過(guò)程控制系統(tǒng)課后習(xí)題解答（不完全版注：紅色為未作答題目）1.1過(guò)程控制系統(tǒng)中有哪些類(lèi)型的被控量？答：被控量在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中體現(xiàn)的物流性質(zhì)和操作條件的信息。如：溫度、壓力、流量、物位、液位、物性、成分。1.2過(guò)程控制系統(tǒng)有哪些基本單元組成？與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)有無(wú)區(qū)別？答：被控過(guò)程或?qū)ο蟆⒂糜谏a(chǎn)過(guò)程參數(shù)檢測(cè)的檢測(cè)儀表和變送儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、報(bào)警保護(hù)盒連鎖等其他部件構(gòu)成。過(guò)程控制系統(tǒng)中的被控對(duì)象是多樣的，而運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是某個(gè)對(duì)象的具體控制。1.3簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與發(fā)展。答：特點(diǎn)：被控過(guò)程的多樣性，控制方案的多樣性，慢過(guò)程，參數(shù)控制以及定值控制是過(guò)程控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。發(fā)展：二十世紀(jì)六十年代中期，直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC），計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（SCC）；二十世紀(jì)七十年代中期，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)為420mA的DDZ型儀表、DCS、PLC；八十年代以來(lái)，DCS成為流行的過(guò)程控制系統(tǒng)。1.4衰減比和衰減率可以表征過(guò)程控制系統(tǒng)的什么性能？答：二者是衡量震蕩過(guò)程控制系統(tǒng)的過(guò)程衰減程度的指標(biāo)。1.5最大動(dòng)態(tài)偏差與超調(diào)量有何異同之處？答：最大動(dòng)態(tài)偏差是指在階躍響應(yīng)中，被控參數(shù)偏離其最終穩(wěn)態(tài)值的最大偏差量，一般表現(xiàn)在過(guò)渡過(guò)程開(kāi)始的第一個(gè)波峰，最大動(dòng)態(tài)偏差站被控量穩(wěn)態(tài)值的百分比稱(chēng)為超調(diào)量，二者均可作為過(guò)程控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)準(zhǔn)確性的衡量指標(biāo)。2.2通常描述對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的方法有哪些？答：測(cè)定動(dòng)態(tài)特性的時(shí)域方法；測(cè)定動(dòng)態(tài)特性的頻域方法；測(cè)定動(dòng)態(tài)特性的統(tǒng)計(jì)相關(guān)方法。2.4單容對(duì)象的放大系數(shù)K和時(shí)間常數(shù)T各與哪些因素有關(guān)，試從物理概念上加以說(shuō)明，并解釋K，T的大小對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響？答：T反應(yīng)對(duì)象響應(yīng)速度的快慢，T越大，對(duì)象響應(yīng)速度越慢，動(dòng)態(tài)特性越差。K是系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)，K越大，系統(tǒng)的靈敏度越高，動(dòng)態(tài)特性越好。2.5對(duì)象的純滯后時(shí)間產(chǎn)生的原因是什么？答：由于擾動(dòng)發(fā)生的地點(diǎn)與測(cè)定被控參數(shù)位置有一段距離，產(chǎn)生純滯后時(shí)間。附：常見(jiàn)的過(guò)程動(dòng)態(tài)特性類(lèi)型有哪幾種？各可通過(guò)什么傳遞函數(shù)來(lái)表示？答：（1）單容對(duì)象動(dòng)態(tài)特性（有自平衡能力），用一階慣性環(huán)節(jié)表示傳遞函數(shù)；（2）無(wú)自平衡能力單容對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，傳遞函數(shù)用一個(gè)積分換屆表示；（3）具有純延遲的單容對(duì)象特性，多了一個(gè)延遲因子表示傳遞函數(shù)；（4）多容對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性（具有自平衡能力），傳遞函數(shù)其中為n個(gè)相互獨(dú)立的多容對(duì)象的時(shí)間常數(shù)，總放大系數(shù)為K；（5）無(wú)自平衡能力的雙容對(duì)象，傳遞函數(shù)為一個(gè)積分環(huán)節(jié)與一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)之積，對(duì)于多容對(duì)象，若有純延遲則類(lèi)似于單容對(duì)象，傳遞函數(shù)多一個(gè)延遲因子；（6）相互作用的雙容對(duì)象，3.1簡(jiǎn)述流量檢測(cè)的基本原理，流量的測(cè)量與哪些因素有關(guān)？答：在管道中流動(dòng)的流體具有動(dòng)能和位能，并在一定條件下這兩種形式的能量可以互相轉(zhuǎn)換，但參加轉(zhuǎn)換的能量總和是不變的，利用節(jié)流元件進(jìn)行流量檢測(cè)是基于此原理；流量的測(cè)量與流量系數(shù)、可膨脹系數(shù)、節(jié)流裝置開(kāi)孔截面積，流體流經(jīng)節(jié)流元件前的密度、節(jié)流元件前后壓力差有關(guān)。3.2簡(jiǎn)述流量調(diào)節(jié)中調(diào)節(jié)閥的幾種理想特性。答：當(dāng)調(diào)節(jié)閥兩端壓差不變時(shí)，閥的可調(diào)比稱(chēng)為理想可調(diào)比，其中Qmax是調(diào)節(jié)閥可控的上限值，Qmin是調(diào)節(jié)閥可控的下限值，R是理想可調(diào)比，理想可調(diào)比是調(diào)節(jié)閥的一個(gè)重要特性。理想流量特性是閥前后壓差保持不變的特性，主要有直線(xiàn)、對(duì)數(shù)、拋物線(xiàn)、快開(kāi)等。直線(xiàn)流量特性，對(duì)數(shù)流量特性，拋物線(xiàn)流量特性，快開(kāi)流量特性。附1被控變量與控制變量選擇的原則有哪些？答：原則如下選擇對(duì)控制目標(biāo)起重要影響的輸出變量作為被控變量選擇可直接控制目標(biāo)質(zhì)量的輸出變量作為被控變量在以上前提下，選擇與控制（或操作）變量之間的傳遞函數(shù)比較簡(jiǎn)單，利用動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性較好的輸出變量作為被控變量有些系統(tǒng)存在控制目標(biāo)不可測(cè)的情況，則可選擇其他能夠可靠測(cè)量，且與控制目標(biāo)有一定關(guān)系的輸出變量作為輔助被控變量。附2調(diào)節(jié)閥理想流量特性有哪幾種，各有什么特點(diǎn)？4.1P.I.D控制規(guī)律各有何特點(diǎn)？其中，哪些是有差調(diào)節(jié)，哪些是無(wú)差調(diào)節(jié)？為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，消除控制系統(tǒng)的誤差，應(yīng)選用哪些調(diào)節(jié)規(guī)律？答：P控制是有差調(diào)節(jié)，作用速度快，但最終平衡，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；I控制是無(wú)差調(diào)節(jié)，超調(diào)量大，不如P控制穩(wěn)定；D控制是有差調(diào)節(jié)，有余差，只與偏差變化速度有關(guān)。應(yīng)選用PI調(diào)節(jié)規(guī)律或PID調(diào)節(jié)規(guī)律以清除控制系統(tǒng)的誤差和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。4.2試總結(jié)調(diào)節(jié)器P、PI、PD動(dòng)作規(guī)律對(duì)系統(tǒng)控制的影響。4.3什么是積分飽和？引起積分飽和的原因是什么？如何消除？答：具有積分作用的調(diào)節(jié)器，只要被調(diào)量與設(shè)定值之間有偏差，其輸出就會(huì)不停的變化，當(dāng)偏差始終保持一個(gè)方向時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出u將因積分作用的不斷累加而增大，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)達(dá)到極限位置Xmax，之后盡管u還在增大，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)已不再動(dòng)作，這種現(xiàn)象稱(chēng)為積分飽和，原因也在于此。消除積分飽和的常用方法有限制PI調(diào)節(jié)器的輸出在規(guī)定范圍積分分離法，即人為設(shè)定一個(gè)限值，在PI調(diào)節(jié)器的輸出超過(guò)某一限值時(shí)，改用純P控制遇限削弱積分法，即人為設(shè)一限定，當(dāng)控制輸出大于該限定時(shí)，只累加負(fù)偏差，反之亦可。4.4一個(gè)控制系統(tǒng)，在比例控制的基礎(chǔ)上分別增加適當(dāng)?shù)姆e分作用；適當(dāng)?shù)奈⒎肿饔谩Ｔ噯?wèn)：（1）這兩種情況對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、最大動(dòng)態(tài)偏差、余差分別有何影響？（2）為了得到相同的系統(tǒng)穩(wěn)定性，應(yīng)如何調(diào)整調(diào)節(jié)器的比例帶？說(shuō)明理由。答：（1）情況穩(wěn)定性下降，最大動(dòng)態(tài)偏差增加，余差消除；情況穩(wěn)定性加強(qiáng)，最大動(dòng)態(tài)偏差減小，余差減小。（2）PI下：PD下：增大可得到相同的系統(tǒng)穩(wěn)定性。4.5微分動(dòng)作規(guī)律對(duì)克服被控對(duì)象的純延遲和容積延遲的效果如何？對(duì)克服外擾的效果又如何？答：微分動(dòng)作規(guī)律對(duì)克服被控對(duì)象純延遲無(wú)效，對(duì)容積延遲效果較好，微分動(dòng)作對(duì)外擾有放大作用，對(duì)于克服外擾的效果較差。4.6增大積分時(shí)間對(duì)控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)有什么影響？增大微分時(shí)間對(duì)控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)有什么影響？4.7某電動(dòng)比例調(diào)節(jié)器的測(cè)量范圍為100200，其輸出為0100mA。當(dāng)溫度從140變化到160時(shí)，測(cè)得調(diào)節(jié)器的輸出從3mA變化到7mA。試求出該調(diào)節(jié)器比例帶。解：。4.14什么是數(shù)字PID位置型控制算法和增量式控制算法？答：位置式PID控制算法：增量式PID控制算法：4.15為什么在計(jì)算機(jī)控制裝置中通常采用增量式控制算法？答：位置式PID控制算法帶來(lái)的問(wèn)題對(duì)e(k)的累加增大了計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)量和運(yùn)算的工作量,u(k)的直接輸出易造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的大幅度動(dòng)作,有些應(yīng)用場(chǎng)合要求增量式u(k)。因此在計(jì)算機(jī)控制裝置中通常采用增量式控制算法。4.16簡(jiǎn)述積分分離PID算法，它與基本PID算法的區(qū)別在哪里？答：控制偏差較大時(shí)，取消積分作用，以減小超調(diào)；控制偏差較小時(shí)，再恢復(fù)積分作用，以消除余差。無(wú)積分分離算法的輸出曲線(xiàn)有較大的超調(diào)量，而積分分離PID算法輸出曲線(xiàn)超調(diào)量較小。4.17數(shù)字PID控制中采樣周期的選擇要考慮哪些因素？答：給定值的變化頻率，被控對(duì)象的特性，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類(lèi)型，控制的回路數(shù)。附1PID參數(shù)整定方法有哪些？各自有何特點(diǎn)？過(guò)程是什么？答：動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法：這是一種以被控對(duì)象控制通道的階躍響應(yīng)為依據(jù)，通過(guò)一些經(jīng)驗(yàn)公式求取調(diào)節(jié)器最佳參數(shù)整定值的開(kāi)環(huán)整定方法。使用方法的前提是，廣義被控對(duì)象的階躍響應(yīng)可用一階慣性環(huán)節(jié)加純延遲來(lái)近似則做實(shí)驗(yàn)得對(duì)象參數(shù)K、T、，再根據(jù)ZN調(diào)節(jié)器參數(shù)整定公式求取PID參數(shù)。穩(wěn)定邊界法。基于純比例控制系統(tǒng)臨界振蕩試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，即臨界比例帶和臨界振蕩周期，利用一些經(jīng)驗(yàn)公式，求取調(diào)節(jié)器最佳參數(shù)值。過(guò)程如下：置調(diào)節(jié)器積分時(shí)間到最大值（），微分時(shí)間，比例帶置較大值，使控制系統(tǒng)投入運(yùn)行。待系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，逐漸減小比例帶，直至系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩，即所謂臨界振蕩過(guò)程，記下此時(shí)比例帶，計(jì)算兩波峰時(shí)間。利用按照穩(wěn)定邊界法給出的計(jì)算公式，求取調(diào)節(jié)器各整定參數(shù)，。衰減曲線(xiàn)法：也是閉環(huán)整定方法，整定的依據(jù)同穩(wěn)定邊界法，也是純比例調(diào)節(jié)下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，不同的只是這里的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)自系統(tǒng)的衰減振蕩，且衰減比特定(通常為4:1或10:1)，之后就與穩(wěn)定邊界法一樣，也是利用一些經(jīng)驗(yàn)公式，求取調(diào)節(jié)器相應(yīng)的整定參數(shù)。經(jīng)驗(yàn)整定法：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先選一組控制器參數(shù)，將系統(tǒng)投入運(yùn)行根據(jù)運(yùn)行情況，依經(jīng)驗(yàn)調(diào)整PID參數(shù)。5.1什么是串級(jí)控制系統(tǒng)？請(qǐng)畫(huà)出串級(jí)控制系統(tǒng)的原理方框圖。答：所謂的串級(jí)控制系統(tǒng)，就是采用兩個(gè)控制器傳亮工作，主控制器的輸出作為副控制器的設(shè)定值，由副控制器的輸出去操縱控制閥，從而對(duì)主控變量具有更好的控制效果。5.2試舉例說(shuō)明串級(jí)控制系統(tǒng) 克服干擾的工作過(guò)程。答：以隔焰隧道窯溫度溫度串級(jí)控制系統(tǒng)為例說(shuō) 明如下：控制閥選擇“氣開(kāi)”方式。兩個(gè)控制器都選擇“反”作用方式。 當(dāng)只存在二次干擾時(shí)，系統(tǒng)只收到來(lái)自燃料壓力波動(dòng)的干擾，例如燃料壓力 波動(dòng)的干擾，例如燃料壓力升高，這時(shí)盡管控制閥門(mén)開(kāi)度沒(méi)變，但是燃料的 流量增大了，引起燃燒室溫度T2升高，經(jīng)副溫度檢測(cè)變送后，副控制器接 受的測(cè)量值增大。根據(jù)副控制器的“反”作用，其輸出將減小，“氣開(kāi)”式 的控制閥門(mén)將被關(guān)小，燃料流量被調(diào)節(jié)回穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)只存在一次干擾， 系統(tǒng)只受到來(lái)自窯車(chē)速度干擾，例如窯車(chē)的速度加快，必然導(dǎo)致窯道中燒成 帶溫度T1的降低，對(duì)于主控制器來(lái)說(shuō)，其測(cè)量值減小，由于主控制器的“反” 作用，它的輸出必然增大，副控制器的設(shè)定值增大了。等效于副控制器設(shè)定 值不變，而測(cè)量值減小，控制器“反”作用，其輸出將增大，“氣開(kāi)”式控制 閥增大，使窯內(nèi)燒成帶溫度回開(kāi)為設(shè)定值。對(duì)于一次、二次干擾同時(shí)存在，主副控制器共同調(diào)節(jié)。5.3串級(jí)控制系統(tǒng)與單回路控制系統(tǒng)相比有什么特點(diǎn)？答：（1）由于副回路的存在，減小了對(duì)象的時(shí)間常數(shù)，縮短了控制通道，使控制作用更加及時(shí)。（2）提高了系統(tǒng)的工作頻率，使振蕩周期減小，調(diào)節(jié)時(shí)間縮短，系統(tǒng)的快速性增強(qiáng)了。（3）對(duì)二次干擾具有很強(qiáng)的克服能力，對(duì)克服一次干擾的能力也有一定的提高。（4）對(duì)負(fù)荷或操作條件的變化具有一定的自適應(yīng)能力。5.4串級(jí)控制系統(tǒng)的副變量選擇原則有哪些？答：（1）應(yīng)使主要的和更多的干擾落入副回路中。（2）應(yīng)使主副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)匹配。（3）應(yīng)考慮工藝上的合理性、可能性、經(jīng)濟(jì)性。5.7串級(jí)控制系統(tǒng)多用于哪些場(chǎng)合？答：凡是由單回路控制系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足過(guò)程控制要求時(shí)，就不必采用串級(jí)控制系統(tǒng)。在以下場(chǎng)合應(yīng)用串級(jí)控制系統(tǒng)：克服變化劇烈和幅度大的干擾克服對(duì)象的純滯后克服對(duì)象的容量滯后克服對(duì)象的非線(xiàn)性自校正設(shè)定值。6.1比值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式有哪幾種？對(duì)應(yīng)的工藝流程圖和原理方框圖如何畫(huà)？工作過(guò)程各怎樣？答：（1）開(kāi)環(huán)比值控制系統(tǒng)：工作過(guò)程：穩(wěn)態(tài)時(shí)，兩物料流量滿(mǎn)足Q2=KQ1的關(guān)系；當(dāng)主動(dòng)量Q1由于受到干擾而發(fā)生變化時(shí)，比值器根據(jù)Q1，對(duì)設(shè)定值的偏差情況，按比例去改變控制閥的開(kāi)度，使從動(dòng)量變化Q2，與變化后Q1保持原比例，但當(dāng)Q2受外界干擾發(fā)生波動(dòng)時(shí)，Q1，Q2比例遭到破壞。（2）單閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 工作過(guò)程：穩(wěn)態(tài)下，兩物料滿(mǎn)足Q2=KQ1的比值關(guān)系。當(dāng)主動(dòng)量不變時(shí)，比值控制器的輸出不變，此時(shí)從動(dòng)量回路是一個(gè)定值控制系統(tǒng)；如果從動(dòng)量Q2受到外界干擾發(fā)生變化時(shí)，經(jīng)過(guò)從動(dòng)量回路的控制作用，把變化了的Q2再調(diào)回到穩(wěn)態(tài)值，從而維持了Q1，Q2的比值關(guān)系；當(dāng)主動(dòng)量受到干擾發(fā)生變化時(shí)，比值器經(jīng)過(guò)比例運(yùn)算輸出也發(fā)生了變化。從動(dòng)量回路是一個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)，它將使從動(dòng)量Q2隨主動(dòng)量Q1的變化而變化，使Q1Q2仍維持原來(lái)的比值關(guān)系。（3）雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)工作過(guò)程：當(dāng)主動(dòng)量受到干擾發(fā)生波動(dòng)時(shí)，主動(dòng)量回路對(duì)其進(jìn)行定值控制，從而使主動(dòng)量始終穩(wěn)定在設(shè)定值附近 ，而從動(dòng)量回路是一個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)，主動(dòng)量Q1變化時(shí)，通過(guò)比值器輸出使從動(dòng)量控制器設(shè)定值改變，使Q2隨Q1變化而變化；當(dāng)從動(dòng)量Q2受到干擾，和單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)一樣經(jīng)過(guò)從動(dòng)量的調(diào)節(jié)，使從動(dòng)量穩(wěn)定在比值器輸出值上。（4）變比值控制系統(tǒng)6.2主、從動(dòng)量的選擇原則是什么？答：在實(shí)際生產(chǎn)中，如果一個(gè)流量是可控的，另一個(gè)流量是不可控的，可以組成單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，不可控的流量作為主動(dòng)量Q1，可控的流量作為從動(dòng)量Q2.如果二者均可控，可組成雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。選擇原則如下：（1）分析兩物料的供應(yīng)情況，將有可能供應(yīng)不足的物料流量作為主動(dòng)量，供應(yīng)充足的物料流量作為從動(dòng)量。（2）將對(duì)產(chǎn)生負(fù)荷起關(guān)鍵作用的物料作為主動(dòng)量。（3）從安全角度出發(fā)，分析兩種物料流量分別在失控下，必須保持比值一定情況下的物料流量作為主動(dòng)量。6.7設(shè)置均勻控制的目的是什么？均勻控制系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)？答：目的：使兩個(gè)有關(guān)聯(lián)的被控變量在規(guī)定范圍內(nèi)緩慢地，均勻地變化，使前后設(shè)備在物料的供求上相互兼顧，均勻協(xié)調(diào)。特點(diǎn)，兩個(gè)被控變量都應(yīng)該是變化的兩個(gè)被控變量的調(diào)節(jié)過(guò)程都應(yīng)該是緩慢的兩個(gè)被控變量應(yīng)在工藝允許的操作范圍內(nèi)。6.8如何對(duì)均勻控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)整定？答：比例度要寬、積分時(shí)間要長(zhǎng)，通過(guò)“看曲線(xiàn)”，“整參數(shù)”，使液位和流量達(dá)到均勻協(xié)調(diào)的最終目的 。主要原則是一個(gè)“慢”字。均勻控制系統(tǒng)要整定的控制器是一個(gè)，可按照單回路控制系統(tǒng)的整定方法進(jìn)行。6.9分程控制有哪些用途？如何解決兩個(gè)分程信號(hào)銜接處流量特性的折點(diǎn)現(xiàn)象？答：用途：分程控制用于擴(kuò)大控制閥的可調(diào)比滿(mǎn)足工藝上的特殊要求。解決方法：為了使總流量特性達(dá)到平穩(wěn)過(guò)渡，可采取如下方法： （1）兩個(gè)線(xiàn)性流量特性的閥并聯(lián)分程使用本法是先根據(jù)單個(gè)分程閥的特性找尋組合后的總流量特性，再根據(jù)單個(gè)分程閥的特性與組合總流量特性的關(guān)系找出響應(yīng)的分程點(diǎn)，確定各分程閥的分程信號(hào)。（2）兩個(gè)對(duì)數(shù)流量特性的閥并聯(lián)分程使用如果使用兩個(gè)對(duì)數(shù)流量特性的閥進(jìn)行并聯(lián)分程，效果要比兩個(gè)線(xiàn)性閥分程好得多。6.10設(shè)置選擇性控制的目的是什么？有哪些類(lèi)型？答：目的：起自動(dòng)保護(hù)作用，是一種“軟保護(hù)”措施。分類(lèi)：根據(jù)選擇器在控制回路中的位置可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是選擇器接在控制器與執(zhí)行器之間，另一類(lèi)是選擇器接在變送器與控制器之間。根據(jù)選擇性控制系統(tǒng)中被選擇的變量性質(zhì)，也可分為以下三類(lèi)：1、對(duì)被控變量的選擇性控制系統(tǒng)2、對(duì)操縱變量的選擇性控制系統(tǒng)3、對(duì)測(cè)量信號(hào)的選擇。7.1前饋控制與反饋控制各有什么特點(diǎn)？在前饋控制中，如何達(dá)到全補(bǔ)償？靜態(tài)前饋與動(dòng)態(tài)前饋有什么聯(lián)系和區(qū)別？答：（1）反饋控制按被控量的偏差進(jìn)行控制，即控制器的輸入是被控量的偏差。所以，反饋控制作用期間系統(tǒng)是偏離設(shè)定值的，即被控量是受擾動(dòng)影響的。前饋控制按擾動(dòng)量的變化進(jìn)行控制，即控制器的輸入是擾動(dòng)量。“前饋”的意思：根據(jù)擾動(dòng)量的大小（而非被控量反饋后得到的偏差）來(lái)直接改變控制量，以抵消或減小擾動(dòng)對(duì)被控量的影響。（2）確定前饋控制器的控制規(guī)律。（3）靜態(tài)前饋的輸出是輸入信號(hào)的函數(shù)，而與時(shí)間無(wú)關(guān)，動(dòng)態(tài)前饋可以很好地補(bǔ)償動(dòng)態(tài)誤差，不僅保證了系統(tǒng)的靜態(tài)偏差等于或接近0，而且保證系統(tǒng)動(dòng)態(tài)偏差等于或接近0.當(dāng)被控對(duì)象的控制通道和干擾通道相同，動(dòng)態(tài)前饋補(bǔ)償器的補(bǔ)償作用相當(dāng)于一個(gè)靜態(tài)放大系統(tǒng)，靜態(tài)前饋控制只是動(dòng)態(tài)前饋控制的特例。7.2前饋控制有哪些結(jié)構(gòu)形式？在工業(yè)控制中為什么很少單獨(dú)使用前饋控制，而選用前饋-反饋控制系統(tǒng)？答：結(jié)構(gòu)形式有靜態(tài)前饋控制；動(dòng)態(tài)前饋控制；前饋-反饋控制；前饋-串級(jí)控制。單純的前饋控制只能對(duì)指定的擾動(dòng)量進(jìn)行補(bǔ)償；對(duì)指定的擾動(dòng)量，由于環(huán)節(jié)或系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的簡(jiǎn)化、工況的變化以及對(duì)象特性的漂移等，也很難實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償。前饋反饋控制前饋控制器用來(lái)消除主要擾動(dòng)量的影響；反饋控制器則用來(lái)消除前饋控制器不精確和其它不可測(cè)干擾所產(chǎn)生的影響。8.1常用的解耦設(shè)計(jì)方法有哪幾種？試說(shuō)明其優(yōu)缺點(diǎn)。答：前饋補(bǔ)償解耦法：經(jīng)分析：若對(duì)擾動(dòng)量能實(shí)現(xiàn)前饋補(bǔ)償全解耦，則參考輸入與對(duì)象輸出之間就不能實(shí)現(xiàn)解耦。因此，單獨(dú)采用前饋補(bǔ)償解耦一般不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)擾動(dòng)量以及參考輸入對(duì)輸出的解耦。反饋解耦法：在反饋解耦系統(tǒng)中，解耦器通常配置在反饋通道上，而不是配置在系統(tǒng)的前向通道上。反饋解耦方式只采用P規(guī)范解耦結(jié)構(gòu)，但被控對(duì)象可以使P規(guī)范結(jié)構(gòu)或V規(guī)范結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)完全解耦。對(duì)角陣解耦法：對(duì)角陣解耦設(shè)計(jì)是一種常見(jiàn)的解耦方法。它要求被控對(duì)象特性矩陣與解耦環(huán)節(jié)矩陣的乘積等于對(duì)角陣。對(duì)于兩變量以上的耦合系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)類(lèi)似的矩陣運(yùn)算就能求出解耦器的數(shù)學(xué)模型。但變量越多，解耦器的模型越復(fù)雜，解耦器實(shí)現(xiàn)的難度越大。單位陣解耦法：?jiǎn)挝魂嚱怦钤O(shè)計(jì)是對(duì)角陣解耦設(shè)計(jì)的一種特殊情況。它要求被控對(duì)象特性矩陣與解耦環(huán)節(jié)矩陣的乘積等于單位陣。除了能獲得優(yōu)良的解耦效果外，還能提高控制質(zhì)量，減小動(dòng)態(tài)偏差，加快響應(yīng)速度，縮短調(diào)節(jié)時(shí)間。附1：常用減少、消除耦合的方法:1. 提高調(diào)節(jié)器增益2. 選用變量的最佳配對(duì)3. 采用解耦控制 9.3與9.4略 12.1集散控制系統(tǒng)產(chǎn)生的原因是什么？為什么集散控制系統(tǒng)能得到廣泛應(yīng)用？答：控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史實(shí)際上經(jīng)歷了一個(gè)由控制分散、管理分散，控制集中、管理集中到控制分散、管理集中的過(guò)程。集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用大幅度地提高了生產(chǎn)過(guò)程的安全性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和可靠性。它有很多優(yōu)點(diǎn)：1、適應(yīng)性和擴(kuò)展性好；2、控制能力強(qiáng)；3、人機(jī)聯(lián)系手段較為先進(jìn)；4、 可靠性好；5、可維修性好；6、安裝費(fèi)