熱工控制系統(tǒng)

1、熱工控制系統(tǒng)B思考題與習(xí)題第一章 控制系統(tǒng)概述1. 什么叫自動控制系統(tǒng)？2自動控制系統(tǒng)主要由哪幾部分組成？每一部分的作用是什么？3控制對象、被控制量、控制量和給定值是如何定義的？請舉例說明。4自動控制系統(tǒng)的主要分類方法有哪幾種？說明各種分類方法的特點，指出各種分類方法所包括的系統(tǒng)是什么？各系統(tǒng)的特點是什么？ 5什么叫前饋控制系統(tǒng)？什么叫反饋控制系統(tǒng)？ 6什么叫反饋？什么叫負反饋？ 7、什么叫定值控制系統(tǒng)？對定值控制系統(tǒng)來說，系統(tǒng)的輸入量是什么？舉例說明日常生活中的定值控制系統(tǒng)。8什么叫隨動控制系統(tǒng)？對隨動控制系統(tǒng)來說，系統(tǒng)的輸入量是什么？舉例說明日常生活中的隨動控制系統(tǒng)。9、對一個實際控制系統(tǒng)

2、如何實現(xiàn)負反饋？10說明汽包鍋爐有哪些被控制量？相應(yīng)的控制量、控制機構(gòu)有哪些？鍋爐運行過程中被控制量可能會受到哪些擾動？11控制過程的基本形式有哪幾種？它們各有什么特點？如何根據(jù)控制過程曲線來檢驗控制系統(tǒng)是否滿足基本要求？哪種控制過程的基本形式符合熱工控制過程的要求，給出穩(wěn)定性指標(biāo)的范圍。 12通常從哪三個方面衡量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作品質(zhì)，表示調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作品質(zhì)的指標(biāo)有哪幾個？如何兼顧這些指標(biāo)？ 13舉出反饋控制系統(tǒng)的實例，指出被控制量、控制量、控制機構(gòu)、給定值、擾動，畫出控制系統(tǒng)的示意圖。14水位自動控制系統(tǒng)的兩種方案如下圖所示，在運行中，希望水位高度H維持不變：（1）說明各系統(tǒng)的工作原理。（

3、2）畫出各系統(tǒng)的方框圖，并說明控制對象、被控制量、給定值、擾動各是什么？（3）試說明兩系統(tǒng)各屬于何種結(jié)構(gòu)的控制方式。（4）當(dāng)水箱出口水流量q2變化時，各系統(tǒng)能否使水位高度保持不變？試從原理上定性說明。 第二章 控制對象的動態(tài)特性1為什么要研究對象動態(tài)特性？2熱工控制對象一般有哪幾種類型？每種類型的特點是什么？寫出相對應(yīng)的傳遞函數(shù)。 3熱工控制對象的特征參數(shù)有哪些？是如何定義的，物理意義是什么？ 4寫出表示有自平衡能力對象動態(tài)特性的兩套特征參數(shù)和它們之間的關(guān)系。5寫出表示無自平衡能力對象動態(tài)特性的兩套特征參數(shù)和它們之間的關(guān)系。6在有、無自平衡能力對象的階躍響應(yīng)曲線上標(biāo)出特征參數(shù)，寫出相對應(yīng)的傳遞

4、函數(shù)。 7指出控制對象的結(jié)構(gòu)參數(shù)對動態(tài)特性的影響。8熱工控制對象動態(tài)特性的特點是什么？ 9在測定被控對象階躍響應(yīng)曲線時，要注意哪些問題？10寫出用現(xiàn)場實驗方法求取被控對象的階躍響應(yīng)曲線的主要步驟？11用試驗方法測得鍋爐過熱汽溫在噴水量階躍變化時的響應(yīng)曲線，噴水量的階躍變化量X=2噸/時，從階躍響應(yīng)曲線上量得y（）=18OC，特征參數(shù)=63 Tc=153 寫出此汽溫對象以噴水量為輸入，寫出汽溫y（t）為輸出的近似傳遞函數(shù)。12用試驗方法測得鍋爐汽包水位的階躍響應(yīng)曲線，給水流量作為輸入信號，已知給水階躍變化量X=15噸/時，從階躍響應(yīng)曲線上量得（ta）=30秒，Oh=13.5mmH20，y（ta）

5、=4.32 mmH20，寫出y（t）為輸出的近似傳遞函數(shù)。 13有一水槽，其截面積F為0.5m2，流出側(cè)閥門阻力實驗結(jié)果為:當(dāng)水位H變化20cm時, 流出側(cè)變化為1000cm3/s。試求流出側(cè)閥門阻力R,并計算該水槽的時間常數(shù)T。第三章 控制儀表及調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律1電廠用到的控制儀表按結(jié)構(gòu)形式分類有幾種形式?其特點是什么?2.比例,積分,微分三種調(diào)節(jié)作用是什么?其調(diào)整原則是什么?3.為什么工業(yè)生產(chǎn)中很少采用純積分作用的調(diào)節(jié)器?4.為什么工業(yè)生產(chǎn)不采用純微分作用的調(diào)節(jié)器?5.比例,積分,微分三種調(diào)節(jié)作用的特點是什么?6.比例積分調(diào)節(jié)器和比例微分調(diào)節(jié)器,各有何特點?7.如何根據(jù)調(diào)節(jié)對象特性選擇調(diào)節(jié)

6、器的調(diào)節(jié)規(guī)律?8.積分調(diào)節(jié)對象應(yīng)采用什么調(diào)節(jié)器進行控制?9.要使PID調(diào)節(jié)器為比例規(guī)律,其積分時間Ti和微分時間Td應(yīng)如何處理? 10有哪幾種常用的調(diào)節(jié)器?寫出相應(yīng)的傳遞函數(shù)表達式。11若要增強PID調(diào)節(jié)器的控制作用，如何調(diào)整比例帶,積分時間Ti和微分時間Td ?第四章 單回路控制系統(tǒng)1.什么叫單回路控制系統(tǒng)？ 2.如何選擇單回路調(diào)節(jié)器的正反作用?3.試分析被控對象的控制通道和擾動通道對控制質(zhì)量的影響？4.調(diào)節(jié)器參數(shù)、Ti 、TD對控制過程有什么影響？5.什么叫單回路控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)整定？目前有哪些主要的整定方法？ 6.由調(diào)節(jié)器W(s)和廣義對象W0(s)組成的單回路控制系統(tǒng)中，已知對象的傳

7、遞函數(shù)W0(s)=1/(1+T0s)2,T0=20s;若調(diào)節(jié)器比例作用（W(s)=1/）試求=0.75時（或=0.216），調(diào)節(jié)器的參數(shù)值。7.給定控制對象的傳遞函數(shù)為W0(s)=12/(2+5s)(1+3s)，采用比例調(diào)節(jié)器（1/）。試按=0.75（或=0.216）來整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)。8.給定控制對象的傳遞函數(shù)為W0(s)=1/(1+20s)3，采用比例調(diào)節(jié)器。試按=0.75的要求來整定調(diào)節(jié)器的參數(shù).9.給定控制對象的傳遞函數(shù)為W0(s)=1.5/(1+2s)3，采用比例積分調(diào)節(jié)器。試按=0.75,ts=最小的要求來整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)(提示: 取wPI=wP/1.1).10.給定控制對象的傳遞

8、函數(shù)為W0(s)=1/(1+20s)3，采用比例積分調(diào)節(jié)器。試按=0.75,ts=最小的要求來整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)(提示: 取wPI=wP/1.15).11.給定控制對象的傳遞函數(shù)為W0(s)=2/(1+10s)(1+2s)，采用比例微分調(diào)節(jié)器W(s)=(1+Tds)/。試按=0.75和靜態(tài)偏差為最小的要求來整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)(提示: 消去對象的傳遞函數(shù)中的最大極點)。12.給定控制對象的傳遞函數(shù)為W0(s)= W0(s)=1/(1+20s)3，采用比例微分調(diào)節(jié)器W(s)=(1+Tds)/。試按=0.75和靜態(tài)偏差為最小的要求來整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)(提示: 消去對象的傳遞函數(shù)中的最大極點)。13.什么叫

9、動態(tài)特性參數(shù)法、臨界比例度法、衰減曲線法和經(jīng)驗法？試比較其特點？14四種工程整定方法是怎樣確定控制器參數(shù)的?它們各適用于什么樣的場合?15.在單回路系統(tǒng)中，已知對象的傳遞函數(shù)為W0(s)=1/(1+20s)3用動態(tài)特性參數(shù)法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)，測量得=16s,Tc=74s,自平衡率=1，如果調(diào)節(jié)器為P、PI，PD試求=0.75時，調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)值。 16某自動控制系統(tǒng)要求用臨界比例帶法整定控制器參數(shù)、T i 、Td 。已知KP=30%、TKP=60s、=1.73。17某自動控制系統(tǒng)要求用衰減曲線法整定控制器參數(shù)、T i 、Td。已知=0.75s=20%、Ts=300s、=1。18. 某自動控制系

10、統(tǒng)要求用響應(yīng)曲線法整定控制器參數(shù)、T i 、Td。已知=0.75=120s、Tc=120s、K=1.5、=1.07。19.對已運行調(diào)節(jié)系統(tǒng),如何進行最佳整定?20.對某過程控制通道做一階試驗，輸入階越信號=5，階躍響應(yīng)記錄數(shù)據(jù)增加表如圖所示。（1） 若過程用一階加純時延環(huán)節(jié)來描述，試求K0、T0、0（2） 采用動態(tài)特性參數(shù)法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)，求、Ti、Td。時間分0510152025303540被控量y0.6500.6510.6520.6680.7350.8170.8810.9791.075時間分455055606570758085被控量y1.1511.2131.2391.2621.3111.3

11、291.3381.3501.35121單回路系統(tǒng)中其它參數(shù)不變，僅加大PI調(diào)節(jié)器的積分作用。（1）在相同的外界階躍擾動下，最大動態(tài)偏差是否增大?振蕩是否加劇?（2）為了獲得與以前相同的系統(tǒng)穩(wěn)定性，可適當(dāng)調(diào)整，問應(yīng)調(diào)大還是調(diào)小?22單回路控制系統(tǒng)組成如圖4所示。整定該比例微分調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)參數(shù)、Td，使系統(tǒng)過渡過程具有=0.75 (x=0.216, m=0.221)，靜態(tài)偏差最小的性能。C(S)R(S)-0.1Y(S)圖4 23單回路控制系統(tǒng)組成如圖5所示。整定該比例調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)參數(shù)，使系統(tǒng)過渡過程具有=0.75 (x=0.216, m=0.221)。調(diào)節(jié)對象傳遞函數(shù)t和Ta的數(shù)值已知，單位為秒。

12、C(S)0.1R(S)-圖5 24.在某鍋爐運行過程中，必須滿足汽-水平衡關(guān)系，故汽包液位是一個十分重要的指標(biāo)。當(dāng)液位過低時，汽包中的水易被燒干引起生產(chǎn)事故（甚至?xí)a(chǎn)生爆炸危險），故設(shè)計下圖液位控制系統(tǒng)，試畫出該系統(tǒng)的方框圖，并確定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式和調(diào)節(jié)器的正、反作用方式。第五章 串級控制系統(tǒng)1.什么叫串級控制系統(tǒng)？2.串級控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點是什么？3.串級控制系統(tǒng)有哪些主要特點？什么情況下可考慮設(shè)計串級控制？4. 串級控制系統(tǒng)中的副變量如何選擇？ 5火電廠哪些系統(tǒng)常采用串級控制系統(tǒng)？6串級控制系統(tǒng)為什么比單回路控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量好？7串級控制系統(tǒng)中的主、副調(diào)節(jié)器的正、反作用如何選擇它們

13、與閥門的開關(guān)形式有無關(guān)系？8在一個串級控制系統(tǒng)中，原來選用口徑為20mm的氣開閥，后來改為口徑為32mm的氣關(guān)閥，問（1）主、副調(diào)節(jié)器的正、反作用是否改變？為什么？（2）副調(diào)節(jié)器的比例帶和積分時間是否改變？為什么？（3）主調(diào)節(jié)器的比例帶和積分時間是否改變？為什么？9在一個串級控制系統(tǒng)中，主變量是溫度，溫度變送器量程原為0200，后來改為80120，問（1）副調(diào)節(jié)器的比例帶和積分時間是否改變？為什么？（2）主調(diào)節(jié)器的比例帶和積分時間是否改變？為什么？第六章 前饋控制系統(tǒng)1什么叫前饋控制系統(tǒng)？2前饋控制系統(tǒng)的特點是什么？3前饋控制的局限性有哪些？4.為什么前饋控制能改善控制質(zhì)量？5前饋控制與反饋控

14、制的區(qū)別是什么？6什么叫系統(tǒng)前饋-反饋（復(fù)合）控制系統(tǒng)？ 7前饋-反饋控制對擾動的補償條件與前饋控制一樣嗎？試證明。8是否可用普通的PID控制器作為前饋控制器？為什么？9在什么條件下前饋效果最好？ 10為什么一般不單獨使用前饋控制方案？11前饋-反饋（復(fù)合）控制具有哪些優(yōu)點？第七章 比值控制系統(tǒng)1、什么叫比值控制系統(tǒng)？請舉例說明 2. 比值控制系統(tǒng)有哪幾種分類方法？3、有哪幾類閉環(huán)比值控制系統(tǒng)？各適用于什么情況？4比值控制系統(tǒng)的特點是什么？ 第八章 大遲延控制系統(tǒng)1 實現(xiàn)Smith預(yù)估補償控制有何意義？2 說明Smith預(yù)估補償?shù)脑怼?畫出Smith預(yù)估補償控制原理圖，推導(dǎo)出Smith預(yù)估補

15、償器的傳遞函數(shù)。4有哪幾種Smith預(yù)估補償控制方案，各有什么特點？第九章 解耦控制系統(tǒng)1. 實現(xiàn)解耦控制有何意義？ 2. 什么叫耦合？3 什么叫解耦？4 有哪幾種常用的解耦控制方法？各有什么特點？5相對增益矩陣有什么實用意義？6關(guān)聯(lián)系統(tǒng)解耦的條件是什么？第十章 汽包鍋爐蒸汽溫度控制系統(tǒng)1對過熱蒸汽溫度控制質(zhì)量有哪些要求？2過熱蒸汽溫度控制的任務(wù)是什么？ 3.寫出過熱蒸汽控制系統(tǒng)的被調(diào)量，常用的調(diào)節(jié)手段。4.說明過熱蒸汽控制對象的動態(tài)特性的特點。 5.影響過熱蒸汽溫度變化的因素有哪些？6采用導(dǎo)前微分信號的雙沖量過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)中的導(dǎo)前信號及其作用？7采用導(dǎo)前微分信號的雙沖量過熱蒸汽溫度控制

16、系統(tǒng)，在導(dǎo)前微分信號中斷時系統(tǒng)能否正常工作？8串級過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)中，中間汽溫信號中斷時，控制系統(tǒng)能否正常工作？9大型鍋爐過熱蒸汽溫度控制為什么要采用分段控制？在什么情況下采用按溫差的分段控制系統(tǒng)？ 10再熱汽溫有哪些控制方法，每種控制方法的特點是什么？第十一章 汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)1對汽包鍋爐水位調(diào)節(jié)質(zhì)量有哪些要求？2給水調(diào)節(jié)的任務(wù)是什么？ 3.影響汽包水位變化的因素有哪些？4畫出給水控制對象的動態(tài)特性，說明給水控制對象的動態(tài)特性的特點。5.虛假水位現(xiàn)象是怎樣形成的？什么叫虛假水位， 6.如何克服虛假水位？7.三沖量控制系統(tǒng)的組成及特點？8三沖量系統(tǒng)中內(nèi)回路怎樣分析？9內(nèi)回路中和Ti怎樣

17、選取？10怎樣選擇蒸汽流量分流系數(shù)？11串級的三沖量給水系統(tǒng)的特點？12為什么附加蒸汽流量負微分前饋信號，能改善水位控制質(zhì)量？13單級三沖量與串級三沖量給水控制系統(tǒng)當(dāng)突然失去蒸汽流量信號以后，水位將怎樣變化？能否繼續(xù)工作？14具備哪些條件才能進行汽包鍋爐水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投入工作？15如何投入三沖量水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)？16串級三沖量水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)中信號中斷時會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？17某汽包鍋爐，當(dāng)給水量W變化時，汽包水位變化有明顯遲延，其傳遞函數(shù)可近似地表示為 Wh(s)=e-s 其中 =30s,=0.037。 當(dāng)蒸汽流量變化時，水位變化的動態(tài)特性為 WD(s)= - 其中 K2=3.6, T2=15 s (數(shù)

18、值同上)。討論如何組成三沖量給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并求出控制系統(tǒng)中需要整定的參數(shù)。（系統(tǒng)采用DDZ-II型儀表，變送器斜率為D =W =0.075mA/噸/時，H =0.033mA/mm）18什么叫水位全程調(diào)節(jié)？19實現(xiàn)水位全程調(diào)節(jié)應(yīng)解決哪些問題？20為什么要保證鍋爐給水泵的最小流量？如何實現(xiàn)鍋爐給水泵的最小流量控制？21全程給水自動控制系統(tǒng)的特點是什么？第十二章 燃燒過程自動控制系統(tǒng)1單元機組的基本控制方式有哪幾種？說明各控制方式的優(yōu)缺點.2.鍋爐燃燒控制的任務(wù)有哪些？3.對單元制主汽壓力控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量有哪些要求？4對送風(fēng)控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量有哪些要求？5.對爐膛壓力控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量有哪些要求？6.燃燒控制對象受到的主要擾動來源是什么？7燃燒控制對象動態(tài)特性的特點是什么？8.什么叫燃燒控制系統(tǒng)的單交叉控制、雙交叉控制？ 9.燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)中主壓力調(diào)節(jié)器和微分器各起什么作用？10.為什么采用熱量信號？理想熱量信號與實際熱量信號有什么不同？11.采用“熱量信號”的燃燒控制系統(tǒng)與采用“燃料-空氣”的燃燒控制系統(tǒng)有哪些相同和不同點，它們的參數(shù)整定原則是否完全相同？1