《自動化儀表與過程控制》復習題

控制系統(tǒng)，被控變量和操作變量的選擇原則是什么？選取被控參數(shù)的普通原則為：選擇對產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、安全生產(chǎn)、經(jīng)濟運行和環(huán)境保護具有決定性作用的，可直接測量的工藝參數(shù)為被控參數(shù)；當不能用直接參數(shù)作為被控參數(shù)時，應該選擇一個與直接參數(shù)有單值函數(shù)關系的間接參數(shù)作為被控參數(shù)；被控參數(shù)必須具有足夠大的靈敏度。控制參數(shù)的選擇原則：擾動作用——由擾動通道對過程的被控參數(shù)產(chǎn)生影響，力圖使被控參數(shù)偏離給定值；控制作用——由控制通道對過程的被控參數(shù)起主導影響，抵消擾動影響，以使被控參數(shù)竭力維持在給定值；正確選擇控制參數(shù)就是正確選擇控制通道的問題。普通希翼控制通道克服擾動的能力要強，動態(tài)響應要比擾動通道快。2.用反應曲線法、衰減曲線法、臨界比例度法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)的要點是什么？整定是指決定控制器的比例帶3(或者KP)、積分時間TK微分時間TD和采樣周期Ts的具體數(shù)值。整定的實質(zhì)是通過改變控制器的參數(shù)，使其特性和過程特性相匹配，以改善系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)指標，取得最佳的控制效果。整定控制器參數(shù)的方法可分為兩大類，即理論計算整定法和工程整定法。理論計算整定法有頻率特性法、根軌跡法等。工程整定法有現(xiàn)場試湊法、臨界比例度法、衰減曲線法和響應曲線法等。工程整定不需要事先知道過程的數(shù)學模型，直接在過程控制系統(tǒng)中進行現(xiàn)場整定，特點是方法簡單實用；計算簡便;易于工程應用。現(xiàn)場試湊法:按照先比例，再積分，最后微分的順序；比例度由大到小整定；積分時間由大到小整定；微分時間由小到大整定。臨界比例度法：在閉環(huán)控制系統(tǒng)里，將控制器置于純比例作用下(TI=8,TD=O),從大到小逐漸改變控制器的比例度，得到等幅振蕩的過渡過程。此時的比例度稱為臨界比例度Sk,相鄰兩個波峰間的時間間隔，稱為臨界振蕩周期Tko據(jù)此確定控制器其它參數(shù)。根據(jù)5k和Tk值，采用經(jīng)驗公式，計算出調(diào)節(jié)器各個參數(shù)，即5、TKTD的值。按“先P后I最后D”的操作程序?qū)⒖刂破髡▍?shù)調(diào)到計算值上。若不夠滿意，可作進一步調(diào)整。衰減曲線法：和前面一種差不多，只是跳到4：1的衰減率。3、什么是調(diào)節(jié)閥的流量特性？什么是調(diào)節(jié)閥的理想流量和工作流量特性？理想流量特性的類別？在自控系統(tǒng)設計中，調(diào)節(jié)閥流量特性選擇原則是什么？調(diào)節(jié)閥的流量特性：指閥芯位移與流量之間的關系。理想(固有)流量特性：調(diào)節(jié)閥前后壓差不變時，得到的流量特性。工作流量特性：實際應用時，調(diào)節(jié)閥兩端的壓差是變化的，此時調(diào)節(jié)閥的流量與閥芯位移之間的關系稱為工作流量特性。典型理想流量特性有4種：快開2、直線3、拋物線4、等百分比流量特性的選擇：先根據(jù)過程控制系統(tǒng)的要求，確定工作流量特性，再根據(jù)流量特性的畸變程度確定理想流量特性。4、說明串級調(diào)節(jié)、比值調(diào)節(jié)、均勻調(diào)節(jié)特點及應用場合。串級調(diào)節(jié)：a.特點：1、減小了被控對象的等效時間常數(shù)；2、提高了抗干擾能力；3、提高了系統(tǒng)工作頻率；4、對負載變化具有一定的自適應能力；5、可實現(xiàn)更靈便的操作方式。b.應用場合：被控過程存在較大的容量滯后或者純滯后；被控過程變化劇烈而且擾動幅度較大；被控過程存在非線性。比值調(diào)節(jié)：實現(xiàn)主動量定值控制，使總物料量穩(wěn)定?？煽朔鲃恿亢蛷膭恿康臄_動，適用于要求負荷變化平穩(wěn)的場合，但控制稍復雜。均勻調(diào)節(jié)：均勻控制就是使被控量y(t)與控制量q(t)在一定范圍內(nèi)均勻緩慢地變化。(一)、簡單均勻控制：結(jié)構(gòu)方面：均勻控制與定值控制在控制結(jié)構(gòu)上沒有任何區(qū)別，其區(qū)別在于控制的目的不同?？刂坡煞矫妫罕壤饔檬腔镜?；不能引入微分；積分是否引入視情況而定。合用場合：通常合用于擾動較小、對均勻程度要求較低的場合。（二）、串級均勻控制系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)方面：均勻控制與典型串級控制在控制結(jié)構(gòu)上沒有任何區(qū)別，其區(qū)別在于控制的目的不同?？刂坡煞矫妫褐鞲被芈范疾荒芗游⒎肿饔茫恢骰芈芬瞬捎肞I控制；副回路普通用P控制。合用場合：通常合用于擾動較大、對均勻程度要求較高的場合。.前饋控制與反饋控制有哪些不同？前饋一反饋控制有什么特點？怎樣判斷可用靜態(tài)前饋控制？或者動態(tài)前饋控制？反饋控制：按偏差調(diào)節(jié)；閉環(huán)控制；可克服多種干擾影響；控制作用表現(xiàn)在過程受擾動影響后；通常采用PID;但調(diào)節(jié)不及時。前饋控制：按擾動調(diào)節(jié)；開環(huán)控制；采用前饋控制規(guī)律；克服單一擾動；調(diào)節(jié)及時。將前饋和反饋結(jié)合起來，構(gòu)成前饋-反饋復合控制系統(tǒng)。既發(fā)揮了前饋控制可及時克服主要擾動對被控量影響的優(yōu)點，又保持了反饋控制能克服多個擾動的長處。復合控制降低了系統(tǒng)對前饋補償器的要求，使系統(tǒng)在工程上更易于實現(xiàn)。靜態(tài)前饋控制系統(tǒng)：控制器采用比例控制，是前饋模型中最簡單的形式。動態(tài)前饋控制系統(tǒng)：基于不變性原理，前饋模型中含動態(tài)變量S。?如何選擇前饋變量？前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計原則有哪些？實現(xiàn)前饋控制的必要條件是擾動量的“可測及不可控性”：“可測”：指擾動量可以通過測量變送器，在線地將其轉(zhuǎn)換為前饋補償所能接受的信號。“不可控指這些擾動量難以或者不允許通過專門的控制回路予以控制，如生產(chǎn)中的負荷。前饋控制主要是針對那些“可測不可控，變化頻繁且幅值較大的擾動量；單靠反饋控制可能浮現(xiàn)不希翼的動態(tài)誤差的場合。前饋控制的理論基礎：不變性原理?！安蛔冃浴笔侵缚刂葡到y(tǒng)的被控量與擾動量徹底無關，或者在一定準確度下無關。因?qū)崿F(xiàn)了徹底補償，達到了被控量不受擾動影響的控制效果。7、什么是過程控制系統(tǒng)？試述其組成，并畫出其方框圖。特點和任務？過程控制是指石油、化工、冶金、輕工、建材、核能等工業(yè)部門中連續(xù)的，或者按照-定周期程序進行的生產(chǎn)過程的自動化。實現(xiàn)這些控制的裝置稱為過程控制系統(tǒng)過程控制系統(tǒng)普通由測量變送元件、控制器、執(zhí)行機構(gòu)和被控過程等環(huán)節(jié)組成。控制器、執(zhí)行器和測量變送環(huán)節(jié)又統(tǒng)稱為過程儀表。過程控制系統(tǒng)就由過程儀表和被控過程兩部份組成。被控過程的多樣性；生產(chǎn)規(guī)模不同、工藝要求各異、產(chǎn)品品種多樣；特點：控制方案的多樣性，有單回路（50%以上）、串級（20%以上）、前饋、比值、均勻、分程、大時延、多變量等多種方控制過程多屬緩慢過程，具有大慣性、大滯后性質(zhì)，通常用溫度、壓力、流量、物位、成份等參量進行控制；定值控制是主要控制形式，使被控量控制在給定值上，使生產(chǎn)過程穩(wěn)定。過程控制的總目標是：以安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟的途徑將物料加工成預期的合格產(chǎn)品。過程控制的主要任務是：如何選擇控制變量和被控變量；如何設計控制方案，選擇什么控制律；控制系統(tǒng)各構(gòu)成部件如何選擇和配合。8、評價控制系統(tǒng)質(zhì)量指標的階躍響應單項性能指標有哪些？其內(nèi)容是什么？過程控制系統(tǒng)的評價指標可概括為：系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的；最重耍、最根本的指標；系統(tǒng)應能提供盡可能好的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)（靜態(tài)指標）；系統(tǒng)應能提供盡可能好的過渡過程（動態(tài)指標）。9、執(zhí)行器的組成？流通能力的計算？作用？執(zhí)行器的組成：由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)兩部份組成。執(zhí)行機構(gòu)是指根據(jù)調(diào)節(jié)器控制信號產(chǎn)生推力或者位移的裝置，調(diào)節(jié)機構(gòu)是根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)輸出信號去改變能量或者物料輸送量的裝置，通常指調(diào)節(jié)閥。流通能力定義為調(diào)節(jié)閥兩端壓差為lOOkPa,流體密度為1000kg/m3,調(diào)節(jié)閥全開時，每小時流過閥門的流體體積。作用：用于控制流入或者流出被控過程的物料或者能量，從而實現(xiàn)對過程參數(shù)的自動控制。10、檢測儀表的組成、作用？檢測儀表：對工藝參數(shù)進行測量的儀器儀表，檢測儀表包括檢測元件、變送器及顯示裝置。檢測元件（或者傳感器）：是直接與被測對象發(fā)生聯(lián)系（但不一定直接接觸），感受被測參數(shù)的變化，將被測量轉(zhuǎn)換為便于計量的物理量的儀表，也稱為一次儀表。變送器：將傳感器送來的檢測信號進行轉(zhuǎn)換、放大、整形、濾波等處理后，調(diào)制成標準信號的電路，也稱為二次儀表。11、簡單控制系統(tǒng)（單回路反饋控制系統(tǒng)）設計任務？簡單控制系統(tǒng)是指由一個被控過程、一個檢測變送器、一個控制器和一個執(zhí)行器所組成的.對一個被控變量進行控制的單回路反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。單回路控制系統(tǒng)方案設計：1、被控參數(shù)的選擇：選取被控參數(shù)的普通原則為：選擇對產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、安全生產(chǎn)、經(jīng)濟運行和環(huán)境保護具有決定性作用的，可直接測量的工藝參數(shù)為被控參數(shù)；當不能用直接參數(shù)作為被控參數(shù)時，應該選擇一個與直接參數(shù)有單值函數(shù)關系的間接參數(shù)作為被控參數(shù)；被控參數(shù)必須具有足夠大的靈敏度。控制參數(shù)的選擇：擾動作用——由擾動通道對過程的被控參數(shù)產(chǎn)生影響，力圖使被控參數(shù)偏離給定值；控制作用——由控制通道對過程的被控參數(shù)起主導影響，抵消擾動影響，以使被控參數(shù)竭力維持在給定值；普通希翼控制通道克服擾動的能力要強，動態(tài)響應要比擾動通道快。3、系統(tǒng)設計中的測量變送問題：被控參數(shù)的測量和變送必須迅速正確地反映其實際變化情況，為系統(tǒng)提供準確的控制依據(jù)。系統(tǒng)設計測量和變送中涉及的問題：信號濾波；信號處理；純時延問題；測量時延問題；信號傳送時延問題。4、調(diào)節(jié)閥（執(zhí)行器）的選擇：調(diào)節(jié)閥類型的選擇：氣動執(zhí)行器和電動執(zhí)行器；調(diào)節(jié)閥口徑大小的選擇：主要依據(jù)是閥的流通能力。正常工況下要求調(diào)節(jié)閥開度處于15%?85%之間；調(diào)節(jié)閥氣開、氣關形式的選擇：主要以安全方面考慮。調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇：系統(tǒng)總的放大倍數(shù)盡可能保持不變，通常被控過程的特性是非線性的（一階以上特性），而變送器、調(diào)節(jié)器（若比例作用時）和執(zhí)行機構(gòu)的放大系數(shù)是常數(shù)。因此往往通過選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性來補償被控過程特性的非線性，從而達到系統(tǒng)總放大倍數(shù)不變的目的。5、控制規(guī)律的選擇：⑴按過程特性選擇控制規(guī)律：P：合用于干擾變化幅度小，對象滯后較小，控制質(zhì)量要求不高，且系統(tǒng)允許有一定范圍余差的場合；PI：工藝要求靜態(tài)無余差，負荷變化幅度較大，但變化過程又較緩慢的場合；PD：合用于被控對象容量滯后較大的場合。對于滯后很小，信號有噪聲或者周期性干擾的系統(tǒng)不能采用微分作用；PID：合用于負荷變化和對象容量滯后都較大、純滯后不太大且控制質(zhì)量要求又較高，被控變量變化緩慢的場合。（2城t/T比值選擇控制規(guī)律：t/T<0.2時，比例或者比例積分控制律；0.2<t/T<1.0時,比例積分或者PID控制律；t/T>1.0時，單回路控制系統(tǒng)已不能滿足工藝要求，需采用更復雜控制律。6、控制器正/反作用及其選擇：作用方向是指輸入變化后，輸出的變化方向。當輸入增加時，輸出也增加，則稱該環(huán)節(jié)為“正作用”方向；反之，當輸入增加時，輸出減少，則稱該環(huán)節(jié)為“反作用”方向。控制器、被控對象、測量變送及執(zhí)行器都有各自的作用方向。測量變送環(huán)節(jié)的作用方向普通都是“正”方向。⑴控制器正、反作用定義：當控制器的測量增加時，它的輸出增加，稱控制器是正作用控制器；當控制器的測量增加時，它的輸出減少，稱控制器是負作用控制器。⑵控制器正、反作用選擇的原則：保證整個閉環(huán)回路形成負反饋。⑶控制器正、反作用選擇的步驟：①首先判斷被控對象的作用方向，被控對象的作用方向由工藝機理確定。②確定執(zhí)行器的作用方向，其作用方向由工藝安全條件決定，選擇原則是：控制信號中斷時，保證設備和人員安全。③確定廣義對象的作用方向，由于測量變送環(huán)節(jié)為正作用，這個環(huán)節(jié)可以不考慮。若被控對象、執(zhí)行器的作用方向相同，則廣義對象為正作用，若被控對象、執(zhí)行器的作用方向相反，則廣義對象為反作用。④確定控制器的作用方向，若廣義對象為正作用，則選擇控制器為反作用方向；否則相反。一、單項選擇題（每小題2分，共40分）1.辛普森行星齒輪機構(gòu)由（ ）個離合器組成.2.自動變速器中有實現(xiàn)無級變速能力的組成部份是（）。A.液力變矩器2.自動變速器中有實現(xiàn)無級變速能力的組成部份是（）。A.液力變矩器B.電子控制系統(tǒng)C.換擋執(zhí)行機構(gòu)D.液壓控制系統(tǒng).自動變速器供油系統(tǒng)不具備的作用是（ ）A.給變矩器供油B.給換擋執(zhí)行機構(gòu)供油C.向變速器個運動件提供潤滑用和循環(huán)散熱冷卻D.驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動.辛普森行星齒輪機構(gòu)由（ ）組行星齒輪組成.A.一組B.二組C.三組D.四組5.A.一組B.二組C.三組D.四組5.普通液力變距器最大輸出扭矩可達輸入的（）倍。1.62.63.6.辛普森行星齒輪機構(gòu)由（ ）個制動器組成.7.自動變速器的換檔閥的工作由（）來控制。A.控制手柄B.換檔電磁閥C.7.自動變速器的換檔閥的工作由（）來控制。A.控制手柄B.換檔電磁閥C.手動閥D.節(jié)氣門閥8.液力偶合器的泵輪與蝸輪留有間隙，其大小是（）。23mm3~4mni423mm3~4mni45mm5、6mm.進行道路試驗和油壓試驗前必須使變速器油溫升到（A.30~50北4O~6OoCA.30~50北4O~6OoC5O~8OoC7O~9OoC10.行星齒輪有三種運動方式：一是公轉(zhuǎn)即（10.行星齒輪有三種運動方式：一是公轉(zhuǎn)即（）二是自轉(zhuǎn)，三是既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn)。A.行星齒輪不動，行星架繞太陽輪旋轉(zhuǎn)B.行星架不動，行星齒輪繞自身的軸線旋轉(zhuǎn)C.太陽輪不動，行星齒輪繞自身的軸線旋轉(zhuǎn)D.三個基本元件都沒有固定，都可以自由轉(zhuǎn)動11.可獲得最佳制動效果的滑移率范圍是（A.10%"20%B.15%~20%A.10%"20%B.15%~20%C.20%~30%D.30%~35%)7.ABS系統(tǒng)在制動時，車輪處于邊滾動邊滑動狀態(tài)，從而獲得最佳的制動效果。)8.電控制防滑差速器采用含糊控制技術(shù)。)9.車速傳感器信號是電控自動變速器的主要控制信號。)10.電子控制自動變速器換檔電磁閥調(diào)節(jié)變速器的管道壓力。)11.電控自動變速器在跛行模式?jīng)]有倒檔。2.( )12.點火開關ON,ABS警告燈亮起，6秒后熄滅，表示系統(tǒng)有故障。2.( )13.裝有自動變速器的汽車在高速公路行駛時，從起步開始應從L檔逐漸向D檔換檔。( )14.許多自動變速器采用葉片式油泵，并且其工作容積是可變的，在不需要高油壓時，可減少油泵的輸出。( )15.汽車在中、高速行駛時，為使液力變矩器的傳動效率達到100%,鎖止離合器工作結(jié)合，此時工作油不經(jīng)散熱器。( )16.自動變速器油泵輸出油壓經(jīng)主調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)后的油壓為自動變速器的主油路油壓，亦稱管路油壓。( )17.辛普森式行星齒輪變速器離合器C1在所有的前進檔都參加工作，因此被稱為前進檔離合器。( )18.自動變速器的檢查中，節(jié)氣門拉索太松將導致升檔過遲，反之將導致升檔過早。( )19.自動變速器失速試驗時，當失速轉(zhuǎn)速低于規(guī)定值600r/min以上時，一定是由于發(fā)動機動力不足造成的。( )20.拉維娜式行星齒輪機構(gòu)的最大特點是在一個