过程控制答案1(2)

过程控制课后习题答案 生事故。

此外，这种方法可以对自衡特性对象进行频率特性的测定，也可以同时测得调节器的动态特性。

6-4.何谓单回路调节系统？单回路调节系统适用于哪些场合？

答：单回路调节系统，一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数恒定，而调节器只接收一个测量信号，其输出也只是控制一个执行机构。在一般连续生产过程中，单回路调节系统可以满足大多数工业生产的要求，因此它的用量很大。只有在单回路调节系统不能满足生产的更高要求的情况下，才用复杂的调节系统。 6-5.试分析对象的干扰通道和控制通道特性对控制性能的影响？

答：干扰通道的放大系数Kf影响着干扰加在系统上的幅值。若调节系统是有差系统，则干扰通道，控制系统的静差也愈大。

干扰通道时间常数Tf的影响，如果干扰通道是一阶惯性环节，其时间常数为Tf1，则阶跃干扰通过惯性环节，其过渡过程的动态分量被滤波而幅值减小了，这样一来，使控制过程最大偏差随着Tf1的增大而减小，从而提高了调节质量。

当干扰作用点的位置离测量点近，则动态偏差大；反之，干扰离测量点远，则动态偏差小，调节质量高。

6-6.稳定边界法又称临界比例度法，即在生产工艺容许的情况下，用试验方法找出。当一个比例调节系统的被调量作等幅振荡时，按经验公式求出调节器的整定参数。 反应曲线法，用反应曲线法整定调节器的参数应先测定对象的动特性，即对象输入量作单位阶跃变化时被调量的反应曲线，亦即飞升特性，根据飞升特性曲线定出几个能代表该调节对象动态特性的参数，然后可直接按这个数据定出调节器最佳整定参数。 衰减曲线法，是在总结“稳定边界法”和其他一些方法的基础上，经过反复实验得出来的。

反应曲线法的优点是进行飞升特性实验比其他两种方法的实验容易掌握，做实验所需时间比其他方法短些；缺点是在实际生产中做飞升曲线试验，往往不太容易。这个方法适用于被调量允许变化较大的对象。

稳定边界法的优点是，在稳定边界的条件下，调节器的比例度P较小，动作很快，结果被调量的波动幅度很小，一般生产过程是允许的；缺点是，对于比例度特别小的系统和调节对象τ/T值很大、时间常数T也很大的系统不适用。该方法适用于一般的流量、压力、液面和温度调节系统。

衰减曲线法的优点是，被调量偏离工作点不大，也不需要把调节系统推进到稳定的边界，因而比较安全，且容易掌握，能适用于各种类型的调节系统；缺点是，整个实验很浪费时间。

7-6前馈调节系统有哪些典型的结构形式？什么是静态前馈和动态前馈？

答：典型结构形式1静态前馈2前馈—反馈控制系统3前馈—串级控制系统

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过程控制课后习题答案

7—3、 简述串级控制系统的设计原则

答：⑴、主被控参数和主回路的选择主参数：主回路设计与单回路设计基本相同。凡直接或间接反映生产过程的产品质量和产量、并可测量的参数作为主被控参数，所构成的回路为主回路。

⑵、副被控参数的选择和副回路设计串级控制系统的所有优点是该系统具有副回路，因此副回路设计尤为重要。

①副被控参数的选择应使副回路的时间常数、纯滞后小，以保证控制通道短和快速性，副被控参数须对住被控参数有足够的灵敏度，控制参数应对副被控参数影响快。 ②副回路必须包括生产过程中变化剧烈、频繁、幅度大的干扰，并且尽可能多的干扰，使得干扰被尽快的消除。

③应使主、副回路的时间常数匹配，一般T01/T02=3~10，既时间常数错开，有利于动态指标。

7—4、串级调节系统的调节器选型及两种参数整定方法。 答：选型：

①主调节器：主被控参数要求严格，选择PI、PID。

②副调节器：保证调节的快速性，可以有误差，所以选择P即可。若选择PD，因副回路包含剧烈扰动，容易使得调节阀动作过大，对调节反而不利。

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过程控制课后习题答案 参数整定方法：

（1） 在通常情况下，副环的对象时间常数较小，而副环以外的那一部分对象特性的时间常数和滞后都较大。主副环的波动频率相当较大，可以按以下方法整定。 整定时先切除主调节器，使主环处于在开路的情况下，按通常的方法整定调节器参数。然后再投入副调节器的情况下，把副环看做弱阻尼的二阶环节等效对象，再加上副环外的部分对象，按通常方法整定主调节参数。

（2） 当由副环分割的两部分对象的时间常数和滞后大致相等，主、副环的频率比较接近时，它们之间的影响就大了。在这种情况下，就需要在主、副环之间反复进行凑试，才能达到最佳整定。此时采用串级调节器的“二步整定法”。

① 在主环闭合的情况下，将主调节器的比例带P1放在100%处，用“衰减曲线法”整定副回路，求出副回路在衰减率Ψ=0.75~0.9时副调节器的比例度P2值。

② 将副调节器置于这一求得的比例度上，把副回路视为调解系统中的一个组成部分，用同样的方法，求出主回路在Ψ=0.75~0.9的衰减过程的主调节器比例度P1s和被调量y1在出现第一个高峰时的时间tr。然后根据P1s、tr按经验公式，求出主调节器的参数。按“先副环后主环”的原则，先放上副调节器参数，后放上主调节器参数。 7-11复合调节系统调节器参数选择的原理是什么？

在选择调节器的整定参数时，假设系统只按被调量的偏差控制，不考虑扰动引入到系统中的附加作用。这样可以用第六章介绍的方法整定调节器参数，同时还可以球的这是闭环系统的共振频率

8-4: 什么叫正耦合和负耦合？

答; 正耦合：在相对增益阵列中所有元素为正时，称之为正耦合

负耦合：在相对增益阵中只要有一元素为负，称之为负耦合

8-6：解耦控制在工程实施过程中需要注意哪些问题？什么叫做部分解耦？它有什么特点？ 答： 需要注意的问题：（1）稳定性问题 （2）部分耦合

部分耦合：指在复杂的耦合过程中，只对部分耦合进行解耦，而忽略另一部分耦合。 特点：部分耦合过程的控制性能会优于不解偶过程而比完全解耦过程要差。相应的部分解耦的补偿器也比较简单，实现起来比较容易。因此在相当多的过程中得到有效的应用。 8-7什么是推理控制？推理控制的应用背景是什么？

（1）推断控制是指利用数学模型实现反馈控制或将不可测的由可测输出变量将不可测的被控过程的输出变量推算出来，以扰动推算出来，以实现前馈控制的一种控制系统。 （2）应用背景：前馈控制系统能有效地克服过程可测扰动对输出的影响，但在实际工业生产中，常常存在这样的一些情况，即被控过程的输出变量不能直接测量或难以测量，因而无法实现反馈控制;或者被控过程的扰动也无法测量，也不能实现前馈控制。在这种情况下，提出了推理控制理论，主要思路是通过采用控制辅助输出量的办法间接控制过程的被控输出量。

8-8，推理控制系统有哪些特征？

推理控制具有三个基本特征1．实现了信号分离2．实现了不可测干扰的估计3．可实现输出跟踪实现理想控制。

8-11 什么是预测控制？预测控制主要有哪些基本控制算法？

（1）根据过程的实验模型来预测过程的输出，再用过程实际输出和预测输出之差来校正，校正后的结果作为反馈量，送去与设定值比较，使得由比较结果而产生的控制作用能让过程输出很好的跟踪指定的输出轨迹。

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过程控制课后习题答案 （2）基于非参数模型的动态矩阵控制(DMC),模型算法控制（MAC），基于参数模型的广义预测控制（GPC）,广义预测极点配置控制（GPP）等。

8-12预测控制的优越性表现在哪里？原因是什么？是否必须采用非参数模型？

（1）（2）a 建模方便。预测模型是在过程的实验数据基础上建立的，不需要求的过程参数模型。

b 采用了滚动优化算法。它的优化算法是在线进行的，能根据过程的实际输出，不断地进行优化计算，及时修正控制作用，滚动实施，从而使模型由失配、时变、干扰等引起的不确定性能及时得到补偿，改善了系统的控制效果。

c 采用对预测模型的反馈校正。预测控制算法中，用实际输出与预测输出的偏差作为反馈量，来校正原来的预测模型，使预测输出能跟踪实际输出，克服了过程不确定性的影响，提高了控制算法的鲁棒性。

d 信息冗余量大。 信息量的扩大，有助于辨识和克服过程不确定性和复杂变化的影响，提高控制系统的鲁棒性。

e 易于工业实现。 这些算法不牵扯矩阵运算和线性方程组求解，便于工业实现，受到普遍欢迎。 （3）否

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