过程控制试题库答案(DOC 19页).doc

1、过程控制试题库答案一，填空题 1 一般一个简单控制系统由（检测/变送）装置、（被控对象）、（调节）器和（执行）机构组成。2 过程控制系统常用的参数整定方法有：（经验法）、（衰减曲线法）、（稳定边界法/临界比例度法）和（响应曲线法）。3 在PID调节器中，调节器的Kc越大，表示调节作用（越强），Ti值越大，表示积分作用（减弱），Td值越大表示微分作用（增强）。4 常见的过程计算机控制系统分为下列几种典型形式：（操作指导控制系统）、直接数字控制系统、（监督计算机控制系统）、（集散控制系统）和现场总线控制系统。5 在闭环控制系统中，根据设定值的不同形式，又可分为定值控制系统，随动控制系统和程序控制系

2、统。1） 定值控制系统特点：设定值是（固定不变）；作用：保证在（扰动）作用下使被控变量始终保持在设定值上。2） 随动控制系统特点：设定值是一个（变化量）；作用：保证在各种条件下系统的输出（及时跟踪设定值变化）。3） 程序控制系统特点：设定值是一个（按一定时间程序变化的时间函数）；作用：保证在各种条件下系统的输出（按规定的程序自动变化）。6 热电偶温度计的基本组成部分部分是（热电偶）、（测量仪表）、（连接热电偶）和（测量仪表的导线）。7 串级控制系统能迅速克服进入（副）回路的扰动，改善（主）控制器的广义对象特性，容许（副）回路 的；前者是（闭）环控制，后者是（开）环控制。9.保证控制系统成为负反

3、馈10.干扰量的变化11.正确，迅速，可靠12.改善动态性能13.微分二，选择题1. 由于微分调节规律有超前作用，因此调节器加入微分作用主要是用来（C）:A.克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后c和纯滞后0.B.克服调节对象的纯滞后0.C.克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后c.2. A 3. 定值调节是一种能对（A ）进行补偿的调节系统。A 测量与给定之间的偏差B 被调量的变化C 干扰量的变化D. 设定值的变化4. 定值调节系统是（X）环调节，前馈系统是（X）环调节( B )。A开，闭B闭，开C开，开D闭，闭5. 调节系统在纯比作用下已整定好，加入积分作用后，为保证原稳定

4、度，此时应将比例度（A）。A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小6. 成分、温度调节系统的调节规律，通常选用（C）。A. PIB. PDC. PID7. .流量、压力调节系统的调节规律，通常选用（A ）。A. PIB. PDC. PID8. 液位调节系统的调节规律，通常选用（D ）。A. PIB. PDC. PIDD. P9. A 10. 调节系统中调节器正、反作用的确定是根据(B)：A实现闭环回路的正反馈。B 实现闭环回路的负反馈。C系统放大倍数恰到好处D生产的安全性。11. 单纯的前馈调节是一种能对（C）进行补偿的调节系统。A 测量与给定之间的偏差B 被调量的变化C 干扰量的变化12.

5、定值调节是一种能对（A）进行补偿的调节系统。A 测量与给定之间的偏差B 被调量的变化C 干扰量的变化13. 热电偶温度计 （C）A) 是利用两个相互接触金属导体的温差电动势特性进行测温的。B) 是利用两个相互接触金属导体的接触电动势特性进行测温的。C) 是利用两个相互接触金属导体的温差电动势和接触电动势特性进行测温的。D) 是利用两个非接触金属导体的温差电动势和接触电动势特性进行测温的。14. 下面的叙述中哪一个是最为合理的（D）A) 控制系统的时间滞后现象主要是由于被控对象的惯性特性引起的。B) 控制系统的时间滞后现象主要是由于检测装置的安装位置引起的。C) 控制系统的时间滞后现象对控制系统

6、的稳定性无影响。D) 以上三种叙述都不完整。15. D16. DCS的中文含意是：（B）A) 比例、积分、微分控制。B) 分布式控制系统。C) 可编程序控制器。D) 以上三个都不正确。18.D三判断1.2.与DCS相比，Fieldbus的主要技术优点之一是实现了控制系统彻底的分散3.热电阻温度计需要进行冷端补偿才能正常工作。4.PID的含义是比例、积分和微分。 5.前馈控制系统是一种定值控制，一般情况下前馈控制可以单独使用。 6.用Smith补偿器来处理大时延控制对象时，不必要提供精确的对象数学模型。7.被控对象特性是指被控对象输入与输出之间的关系。 8.串级控制系统中的副控制器给定值是由主控

7、制器的输出决定的，所以副控制器相当于一个闭环定值控制系统。 9.衰减比n表示系统过渡过程曲线变化两个周期后的衰减快慢。 10.热电阻温度计和热电偶温度计一样，测温时需要进行温度补偿。11.一个单回路控制系统由控制器、执行器、检测变送装置和被控对象组成。12.在比值控制系统中，一般选择易调节的量为主变量，易测量的量为副变量。13.14.15.16.1718.DDC的中文含义是直接数字控制。 19.被控对象的动态特性是描述被控对象输入输出关系动态特征的。 20.串级控制系统适用于容量滞后较小的生产工艺过程。 21.前馈控制系统一般可单独使用，因为其控制精度高，且不受外界干扰影响。22.前馈控制与定

8、值控制的原理相同，都是以偏差进行调解的。23.被控对象的存滞后时间常数是由于其自身的惯性特性引起的。24.在串级控制中，副控制器的输入值为主控制器的输出。四简答题1.答：简单控制系统的组成是：被控对象，执行器，控制阀，控制器，传感器和 变送器。结构见书本3页图1-22.答：工艺参数需要控制的生产过程设备和机器等。3.答：被控对象中要求保持设定值的工艺参数。4.答：受控制器操纵，用以克服扰动的影响使被控变量保持设定值的物料量或能 量。5.答：除操纵变量外，作用于被控被控对象，并引起被控变量的因素。6.答：被控变量的设定值7.答：也称检测装置，将被控量的物理量检测出来，并送至比较机构。8.答：被控

9、变量的设定值与实际值之差。9.答根据设定值和测量之间的偏差按控制规律输出信号的设备。10.答：接受控制器输出信号控制操纵变量的设备。11.答：由被控对象、执行器和检测装置构成12.答：控制装置和比较器又统称为控制器13.什么是定值控制系统？ 答案：定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统。定值控制系统的作用是克服扰动对被控变量的影响，使被控变量最终回到设定值或其附近.以后无特殊说明控制系统均指定值控制系统而言。14.什么是随动控制系统？答案：随动控制系统的设定值是不断变化的，随动控制系统的作用是使被控变量能够尽快地,准确无误地跟踪设定值的变化而变化。15.什么是程序控制系统？答案：程序控制系统

10、的设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即设定值按一定的时间程序变化。16.什么是调节(被控)对象，给定值和偏差？答案：自动调节系统的生产设备叫做调节对象或简称对象，而生产中要求保持的工艺指标，称为给定值。对于自动调节系统中，习惯采用给定值R减去测量值Y作为偏差e，即e=R-Y，给定值R大于测量值Y时为正偏差，而给定值R小于测量值Y时为负偏差。17.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 滞后时间惯性时间常数 19.答：如果有一个输入量作用于过程，通过过程后被放大K倍。20.答：时间常数越大，系统反应越慢，T越小，系

11、统反应越快。21.答：当输入量输入受控过程时，受控变量并没有马上动作，而是需要一定的时间才发生变化。22.答：机理分析法是通过对过程内部运行机理的分析，根据其物理或化学变化规律，在忽略一些次要因素或做出一些近似处理后得到过程特性方程，其表现形式往往是微分方程或代数方程。这种方法完全依赖先验知识，所得到的模型称为机理模型。机理分析法一般限于简单过程的数学模型建立。23.简述用机理分析方法建立被控对象数学模型的步骤机理建模的一般步骤如下：1) 根据实际工作情况和生产过程要求，确定过程的输入变量和输出变量。2) 依据过程的 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

12、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。25建立被控对象数学模型的常用实验测试方法有哪些？主要有阶跃信号法和矩形脉冲法26.什么叫绝对压力、表压及真空度?它们的相互关系是怎样的?答案：绝对压力：绝对真空下的压力称为绝对零压，以绝对零压为基准来表示的压力叫绝对压力。表压力：当绝对压力大于大气压力时，绝对压力高于大气压力的数值称为表压力，简称表压。真空度：当绝对压力小于大气压力时，绝对压力低于大气压力的数值称为真空度或负压。绝对压力、大气压、表压、真空度之间的相互关系如图所示。 27.简述PID调节器Kc、Ti和Td的作用是什么？答案：在PID

13、调节器中，Kc越大，表示调节作用越强，Ti值越大，表示积分作用减弱，Td值越大表示微分作用增强。28.有一流量调节系统，信号传输管线很长，因此，系统产生较大的传送滞后。有人设想给调节器后加微分器来改善系统特性，试问这种设想合理否？为什么？若不合理，应采取什么措施合理？答案：这种设想不合理，因为信号传送滞后是纯滞后，而微分作用不能克服纯滞后。解决这一问题合理的措施是采用1：1继动器加在信号传输线之间，以增大信号流速，从而减小传输滞后，改善系统特性。29.利用微分作用来克服控制系统的信号传递滞后的设想是否合理与正确？答案：这种设想不合理，因为信号传送滞后是纯滞后，而微分作用不能克服纯滞后。合理的措

14、施是采用1：1继动器加在信号传输线之间，以增大信号流速，从而减小传输滞后，改善系统特性。30.通常在什么场合下选用比例（P），比例积 （PI）,比例积分微分（PID）调节规律？答案：比例调节规律适用于负载变化较小，纯滞后不太大而工艺要求不高又允许有余差的调节系统。比例积分调节规律适用于对象调节通道时间常数较小，系统负载变化不大（需要消除干扰引起的余差），纯滞后不大（时间常数不是太大）而被调参数不允许与给定值有偏差的调节系统。比例积分调节规律适用于容量滞后较大，纯滞后不太大，不允许有余差的对象。31.试简述临界比例度法及其特点。答案：临界比例度法是在纯比例运行下通过试验，得到临界比例度靠和临界周

15、期Tk，然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值。这种方法比较简单、易于掌握和判断，适用于一般的控制系统。但是不适用于临界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。32.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ds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。33.什么是检测元件能将被测的变量(参数)直接转换成适合于测量形式的元件或器件。例如，测量温度的检测元件热

16、电偶，能将温度转换成毫伏信号，用于显示和控制。34.什么是变送器传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称，通常由敏感元件和转换元件组成。当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。35.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

17、导线和考虑冷端温度补偿。36.(p16-17)热电偶基本定律：1)均质导体定律2)中间温度定律3)中间导体定律37.(p16)均质导体定律：凡是由一种均质导体(或半导体)组成的闭合回路，不论导体(或半导体)的界面 及沿长度方向上各处的温度分布如何，都不会产生热电动势。该定律说明了任 何热电偶都必须用两种性质不同的电极制成；热电偶所产生的热电动势仅与热 电极材料的性质和热电偶两个温度有关。38.什么是中间温度定律？答：热电偶AB在接点温度为T1、T3时的电动势EAB(T1，T3)等于热电偶 AB在接点温度为T1、T2的热电动势EAB(T1，T2)和T2、T3时的热电动势 EAB(T2，T3)的代

18、数和，即 EAB(T1，T3）= EAB(T1，T2) + EAB(T2， T3)。38.什么是中间导体定律？答：在热电偶回路中接入第三、第四种匀质材料的导体后，只要中间接入的 导体两端具有相同的温度，就不会影响热电偶的电动势。39.使用热电偶进行温度测量时为什么要加补偿导线？答：一般热电偶长度很短（几百几千毫米），热电偶冷端温度会随环境温度不 断变化，为了使热电偶冷端温度保持恒定，可以把热电偶做的很长，使冷端远 离工作端，并联通测量仪表一起放到恒温或温度波动较小的仪表控制室。但是， 这种方法很不经济，因为从现场到以表示一般较远，这将耗费许多贵重的热电 极材料。所以，一般是使用一种所谓的补偿导

19、线与热电偶冷锻相连，这种补偿导线是两根不同金属丝，它和连接的热电偶具有相同的热电性能，而所选用的 材料是廉价金属，用它们来做热电偶的延伸线，这样就可将热电偶的冷端延伸 到温度Tn较恒定的仪表室 接电温度应相等，以免造成误差。42.答：由热电偶的测温原理可知，热电偶的热电动势的大小不仅与热端温度有关，而且还与冷端温度有关，只有冷端温度恒定，热电动势才是热端温度的单值函数，才能正确反应热端温度的数值，在实际应用时，热电偶冷端暴露在大气之中，受环境温度波动的影响较大，因此，热电偶冷端温度是变化的。为了消除冷端温度变化对测量精度的影响，可采用冷端温度补偿。43.答：1）冷端温度冰浴法，2）计算修正法，

20、3）补偿电桥法44.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。45.答：实际工作中，不允许长时间进行阶跃扰动试验时，可以采用矩形脉冲代替阶跃扰动输入。这种方法的优点之一

21、是扰动的偏差幅值可以选择大一些。46.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。47.热电偶有哪几种冷端补偿方法？（6）答案：e) 冷端温度冰浴法f) 计算修正法g) 补偿电桥法48.答：可靠，迅速，准确，经济。49.实现生产过程自动化的基本单元，其结构简单，投资少，易于调整和投运，能满足一般工业生产过程的控制要求，因此在工业生产应用十分广泛，尤其适用于被控过程的纯滞后和惯性小，负荷和扰动变化比较平缓，或控制质量要求不太高的场合50.答：控制方案的设计 ；工程设计；工程安装和仪表调校；调节器参数工程整 定。 51.答：建立被控过程的数学模型：选择控制方案；

22、建立系统方框图；进行系统 静态、动态特性分析；计算实验和仿真 52.答：控制通道时间常数的大小反映了控制作用的强弱，也反映了克服扰动影响的快慢。时间常数较大，控制作用小，反映也较弱，过渡过程时间长，控制质量差。而时间常数较小，控制作用强，克服干扰影响快，过渡过程时间短。但如果时间常数太小，容易引起过渡过程的多次振荡，被控量难于稳定下来，对系统的稳定性会有影响。 53.答：控制通道的滞后包括纯滞后o和容量滞后c，两种滞后对系统的质量 影响都不利，尤其是纯滞后o 54.答：P控制器。55.写出任意三种常用的控制器参数整定方法（6）答案：h) 经验法i) 稳定边界法j) 衰减曲线法k) 响应曲线法l

23、) 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）56.答：先置TI=按纯比例作用先整定比例度，使之达到4: 1衰减过程，然后将比例带放大(10 - 20)% ，而积分时间TI由大到小逐步加入，直到达到4: 1的衰减过程。57.答：1）取TI = ，TD =0，比例度取较大数值(一般可取100%以上)，系统按纯比例投入运行，稳定后，逐步地减小比例度，在外界输入作用下(给定或干扰的变化)下，观察过程变化情况，直至系统出现等幅振荡为止，记下此时比例度K和振荡周期TK。它们分别称作为临界比例度和临界振荡周期。2）根据K和TK，按表中所列的经验算式，分别求出3种不同情况下的控制器最佳

24、参数值。3）将比例度放到计算值略大一些的刻度上，然后TI由大而小将积分作用加入；TD由小而大将微分作用加入。4）将比例度调到计算值上，观察运行，适当调整，使过渡过程达到指标要求。58.答：1）取TI =，TD =0，比例度取较大数值(一般可取100%以上)，在纯比例作用下，将系统投入。待系统稳定后，逐步减小比例度，根据工艺操作的许可程度加额定值的2%3%的干扰，观察过渡过程波动情况，直到衰减比为设计值时为止，记下此时的比例度s和它的衰减周期Ts。2）根据s和Ts值，按表中的经验公式确定3种不同规律控制下的控制器的最佳参数值。3）将比例度放到计算值略大一些的刻度上，逐渐引入积分作用和微分作用。4

25、）将比例度调到计算值上，观察运行，适当调整，使过渡过程达到指标要求。59.答：加给定干扰不能太大，要根据工艺操作要求来定，一般为5%左右(全量程)，但也有特殊的情况。必须在工况稳定的情况下才能加设定干扰，否则得不到较正确的s、Ts值。 对于快速反应的系统，如流量、管道压力等控制系统，想在记录纸上得到理想的4:l曲线是不可能的，此时，通常以被控变量来回波动两次而达到稳定，就近似地认为是4:1的衰减过程。60.什么是串级控制，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

26、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。61.答：改善了对象的特性；提高了系统的工作频率；提高了系统的抗干扰能力；具有一定的自适应能力62.答：对象的容量滞后比较大，用单回路控制的过渡过程时间长，超调量大，被控参数恢复慢，控制质量不能满足工艺要求时，可以采用串级控制系统。 控对象的纯滞后时间比较长，用单回路控制系统不能满足控制质量的要求时，可采用串级控制系统 。在系统反馈控制检测的信号是被控量，前馈控制的检测信号是扰动信号。2） 系统调节的依据不同 反馈控制基于偏差值的大小；前馈控制基于扰动量的大小。3）产生控制作用的及时性 反馈控制作用是在被控

27、量反映干扰影响而偏离给定值后才开始调节；前馈控制作用却发生在被控量偏离给定值之前。4）控制方式不同 反馈控制是闭环控制；而前馈控制是一种开环控制。5) 控制规律不同和控制品质差异 6)实现的经济性与可能性64.答：复合控制系统既有利于克服系统主要干扰的影响，又可以借反馈来消除其他干扰的影响。当前馈控制效果不够理想时，反馈控制还可以帮助削弱主要干扰对被控量的影响，并且可以消除静差。通常所说的前馈控制系统就是这样的复合控制系统65.答：实际生产过程中存在各种干扰，对每一个干扰都设计前馈控制是不现实的，而且有些干扰难以测量，无法实现前馈控制。前馈控制的规律与对象的特性有关。对象特性要受负荷和工况等因

28、素的影响而产生漂移，这将导致前馈控制的精度下降。前馈控制又是一个开环控制，没有反馈信号作进一步的修正。66.答：1)复合控制时，扰动对输出的影响要比纯前馈时小得多。2)引入反馈控制后，前馈控制中的完全补偿条件不变。3)前馈补偿对于系统的稳定性没有影响。 67.当控制系统控制通道的滞后或纯滞后较大，反馈控制又难以满足工艺的要求时，可以采用前馈控制，把主要的干扰引人前馈控制，构成前馈-反馈控制系统。 当己知过程的数学模型后，可通过分析过程控制通道和扰动通道数学模型的特性参数。前馈-反馈控制系统与串级控制系统的选用问题常是设计中易于遇到的问题68.对纯滞后（时延）过程的讨论表明，附加了纯滞后，会使广

29、义对象可控程度明显下降。当过程的纯滞后时间与主导时间常数之比超过0.5时，被称为大滞后（大时延）过程。 69.答： 70.答： 71.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t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。72.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。73.前馈控制适

30、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：m) 一是扰动必须可测，否则无法实施控制；n) 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。o) 三是存在对被控参数影响较大且不易直接控制的扰动。74.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。75.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

31、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。76.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。77.控制器的正反作用是如何确定的？答：当被控过程的输入量增加（或减少）时，其输出量（被控参数）也增加（或减少），就称被控过程为正作

32、用，反之称为反作用。五计算题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dk=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。 解：对于PI 控制器查表得：P=2.2dk=2.225%=0.55 TI=0.85Tk=0.854.5=3.825对于PI D控制器查表得：P=2.2dk=2.225%=0.55TI=0.85Tk=0.854.5=3.825TD=0.13Tk=0.134.5=0.5852.3.（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

33、统的衰减比为4：1，此时记录下来的比例度ds=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。 解：对于PI 控制器查表得：P=1.2ds=1.256%=0.67 TI=0.5Tk=0.55.1=2.55对于PI D控制器查表得：P=0.8ds=0.856%=0.48TI=0.3Tk=0.35.1=1.53TD=0.1Ts=0.15.1=0.514.被控过程用实验测得过程特性，得响应曲线如图，试从图上求得过程放大系数K，时间常数T，纯滞后时间以及过程传递函数解：由响应曲线得：过程传递函数为有纯滞后环节的一阶传递函数，故设为-ts

34、 W（s）=K/（Ts+1）*e 由图可得到放大系数 K=100/20=5时间常数 T=3-1=2s纯滞后时间 =1s从而可得过程传递函数为：-s W（s）=5/（2s+1）* e5.答：未交(850-800)(1200-200)(16-12)(20-4)6.答：比例度= 放大倍数=比例7.答：未交8.答：与第六题相似9.答：未交 正作用10.（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-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。

35、 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=K16+4得 K=(I0-4)/16=(16-4)/16=0.75 所以K=KQ1max Q2max K=KQ2max32000=0.75=0.9 Q1max265002) 由仪表的比例系数定义，K=I2-4mA I1-4mA得：I2=K(I1-4mA)+4mA即：I2=0.9(10-4)+4=9.4mA11.一个比值流量控制系统用DDZ-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，

36、Q2max=2000kg/h。d) 试画出比值控制系统的结构图。e) 如果要求比值为Q1:Q2=2:1，应如何设置乘法器的设定值I0。 （乘法器的输出I=(I1-4)(I0-4)+4）16 题3图 单闭环乘法比值控制系统原理图解： 流量的最大量程分别为F1max=3600kg/h，F2max=2000kg/h。流量与检测电流的关系为，I1=16的输出为I=F1FF+4，I2=162+4，流量比值为K=2，乘法器F1F1maxF2max(I1-4)(I0-4)+4。 16(I1-4)(I0-4)(I-4)+4，I0=162+4，16(I1-4)稳态时有I=I2，即：I2=I0=16K+4。不加开

37、方器情况，要进行非线性处理：K非n性222FFF136002=K1max=21max=0.9=0.81 F2maxF1F2max22000 乘法器的设置值： I0=K非线性16+4=0.8116+4=16.96mA K线性=K12.:答：线性关系时：Q1maxQ2Q1max=0.9375Q2maxQ1Q2maxK非线性非线性关系时： 六，应用题 Q1max2=K2=（K）=0.8789线性Q2max 2 1. 为了获得被控对象的动态特性，常用的实验方法之一是给被控对象施加一个阶跃扰动信号，观察其响应，从而有观察到的信息分析其特性。但由于某些生产过程的被控对象不允许长时间施加这样的干扰信号，所以

38、人们采用矩形脉冲信号取代阶跃扰动，获得观测数据，再将脉冲响应曲线转换成阶跃响应曲线，以便于特性提取。题图6为一个矩形扰动脉冲x（宽度为t0，高度为A）施加到被控对象上的响应曲线y。用所学过的控制理论知识，将该脉冲响应曲线转换成高度为A的阶跃信号响应曲线。要求分析转换机理，写出转换步骤。 题6图 矩形脉冲输入/输出曲线答：设被控对象特性为线性特性，由叠加原理，输入一个矩形脉冲信号，相当于施加两个阶跃信号，一个在t=0处，另一个在t=t0处。设阶跃响应为y1，将所测绘的响应曲线按时间间隔t0等分。在第一区间，y1(t0)= y1(t0)。在第二区间y1(2t0)= y(2t0)+ y1(t0)。第

39、三区间，y1(3t0)= y(3t0)+ y1(2t0)。以此类推，将前一区间的阶跃响应曲线叠加到本区间的脉冲响应曲线上，即可得到本区间的阶跃响应曲线。其响应曲线见下图。 阶跃响应曲线 2. 为了获得被控对象的动态特性，常用的实验方法之一是给被控对象施加一个阶跃扰动信号，观察其响应，从而有观察到的信息分析其特性。但由于某些生产过程的被控对象不允许长时间施加这样的干扰信号，所以人们采用矩形脉冲信号取代阶跃扰动，获得观测数据，再将脉冲响应曲线转换成阶跃响应曲线，以便于特性提取。题图6为一个矩形扰动脉冲x（宽度为t0，高度为A）施加到被控对象上的响应曲线y。用所学过的控制理论知识，将该脉冲响应曲线转

40、换成高度为A的阶跃信号响应曲线。要求分析转换机理，写出转换步骤。 3. 在某一蒸汽加热器的控制系统中，用响应曲线法进行参数调整。当电动单元组合控制器的输出从6mA改变到7mA时，温度记录仪的指针从85升到87.8，从原来的稳定状态达到新的稳定状态。仪表的刻度为50100，并测出纯滞后时间t0=1.2min, 时间常数T0=2.5min。如采用PI和PID控制规律，试确定出整定参数（响应曲线法控制器参数整定经验公式见附表）。解： 输入增量为：DX=7-6=1mA输出增量为：DY=87.8-85.0=2.8 输入量程差为：Xmax-Xmin=10-0=10mA 输出量程差为：Ymax-Ymin=1

41、00-50=50 DY/(Ymax-Ymin)2.8/50=0.56 DX/(Xmax-Xmin)1/10K0t00.561.2100%=1.1100%=30% T02.5所以，K0=由查表得：在选用PI控制器时， d=1.1TI=3.3t0=3.31.2=3.96min在选择PID控制器时， d=0.85K0t00.561.2100%=0.85100%=23% T02.5TI=2t0=21.2=2.4min TD=0.5t0=0.51.2=0.6min 4. 用分度号为K的镍铬-镍硅热电偶测量温度，在没有采取冷端温度补偿的情况下，显示仪表指示值为500，而这时冷端温度为60。试问：实际温度应

42、为多少？答：如果热端温度不变，设法使冷端温度保持在20，此时显示仪表的指示值应为多少？ *解：显示仪表指示值为500时，查表可得此时显示仪表的实际输入电势为20.64mV，由于这个电势是由热电偶产生的，即E(t,tO)=20.64mV同样，查表可得：E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)=20.64+2.463=23.076mV由23.076mV查表可得：t=557。即实际温度为557。当热端为557，冷端为20时，由于E（20，0）=0.798mV,故有：E(t,t0)=E(t,0)-E(t0,0)=23.076-0.798=22.278mV由此电势，查表可得显示仪表指示值应为538.

43、4。 5. （12）某生产过程需要甲乙两种液体，甲液体的正常流量为1250m3/h，仪表量程为0-1350m3/h；乙的正常流量为150m3/h，仪表量程为0-240m3/h。如果选甲为主变量，乙为副变量，设计一个控制乙的单闭环比值控制系统，画出流程图并计算引入开方运算与不引入开方运算所分别设置的比值系数。答：采用乘法器的单闭环比值控制流程框图如图所示。 （其中Q1为甲流量，Q2为乙流量）Q1max=1350m3/h: Q1的量程上限，Q2max=150m3/h: Q2的量程上限，Q1min=0m3/h: Q1的量程下限，Q2min=0m3/h: Q2的量程下限。1 引入开方器时，比值系数为：

44、 K=Q-Q1minQ2Q1max-Q1min=K1maxQ1Q2max-Q2minQ2max-Q2min1501350-0=0.6751250240-0 =2 不引入开方器时：QQ-Q1minK=21maxQQ-Q2min12max22 1501350-02=0.675=0.4561250240-06. 设计一个比例、积分(PI)调节器，控制一个温度调节系统。控制器的调节范围为：0-3000，控制器的输出为4-20mA。当给定被控对象一个如图(a)所示的阶跃输入时，测定的被控对象响应曲线如图(b)所示（响应曲线法控制器参数整定经验公式见下表）。 要求：计算出控制器的控制参数，画出控制系统方框图。