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1、自动化仪表期末考试题精选Chapter oneChapter one有差控制过程（有差调节）例例 1 1、某化学反应器，工艺规定操作温度为 20010,考虑安全因素，调节过程中温度规定值最大不得超过 15.现设计运行的温度定值调节系统,在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图所示，试求:该系统的过渡过程品质指标（最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间），并问该调节系统是否满足工艺要求。设定值不等于稳态值（有差控制设定值不等于稳态值（有差控制）参考答案：最大动态偏差最大动态偏差 A A=230-200=30被控参数偏离设定值设定值的最大值；余差余差 C=205-200=5稳态值与设定值之间的
2、偏差；衰减比衰减比n=y1:y3=25:5=5:1衰减率:1 1/n=4/5两个相邻的同向波峰值之比两个相邻的同向波峰值之比n n1 1衰减震荡;振荡周期振荡周期T=205=15(min)振荡频率振荡频率 f f=1=1/T T超调量：超调量：第一波峰与稳态值之比的百分比，2525/205=12205=12。2%2%调节时间：调节时间：Ts=22min设被控变量进入稳态值的土 2，就认为过渡过程结束，则误差区域=205(2）4.1，在新稳态值（205）两侧以宽度为4。1画一区域（阴影线）.工艺规定操作温度为 20010，考虑安全因素，调节过程中温度规定值最大不得超过 15，而该调节系统 A=3
3、0，不满足工艺要求不满足工艺要求峰值时间：峰值时间：5min例 2过渡过程的品质指标有哪些？请结合下图解释各种品质指标的含义。yA新稳态值原稳态值BBCtstChapter twoChapter two2.12.1 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：实际温度应为多少？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
4、可得：测控 122 班委会编辑整理2016.1.15自动化仪表期末考试题精选E(t,0)E(t,t0)E(t0,0)20.642.463 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)23.0760.798 22.278mV由此电势，查表可得显示仪表指示值应为 538。4。2 2。2 2、利、利用镍洛镍硅热电偶测温,工作时冷端温度 to=30，测得的热电势E(t,to)=40。096mv，求被测介质的实际温度。（已知 E(30,0）=1.20
5、3mv，E（1000,0)=41。269mv，E(900，0）=38。893mv，）E（t,0)=E（t,30)+E（30,0)=41。299mv查表 E(1000,0)=41.269mv，被测温度为 10002 2。3 3 简述热电偶测温原理，类型，为什么需要用补偿导线？答 1）热电偶的测温原理：将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，若两个连接点温度不同,回路中会产生电势.此电势称为热电势。2）类型：镍铬镍硅（K），线性度最好；镍铬康铜（E），灵敏度最高；铜康铜(T），价格最便宜.3）热电偶的热电势大小不仅与热端温度有关，还与冷端温度有关。所以使用时,需保持热电偶冷端温度恒定.但热电偶的冷
6、端和热端离得很近，使用时冷端温度较高且变化较大。为此应将热电偶冷端延至温度稳定处。为了节约，工业上选用在低温区与所用热电偶的热电特性相近的廉价金属，作为热偶丝在低温区的替代品来延长热电偶，称为补偿导线。2 2。4 4 热电阻测温特点，以及为什么用三线接法？1）特点:对于 500以下的中、低温，热电偶输出的热电势很小，容易受到干扰而测不准.一般使用热电阻温度计来进行中低温度的测量。热电阻有金属热电阻（正温度系数)和半导体热敏电阻(负温度系数）两类。2）电阻测温信号通过电桥转换成电压时,热电阻的接线如用两线接法,接线电阻随温度变化会给电桥输出带来较大误差,必须用三线接法，以抵消接线电阻随温度变化对
7、电桥的影响。2。5：有一台 DDZ-III 型温度变送器，精度 1 级，出厂时量程调为:01300用这台变送器测量一加热炉的温度（温度范围 800900），问：产生的最大绝对误差是多少?变送器的灵敏度为多少？将变送器的零点迁至 700,量程调为 7001000，问：这时变送器的最大绝对误差是多少?灵敏度为多少？最大绝对误差解：（）定义：仪表精度1100%仪表量程我国过程检测仪表的精度等级有：0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、等4一般工业用表为0.5 4级精度max130001%13仪表输出的变化量I被测参数的变化量xx20416S
8、 0.0123mA/130001300灵敏度定义：S 测控 122 班委会编辑整理2016.1.15自动化仪表期末考试题精选Chapter threeChapter three3 3。1 1 例子例子 某比例控制器,温度控制范围为 400800,输出信号范围是 420mA。当指示指针从 600变到 700时，控制器相应的输出从 8mA 变为 16mA。求设定的比例度。P eemaxy/y100%max700600168800400/204100%温度的偏差在输入量程的 50区间内（即 200）时,e 和 y 是 2 倍的关系.Y=1/p e=2e50%1）比例度（P)越大，放大倍数 K 越小系
9、统稳态误差（余差)就大。比例度越小,放大倍数越大，系统动态性能的稳定性越低。2)输出信号的变化与输入偏差的大小和积分时间 TI 成反比，TI 越小，积分速度越快，积分作用越强。积分作用具有保持功能，故积分控制可以消除余差。积分输出信号随着时间逐渐增强，控制动作缓慢，故积分作用不单独使用。TI 趋于无穷,无积分作用;TI 过大,积分作用很弱，消除静差慢，TI 过小,积分作用过强,控制器的输出变化太快,使过渡过程振荡太剧烈，系统的稳定性大大下降。3)微分作用能超前控制。在偏差出现或变化的瞬间，微分立即产生强烈的调节作用，使偏差尽快地消除于萌芽状态之中。由于微分作用总是力图抑制被控变量的变化，所以它
10、有提高控制系统动态稳定性的作用.微分对静态偏差毫无控制能力.当偏差存在，但不变化时，微分输出为零，因此不能单独使用。必须和P 或 PI 结合，组成PD 控制或 PID 控制.【适合于】对象滞后大，负荷变化不大，被控量变化不频繁且允许余差存在场合.4）PID 控制器若将微分时间调至零，就成一台比例积分控制器；若将积分时间调至最大,就成一台比例微分控制器;若将微分时间至零,积分时间至无穷大，就是一台比例控制器.3 3。2 2DDZ-DDZ-基型调节器的主要功能电路有基型调节器的主要功能电路有?以及各模块功能以及各模块功能输入电路、给定电路、PID 运算电路、自动与手动（硬手动和软手动)切换电路、输
11、出电路及指示电路。无扰动切换：电路切换前一瞬间的输出值与电路切换后一瞬间的输出值相同，电路状态切换是无扰的。（控制器输出不突变）1）输入电路:偏差差动电平移动电路，偏差检测与放大，消除传输线压降，对偏差信号实现电平移动。温度补偿+零点调整2）给定电路：设定调节器的给定值。3）PID 运算电路：对偏差进行 PID 运算。反馈电路：反馈电路：量程调整+非线性校正4)输出电路：将 PID 运算电路的结果(电压值)转换为 420mA 的直流电流输出.5）切换电路：实现手动和自动操作状态间的平滑无扰动切换。6)显示电路：供用户查询各变量。3 3。3 3 实用实用 PIDPID 数字算法，以及改进的数字算
12、法，以及改进的 PIDPID 算法算法1)实用 PID 算法11y(ePTIde0edt TDdt)t11W(s)(1TDs)PTIs测控 122 班委会编辑整理2016.1.15自动化仪表期末考试题精选注:P 比例度TI 积分时间常数1Td 微分时间常数Kd 微分增益12）微分先行算法 PI-D 算法PT sDP微分作用只对测量值（反馈值）Vp 进行3）比例微分先行算法11比例和微分作用都只对测量值进行IY(s)(+1)E(s)T sV(s)Chapter fourChapter fourY(s)E(s)(1TDs)VP(s)P TIs4.14.1 什么叫调节阀的理想流量特性和工作流量特性？
13、常用的调节阀理想流量特性有哪些？什么叫调节阀的理想流量特性和工作流量特性？常用的调节阀理想流量特性有哪些？解答：1 1）理想流量特性：）理想流量特性：在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性称为固有流量特性,也叫理想流量特性。工作流量特性工作流量特性:在实际的工艺装置上,调节阀由于和其他阀门、设备、管道等串连使用，阀门两端的压差随流量变化而变化，这时的流量特性会发生畸变，称为工作流量特性。2 2）常用理想流量特性：）常用理想流量特性：快开特性、直线流量特性、抛物线特性、等百分比（对数)流量特性直线（放大系数相同,控制力不同）；对数（放大系数不同,控制力相同)3）等百分比特性的相对行程和相对流
14、量不成直线关系，在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的。所以它的优点是流量小时，流量变化小，流量大时，则流量变化大，也就是在不同开度上，具有相同的调节精度。4 4。2 2 什么是阀阻比什么是阀阻比 S S？以及其为什么会使理想流量特性发生畸变？以及其为什么会使理想流量特性发生畸变？1)阀阻比 S=PTmin/Po 表示存在管道阻力的情况下,调节阀全开时,阀前后最小压差PTmin与总压力 Po 之比.其值越大表示管道压降越小，其值越小,表示管道压降越大。2）S=1 时,说明管道压降为零，阀门前后的压差始终等于总压力，故工作流量特性即为固有流量特
15、性，当 S1 时，由于串联管道阻力的影响，是阀门开大时流量达不到预期，也就是阀门的可调范围变小.随着 S 值得减小，直线流量特性渐渐趋近于快开特性，等百分比特性渐渐趋近于直线流量特性.S 越小，畸变越大，一般希望 S=0.34.3 调节阀气开气关式选择题 1选择蒸汽锅炉的控制阀门时，为保证失控状态下锅炉的安全：给水阀应选气关式给水阀应选气关式燃气阀应选气开式燃气阀应选气开式4.3。2如图所示的压力容器,采用改变气体排出量以维持容器内压力恒定：1)调节阀应选择气开式还是气关式？请说明原因。2)压力控制器(PC）应为正作用还是反作用？请说明原因。答:1)应选择气关式。因为在气源压力中断时，调节阀可
16、以自动打开，以使容器内压力不至于过高而出事故。2）调节阀选择气关式，则压力控制器(PC)应为反作用。当检测到压力增加时，控制器应减小输出，则调节阀开大，使容器内压力稳定.或：当检测到压力减小时，控制器应增大输出，则调节阀开小,使容器内压力稳定.（执行器（执行器 反作用；变送器正作用；对象反作用（阀开大，压力下降）反作用；变送器正作用；对象反作用（阀开大，压力下降）;所以控制器反作用）所以控制器反作用）4。3。3 冷物料加热系统，为保证加热器不被烧坏，蒸汽管道上调节阀应选择气开式(调节阀输入为零时，应保证为关闭状态,所以当调节阀有输入时，阀门慢慢打开，所以为气开阀气开阀）4.44.4 电动仪表怎
17、样才能用于易燃易爆场所？安全火花是什么意思？电动仪表怎样才能用于易燃易爆场所？安全火花是什么意思？解答：1)必须是采取安全防爆措施的仪表,就是限制和隔离仪表电路产生火花的能量。使其不会给现场带来危险.2）安全火花：电路在短路、开路及误操作等各种状态下可能发生的火花都限制在爆炸性气体的点火能量之下。4 4。5 5 气动调节阀由执行机构和控制机构气动调节阀由执行机构和控制机构(阀阀)两部分组成。两部分组成。执行机构是推动装置，它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置.控制机构是阀门，它将阀杆的位移转换为流通面积的大小.4 4。6 6 安全栅安全栅 的作用的作用 1）信号的传输2)能量的传输3）限流
18、、限压测控 122 班委会编辑整理2016.1.15自动化仪表期末考试题精选Chapter fiveChapter five机理法建模：单位时间内物质/能量流入量-单位时间内物质/能量流出量=被控过程内部物质/能量存储量的变化率。Q Q Adh12dthQ2RsQ1 K1（QQ2(s)AsH(s)1s）传函Q2(s)1H(s)RsH(s)K1(s)Ts 1T ARs 时间常数K KRs 放大倍数Q（Q2(s)Q3(s)AsH(s)1s）Q2(s)Q3(s)1H(s)R21H(s)R31(s)K(s)QR2R3H(s)Q1(s)AR2R3s R2 R3Q1Q2 A1dh1dthhQ212R2R2
19、dh2dtQ（Q2(s)A1sH1(s)1s）Q2(s)11H1(s)H2(s)R2R21H2(s)R3Q2Q3 AQ3Q2(s)Q3(s)AsH2(s)Q3(s)R3H2(s)2Q11(s)T1T2s(T1T2T12)s13h2R3T1 A1R2,T2 A2R3,T12 A1R3响应曲线法建模：阶跃响应曲线确定一阶惯性加滞后模型阶跃输入时K=K=y y（）/1 1（单位阶跃）（单位阶跃）/y y（）/a/a输入为模拟量时：测控 122 班委会编辑整理2016.1.15自动化仪表期末考试题精选Chapter sixChapter six6 6。1 1 简单控制系统由几个环节组成？简单控制系统由
20、几个环节组成？解答：测量变送器、调节器、调节阀、被控过程四个环节组成。6 6。2 2 过程控制系统设计包括哪些步骤？过程控制系统设计包括哪些步骤？1)1)熟悉和理解生产对控制系统的技术要求与性能指标熟悉和理解生产对控制系统的技术要求与性能指标2）建立被控过程的数学模型3）控制方案的确定4）控制设备选型5）实验(或仿真）验证6.36.3 选择被控参数应遵循哪些基本原则？什么是直接参数选择被控参数应遵循哪些基本原则？什么是直接参数?什么是间接参数？两者有何关系什么是间接参数？两者有何关系?解答:1）原则：必须根据工艺要求，深入分析、生产过程,找出对产品的产量和质量、生产安全、经济运行、环境保护、节
21、能降耗等具有决定性作用,能较好反映生产工艺状态及变化的参数作为被控参数。2）直接参数：能直接反映生产过程中产品产量和质量，又易于测量的参数3)间接参数：与质量指标有单值对应关系、易于测量的变量，间接反映产品质量、生产过程的实际情况。4）两者关系:间接参数是直接参数的单值函数。6.46.4 选择控制变量时，为什么要分析被控过程的特性选择控制变量时，为什么要分析被控过程的特性?为什么希望控制通道放大系数为什么希望控制通道放大系数 要大、时间常数要大、时间常数 小、纯滞后时间小、纯滞后时间 越小越小越好？而干扰通道的放大系数越好？而干扰通道的放大系数 尽可能小、时间常数尽可能小、时间常数 尽可能大？
22、尽可能大？解答:1）控制变量和干扰变量对被控参数的影响都于过程的特性密切相关。2）控制通道的静态放大系数 K0 越大，系统的静态偏差越小，表明控制作用越灵敏，克服扰动的能力越强，控制效果越好.时间常数 T0 小，被控参数对控制变量的反应灵敏、控制及时，从而获得良好的控制品质。纯滞后 0 的存在会使系统的稳定性降低。0 值越大，对系统的影响越大。3）扰动通道的静态放大系数 Kf 越小，表明外部扰动对被控参数的影响越小.时间常数 Tf 越大，外部干扰 f(t）对被控参数 y（t）的影响越小，系统的控制品质越好。干扰点位置对系统的影响：干扰点位置对系统的影响：干扰作用点向远离测量点（输出）方向移动,
23、干扰通道的容量滞后增加，系统的动态偏差减小，控制品质变好；相反扰动进入系统的位置离测量点越近,干扰对被控参数的影响越大，控制品质越差。干扰通道的纯滞后纯滞后并不影响系统的控制品质，仅仅使被控参数对干扰的响应在时间上推迟了。6 6。5 5 当被控过程存在多个时间常数时，为什么应尽量使时间常数错开？当被控过程存在多个时间常数时，为什么应尽量使时间常数错开？答:由自控理论知识可知,开环传递函数中几个时间常数值错开,可提高系统的工作频率，减小过渡过程时间和最大偏差等,改善控制质量。6 6。6 P6 P、I I、D D 各参数对控制系统品质的影响：各参数对控制系统品质的影响：P 越小(K 越大），控制作
24、用越强、系统调节越快、系统稳定性下降,控制余差越小。P 越小,控制过程曲线越振荡，周期缩短。出现等幅振荡，这时的比例度称为临界比例度 Pmin,振荡频率称为临界振荡频率MP 越大（K 越小），控制过程曲线越平稳，但控制过程时间越长，余差也越大。TI 越大,积分作用越弱，TI=，积分作用为零。TI 减小，积分作用增强，系统振荡加剧,稳定性下降。因此,加积分后，比例带要适当加大。如果 T1 适当，系统能很快消除余差。Td较小 控制速度稍有加快（调节时间稍微减少)；Td合适控制速度明显加快（调节时间明显减少）;Td过大系统稳定性降低，出现等幅振荡。6 6。7 7 控制器参数整定控制器参数整定1 1）
25、稳定边界法）稳定边界法(临界比例度法临界比例度法)属于闭环整定方法,根据纯比例控制系统临界振荡试验所得数据(临界比例度 Pm和振荡周期 Tm），按经验公式求出调节器的整定参数。就以表中PI 调节器整定数值为例，可以看出 PI 调节器的比例度较纯比例调节时增大,这是因为积分作测控 122 班委会编辑整理2016.1.15自动化仪表期末考试题精选用产生一滞后相位，降低了系统的稳定度的缘故。2 2）衰减曲线法）衰减曲线法也属于闭环整定方法，但不需要寻找等幅振荡状态，只需寻找最佳衰减振荡状态即可。衰减比为 4：1 时，整定参数计算表衰减比为 10：1 时，整定参数计算表3 3）响应曲线法：）响应曲线法
26、：属于开环整定方法。以被控对象控制通道的阶跃响应为依据，通过经验公式求取调节器的最佳参数整定值。方法：不加控制作用，作控制通道特性曲线。此方法在不加控制作用的状态下进行,对于不允许工艺失控的生产过程，不能使用.例子例子 1 1 某控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k用 PI 和 PID 作用时的控制器参数。稳定边界法计算表如下。解解:对于 PI 控制器查表得：P 25%，Tk 4.5min，试分别确定 2.2k 2.2 25%0.55TI 0.85Tk 0.85 4.5 3.825对P 2.2k 2.2 25%0.55TI 0.85Tk 0.85 4.5 3.825TD
27、 0.13Tk 0.13 4.5 0.585于PID控制器查表得:例子例子 2 2 某某控制系统用 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，经过调节后系统的衰减比为 4：1,此时记录下来的比例度s 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。解解：对于 PI 控制器查表得：P对于 PI D 控制器查表得：P1.2s1.256%0.67TI 0.5Tk 0.55.1 2.55 0.8s 0.856%0.48测控 122 班委会编辑整理2016.1.15自动化仪表期
28、末考试题精选TI 0.3Tk 0.35.11.53 TD 0.1Ts 0.15.1 0.51例子例子 3 3在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0=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）.解解：输入增量为：X 761mA输出增量为：Y 87.885.0 2.8输入量程差为：Xmax Xmin100 10mA输
29、出量程差为:YmaxYmin10050 50所以，K0Y/(YmaxYmin)2.8/50X/(X1/10 0.56max Xmin)由查表得:在选用 PI 控制器时，1.1K00T100%1.10.561.2100%30%02.5TI 3.30 3.31.2 3.96min在选择 PID 控制器时，0.85K00T100%0.850.561.2100%23%02.5TI 20 21.2 2.4minTD 0.50 0.51.2 0.6minChapter sevenChapter seven7。1串级例子例子 冷物料加热系统的串级控制冷物料加热系统的串级控制测控 122 班委会编辑整理201
30、6.1.15自动化仪表期末考试题精选主设主设定值定值副设副设定值定值流量流量/压力压力控制器控制器扰动扰动1 1操纵操纵变量变量蒸汽蒸汽流量流量流量流量/压力对压力对象象温度温度控制器控制器控制阀控制阀副测量值副测量值流量流量/压力测量变压力测量变送送主测量值主测量值温度测量变温度测量变送送1）调节阀为气开式（安全因素）2）副调节器：反作用；主调节器：反作用。3）当蒸汽压力突然增加时,该控制系统的控制过程如下:蒸汽压力增加，则蒸汽流量增加，由于FC 为反作用,故其输出降低，因而气开型的控制阀关小，蒸汽流量减少以及时克服蒸汽压力变化对蒸汽流量的影响,因而减少以致消除蒸汽压力波动对加热炉出口物料温
31、度的影响,提高了控制质量。4）当冷物料流量突然加大时，该控制系统的控制过程如下:冷物料流量加大，加热炉出口物料温度降低，反作用的 TC 输出增加，因而使 FC 的给定值增加，FC 为反作用，故其输出也增加，于是气开型的控制阀开大，蒸汽流量增加以使加热炉出口物料温度增加,起到负反馈的控制作用7 7。2 2 前馈前馈前馈控制的原理是:当系统出现扰动时,立即将其测量出来，通过前馈控制器,根据扰动量的大小改变控制变量，以抵消扰动对被控参数的影响。为了改变事后调节的状况，提出前馈控制的思路：根据冷物料流量 Q 的大小，调节阀门开度。针对换热器入口流量干扰的前馈控制系统Y(SY(S）=F(S)G=F(S)
32、Gf f(s(s）+F(S+F(S）G Gmm(s(s）G Gb b（s s）G Gv v(s(s）G Go o(s)=0(s)=0测控 122 班委会编辑整理2016.1.15Gb(s)Gf(s)Go(s)Gm(s)Gv(s)自动化仪表期末考试题精选KfTos1s(fO)Tos1sGb(s)e KbeGo(s)KoTfs1Tfs1系统。Gf(s)7.37.3、前馈、前馈反馈复合控制系统：反馈复合控制系统：为了克服前馈控制的局限性，将前馈控制和反馈控制结合起来,组成前馈反馈复合控制如换热器出口温度前馈如换热器出口温度前馈 反馈复合控制系统：反馈复合控制系统：蒸汽压力比较稳定,而物料流量 F 波
33、动较大。可设计出口温度为被控变量，物料流量为前馈量的前馈反馈控制系统。复合控制系统具有以下优点：复合控制系统具有以下优点：在反馈控制的基础上，针对主要干扰进行前馈补偿.既提高了控制速度，又保证了控制精度。反馈控制回路的存在,降低了对前馈控制器的精度要求,有利于简化前馈控制器的设计和实现.在单纯的反馈控制系统中，提高控制精度与系统稳定性是一对矛盾.往往为保证系统的稳定性而无法实现高精度的控制.而前馈-反馈控制系统既可实现高精度控制，又能保证系统稳定运行。干扰干扰流量控制器流量控制器测量、变送测量、变送给定给定温度控制器温度控制器执行器执行器测量、变送测量、变送前馈反馈控制系统方块图前馈反馈控制系
34、统方块图出口温度出口温度热交换器对象热交换器对象7 7。4 4、前馈、前馈串级复合控制系统串级复合控制系统：对于慢过程的控制,如果生产过程中的主要干扰频繁而又剧烈，而工艺对被控参量的控制精度要求又很高，可以考虑采用前馈串级复合控制方案。前馈前馈串级复合控制系统特点：串级复合控制系统特点：1 1、串级控制回路的传函和单纯的串级控制系统一样2 2、前馈控制器的传函主要由扰动通道和主对象特性决定当物料流量 F 比较稳定，而物料入口温度及蒸汽压力（蒸汽流量）波动都较大。可设计物料入口温度为前馈量、出口温度为主变量，蒸汽压力（流量）为副变量的前馈串级控制系统。前馈-串级控制系统过程框图：测控 122 班
35、委会编辑整理2016.1.15自动化仪表期末考试题精选7.57.5 单回路水位控制系统，单回路水位控制系统，如果蒸汽用量经常发生变化,为了改善控制质量，将单回路控制系统改为前馈-反馈复合控制回路.7.67.6 某前馈串级控制系统如图所示。已知某前馈串级控制系统如图所示。已知:GC1(S)GC2(S)9;GV(S)2;Gm1(s)Gm2(s)1;G01(s)3;2s1G02(s)30.5;Gf(s);2s 12s 1要求：（1）绘出该系统方框图.（2）计算前馈控制器的数学模型。3）假定控制阀为气开式，试确定各控制器的正/反作用。D(s)Gf(s)R(s)Gd(s)Gc1(s)Gc2(s)Gp2(
36、s)Gp1(s)Y(s)H(s)（2)Gp1(s)1G(s)G(s)Gd(s)Y(s)c2p2=0G(s)G(s)G(s)G(s)D(s)c2p2c2p2H(s)Gc1(s)Gp1(s)1H(s)Gc1(s)Gp1(s)11G(s)G(s)1Gc2(s)Gp2(s)c2p2Gff(s)Gc2(s)Gp2(s)求的，Gff（s）=(3）主为正作用，副为反作用。7 7。7 7 画出串级控制系统的框图，画出串级控制系统的框图，并在图中标明主变量、副变量、控制变量和被控变量.分别说明主副对象的输入和输出是什么？串级控制系统有哪些主要特点？在串级控制系统整定方法中，何谓两步整定法和逐步逼近法？测控 12
37、2 班委会编辑整理2016.1.15自动化仪表期末考试题精选串级系统特点总结：对进入副回路的干扰有很强的克服能力;改善了被控过程的动态特性,提高了系统的工作频率；对进入主回路的干扰控制效果也有改善；对负荷或操作条件的变化有一定自适应能力.1逐步逼近法:依次整定副回路、主回路。并循环进行，逐步接近主、副回路最佳控制状态.2两步整定法：系统处于串级工作状态，第一步按单回路方法整定副调节器参数；第二步把已经整定好的副回路视为一个环节，仍按单回路对主调节器进行参数整定。7 7。8 8 如图所示的压力容器，采用改变气体排出量以维持容器内压力恒定：如图所示的压力容器，采用改变气体排出量以维持容器内压力恒定
38、：1）调节阀应选择气开式还是气关式？请说明原因。2)压力控制器（PC）应为正作用还是反作用？请说明原因3）如果气体流入量波动很大,需如何改进控制系统,在图中画出控制方案图,并画出改进后的方框图。答：1）应选择气关式.因为在气源压力中断时，调节阀可以自动打开，以使容器内压力不至于过高而出事故。2）调节阀应选择气关式，则压力控制器(PC）应为反作用。当检测到压力增加时，控制器应减小输出，则调节阀开大,使容器内压力稳定。或：当检测到压力减小时，控制器应增大输出，则调节阀开小,使容器内压力稳定。3）前馈-反馈控制系统7 7。9 9 比值控制比值控制 要求参与反应的物料 Q1 和 Q2 保持恒定比例，正
39、常操作时,流量 Q1=7m3/h，Q2=1。75m3/h；流量范围分别为 010m3/h 和 02m3/h。根据要求设计 Q2/Q1 恒定的比值控制系统。在采用 DDZ3 型仪表组成控制系统情况下,分别计算流量和测量信号呈线性关系(配开方器）和非线性关系（无开方器）时的比值系数 K.1）引入开方器时,比值系数为：2）不引入开方器时：7。93 分程控制在某化学反应器内进行气相反应,调节阀 A、B 分别控制进料流量和出料流量，为了控制反应器内压力，设计分程控制系统。A 气开阀、B 气关阀调节器反作用K QQ1minQ2Q1maxQ1min K 1maxQ1Q2maxQ2minQ2maxQ2min1
40、.75 1001.25720QQQ1minK 21maxQQQ2min12max221.75 10021.25 1.5625720测控 122 班委会编辑整理2016.1.15自动化仪表期末考试题精选7。95 选择控制Chapter eightChapter eight8。1 自适应自校正控制系统模型参考8.2 模糊控制被控过程数学模型随生产的进行不断变化时需要用模糊控制器组成模糊控制器组成:模糊化接口、规则库、推理算法、去模糊化接口测控 122 班委会编辑整理2016.1.15max x x0806800 6oCmax100%=0.6%11000-0故精度为1.0级5而因为基本误差=100%=0.5%0.6%1000-0故不能使用基本误差=自动化仪表期末考试题精选(正行程-反行程)max6.065.94100%1.2%量程10max0.6基本误差=100%=100%=0.6%11010故精度为1.0级变差测控 122 班委会编辑整理2016.1.15