串級復(fù)雜控制系統(tǒng)考試試卷答案

1、石化公司維修公司（儀表維修工）串級復(fù)雜控制系統(tǒng)考試試卷答案（考試時間：年月日考試時長：120分鐘）題號 第一題 第二題 第三題 第四題 第五題 總分 核分人得分得分評分人一、填空題（每空1 分，滿分30分）1. 串級控制系統(tǒng)是由主、副兩個控制器串接工作的。主控制器的輸出作為副控制器的給定值，副控制器的輸出去操縱控制閥， 以實現(xiàn)對變量的定值控制。 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，它是由兩個串接工作的控制器構(gòu)成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)；2. 串級控制系統(tǒng)的目的在于通過改變副變量來提高對主變量的控制質(zhì)量由于副回路的存在，對進入副回路的干擾有超前控制的作用，因而減少了干擾對主變量的影響；系統(tǒng)對負(fù)荷改變時有一定的自適應(yīng)能力。3.

2、 串級控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于：對象的滯后和時間常數(shù)很大、干擾作用強而頻繁、負(fù)荷變化大、對控制質(zhì)量要求較高的場合。4. 在串級控制系統(tǒng)中，主、副調(diào)節(jié)器的作用是不同的。主調(diào)節(jié)器是定值控制，副調(diào)節(jié)器是隨動控制。系統(tǒng)對二個回路的要求有所不同。主回路一般要求無差，主調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律應(yīng)選取PI 或 PID 控制規(guī)律；副回路要求起控制的快速性，可以有余差，一般情況選取P 控制規(guī)律而不引入I或 D 控制。如果引入I控制，會延長控制過程，減弱副回路的快速控制作用；也沒有必要引入D 控制，因為副回路采用P控制已經(jīng)起到了快速控制作用，引入D 控制會使調(diào)節(jié)閥的動作過大， 不利于整個系統(tǒng)的控制5.P 控制作用的特點是保證過

3、程的穩(wěn)定性。I 控制作用的特點是保證控制過程作無差控制。D控制作用的特點是補償控制對象的遲延和慣性6. 過度過程要有較好的穩(wěn)定性和快速性一般希望調(diào)節(jié)過程具有較大的衰減比，超調(diào)量.要小些，調(diào)節(jié)時間越短越好，又要沒有余差得分評分人二、簡答題（共6題，每題 5 分，滿分 30分）1. 簡述串級控制系統(tǒng)的投用步驟？參考答案：（1）將副調(diào)節(jié)器“內(nèi)、外”給定置外給定， “自動、手動”放在“手動” 。 主調(diào)節(jié)器“內(nèi)、外”給定置內(nèi)給定， “自動、手動”放在“手動” ，并把“正、反”作用開關(guān)分別放在正確位置，調(diào)節(jié)器參數(shù)分別放在預(yù)定值。（2）用副調(diào)節(jié)器手動控制（3）當(dāng)主參數(shù)接近給定值，副參數(shù)也較平穩(wěn)后，調(diào)節(jié)主調(diào)節(jié)

4、器手動輸出，使副調(diào)節(jié)器偏差為零，將副調(diào)節(jié)器由手動切到自動。（4）調(diào)節(jié)主調(diào)節(jié)器給定值，使主調(diào)節(jié)器偏差為零（5）將主調(diào)節(jié)器由手動切到自動。2. 簡述串級控制系統(tǒng)主、副控制器作用方式的選擇依據(jù)？參考答案：（ 主控制器）（ 副對象）（ 主對象） （ ）因此：當(dāng)主、副變量同向變化時，主控制器應(yīng)選反作用方式，反向變化則應(yīng)選正作用方式。副控制器作用方式選擇：（ 副控制器）（ 控制閥）（ 副對象） （ ）3. 簡述單回路控制系統(tǒng)的投用步驟？參考答案：1. 設(shè)置好控制器正反作用和、參數(shù)。2. 先手動控制使測量值逐步接近給定值，并保持測量值穩(wěn)定3. 按無擾動切換（指手、自動切換時閥上信號基本不變）的要求將控制器切

5、入自動4. 簡述單回路控制系統(tǒng)的“ 4 :1 衰減振蕩”參數(shù)整定方法？參考答案：.在系統(tǒng)閉環(huán)情況下： Ti 放到最大 , Td 放到零，從大（ 100%）往小變化 , 用改變設(shè)定值的方法，每改變一次施加一階躍干擾 , 直至出現(xiàn) 4 :1 （或 10:1) 衰減振蕩為止，如下圖示 , 記錄此時的比例度 s 和振蕩周期 Ts。根據(jù) S 和 TS ，按表中的經(jīng)驗公式計算各參數(shù)值。控制器參數(shù)控制器類型 ,%Ti,minTd,minPs0.5TsPI1.2 s0.3Ts0.1TsPID0.8 s5. 請說出自動控制回路 P、I 、D 工程整定方法？參考答案：臨界比例度法衰減曲線法響應(yīng)曲線法經(jīng)驗法6. 簡

6、述“經(jīng)驗法” PID 參數(shù)調(diào)整方法？參考答案：經(jīng)驗法是工人、技術(shù)人員在長期的生產(chǎn)實踐中總結(jié)出來的一種整定方法。 它是按被控變量的性質(zhì)提出控制器參數(shù)的合適范圍。實質(zhì)是“看曲線、調(diào)參數(shù)”參數(shù)系統(tǒng)， %TI ，minTD， min溫度20603100.53流量401000.11.得分評分人三、計算題：（共 2題，每題 6 分，滿分 12分）1. 某控制系統(tǒng)采用臨界比例度法整定參數(shù)。已測得臨界比例度k=20%，臨界周期Tk =4Min ，求當(dāng)控制系統(tǒng)采用P 、 PI 、PID 調(diào)節(jié)規(guī)律時的 P、I 、D值？參考答案：P 調(diào)節(jié)規(guī)律 :P= 2*20%=40%PI 調(diào)節(jié)規(guī)律 :P=2.2*20%=44%I

7、=0.85*4=3.4 MinPID 調(diào)節(jié)規(guī)律 :P=1.7*20%=34%I=0.5*4=2 MinD=0.125*4=0.5 Min2. 某控制系統(tǒng)采用 4 :1 衰減振蕩臨界法整定參數(shù)。已測得比例度 s=10%，振蕩周期Ts=4Min，求當(dāng)控制系統(tǒng)采用P 、PI 、PID 調(diào)節(jié)規(guī)律時的P、 I 、 D值？參考答案：P 調(diào)節(jié)規(guī)律 :P= 10%PI 調(diào)節(jié)規(guī)律 :P=1.2*10%=12%I=0.5*4=2MinPID 調(diào)節(jié)規(guī)律 :P=0.8*10%=8%I=0.3*4=1.2 MinD=0.1*4=0.4 Min得分評分人四、論述題：（共 2題，每題 10 分，滿分 20分）1論述串級控制

8、系統(tǒng)“兩步整定法”參數(shù)整定？參考答案：實際操作中，一般用兩步法，先整定副回路，再整定主回路。如蒸餾塔溫度和加熱蒸汽的串級，一般先整定副回路，再整定主回路。.兩步整定法是按主副回路分別整定，第一步先整定副回路，第二步整定主回路。步驟如下。（1）工藝穩(wěn)定，主副回路均在純比例調(diào)節(jié)規(guī)律運行的條件下，將主調(diào)節(jié)器比例度置于 100%，逐漸減小副調(diào)節(jié)器的比例度，當(dāng)副回路達到 41 的衰減震蕩過程時，記下副調(diào)節(jié)器的比例度 2S和過渡周期 T2S。（2）將副調(diào)節(jié)器比例度固定在2S，逐漸減小主調(diào)節(jié)器的比例度，當(dāng)主回路達到 41 衰減振蕩過程時，記下主調(diào)節(jié)器的比例度 1S 和過渡周期 T1S。（3）根據(jù)求出的 2S

9、、T2S、 1S、T1S，按表計算出主副調(diào)節(jié)器的比例度、積分時間和微分時間。（4）按“先副后主”、“先比例次積分后微分“的原則，將計算得出的調(diào)節(jié)器參數(shù)加到調(diào)節(jié)器上。（5）觀察記錄曲線，進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。2論述串級控制系統(tǒng)“一步整定法”參數(shù)整定？（1）根據(jù)副變量的類型，按下表的經(jīng)驗數(shù)據(jù)選擇好副控制器的比例度。表一步整定法的控制器參數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)副變量類型副控制器放大系數(shù)副控制器比例度 KC2（%）溫度51.72060壓力31.43070流量2.5 1.254080液位51.252080（2）將副控制器參數(shù)置于經(jīng)驗值，然后按單回路控制系統(tǒng)中任一整定方法整定主控制器參數(shù)。（3）觀察控制過程，根據(jù)主、副控制器放大系數(shù)匹配的原理，適當(dāng)調(diào)整主、副控制器的參數(shù)，使主變量控制質(zhì)量最好。（4）若出現(xiàn)振蕩，可加大主（或副）控制器的，即可消除。如出現(xiàn)劇烈振蕩，可.先轉(zhuǎn)入遙控，待