过程控制试题库 - 图文(2)

比例度小的系统和不允许产生等幅振荡的系统，否则易影响生产的正常进行或造成事故。

12． 试简述衰减曲线法及其特点。

答案：衰减曲线法是在纯比例运行下通过使系统产生衰减震荡，得到衰减比例度

，然后根据经验总结出来的关系求出控制器各?s和衰减周期Ts（或上升时间T升）参数值。

这种方法比较简便，整定质量高，整定过程安全可靠，应用广泛，但对于干扰频

繁，记录曲线不规则的系统难于应用。

13． 简述热电偶温度计组成部分及各部件的功能。（本题每写出1个组成部分得1分，每写出1个组成部分功能得1分） 答案：热电偶温度计的基本组成部分有：热电偶、测量仪表、连接热电偶和测量仪表的导线。如下图所示

图题4（2）

热电偶是系统中的测温元件，测量仪表是用来检测热电偶产生的热电势信号的，可以采用动圈式仪表或电位差计，导线用来连接热电偶与测量仪表。为了提高测量精度，一般都要采用补偿导线和考虑冷端温度补偿。 14． 串级控制系统有哪些特点?主要使用在哪些场合?

答案：串级控制系统的主要特点为：（每写出1个应用场合的得2分）

a) 在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统； b) 系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量；

c) 由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了

干扰对主变量的影响； d) 系统对负荷改变时有一定的自适应能力。

串级控制系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。

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15． 简述建立对象的数学模型两种主要方法:（每写出1 种方法的得2分） 答案：

一是机理分析法：机理分析法是通过对对象内部运动机理的分析，根据对象中物理或化学变化的规律(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处理后推导出的对象特性方程。通过这种方法得到的数学模型称之为机理模型，它们的表现形式往往是微分方程或代数方程。

二是实验测取法：实验测取法是在所要研究的对象上，人为施加一定的输入作用，然后，用仪器测取并记录表征对象特性的物理量随时间变化的规律，即得到一系列实验数据或实验曲线。然后对这些数据或曲线进行必要的数据处理，求取对象的特性参数，进而得到对象的数学模型。

16． 复合前馈控制中的两种典型形式是什么？（4） 答案：前馈-反馈控制和前馈-串级控制。 17． 热电偶有哪几种冷端补偿方法？（6） 答案：

a) 冷端温度冰浴法 b) 计算修正法 c) 补偿电桥法

18． 写出任意三种常用的控制器参数整定方法（6） 答案：

a) 经验法 b) 稳定边界法 c) 衰减曲线法 d) 响应曲线法

e) 衰减频率特性法 （答出其中任意三种者得6分，每答出1种得2 分） 19． 什么是串级控制，它由哪些基本环节组成？

答案：将两台控制器串联在一起，使被控量的控制器的输出作为辅助控制量控制器的给定值，而辅助控制器输出控制一台控制阀的控制系统就是串级控制系统。 串级控制系统一般由主被控对象、副被控对象、控制阀、主控制器、副控制器、主变送装置、副变送装置组成。

20． 简述大时延控制系统Smith预估补偿方案的特点。

答案：Smith预估补偿方案的特点是预估出过程在基本扰动下的动态特性，然后由预估器进行补偿，力图使被延迟了?时间的被调量超前反映到控制器，使控制器提前动作，从而明显的减小超调量和加速调节过程，改善控制系统的品质。

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21． 简述什么是有自衡能力的被控对象。

答案：当被控对象受到干扰作用，平衡状态被破坏后，不需要外加控制作用，能依靠自身达到新的平衡状态的能力称为有自衡能力，这种对象称为有自衡能力的被控对象。

22． 前馈控制适用于什么场合？

答案：前馈控制是按扰动而进行控制的，因此，前馈控制常用于的场合：

a) 一是扰动必须可测，否则无法实施控制；

b) 二是必须经常有比较显著和比较频繁的扰动，否则无此必要。 c) 三是存在对被控参数影响较大且不易直接控制的扰动。 23． 分别说明比例、积分、微分控制对控制系统的作用。

答案：比例控制影响系统的动态特性和系统的稳定性；积分控制的作用是可以消除系统余差；微分控制可以提高系统的响应速度，克服对象容量滞后的影响。 24． 前馈控制适用于什么样的场合？

前馈控制是按扰动而进行控制的，因此，前馈控制常用于以下场合：1) 扰动必须是可测的，否则无法实施控制；2) 必须经常有比较明显和频繁的扰动，否则没有必要；3) 存在对被控参数较大而且不易直接控制的扰动。 25． 为什么前馈控制常与反馈控制构成前馈—反馈控制系统？

答案：前馈控制是一种补偿控制。一般来讲，前馈控制无法全部补偿扰动对被控变量所产生的影响。因此，单纯的前馈控制系统在应用中就会带来一定的局限性。为克服这一弊端，前馈控制常与反馈控制联用，构成前馈—反馈控制系统。对最主要的、显著的、频繁的无法直接控制的扰动，由前馈来进行补偿控制；对无法完全补偿的扰动影响，由反馈控制根据其对被控变量所产生的偏差大小来进行控制。 26． 控制器的正反作用是如何确定的？

五、 计算题（本题共计15分，包括2小题）

1．（5分）某控制系统用稳定边界法分别整定控制器参数，已知临界比例度

?k?25%，Tk?4.5min，试分别确定用PI和PID作用时的控制器参数。稳定边界法计算表如下。

控制参数 控制作用 ? 2?k TI - TD - P 8

PI PID 解：

对于PI 控制器查表得：

2.2?k 1.7?k 0.85Tk 0.5Tk - 0.13Tk P?2.2?k?2.2?25%?0.55 TI?0.85Tk?0.85?4.5?3.825

对于PI D控制器查表得：

P?2.2?k?2.2?25%?0.55 TI?0.85Tk?0.85?4.5?3.825 TD?0.13Tk?0.13?4.5?0.585

2．（5分）某控制系统用4：1衰减曲线法分别整定控制器参数。将积分时间调至最大，微分时间调至最小，对系统施加阶跃信号，经过调节后系统的衰减比为4：1，此时记录下来的比例度?s?56%和时间参数Ts?5.1min。试分别确定用PI和PID作用时的控制器参数。4：1衰减曲线整定经验参数表如下。

控制参数 控制作用 ? TI - 0. 5Ts 0.3Ts TD - - 0.1Ts P PI PID 解：

对于PI 控制器查表得：

?s 1.2?s 0.8?s P?1.2?s?1.2?56%?0.67 TI?0.5Tk?0.5?5.1?2.55

对于PI D控制器查表得：

P?0.8?s?0.8?56%?0.48 TI?0.3Tk?0.3?5.1?1.53 TD?0.1Ts?0.1?5.1?0.51

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3．（10分）一个流量双闭环比值控制系统如题5.2图所示。其比值用DDZ-Ⅲ型乘法器实现。已知Q1max?26500m3/h，Q2max?32000m3/h。求：

a) 画出控制系统的结构图。

b) 当I0?16mA时，比值控制系统的比值K及比值系数K'分别为多少。 c) 待比值系统稳定时，测得I1?16mA，试计算此时的I2为多大。

题5.2图 流量双闭环比值控制系统原理图

解： 1)

由于 I0?K??16?4 得 所以

K??KQ1max① Q2maxK?K?Q2max32000?0.75??0.9② Q1max26500K???I0?4?/16?(16?4)/16?0.75②

2)

I2?4mA ①

I1?4mA得：I2?K'(I1?4mA)?4mA②

由仪表的比例系数定义，K'?即：I2?0.9?(10?4)?4?9.4mA②

4．一个比值流量控制系统用DDZ-Ⅲ型乘法器来进行比值运算，其原理图如题3图所示。流量用孔板配差压变送器来测量，但没有开方器，已知Q1max?3600kg/h，Q2max?2000kg/h。

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