1、精選優質文檔-傾情為你奉上過程控制試題庫答案一，填空題 1 一般一個簡單控制系統由（檢測/變送）裝置、（被控對象）、（調節）器和（執行）機構組成。2 過程控制系統常用的參數整定方法有：（經驗法）、（衰減曲線法）、（穩定邊界法/臨界比例度法）和（響應曲線法）。3 在PID調節器中，調節器的Kc越大，表示調節作用（越強），Ti值越大，表示積分作用（減弱），Td值越大表示微分作用（增強）。4 常見的過程計算機控制系統分為下列幾種典型形式：（操作指導控制系統）、直接數字控制系統、（監督計算機控制系統）、（集散控制系統）和現場總線控制系統。5 在閉環控制系統中，根據設定值的不同形式，又可分為定值控制系統

2、，隨動控制系統和程序控制系統。1） 定值控制系統特點：設定值是（固定不變）；作用：保證在（擾動）作用下使被控變量始終保持在設定值上。2） 隨動控制系統特點：設定值是一個（變化量）；作用：保證在各種條件下系統的輸出（及時跟蹤設定值變化）。3） 程序控制系統特點：設定值是一個（按一定時間程序變化的時間函數）；作用：保證在各種條件下系統的輸出（按規定的程序自動變化）。6 熱電偶溫度計的基本組成部分部分是（熱電偶）、（測量儀表）、（連接熱電偶）和（測量儀表的導線）。7 串級控制系統能迅速克服進入（副）回路的擾動，改善（主）控制器的廣義對象特性，容許（副）回路 的；前者是（閉）環控制，后者是（開）環控制

3、。9.保證控制系統成為負反饋10.干擾量的變化11.正確，迅速，可靠12.改善動態性能13.微分二，選擇題1. 由于微分調節規律有超前作用，因此調節器加入微分作用主要是用來（C）:A.克服調節對象的慣性滯后（時間常數T），容量滯后c和純滯后0.B.克服調節對象的純滯后0.C.克服調節對象的慣性滯后（時間常數T），容量滯后c.2. A 3. 定值調節是一種能對（A ）進行補償的調節系統。A 測量與給定之間的偏差B 被調量的變化C 干擾量的變化D. 設定值的變化4. 定值調節系統是（X）環調節，前饋系統是（X）環調節( B )。A開，閉B閉，開C開，開D閉，閉5. 調節系統在純比作用下已整定好，加

4、入積分作用后，為保證原穩定度，此時應將比例度（A）。A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小6. 成分、溫度調節系統的調節規律，通常選用（C）。A. PIB. PDC. PID7. .流量、壓力調節系統的調節規律，通常選用（A ）。A. PIB. PDC. PID8. 液位調節系統的調節規律，通常選用（D ）。A. PIB. PDC. PIDD. P9. A 10. 調節系統中調節器正、反作用的確定是根據(B)：A實現閉環回路的正反饋。B 實現閉環回路的負反饋。C系統放大倍數恰到好處D生產的安全性。11. 單純的前饋調節是一種能對（C）進行補償的調節系統。A 測量與給定之間的偏差B 被調量的變

5、化C 干擾量的變化12. 定值調節是一種能對（A）進行補償的調節系統。A 測量與給定之間的偏差B 被調量的變化C 干擾量的變化13. 熱電偶溫度計 （C）A) 是利用兩個相互接觸金屬導體的溫差電動勢特性進行測溫的。B) 是利用兩個相互接觸金屬導體的接觸電動勢特性進行測溫的。C) 是利用兩個相互接觸金屬導體的溫差電動勢和接觸電動勢特性進行測溫的。D) 是利用兩個非接觸金屬導體的溫差電動勢和接觸電動勢特性進行測溫的。14. 下面的敘述中哪一個是最為合理的（D）A) 控制系統的時間滯后現象主要是由于被控對象的慣性特性引起的。B) 控制系統的時間滯后現象主要是由于檢測裝置的安裝位置引起的。C) 控制系

6、統的時間滯后現象對控制系統的穩定性無影響。D) 以上三種敘述都不完整。15. D16. DCS的中文含意是：（B）A) 比例、積分、微分控制。B) 分布式控制系統。C) 可編程序控制器。D) 以上三個都不正確。18.D三判斷1.×2.與DCS相比，Fieldbus的主要技術優點之一是實現了控制系統徹底的分散3.熱電阻溫度計需要進行冷端補償才能正常工作。4.PID的含義是比例、積分和微分。 ×5.前饋控制系統是一種定值控制，一般情況下前饋控制可以單獨使用。 ×6.用Smith補償器來處理大時延控制對象時，不必要提供精確的對象數學模型。×7.被控對象特性是指

7、被控對象輸入與輸出之間的關系。 8.串級控制系統中的副控制器給定值是由主控制器的輸出決定的，所以副控制器相當于一個閉環定值控制系統。 ×9.衰減比n表示系統過渡過程曲線變化兩個周期后的衰減快慢。 ×× 10.熱電阻溫度計和熱電偶溫度計一樣，測溫時需要進行溫度補償。11.一個單回路控制系統由控制器、執行器、檢測變送裝置和被控對象組成。12.在比值控制系統中，一般選擇易調節的量為主變量，易測量的量為副變量。×13.14.×15.×16.×1718.DDC的中文含義是直接數字控制。 19.被控對象的動態特性是描述被控對象輸入輸出關

8、系動態特征的。 20.串級控制系統適用于容量滯后較小的生產工藝過程。 ×21.前饋控制系統一般可單獨使用，因為其控制精度高，且不受外界干擾影響。×22.前饋控制與定值控制的原理相同，都是以偏差進行調解的。23.被控對象的存滯后時間常數是由于其自身的慣性特性引起的。24.在串級控制中，副控制器的輸入值為主控制器的輸出。四簡答題1.答：簡單控制系統的組成是：被控對象，執行器，控制閥，控制器，傳感器和 變送器。結構見書本3頁圖1-22.答：工藝參數需要控制的生產過程設備和機器等。3.答：被控對象中要求保持設定值的工藝參數。4.答：受控制器操縱，用以克服擾動的影響使被控變量保持設定

9、值的物料量或能 量。5.答：除操縱變量外，作用于被控被控對象，并引起被控變量的因素。6.答：被控變量的設定值7.答：也稱檢測裝置，將被控量的物理量檢測出來，并送至比較機構。8.答：被控變量的設定值與實際值之差。9.答根據設定值和測量之間的偏差按控制規律輸出信號的設備。10.答：接受控制器輸出信號控制操縱變量的設備。11.答：由被控對象、執行器和檢測裝置構成12.答：控制裝置和比較器又統稱為控制器13.什么是定值控制系統？ × ×答案：定值控制系統是指設定值恒定不變的控制系統。定值控制系統的作用是克服擾動對被控變量的影響，使被控變量最終回到設定值或其附近.以后無特殊說明控制系

10、統均指定值控制系統而言。14.什么是隨動控制系統？答案：隨動控制系統的設定值是不斷變化的，隨動控制系統的作用是使被控變量能夠盡快地,準確無誤地跟蹤設定值的變化而變化。15.什么是程序控制系統？答案：程序控制系統的設定值也是變化的，但它是一個已知的時間函數，即設定值按一定的時間程序變化。16.什么是調節(被控)對象，給定值和偏差？答案：自動調節系統的生產設備叫做調節對象或簡稱對象，而生產中要求保持的工藝指標，稱為給定值。對于自動調節系統中，習慣采用給定值R減去測量值Y作為偏差e，即e=R-Y，給定值R大于測量值Y時為正偏差，而給定值R小于測量值Y時為負偏差。17.簡述建立對象的數學模型兩種主要方

11、法:（每寫出1 種方法的得2分） 答案：一是機理分析法：機理分析法是通過對對象 滯后時間慣性時間常數 19.答：如果有一個輸入量作用于過程，通過過程后被放大K倍。20.答：時間常數越大，系統反應越慢，T越小，系統反應越快。21.答：當輸入量輸入受控過程時，受控變量并沒有馬上動作，而是需要一定的時間才發生變化。22.答：機理分析法是通過對過程內部運行機理的分析，根據其物理或化學變化規律，在忽略一些次要因素或做出一些近似處理后得到過程特性方程，其表現形式往往是微分方程或代數方程。這種方法完全依賴先驗知識，所得到的模型稱為機理模型。機理分析法一般限于簡單過程的數學模型建立。23.簡述用機理分析方法建

12、立被控對象數學模型的步驟機理建模的一般步驟如下：1) 根據實際工作情況和生產過程要求，確定過程的輸入變量和輸出變量。2) 依據過程的 器測取并記錄表征對象特性的物理量隨時間變化的規律，即得到一系列實驗 數據或實驗曲線。然后對這些數據或曲線進行必要的數據處理，求取對象的 特性參數，進而得到對象的數學模型。25建立被控對象數學模型的常用實驗測試方法有哪些？主要有階躍信號法和矩形脈沖法26.什么叫絕對壓力、表壓及真空度?它們的相互關系是怎樣的?答案：絕對壓力：絕對真空下的壓力稱為絕對零壓，以絕對零壓為基準來表示的壓力叫絕對壓力。表壓力：當絕對壓力大于大氣壓力時，絕對壓力高于大氣壓力的數值稱為表壓力，

13、簡稱表壓。真空度：當絕對壓力小于大氣壓力時，絕對壓力低于大氣壓力的數值稱為真空度或負壓。絕對壓力、大氣壓、表壓、真空度之間的相互關系如圖所示。 27.簡述PID調節器Kc、Ti和Td的作用是什么？答案：在PID調節器中，Kc越大，表示調節作用越強，Ti值越大，表示積分作用減弱，Td值越大表示微分作用增強。28.有一流量調節系統，信號傳輸管線很長，因此，系統產生較大的傳送滯后。有人設想給調節器后加微分器來改善系統特性，試問這種設想合理否？為什么？若不合理，應采取什么措施合理？答案：這種設想不合理，因為信號傳送滯后是純滯后，而微分作用不能克服純滯后。解決這一問題合理的措施是采用1：1繼動器加在信號

14、傳輸線之間，以增大信號流速，從而減小傳輸滯后，改善系統特性。29.利用微分作用來克服控制系統的信號傳遞滯后的設想是否合理與正確？答案：這種設想不合理，因為信號傳送滯后是純滯后，而微分作用不能克服純滯后。合理的措施是采用1：1繼動器加在信號傳輸線之間，以增大信號流速，從而減小傳輸滯后，改善系統特性。30.通常在什么場合下選用比例（P），比例積 （PI）,比例積分微分（PID）調節規律？答案：比例調節規律適用于負載變化較小，純滯后不太大而工藝要求不高又允許有余差的調節系統。比例積分調節規律適用于對象調節通道時間常數較小，系統負載變化不大（需要消除干擾引起的余差），純滯后不大（時間常數不是太大）而被

15、調參數不允許與給定值有偏差的調節系統。比例積分調節規律適用于容量滯后較大，純滯后不太大，不允許有余差的對象。31.試簡述臨界比例度法及其特點。答案：臨界比例度法是在純比例運行下通過試驗，得到臨界比例度靠和臨界周期Tk，然后根據經驗總結出來的關系求出控制器各參數值。這種方法比較簡單、易于掌握和判斷，適用于一般的控制系統。但是不適用于臨界比例度小的系統和不允許產生等幅振蕩的系統，否則易影響生產的正常進行或造成事故。32.試簡述衰減曲線法及其特點。答案：衰減曲線法是在純比例運行下通過使系統產生衰減震蕩，得到衰減比例度，然后根據經驗總結出來的關系求出控制器各ds和衰減周期Ts（或上升時間T升）參數值。

16、這種方法比較簡便，整定質量高，整定過程安全可靠，應用廣泛，但對于干擾頻繁，記錄曲線不規則的系統難于應用。33.什么是檢測元件能將被測的變量(參數)直接轉換成適合于測量形式的元件或器件。例如，測量溫度的檢測元件熱電偶，能將溫度轉換成毫伏信號，用于顯示和控制。34.什么是變送器傳感器是能夠受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置的總稱，通常由敏感元件和轉換元件組成。當傳感器的輸出為規定的標準信號時，則稱為變送器。35.簡述熱電偶溫度計組成部分及各部件的功能。（本題每寫出1個組成部分得1分，每寫出1個組成部分功能得1分）答案：熱電偶溫度計的基本組成部分有：熱電偶、測量儀表、連接熱

17、電偶和測量儀表的導線。如下圖所示 圖題4（2）熱電偶是系統中的測溫元件，測量儀表是用來檢測熱電偶產生的熱電勢信號的，可以采用動圈式儀表或電位差計，導線用來連接熱電偶與測量儀表。為了提高測量精度，一般都要采用補償導線和考慮冷端溫度補償。36.(p16-17)熱電偶基本定律：1)均質導體定律2)中間溫度定律3)中間導體定律37.(p16)均質導體定律：凡是由一種均質導體(或半導體)組成的閉合回路，不論導體(或半導體)的界面 及沿長度方向上各處的溫度分布如何，都不會產生熱電動勢。該定律說明了任 何熱電偶都必須用兩種性質不同的電極制成；熱電偶所產生的熱電動勢僅與熱 電極材料的性質和熱電偶兩個溫度有關。

18、38.什么是中間溫度定律？答：熱電偶AB在接點溫度為T1、T3時的電動勢EAB(T1，T3)等于熱電偶 AB在接點溫度為T1、T2的熱電動勢EAB(T1，T2)和T2、T3時的熱電動勢 EAB(T2，T3)的代數和，即 EAB(T1，T3）= EAB(T1，T2) + EAB(T2， T3)。38.什么是中間導體定律？答：在熱電偶回路中接入第三、第四種勻質材料的導體后，只要中間接入的 導體兩端具有相同的溫度，就不會影響熱電偶的電動勢。39.使用熱電偶進行溫度測量時為什么要加補償導線？答：一般熱電偶長度很短（幾百幾千毫米），熱電偶冷端溫度會隨環境溫度不 斷變化，為了使熱電偶冷端溫度保持恒定，可以

19、把熱電偶做的很長，使冷端遠 離工作端，并聯通測量儀表一起放到恒溫或溫度波動較小的儀表控制室。但是， 這種方法很不經濟，因為從現場到以表示一般較遠，這將耗費許多貴重的熱電 極材料。所以，一般是使用一種所謂的補償導線與熱電偶冷鍛相連，這種補償導線是兩根不同金屬絲，它和連接的熱電偶具有相同的熱電性能，而所選用的 材料是廉價金屬，用它們來做熱電偶的延伸線，這樣就可將熱電偶的冷端延伸 到溫度Tn較恒定的儀表室 接電溫度應相等，以免造成誤差。42.答：由熱電偶的測溫原理可知，熱電偶的熱電動勢的大小不僅與熱端溫度有關，而且還與冷端溫度有關，只有冷端溫度恒定，熱電動勢才是熱端溫度的單值函數，才能正確反應熱端溫

20、度的數值，在實際應用時，熱電偶冷端暴露在大氣之中，受環境溫度波動的影響較大，因此，熱電偶冷端溫度是變化的。為了消除冷端溫度變化對測量精度的影響，可采用冷端溫度補償。43.答：1）冷端溫度冰浴法，2）計算修正法，3）補償電橋法44.串級控制系統有哪些特點?主要使用在哪些場合?答案：串級控制系統的主要特點為：（每寫出1個應用場合的得2分）a) 在系統結構上，它是由兩個串接工作的控制器構成的雙閉環控制系統； b) 系統的目的在于通過設置副變量來提高對主變量的控制質量；c) 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；d) 系統對負荷改變時有一定的自適應能力。串

21、級控制系統主要應用于：對象的滯后和時間常數很大、干擾作用強而頻繁、負荷變化大、對控制質量要求較高的場合。45.答：實際工作中，不允許長時間進行階躍擾動試驗時，可以采用矩形脈沖代替階躍擾動輸入。這種方法的優點之一是擾動的偏差幅值可以選擇大一些。46.復合前饋控制中的兩種典型形式是什么？（4）答案：前饋-反饋控制和前饋-串級控制。47.熱電偶有哪幾種冷端補償方法？（6）答案：e) 冷端溫度冰浴法f) 計算修正法g) 補償電橋法48.答：可靠，迅速，準確，經濟。49.實現生產過程自動化的基本單元，其結構簡單，投資少，易于調整和投運，能滿足一般工業生產過程的控制要求，因此在工業生產應用十分廣泛，尤其適

22、用于被控過程的純滯后和慣性小，負荷和擾動變化比較平緩，或控制質量要求不太高的場合50.答：控制方案的設計 ；工程設計；工程安裝和儀表調校；調節器參數工程整 定。 51.答：建立被控過程的數學模型：選擇控制方案；建立系統方框圖；進行系統 靜態、動態特性分析；計算實驗和仿真 52.答：控制通道時間常數的大小反映了控制作用的強弱，也反映了克服擾動影響的快慢。時間常數較大，控制作用小，反映也較弱，過渡過程時間長，控制質量差。而時間常數較小，控制作用強，克服干擾影響快，過渡過程時間短。但如果時間常數太小，容易引起過渡過程的多次振蕩，被控量難于穩定下來，對系統的穩定性會有影響。 53.答：控制通道的滯后包

23、括純滯后o和容量滯后c，兩種滯后對系統的質量 影響都不利，尤其是純滯后o 54.答：P控制器。55.寫出任意三種常用的控制器參數整定方法（6）答案：h) 經驗法i) 穩定邊界法j) 衰減曲線法k) 響應曲線法l) 衰減頻率特性法 （答出其中任意三種者得6分，每答出1種得2 分）56.答：先置TI=¥按純比例作用先整定比例度，使之達到4: 1衰減過程，然后將比例帶放大(10 - 20)% ，而積分時間TI由大到小逐步加入，直到達到4: 1的衰減過程。57.答：1）取TI = ，TD =0，比例度取較大數值(一般可取100%以上)，系統按純比例投入運行，穩定后，逐步地減小比例度，在外界輸

24、入作用下(給定或干擾的變化)下，觀察過程變化情況，直至系統出現等幅振蕩為止，記下此時比例度K和振蕩周期TK。它們分別稱作為臨界比例度和臨界振蕩周期。2）根據K和TK，按表中所列的經驗算式，分別求出3種不同情況下的控制器最佳參數值。3）將比例度放到計算值略大一些的刻度上，然后TI由大而小將積分作用加入；TD由小而大將微分作用加入。4）將比例度調到計算值上，觀察運行，適當調整，使過渡過程達到指標要求。58.答：1）取TI =，TD =0，比例度取較大數值(一般可取100%以上)，在純比例作用下，將系統投入。待系統穩定后，逐步減小比例度，根據工藝操作的許可程度加額定值的2%3%的干擾，觀察過渡過程波

25、動情況，直到衰減比為設計值時為止，記下此時的比例度s和它的衰減周期Ts。2）根據s和Ts值，按表中的經驗公式確定3種不同規律控制下的控制器的最佳參數值。3）將比例度放到計算值略大一些的刻度上，逐漸引入積分作用和微分作用。4）將比例度調到計算值上，觀察運行，適當調整，使過渡過程達到指標要求。59.答：加給定干擾不能太大，要根據工藝操作要求來定，一般為5%左右(全量程)，但也有特殊的情況。必須在工況穩定的情況下才能加設定干擾，否則得不到較正確的s、Ts值。 對于快速反應的系統，如流量、管道壓力等控制系統，想在記錄紙上得到理想的4:l曲線是不可能的，此時，通常以被控變量來回波動兩次而達到穩定，就近似

26、地認為是4:1的衰減過程。60.什么是串級控制，它由哪些基本環節組成？答案：將兩臺控制器串聯在一起，使被控量的控制器的輸出作為輔助控制量控制器的給定值，而輔助控制器輸出控制一臺控制閥的控制系統就是串級控制系統。 串級控制系統一般由主被控對象、副被控對象、控制閥、主控制器、副控制器、主變送裝置、副變送裝置組成。61.答：改善了對象的特性；提高了系統的工作頻率；提高了系統的抗干擾能力；具有一定的自適應能力62.答：對象的容量滯后比較大，用單回路控制的過渡過程時間長，超調量大，被控參數恢復慢，控制質量不能滿足工藝要求時，可以采用串級控制系統。 控對象的純滯后時間比較長，用單回路控制系統不能滿足控制質

27、量的要求時，可采用串級控制系統 。在系統反饋控制檢測的信號是被控量，前饋控制的檢測信號是擾動信號。2） 系統調節的依據不同 反饋控制基于偏差值的大?。磺梆伩刂苹跀_動量的大小。3）產生控制作用的及時性 反饋控制作用是在被控量反映干擾影響而偏離給定值后才開始調節；前饋控制作用卻發生在被控量偏離給定值之前。4）控制方式不同 反饋控制是閉環控制；而前饋控制是一種開環控制。5) 控制規律不同和控制品質差異 6)實現的經濟性與可能性64.答：復合控制系統既有利于克服系統主要干擾的影響，又可以借反饋來消除其他干擾的影響。當前饋控制效果不夠理想時，反饋控制還可以幫助削弱主要干擾對被控量的影響，并且可以消除靜

28、差。通常所說的前饋控制系統就是這樣的復合控制系統65.答：實際生產過程中存在各種干擾，對每一個干擾都設計前饋控制是不現實的，而且有些干擾難以測量，無法實現前饋控制。前饋控制的規律與對象的特性有關。對象特性要受負荷和工況等因素的影響而產生漂移，這將導致前饋控制的精度下降。前饋控制又是一個開環控制，沒有反饋信號作進一步的修正。66.答：1)復合控制時，擾動對輸出的影響要比純前饋時小得多。2)引入反饋控制后，前饋控制中的完全補償條件不變。3)前饋補償對于系統的穩定性沒有影響。 67.當控制系統控制通道的滯后或純滯后較大，反饋控制又難以滿足工藝的要求時，可以采用前饋控制，把主要的干擾引人前饋控制，構成

29、前饋-反饋控制系統。 當己知過程的數學模型后，可通過分析過程控制通道和擾動通道數學模型的特性參數。前饋-反饋控制系統與串級控制系統的選用問題常是設計中易于遇到的問題68.對純滯后（時延）過程的討論表明，附加了純滯后，會使廣義對象可控程度明顯下降。當過程的純滯后時間與主導時間常數之比超過0.5時，被稱為大滯后（大時延）過程。 69.答： 70.答： 71.簡述大時延控制系統Smith預估補償方案的特點。 答案：Smith預估補償方案的特點是預估出過程在基本擾動下的動態特性，然后由預估器進行補償，力圖使被延遲了t時間的被調量超前反映到控制器，使控制器提前動作，從而明顯的減小超調量和加速調節過程，改

30、善控制系統的品質。72.簡述什么是有自衡能力的被控對象。答案：當被控對象受到干擾作用，平衡狀態被破壞后，不需要外加控制作用，能依靠自身達到新的平衡狀態的能力稱為有自衡能力，這種對象稱為有自衡能力的被控對象。73.前饋控制適用于什么場合？答案：前饋控制是按擾動而進行控制的，因此，前饋控制常用于的場合：m) 一是擾動必須可測，否則無法實施控制；n) 二是必須經常有比較顯著和比較頻繁的擾動，否則無此必要。o) 三是存在對被控參數影響較大且不易直接控制的擾動。74.分別說明比例、積分、微分控制對控制系統的作用。答案：比例控制影響系統的動態特性和系統的穩定性；積分控制的作用是可以消除系統余差；微分控制可

31、以提高系統的響應速度，克服對象容量滯后的影響。75.前饋控制適用于什么樣的場合？前饋控制是按擾動而進行控制的，因此，前饋控制常用于以下場合：1) 擾動必須是可測的，否則無法實施控制；2) 必須經常有比較明顯和頻繁的擾動，否則沒有必要；3) 存在對被控參數較大而且不易直接控制的擾動。76.為什么前饋控制常與反饋控制構成前饋反饋控制系統？答案：前饋控制是一種補償控制。一般來講，前饋控制無法全部補償擾動對被控變量所產生的影響。因此，單純的前饋控制系統在應用中就會帶來一定的局限性。為克服這一弊端，前饋控制常與反饋控制聯用，構成前饋反饋控制系統。對最主要的、顯著的、頻繁的無法直接控制的擾動，由前饋來進行

32、補償控制；對無法完全補償的擾動影響，由反饋控制根據其對被控變量所產生的偏差大小來進行控制。77.控制器的正反作用是如何確定的？答：當被控過程的輸入量增加（或減少）時，其輸出量（被控參數）也增加（或減少），就稱被控過程為正作用，反之稱為反作用。五計算題1（5分）某控制系統用穩定邊界法分別整定控制器參數，已知臨界比例度dk=25%，Tk=4.5min，試分別確定用PI和PID作用時的控制器參數。穩定邊界法計算表如下。 解：對于PI 控制器查表得：P=2.2dk=2.2´25%=0.55 TI=0.85Tk=0.85´4.5=3.825對于PI D控制器查表得：P=2.2dk=2

33、.2´25%=0.55TI=0.85Tk=0.85´4.5=3.825TD=0.13Tk=0.13´4.5=0.5852.3.（5分）某控制系統用4：1衰減曲線法分別整定控制器參數。將積分時間調至最大，微分時間調至最小，對系統施加階躍信號，經過調節后系統的衰減比為4：1，此時記錄下來的比例度ds=56%和時間參數Ts=5.1min。試分別確定用PI和PID作用時的控制器參數。4：1衰減曲線整定經驗參數表如下。 解：對于PI 控制器查表得：P=1.2ds=1.2´56%=0.67 TI=0.5Tk=0.5´5.1=2.55對于PI D控制器查表得

34、：P=0.8ds=0.8´56%=0.48TI=0.3Tk=0.3´5.1=1.53TD=0.1Ts=0.1´5.1=0.514.被控過程用實驗測得過程特性，得響應曲線如圖，試從圖上求得過程放大系數K，時間常數T，純滯后時間以及過程傳遞函數解：由響應曲線得：過程傳遞函數為有純滯后環節的一階傳遞函數，故設為-ts W（s）=K/（Ts+1）*e 由圖可得到放大系數 K=100/20=5時間常數 T=3-1=2s純滯后時間 =1s從而可得過程傳遞函數為：-s W（s）=5/（2s+1）* e5.答：未交(850-800)·(1200-200)(16-12)&

35、#183;(20-4)6.答：比例度= 放大倍數=比例7.答：未交8.答：與第六題相似9.答：未交 正作用10.（10分）一個流量雙閉環比值控制系統如題5.2圖所示。其比值用DDZ-型乘法器實現。已知Q1max=26500m3/h，Q2max=32000m3/h。求：a) 畫出控制系統的結構圖。b) 當I0=16mA時，比值控制系統的比值K及比值系數K分別為多少。 c) 待比值系統穩定時，測得I1=16mA，試計算此時的I2為多大。 題5.2圖 流量雙閉環比值控制系統原理圖解：1) 由于 I0=K¢´16+4得 K¢=(I0-4)/16=(16-4)/16=0.7

36、5 所以K¢=KQ1max Q2max K=K¢Q2max32000=0.75´=0.9 Q1max265002) 由儀表的比例系數定義，K=I2-4mA I1-4mA得：I2=K(I1-4mA)+4mA即：I2=0.9´(10-4)+4=9.4mA11.一個比值流量控制系統用DDZ-型乘法器來進行比值運算，其原理圖如題3圖所示。流量用孔板配差壓變送器來測量，但沒有開方器，已知Q1max=3600kg/h，Q2max=2000kg/h。d) 試畫出比值控制系統的結構圖。e) 如果要求比值為Q1:Q2=2:1，應如何設置乘法器的設定值I0。 （乘法器的輸出

37、I=(I1-4)´(I0-4)+4）16 題3圖 單閉環乘法比值控制系統原理圖解： 流量的最大量程分別為F1max=3600kg/h，F2max=2000kg/h。流量與檢測電流的關系為，I1=16´的輸出為I=F1FF+4，I2=16´2+4，流量比值為K=2，乘法器F1F1maxF2max(I1-4)´(I0-4)+4。 16(I1-4)´(I0-4)(I-4)+4，I0=16´2+4，16(I1-4)穩態時有I=I2，即：I2=I0=16K+4。不加開方器情況，要進行非線性處理：K非n性222æFöæ

38、;FFöæ13600ö2=çK1max÷=ç2×1max÷=ç×=0.9=0.81 ÷èF2maxøèF1F2maxøè22000ø 乘法器的設置值： I0=K非線性´16+4=0.81´16+4=16.96mA K線性=K12.:答：線性關系時：Q1maxQ2Q1max=·=0.9375Q2maxQ1Q2maxK非線性非線性關系時： 六，應用題 æQ1maxö2÷=

39、K2·ç=（K）=0.8789線性çQ÷è2maxø 2 1. 為了獲得被控對象的動態特性，常用的實驗方法之一是給被控對象施加一個階躍擾動信號，觀察其響應，從而有觀察到的信息分析其特性。但由于某些生產過程的被控對象不允許長時間施加這樣的干擾信號，所以人們采用矩形脈沖信號取代階躍擾動，獲得觀測數據，再將脈沖響應曲線轉換成階躍響應曲線，以便于特性提取。題圖6為一個矩形擾動脈沖x（寬度為t0，高度為A）施加到被控對象上的響應曲線y。用所學過的控制理論知識，將該脈沖響應曲線轉換成高度為A的階躍信號響應曲線。要求分析轉換機理，寫出轉換步驟。 題

40、6圖 矩形脈沖輸入/輸出曲線答：設被控對象特性為線性特性，由疊加原理，輸入一個矩形脈沖信號，相當于施加兩個階躍信號，一個在t=0處，另一個在t=t0處。設階躍響應為y1，將所測繪的響應曲線按時間間隔t0等分。在第一區間，y1(t0)= y1(t0)。在第二區間y1(2t0)= y(2t0)+ y1(t0)。第三區間，y1(3t0)= y(3t0)+ y1(2t0)。以此類推，將前一區間的階躍響應曲線疊加到本區間的脈沖響應曲線上，即可得到本區間的階躍響應曲線。其響應曲線見下圖。 階躍響應曲線 2. 為了獲得被控對象的動態特性，常用的實驗方法之一是給被控對象施加一個階躍擾動信號，觀察其響應，從而有

41、觀察到的信息分析其特性。但由于某些生產過程的被控對象不允許長時間施加這樣的干擾信號，所以人們采用矩形脈沖信號取代階躍擾動，獲得觀測數據，再將脈沖響應曲線轉換成階躍響應曲線，以便于特性提取。題圖6為一個矩形擾動脈沖x（寬度為t0，高度為A）施加到被控對象上的響應曲線y。用所學過的控制理論知識，將該脈沖響應曲線轉換成高度為A的階躍信號響應曲線。要求分析轉換機理，寫出轉換步驟。 3. 在某一蒸汽加熱器的控制系統中，用響應曲線法進行參數調整。當電動單元組合控制器的輸出從6mA改變到7mA時，溫度記錄儀的指針從85升到87.8，從原來的穩定狀態達到新的穩定狀態。儀表的刻度為50100，并測出純滯后時間t0=1.2min, 時間常數T0=2.5min。如采用PI和PID控制規律，試確定出整定參數（響應曲線法控制器參數整定經驗公式見附表）。解： 輸入增量為：DX=7-6=1mA輸出增量為：DY=87.8-85.0=2.8 輸入量程差為：Xmax-Xmin=10-0=10