期末考試過程控制計算題

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第 頁計算及問答題1某換熱器溫度控制系統(tǒng)（設(shè)定值為100），在階躍擾動作用下的過渡過程曲線如圖所示。分別求出衰減比、最大偏差、余差、過渡時間和振蕩周期（按±3穩(wěn)態(tài)值來確定過渡時間）。解：衰減比=最大偏差A(yù)，即超調(diào)量=余差C=yy0=105100=5過渡時間ts=27min，（計算穩(wěn)態(tài)值的±3，即102或108，用尺子量后估算出時間）振蕩周期，時間作衰減振蕩，所以振蕩周期T=208=12min，（兩個波峰的時間差）2已知某被控過程的數(shù)學(xué)模型為應(yīng)用前向差分法，求關(guān)于u(k)和e(k)的差分方程。參考計算控制課本p129解：設(shè)采樣周期為TS ，代入3一臺

2、儀表的測溫范圍為100550，絕對誤差的最大值為2，求這臺儀表的相對誤差。解：=4某一標(biāo)尺為0500的溫度計出廠前經(jīng)校驗，其刻度標(biāo)尺各點(diǎn)測量結(jié)果值分別為：被校表讀數(shù)0100200300400500標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)0103198303406495（1）求出儀表最大絕對誤差值；（2）確定儀表的允許誤差及精確度等級；（3）儀表經(jīng)過一段時間使用后，重新校驗時，儀表最大絕對誤差為±8，問該儀表是否還符合出廠時的精確度等級。解：(1)最大絕對誤差值為 6 。(2)儀表精度=所以允許誤差為±1.5%，儀表精度等級為1.5級。(3)使用一段時間后的精度為=所以不符合出廠時的精確度等級。5如下圖所

3、示液位控制系統(tǒng)中，被控過程物料的輸入量和輸出量是什么？控制系統(tǒng)的（1）被控變量、（2）操縱變量、（3）主要擾動、（4）輸入信號、（5）輸出信號各是什么？ 此題需特別注意！解：被控過程物料的輸入量時水的流量Q1，輸出量是水的流量Q2；(1)被控變量是液位H；(2)操縱變量是流量Q2；（開關(guān)在這里，控制排水量，而不是入水量）(3)主要擾動是流量Q1；(4)輸入信號是液位的給定值；(5)輸出信號是液位H。6圖所示液位過程的輸入量為q1，流出量為q2、q3，液位h為被控參數(shù)，C為容量系數(shù)，設(shè)R1、R2、R3為線性液阻，求： （1）列出液位過程的微分方程組；（2）畫出液位過程的框圖；（3）求液位過程的傳

4、遞函數(shù)W0(s)=H(s)/Q1(s) (1) (3) W0(s)= (2)(3)做拉氏變換7用動態(tài)特性參數(shù)法整定單回路控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)時，測得過程的8s，T=80s，自平衡率1，當(dāng)調(diào)節(jié)器分別采用P、PI、PID控制規(guī)律時，求0.75，調(diào)節(jié)器整定的參數(shù)解：由于 ，故應(yīng)用表中時的公式計算。（1）比例調(diào)節(jié)比例度(2)比例積分調(diào)節(jié)比例度積分時間（3）比例積分微分調(diào)節(jié)比例度積分時間微分時間某熱交換器圖5.1所示，用蒸汽將進(jìn)入其中的冷水加熱到一定的溫度，生產(chǎn)工藝要求熱水溫度保持定值（t±1），試設(shè)計一個單回路控制系統(tǒng)，并說明該控制系統(tǒng)的基本工作原理，系統(tǒng)的被控變量、控制量和主要擾動量是什么及

5、選用的控制算法。8.某前饋控制系統(tǒng)框圖如圖所示，試通過推導(dǎo)分析，前饋控制器W1(s)、過程擾動通道傳遞函數(shù)W2（s）和過程控制通道傳遞函數(shù)W3(s)滿足什么關(guān)系時，能夠?qū)崿F(xiàn)對擾動的全補(bǔ)償？解：參考計算機(jī)控制p38。求傳遞函數(shù)Y(s)/F(s)，然后令分子等于0，即9.某液位過程的階躍響應(yīng)實驗測得如下數(shù)值t/s01020406080100140180250300400500600h/mm000.20.82.03.65.48.811.814.416.618.419.219.6當(dāng)其階躍擾動量為=20%時，求：（1）畫出液位過程的階躍響應(yīng)曲線；（2）該過程用一階加滯后環(huán)節(jié)近似描述，確定液位過程的K0，

6、T0，。參考課本p136，作業(yè)2-13，（一模一樣）解：(1)由實驗數(shù)據(jù)，液位過程的階躍響應(yīng)曲線如圖所示：(2)取，則取， ，由 在圖上得到， 代入式中，得 校驗數(shù)據(jù)： 當(dāng)時，即，當(dāng)時，當(dāng)時，所以該液位過程近似為：10、在蒸汽鍋爐運(yùn)行過程中，必須滿足汽-水平衡關(guān)系，汽包水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發(fā)生產(chǎn)事故，甚至?xí)l(fā)生爆炸。（1）試設(shè)計一個液位的簡單控制系統(tǒng)，在圖中畫出控制方案圖。（2）確定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式，并說明原因。（3）確定調(diào)節(jié)器的正、反作用方式，必須有詳細(xì)的分析過程。（4）畫出該控制系統(tǒng)的方框圖。11、在某生產(chǎn)過程中，通過加熱爐對冷物料加熱，根據(jù)工

7、藝要求，需對熱物料出口溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。對系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，主要擾動為燃料壓力波動。（1）試設(shè)計一個熱物料出口溫度的串級控制系統(tǒng)，在圖中畫出控制方案圖。（2）畫出該控制系統(tǒng)方框圖。（3）為保證設(shè)備安全，爐溫不能過高，確定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式。（4）確定兩臺調(diào)節(jié)器的正反作用方式，必須有詳細(xì)的分析過程。（5）確定兩臺調(diào)節(jié)器應(yīng)選擇什么調(diào)節(jié)規(guī)律。12、右圖為一個加熱器控制系統(tǒng)，通過將進(jìn)料(流體)與蒸汽進(jìn)行換熱達(dá)到對物料(流體)進(jìn)行加熱的目的，希望出料(流體)溫度恒定。其中已知進(jìn)料(流料)流量()為最主要的干擾。（1）試選用合適的的控制方案,說明理由,并畫出控制系統(tǒng)框圖和結(jié)構(gòu)圖。（2）為保證設(shè)備安全，出料

8、溫度不能過高，確定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式。確定調(diào)節(jié)器的正反作用以及應(yīng)選擇什么調(diào)節(jié)規(guī)律。13、右下圖所示的氨冷器，用液氨冷卻銅液，要求出口銅液溫度恒定。為保證氨冷器內(nèi)有一定的汽化空間，避免液氨帶入冰機(jī)造成事故，采用溫度液位串級控制。 1) 此串級控制系統(tǒng)的主副被控變量各是什么？2) 試設(shè)計一溫度液位串級控制系統(tǒng)，完成該控制方案的結(jié)構(gòu)圖（即將圖示的氨冷器控制系統(tǒng)示意圖補(bǔ)充完整）；3)試畫出溫度液位串級控制系統(tǒng)控制框圖；4)確定氣動調(diào)節(jié)閥的氣開氣關(guān)形式，并說明原因；5)確定主副調(diào)節(jié)器的正反作用。14、一個如圖所示的換熱器，用蒸汽將進(jìn)入其中的冷水加熱到一定溫度，生產(chǎn)工藝要求熱水溫度維持恒定（±1）。試設(shè)計一簡單溫度控制系統(tǒng)，畫出其方框圖,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，指出調(diào)節(jié)器應(yīng)選擇什么調(diào)節(jié)規(guī)律？15.某臺測溫儀表的測溫范圍為200700，儀表的最大絕對誤差為±4，試確定該儀表的允許誤差和精度等級。所以允許誤差為±