化）。6 熱電偶溫度計(jì)的基本組成部分部分是（熱電偶）、（測(cè)量?jī)x表）、（連接熱電偶）和（測(cè)量?jī)x表的導(dǎo)線）。7 串級(jí)控制系統(tǒng)能迅速克服進(jìn)入（副）回路的擾動(dòng)，改善（主）控制器的廣義對(duì)象特性，容許（副）回路內(nèi)各環(huán)節(jié)的特性在一

3、定的范圍內(nèi)變動(dòng)而不影響整個(gè)系統(tǒng)的控制品質(zhì)。8 定值控制系統(tǒng)是按（偏差）進(jìn)行控制的，而前饋控制是按（擾動(dòng)）進(jìn)行控制的；前者是（閉）環(huán)控制，后者是（開(kāi)）環(huán)控制。二、 選擇題（本題共計(jì)10分，包括5小題，每題2分）1. 由于微分調(diào)節(jié)規(guī)律有超前作用，因此調(diào)節(jié)器加入微分作用主要是用來(lái)（C）:A.克服調(diào)節(jié)對(duì)象的慣性滯后（時(shí)間常數(shù)T），容量滯后c和純滯后0.B.克服調(diào)節(jié)對(duì)象的純滯后0.C.克服調(diào)節(jié)對(duì)象的慣性滯后（時(shí)間常數(shù)T），容量滯后c.2. 定值調(diào)節(jié)是一種能對(duì)（A ）進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)系統(tǒng)。A 測(cè)量與給定之間的偏差B 被調(diào)量的變化C 干擾量的變化D. 設(shè)定值的變化3. 定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)是（X）環(huán)調(diào)節(jié)，前饋系統(tǒng)是（

4、X）環(huán)調(diào)節(jié)( B )。A開(kāi)，閉B閉，開(kāi)C開(kāi)，開(kāi)D閉，閉4. 調(diào)節(jié)系統(tǒng)在純比作用下已整定好，加入積分作用后，為保證原穩(wěn)定度，此時(shí)應(yīng)將比例度（A）。A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小5. 成分、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律，通常選用（C）。A. PIB. PDC. PID6. .流量、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律，通常選用（A ）。A. PI B. PDC. PID7. 液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律，通常選用（D ）。A. PI B. PD C. PIDD. P8. 調(diào)節(jié)系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器正、反作用的確定是根據(jù)(B)：A實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回路的正反饋。B 實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回路的負(fù)反饋。C系統(tǒng)放大倍數(shù)恰到好處D生產(chǎn)的安全性。9. 單純

5、的前饋調(diào)節(jié)是一種能對(duì)（C）進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)系統(tǒng)。A 測(cè)量與給定之間的偏差B 被調(diào)量的變化C 干擾量的變化10. 定值調(diào)節(jié)是一種能對(duì)（A）進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)系統(tǒng)。A 測(cè)量與給定之間的偏差B 被調(diào)量的變化C 干擾量的變化11. 熱電偶溫度計(jì) （C）A) 是利用兩個(gè)相互接觸金屬導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)特性進(jìn)行測(cè)溫的。B) 是利用兩個(gè)相互接觸金屬導(dǎo)體的接觸電動(dòng)勢(shì)特性進(jìn)行測(cè)溫的。C) 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)特性進(jìn)行測(cè)溫的。D) 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)特性進(jìn)行測(cè)溫的。12. 下面的敘述中哪一個(gè)是最為合理的（D）A) 控制系統(tǒng)的時(shí)間滯后現(xiàn)象主要是由于被控對(duì)象的慣性特性

6、引起的。B) 控制系統(tǒng)的時(shí)間滯后現(xiàn)象主要是由于檢測(cè)裝置的安裝位置引起的。C) 控制系統(tǒng)的時(shí)間滯后現(xiàn)象對(duì)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性無(wú)影響。D) 以上三種敘述都不完整。13. DCS的中文含意是：（B）A) 比例、積分、微分控制。B) 分布式控制系統(tǒng)。C) 可編程序控制器。D) 以上三個(gè)都不正確。三、判斷題： 判斷下列陳述的對(duì)錯(cuò)。你認(rèn)為正確的，在每道題后面的括號(hào)里打，否則打（本題共計(jì)20分，包括10題，每題2分）1 與DCS相比，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)徹底的分散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的含義是比例、積分和微分。 4 前饋控制系統(tǒng)是一種定值控制，一般

7、情況下前饋控制可以單獨(dú)使用。5 用Smith補(bǔ)償器來(lái)處理大時(shí)延控制對(duì)象時(shí)，不必要提供精確的對(duì)象數(shù)學(xué)模型。6 被控對(duì)象特性是指被控對(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(guò)渡過(guò)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)一樣，測(cè)溫時(shí)需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。10 一個(gè)單回路控制系統(tǒng)由控制器、執(zhí)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)節(jié)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)態(tài)特性是描述被控對(duì)象輸入輸出關(guān)

8、系動(dòng)態(tài)特征的。14 串級(jí)控制系統(tǒng)適用于容量滯后較小的生產(chǎn)工藝過(guò)程。15 前饋控制系統(tǒng)一般可單獨(dú)使用，因?yàn)槠淇刂凭雀?，且不受外界干擾影響。16 前饋控制與定值控制的原理相同，都是以偏差進(jìn)行調(diào)解的。17 被控對(duì)象的存滯后時(shí)間常數(shù)是由于其自身的慣性特性引起的。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（本題共計(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，使被控變量最終回到設(shè)定值或其附近.以后無(wú)特殊說(shuō)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)？答案：隨動(dòng)控制系統(tǒng)的

9、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盡快地,準(zhǔn)確無(wú)誤地跟蹤設(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)定值按一定的時(shí)間程序變化。4 什么是調(diào)節(jié)(被控)對(duì)象，給定值和偏差？答案：自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備叫做調(diào)節(jié)對(duì)象或簡(jiǎn)稱(chēng)對(duì)象，而生產(chǎn)中要求保持的工藝指標(biāo)，稱(chēng)為給定值。對(duì)于自動(dòng)調(diào)節(jié)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?它們的相互關(guān)系是怎樣的?答案：絕對(duì)壓力：絕對(duì)真空下的壓力稱(chēng)為絕對(duì)零壓，以絕對(duì)零

10、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(chēng)為表壓力，簡(jiǎn)稱(chēng)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(chēng)為真空度或負(fù)壓。絕對(duì)壓力、大氣壓、表壓、真空度之間的相互關(guān)系如圖所示。67 簡(jiǎn)述PID調(diào)節(jié)器、和的作用是什么？答案：在PID調(diào)節(jié)器中，越大，表示調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，值越大，表示積分作用減弱，值越大表示微分作用增強(qiáng)。8 有一流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，信號(hào)傳輸管線很長(zhǎng)，因此，系統(tǒng)產(chǎn)生較大的傳送滯后。有人設(shè)想給調(diào)節(jié)器后加微分器來(lái)改善系統(tǒng)特性，試問(wèn)這種設(shè)想合理否？為什么？若不合理，應(yīng)采取什么措施合理？答案：這種設(shè)想不合理，因?yàn)樾盘?hào)傳送滯后是純滯后

11、，而微分作用不能克服純滯后。解決這一問(wèn)題合理的措施是采用1：1繼動(dòng)器加在信號(hào)傳輸線之間，以增大信號(hào)流速，從而減小傳輸滯后，改善系統(tǒng)特性。 9 利用微分作用來(lái)克服控制系統(tǒng)的信號(hào)傳遞滯后的設(shè)想是否合理與正確？答案：這種設(shè)想不合理，因?yàn)樾盘?hào)傳送滯后是純滯后，而微分作用不能克服純滯后。合理的措施是采用1：1繼動(dòng)器加在信號(hào)傳輸線之間，以增大信號(hào)流速，從而減小傳輸滯后，改善系統(tǒng)特性。10 通常在什么場(chǎng)合下選用比例（P），比例積 （PI）,比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)規(guī)律？答案：比例調(diào)節(jié)規(guī)律適用于負(fù)載變化較小，純滯后不太大而工藝要求不高又允許有余差的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律適用于對(duì)象調(diào)節(jié)通道時(shí)間常數(shù)較小，系

12、統(tǒng)負(fù)載變化不大（需要消除干擾引起的余差），純滯后不大（時(shí)間常數(shù)不是太大）而被調(diào)參數(shù)不允許與給定值有偏差的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律適用于容量滯后較大，純滯后不太大，不允許有余差的對(duì)象。11 試簡(jiǎn)述臨界比例度法及其特點(diǎn)。答案：臨界比例度法是在純比例運(yùn)行下通過(guò)試驗(yàn)，得到臨界比例度靠和臨界周期Tk，然后根據(jù)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，適用于一般的控制系統(tǒng)。但是不適用于臨界比例度小的系統(tǒng)和不允許產(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例運(yùn)行下通過(guò)使系統(tǒng)產(chǎn)生衰減震蕩，得到衰減比例度和衰減周

13、期（或上升時(shí)間），然后根據(jù)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)便，整定質(zhì)量高，整定過(guò)程安全可靠，應(yīng)用廣泛，但對(duì)于干擾頻繁，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)組成部分及各部件的功能。（本題每寫(xiě)出1個(gè)組成部分得1分，每寫(xiě)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、連接熱電偶和測(cè)量?jī)x表的導(dǎo)線。如下圖所示圖題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)連接熱電偶與測(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

14、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(xiě)出1個(gè)應(yīng)用場(chǎng)合的得2分）a) 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，它是由兩個(gè)串接工作的控制器構(gòu)成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)；b) 系統(tǒng)的目的在于通過(guò)設(shè)置副變量來(lái)提高對(duì)主變量的控制質(zhì)量；c) 由于副回路的存在，對(duì)進(jìn)入副回路的干擾有超前控制的作用，因而減少了干擾對(duì)主變量的影響；d) 系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷改變時(shí)有一定的自適應(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、干擾作用強(qiáng)而頻繁、負(fù)荷變化大、對(duì)控制質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合。15 簡(jiǎn)述建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型兩種主要方法:（每寫(xiě)出1 種方法的得2分）答案：一是機(jī)理分析法：機(jī)理分析法是通過(guò)對(duì)對(duì)象內(nèi)部運(yùn)動(dòng)機(jī)理的分析，根據(jù)對(duì)象中物理或化學(xué)

15、變化的規(guī)律(比如三大守恒定律等)，在忽略一些次要因素或做出一些近似處理后推導(dǎo)出的對(duì)象特性方程。通過(guò)這種方法得到的數(shù)學(xué)模型稱(chēng)之為機(jī)理模型，它們的表現(xiàn)形式往往是微分方程或代數(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，人為施加一定的輸入作用，然后，用儀器測(cè)取并記錄表征對(duì)象特性的物理量隨時(shí)間變化的規(guī)律，即得到一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)曲線。然后對(duì)這些數(shù)據(jù)或曲線進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，求取對(duì)象的特性參數(shù)，進(jìn)而得到對(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-反饋控制和前饋-串級(jí)控制。17 熱電偶有哪幾種冷端補(bǔ)償方法？（6）答案：a) 冷端溫度冰浴法b) 計(jì)算修正法c) 補(bǔ)

16、償電橋法18 寫(xiě)出任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b) 穩(wěn)定邊界法c) 衰減曲線法d) 響應(yīng)曲線法e) 衰減頻率特性法 （答出其中任意三種者得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)在一起，使被控量的控制器的輸出作為輔助控制量控制器的給定值，而輔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)控制系統(tǒng)一般由主被控對(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(guò)程在基本擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性，然

17、后由預(yù)估器進(jìn)行補(bǔ)償，力圖使被延遲了時(shí)間的被調(diào)量超前反映到控制器，使控制器提前動(dòng)作，從而明顯的減小超調(diào)量和加速調(diào)節(jié)過(guò)程，改善控制系統(tǒng)的品質(zhì)。21 簡(jiǎn)述什么是有自衡能力的被控對(duì)象。答案：當(dāng)被控對(duì)象受到干擾作用，平衡狀態(tài)被破壞后，不需要外加控制作用，能依靠自身達(dá)到新的平衡狀態(tài)的能力稱(chēng)為有自衡能力，這種對(duì)象稱(chēng)為有自衡能力的被控對(duì)象。22 前饋控制適用于什么場(chǎng)合？答案：前饋控制是按擾動(dòng)而進(jìn)行控制的，因此，前饋控制常用于的場(chǎng)合：a) 一是擾動(dòng)必須可測(cè)，否則無(wú)法實(shí)施控制；b) 二是必須經(jīng)常有比較顯著和比較頻繁的擾動(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(shuō)明比例、積分

18、、微分控制對(duì)控制系統(tǒng)的作用。答案：比例控制影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性；積分控制的作用是可以消除系統(tǒng)余差；微分控制可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，克服對(duì)象容量滯后的影響。24 前饋控制適用于什么樣的場(chǎng)合？前饋控制是按擾動(dòng)而進(jìn)行控制的，因此，前饋控制常用于以下場(chǎng)合：1) 擾動(dòng)必須是可測(cè)的，否則無(wú)法實(shí)施控制；2) 必須經(jīng)常有比較明顯和頻繁的擾動(dòng)，否則沒(méi)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饋控制構(gòu)成前饋反饋控制系統(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。因此，單純的前饋控制系統(tǒng)在應(yīng)用中就會(huì)帶來(lái)一定的局限性。為

19、克服這一弊端，前饋控制常與反饋控制聯(lián)用，構(gòu)成前饋反饋控制系統(tǒng)。對(duì)最主要的、顯著的、頻繁的無(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)法完全補(bǔ)償?shù)臄_動(dòng)影響，由反饋控制根據(jù)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如何確定的？五、 計(jì)算題（本題共計(jì)15分，包括2小題）1 （5分）某控制系統(tǒng)用穩(wěn)定邊界法分別整定控制器參數(shù)，已知臨界比例度，試分別確定用PI和PID作用時(shí)的控制器參數(shù)。穩(wěn)定邊界法計(jì)算表如下。控制參數(shù)控制作用P2-PI2.20.85-PID1.70.50.13解：對(duì)于PI 控制器查表得：對(duì)于PI D控制器查表得：2 （5分）某控制系統(tǒng)用4：1衰減曲線法分別整定控制器

20、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(guò)調(diào)節(jié)后系統(tǒng)的衰減比為4：1，此時(shí)記錄下來(lái)的比例度和時(shí)間參數(shù)。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)表如下。控制參數(shù)控制作用P-PI1.20. 5-PID0.80.30.1解：對(duì)于PI 控制器查表得：對(duì)于PI D控制器查表得：3 （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-型乘法器實(shí)現(xiàn)。已知，。求：a) 畫(huà)出控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。b) 當(dāng)時(shí)，比值控制系統(tǒng)的比值及比值系數(shù)分別為多少。c) 待比值系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，測(cè)得，試計(jì)算此時(shí)的為多大。題5.2圖 流量雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)原理圖解：1

21、) 由于得所以 2) 由儀表的比例系數(shù)定義， 得：即：4 一個(gè)比值流量控制系統(tǒng)用DDZ-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(méi)有開(kāi)方器，已知kg/h，kg/h。a) 試畫(huà)出比值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。b) 如果要求比值為，應(yīng)如何設(shè)置乘法器的設(shè)定值。（乘法器的輸出）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，。流量與檢測(cè)電流的關(guān)系為，流量比值為，乘法器的輸出為。穩(wěn)態(tài)時(shí)有，即：，。不加開(kāi)方器情況，要進(jìn)行非線性處理：乘法器的設(shè)置值：六、 應(yīng)用題（15）1. 為了獲得被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，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)，觀察其響應(yīng)

22、，從而有觀察到的信息分析其特性。但由于某些生產(chǎn)過(guò)程的被控對(duì)象不允許長(zhǎng)時(shí)間施加這樣的干擾信號(hào)，所以人們采用矩形脈沖信號(hào)取代階躍擾動(dòng)，獲得觀測(cè)數(shù)據(jù)，再將脈沖響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換成階躍響應(yīng)曲線，以便于特性提取。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)象上的響應(yīng)曲線y。用所學(xué)過(guò)的控制理論知識(shí)，將該脈沖響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換成高度為A的階躍信號(hào)響應(yīng)曲線。要求分析轉(zhuǎn)換機(jī)理，寫(xiě)出轉(zhuǎn)換步驟。題6圖 矩形脈沖輸入/輸出曲線答：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。設(shè)階躍響應(yīng)為y1，將所測(cè)繪的響應(yīng)曲線按時(shí)間間隔t0等分。在第一區(qū)

23、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(lèi)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)間的階躍響應(yīng)曲線。其響應(yīng)曲線見(jiàn)下圖。階躍響應(yīng)曲線2. 為了獲得被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，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)，觀察其響應(yīng)，從而有觀察到的信息分析其特性。但由于某些生產(chǎn)過(guò)程的被控對(duì)象不允許長(zhǎng)時(shí)間施加這樣的干擾信號(hào)，所以人們采用矩形脈沖信號(hào)取代階躍擾動(dòng)，獲得觀測(cè)數(shù)據(jù)，再將脈沖響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換成階躍響應(yīng)曲線，以便于特性提取。題圖6為一個(gè)矩形擾動(dòng)脈沖x（寬度

24、為t0，高度為A）施加到被控對(duì)象上的響應(yīng)曲線y。用所學(xué)過(guò)的控制理論知識(shí)，將該脈沖響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換成高度為A的階躍信號(hào)響應(yīng)曲線。要求分析轉(zhuǎn)換機(jī)理，寫(xiě)出轉(zhuǎn)換步驟。3. 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)的穩(wěn)定狀態(tài)達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。儀表的刻度為50100，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(jiàn)附表）。解：輸入增量為：mA輸出增量為：輸入量程差為：mA輸出量程差為：所以，由查表得：在選用

25、PI控制器時(shí)，min在選擇PID控制器時(shí)，minmin4. 用分度號(hào)為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量溫度，在沒(méi)有采取冷端溫度補(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(wèn)：實(shí)際溫度應(yīng)為多少？答：如果熱端溫度不變，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：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)際輸入電勢(shì)為20.64mV，由于這個(gè)電勢(shì)是由熱電偶產(chǎn)生的，即 同樣，查表可得：由23.076mV查表可得：t=557。即實(shí)際溫度為557。 當(dāng)熱端為557，冷端為20時(shí)，由于E（20，0）=0.798mV,故有：由此電勢(shì)，查表可得顯示儀表指示值應(yīng)為538.4。

26、5. （12）某生產(chǎn)過(guò)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。如果選甲為主變量，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(huà)出流程圖并計(jì)算引入開(kāi)方運(yùn)算與不引入開(kāi)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)比值控制流程框圖如圖所示。（其中Q1為甲流量，Q2為乙流量）: Q1的量程上限，: Q2的量程上限，: Q1的量程下限，: Q2的量程下限。1 引入開(kāi)方器時(shí)，比值系數(shù)為：2 不引入開(kāi)方器時(shí)：6. 設(shè)計(jì)一個(gè)比例、積分(PI)調(diào)節(jié)器，控制一個(gè)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)?？刂破鞯恼{(diào)節(jié)范圍為：0

27、-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(jiàn)下表）。要求：計(jì)算出控制器的控制參數(shù)，畫(huà)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)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)參數(shù)比例度%積分時(shí)間TI微分時(shí)間TDP(K00/T0)100%PI1.1(K00/T0)100%3.30PID0.85(K00/T0)100%200.50答：由已知條件得：控制器的調(diào)節(jié)范圍上下限為：和，控制器的輸入上下限為mA和mA，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。由此得廣義被控對(duì)象的