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1、第 页计算及问答题1某换热器温度控制系统设定值为100，在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如下图。分别求出衰减比、最大偏差、余差、过渡时间和振荡周期按3稳态值来确定过渡时间。解：衰减比=最大偏差A，即超调量=余差C=yy0=105100=5过渡时间ts=27min，计算稳态值的3，即102或108，用尺子量后估算出时间振荡周期，时间作衰减振荡，所以振荡周期T=208=12min，两个波峰的时间差2某被控过程的数学模型为应用前向差分法，求关于u(k)和e(k)的差分方程。参考计算控制课本p129解：设采样周期为TS ，代入3一台仪表的测温范围为100550，绝对误差的最大值为2，求这台仪表的相对误差
2、。解：=4某一标尺为0500的温度计出厂前经校验，其刻度标尺各点测量结果值分别为：被校表读数0100200300400500标准表读数01031983034064951求出仪表最大绝对误差值；2确定仪表的允许误差及准确度等级；3仪表经过一段时间使用后，重新校验时，仪表最大绝对误差为8，问该仪表是否还符合出厂时的准确度等级。解：(1)最大绝对误差值为 6 。(2)仪表精度=所以允许误差为1.5%，仪表精度等级为1.5级。(3)使用一段时间后的精度为=所以不符合出厂时的准确度等级。5如下列图所示液位控制系统中，被控过程物料的输入量和输出量是什么？控制系统的1被控变量、2操纵变量、3主要扰动、4输入
3、信号、5输出信号各是什么？ 此题需特别注意！解：被控过程物料的输入量时水的流量Q1，输出量是水的流量Q2；(1)被控变量是液位H；(2)操纵变量是流量Q2；开关在这里，控制排水量，而不是入水量(3)主要扰动是流量Q1；(4)输入信号是液位的给定值；(5)输出信号是液位H。6图所示液位过程的输入量为q1，流出量为q2、q3，液位h为被控参数，C为容量系数，设R1、R2、R3为线性液阻，求： 1列出液位过程的微分方程组；2画出液位过程的框图；3求液位过程的传递函数W0(s)=H(s)/Q1(s) (1) (3) W0(s)= (2)(3)做拉氏变换7用动态特性参数法整定单回路控制系统调节器参数时，
4、测得过程的8s，T=80s，自平衡率1，当调节器分别采用P、PI、PID控制规律时，求0.75，调节器整定的参数解：由于 ，故应用表中时的公式计算。1比例调节比例度(2)比例积分调节比例度积分时间3比例积分微分调节比例度积分时间微分时间某热交换器图所示，用蒸汽将进入其中的冷水加热到一定的温度，生产工艺要求热水温度保持定值t1，试设计一个单回路控制系统，并说明该控制系统的根本工作原理，系统的被控变量、控制量和主要扰动量是什么及选用的控制算法。8.某前馈控制系统框图如下图，试通过推导分析，前馈控制器W1(s)、过程扰动通道传递函数W2s和过程控制通道传递函数W3(s)满足什么关系时，能够实现对扰动
5、的全补偿？解：参考计算机控制p38。求传递函数Y(s)/F(s)，然后令分子等于0，即9.某液位过程的阶跃响应实验测得如下数值t/s01020406080100140180250300400500600h/mm00当其阶跃扰动量为=20%时，求：1画出液位过程的阶跃响应曲线；2该过程用一阶加滞后环节近似描述，确定液位过程的K0，T0，。参考课本p136，作业2-13，一模一样解：(1)由实验数据，液位过程的阶跃响应曲线如下图：(2)取，那么取， ，由 在图上得到， 代入式中，得 校验数据： 当时，即，当时，当时，所以该液位过程近似为：10、在蒸汽锅炉运行过程中，必须满足汽-水平衡关系，汽包水位
6、是一个十分重要的指标。当液位过低时，汽包中的水易被烧干引发生产事故，甚至会发生爆炸。1试设计一个液位的简单控制系统，在图中画出控制方案图。2确定调节阀的气开、气关形式，并说明原因。3确定调节器的正、反作用方式，必须有详细的分析过程。4画出该控制系统的方框图。11、在某生产过程中，通过加热炉对冷物料加热，根据工艺要求，需对热物料出口温度进展严格控制。对系统分析发现，主要扰动为燃料压力波动。1试设计一个热物料出口温度的串级控制系统，在图中画出控制方案图。2画出该控制系统方框图。3为保证设备平安，炉温不能过高，确定调节阀的气开、气关形式。4确定两台调节器的正反作用方式，必须有详细的分析过程。5确定两
7、台调节器应选择什么调节规律。12、右图为一个加热器控制系统，通过将进料(流体)及蒸汽进展换热到达对物料(流体)进展加热的目的，希望出料(流体)温度恒定。其中进料(流料)流量()为最主要的干扰。1试选用适宜的的控制方案,说明理由,并画出控制系统框图和构造图。2为保证设备平安，出料温度不能过高，确定调节阀的气开、气关形式。确定调节器的正反作用以及应选择什么调节规律。13、右下列图所示的氨冷器，用液氨冷却铜液，要求出口铜液温度恒定。为保证氨冷器内有一定的汽化空间，防止液氨带入冰机造成事故，采用温度液位串级控制。 1) 此串级控制系统的主副被控变量各是什么？2) 试设计一温度液位串级控制系统，完成该控
8、制方案的构造图即将图示的氨冷器控制系统示意图补充完整；3)试画出温度液位串级控制系统控制框图；4)确定气动调节阀的气开气关形式，并说明原因；5)确定主副调节器的正反作用。14、一个如下图的换热器，用蒸汽将进入其中的冷水加热到一定温度，生产工艺要求热水温度维持恒定1。试设计一简单温度控制系统，画出其方框图,并确定调节阀的气开、气关形式和调节器的正、反作用方式，指出调节器应选择什么调节规律？15.某台测温仪表的测温范围为200700，仪表的最大绝对误差为4，试确定该仪表的允许误差和精度等级。所以允许误差为1.0%，仪表精度等级为1.0级。16.某被测参数的测量范围要求为01000kPa，根据工艺要求，用来测量的绝对误差不能超过8kPa，问选用何种精度等级的压力测量仪表才能满足要求。所以允许误差为1.0%，仪表精度等级为1.0级