過(guò)程控制必考點(diǎn)-期末復(fù)習(xí)必備

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上17什么是串級(jí)控制系統(tǒng)？它有什么特點(diǎn)？什么情況下采用串級(jí)控制？答：串級(jí)控制系統(tǒng)是由其結(jié)構(gòu)上的特征面得出的。它是由主、副兩個(gè)控制器串接工作的，主控制器的輸出作為副控制器的給定值，副控制器的輸出操縱控制閥，以實(shí)現(xiàn)對(duì)主變量的定值控制。它的特點(diǎn)有：能迅速克服進(jìn)入副回路的干擾。能改善被控對(duì)象的特征，提高了系統(tǒng)克服干擾的能力。主回路對(duì)副對(duì)象具有“魯棒性”，提高了系統(tǒng)的控制精度。串級(jí)控制系統(tǒng)主要就用于：對(duì)象的滯后和時(shí)間常數(shù)很大，干擾作用強(qiáng)面頻繁，負(fù)荷變化大，對(duì)控制質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合。18串級(jí)控制系統(tǒng)中心副回路和主回路各起什么作用？為什么？答：在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，串級(jí)控制系統(tǒng)是由兩個(gè)串聯(lián)工

2、作的控制器構(gòu)成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)在里面，稱(chēng)為副環(huán)或副回路，在控制系統(tǒng)中起“粗調(diào)”的作用；一個(gè)閉環(huán)在外面，稱(chēng)為主環(huán)或主回路，用來(lái)完成“細(xì)調(diào)”的任務(wù)，以保證被控變量滿足工藝要求。由于串級(jí)控制系統(tǒng)由兩套檢測(cè)變送器、兩個(gè)調(diào)節(jié)閥、兩個(gè)被控對(duì)象和一個(gè)調(diào)節(jié)閥組成，其中兩個(gè)調(diào)節(jié)閥器串聯(lián)起來(lái)工作，前一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出作為后一個(gè)調(diào)節(jié)器的給定值，后一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出才送給調(diào)節(jié)閥。因此一個(gè)是粗調(diào)，一個(gè)是細(xì)調(diào)。1.串級(jí)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)及其應(yīng)用場(chǎng)合 能迅速克服進(jìn)入副回路的干擾能改善被控對(duì)象的特性，提高系統(tǒng)克服干擾的能力主回路對(duì)副對(duì)象具有“魯棒性”，提高了系統(tǒng)的控制精度“魯棒性”又稱(chēng)“強(qiáng)壯性”，系統(tǒng)的控制品質(zhì)對(duì)對(duì)

3、象變化越不敏感，則稱(chēng)該系統(tǒng)的“魯棒性”越好。 凡可利用上述特點(diǎn)之一來(lái)提高系統(tǒng)的控制品質(zhì)的場(chǎng)合，都可以采用串級(jí)控制系統(tǒng)，在被控對(duì)象的容量滯后大、干擾強(qiáng)、要求高的場(chǎng)合，采用串級(jí)控制可以獲得明顯的效果。2.簡(jiǎn)述串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則。答：（1）副回路的選擇必須包括主要擾動(dòng)，而且應(yīng)包括盡可能多的擾動(dòng)；（2）主、副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)應(yīng)匹配；（3）應(yīng)考慮工藝上的合理性和實(shí)現(xiàn)的可能性；（4）要注意生產(chǎn)上的經(jīng)濟(jì)性。3、什么是串級(jí)控制系統(tǒng)? 試畫(huà)出其典型方框圖。答：兩個(gè)控制器串聯(lián)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)主被控變量有更好的控制效果。3、與單回路控制相比，串級(jí)控制系

4、統(tǒng)具有哪些特點(diǎn)？答：1.減小了被控對(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)的快速性提高了。3.對(duì)于二次干擾有很強(qiáng)的客服能力，對(duì)克服一次干擾也有一定的提高。4.對(duì)負(fù)荷或操作條件的變化有一定的適應(yīng)能力。3、（本題9分）有時(shí)前饋-反饋控制系統(tǒng)從其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上看與串級(jí)控制系統(tǒng)十分相似. 請(qǐng)問(wèn)如何區(qū)分它們? 試分析圖3所示的兩個(gè)系統(tǒng)各屬于什么系統(tǒng)? 說(shuō)明其理由.答：串級(jí)控制系統(tǒng)的副控制回路在主控制回路中間串聯(lián)，而前饋-反饋控制系統(tǒng)是雖然有負(fù)反饋，但不是串進(jìn)主回路的。前饋-反饋控制系統(tǒng)的前饋是對(duì)輸入通道的擾動(dòng)進(jìn)行直接克服，而不是產(chǎn)生影響

5、之后才進(jìn)行克服。4試述比例、積分、微分三種調(diào)節(jié)規(guī)律的作用各是什么? 其調(diào)整原則是什么?答案： 比例調(diào)節(jié)規(guī)律的作用是，偏差一出現(xiàn)就能及時(shí)調(diào)節(jié)，但調(diào)節(jié)作用同偏差量是成比例的，調(diào)節(jié)終了會(huì)產(chǎn)生靜態(tài)偏差(簡(jiǎn)稱(chēng)靜差)。積分調(diào)節(jié)規(guī)律的作用是，只要有偏差，就有調(diào)節(jié)作用，直到偏差為零，因此它能消除偏差。但積分作用過(guò)強(qiáng)，又會(huì)使調(diào)節(jié)作用過(guò)強(qiáng)，引起被調(diào)參數(shù)超調(diào)，甚至產(chǎn)生振蕩。微分調(diào)節(jié)規(guī)律的作用是，根據(jù)偏差的變化速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此能提前給出較大的調(diào)節(jié)作用，大大減小了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)偏差量及調(diào)節(jié)過(guò)程時(shí)間。但微分作用過(guò)強(qiáng)，又會(huì)使調(diào)節(jié)作用過(guò)強(qiáng)，引起系統(tǒng)超調(diào)和振蕩。這三種調(diào)節(jié)規(guī)律的調(diào)整原則是：就每一種調(diào)節(jié)規(guī)律而言，在滿足生產(chǎn)要求的情

6、況下，比例作用應(yīng)強(qiáng)一些，積分作用應(yīng)強(qiáng)一些，微分作用也應(yīng)強(qiáng)一些。當(dāng)同時(shí)采用這三種調(diào)節(jié)規(guī)律時(shí)，三種調(diào)節(jié)作用都應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減弱，且微分時(shí)間一般取積分時(shí)間的1413.5、什么是控制閥的理想流量特性和工作流量特性？系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)如何選擇控制閥的流量特性？答：調(diào)節(jié)閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過(guò)閥門(mén)的相對(duì)流量與閥門(mén)的相對(duì)開(kāi)度之間的關(guān)系，即假設(shè)閥前后壓差是固定的，即P 為常數(shù)，這時(shí)得到的流量特性關(guān)系，稱(chēng)為理想流量特性，理想流量特性是控制閥固有的特性。當(dāng)P 不等于常數(shù)時(shí)，控制閥的流量特性稱(chēng)為工作流量特性。流量特性的選擇：根據(jù)對(duì)象特性選擇控制閥的流量特性；根據(jù) s 值選擇控制閥的流量特性；從控制閥正常工作時(shí)閥們開(kāi)度考慮：

7、當(dāng)控制閥經(jīng)常工作在小開(kāi)度時(shí)宜選用等百分比流量特性，當(dāng)流過(guò)控制閥的介質(zhì)中含有固體懸浮物等，宜選用直線流量特性。十一、為什么工業(yè)生產(chǎn)中很少采用純積分作用調(diào)節(jié)器?答案：積分作用的特點(diǎn)是，只要有偏差，輸出就會(huì)隨時(shí)間不斷增加，執(zhí)行器就會(huì)不停地動(dòng)作，直到消除偏差，因而積分作用能消除靜差。單純的積分作用容易造成調(diào)節(jié)動(dòng)作過(guò)頭而使調(diào)節(jié)過(guò)程反復(fù)振蕩，甚至發(fā)散，因此工業(yè)生產(chǎn)中很少采用純積分作用調(diào)節(jié)器，只有在調(diào)節(jié)對(duì)象動(dòng)態(tài)特性較好的情況下，才有可能采用純積分調(diào)節(jié)器。十九、分析為什么串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)比單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)好。答案：串級(jí)調(diào)節(jié)與單回路調(diào)節(jié)相比，多了一個(gè)副調(diào)節(jié)回路。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要干擾都包括在副調(diào)節(jié)回路中，因此，

8、副調(diào)節(jié)回路能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除干擾對(duì)主調(diào)節(jié)參數(shù)的影響，提高調(diào)節(jié)品質(zhì)。串級(jí)調(diào)節(jié)中，主、副調(diào)節(jié)器總的放大系數(shù)(主、副調(diào)節(jié)器放大系數(shù)的乘積)可整定得比單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)大，因此提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和抗干擾能力，也就有利于改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，副回路中的調(diào)節(jié)對(duì)象特性變化對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響不大，如許多系統(tǒng)利用流量(或差壓)圍繞調(diào)節(jié)閥門(mén)或擋板組成副回路，可以克服調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的滯后和非線性的影響。而當(dāng)主調(diào)節(jié)參數(shù)操作條件變化或負(fù)荷變化時(shí)，主調(diào)節(jié)器又能自動(dòng)改變副調(diào)節(jié)器的給定值，提高了系統(tǒng)的適應(yīng)能力。因此，串級(jí)調(diào)節(jié)的品質(zhì)要比單回路調(diào)節(jié)好。1.自動(dòng)控制的組成一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由兩大部分組成：一部分是起控制作用的全套自動(dòng)

9、控制系統(tǒng)，它包括測(cè)量?jī)x表，變送器，控制儀表以及執(zhí)行器等；另一部分是自動(dòng)控制裝置下的生產(chǎn)設(shè)備，即被控對(duì)象如鍋爐、反應(yīng)器、換熱器等。被控對(duì)象 ：在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝變量需要控制的生產(chǎn)設(shè)備或機(jī)器稱(chēng)為被控對(duì)象，簡(jiǎn)稱(chēng)對(duì)象。測(cè)量元件和變送器 ：測(cè)量需控制的工藝參數(shù)并將其轉(zhuǎn)化為一種特定信號(hào)（電流信號(hào)或氣壓信號(hào)）的儀器，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中起著“眼睛”的作用，因此要求準(zhǔn)確、及時(shí)、靈敏。調(diào)節(jié)器：又稱(chēng)控制器，它將檢測(cè)元件或變送器送來(lái)的信號(hào)與其內(nèi)部的工藝參數(shù)給定值進(jìn)行比較，得到偏差信號(hào)；根據(jù)這個(gè)偏差的大小按一定的運(yùn)算規(guī)律計(jì)算出控制信號(hào)，并將控制信號(hào)傳送給執(zhí)行器。 執(zhí)行器： 接受調(diào)節(jié)器送來(lái)的信號(hào)，自動(dòng)地改變閥門(mén)的開(kāi)度，

10、從而改變輸送給被控對(duì)象的能量或物料。被控變量y被控對(duì)象內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)值的工藝參數(shù)，即需要控制的工藝參數(shù)，如鍋爐汽包的水位，反應(yīng)溫度；給定值（或設(shè)定值）ys對(duì)應(yīng)于生產(chǎn)過(guò)程中被控變量的期望值；測(cè)量值ym由檢測(cè)原件得到的被控變量的實(shí)際值；操縱變量（或控制變量）m受控于調(diào)節(jié)閥，用以克服干擾影響，具體實(shí)現(xiàn)控制作用的變量稱(chēng)為操縱變量，是調(diào)節(jié)閥的輸出信號(hào)；干擾f引起被控變量偏離給定值的，除操縱變量以外的各種因素；偏差信號(hào)（e）被控變量的實(shí)際值與給定值之差，即e=ym - ys控制信號(hào)u控制器將偏差按一定規(guī)律計(jì)算得到的量。操縱變量的選擇原則是什么? 答:(1)操縱變量應(yīng)是工藝上允許加以控制的可控變

11、量； (2)操縱變量應(yīng)是對(duì)被控變量影響諸因素中比較靈敏的變量，即控制通道的放大系數(shù)要大一些，時(shí)間常數(shù)要小一些，純滯后時(shí)間要盡量?。?3)操縱變量的選擇還應(yīng)考慮工藝的合理性和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。被控變量的選擇原則是什么? 答:被控變量的正確選擇是關(guān)系到系統(tǒng)能否達(dá)到預(yù)期控制效果的重要因素，它的選擇的一般原則是: (1)被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標(biāo)或是反映工藝操作狀態(tài)的重要變量；(2)被控變量應(yīng)是工藝生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常變化，因而需要頻繁加以控制的變量；3)被控變量應(yīng)盡可能選擇工藝生產(chǎn)過(guò)程的直接控制指標(biāo)，當(dāng)無(wú)法獲得直接控制指標(biāo)信號(hào)，或其測(cè)量或傳送滯后很大時(shí)，可選擇與直接控制指

12、標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接控制指標(biāo)； (4)被控變量應(yīng)是能測(cè)量的，并具有較大靈敏度的變量；(5)被控變量應(yīng)是獨(dú)立可控的；  (6)應(yīng)考慮工藝的合理性與經(jīng)濟(jì)性。2.什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)的方框圖？它與工藝流程圖有什么不同？答：自動(dòng)控制系統(tǒng)的方框圖上是由傳遞方塊、信號(hào)線（帶有箭頭的線段）、綜合點(diǎn)、分支點(diǎn)構(gòu)成的表示控制系統(tǒng)組成和作用的圖形。其中每一個(gè)分塊代表系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分，方塊內(nèi)填入表示其自身特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式；方塊間用帶有箭頭的線段表示相互間的關(guān)系及信號(hào)的流向。采用方塊圖可直觀地顯示出系統(tǒng)中各組成部分以及它們之間的相互影響和信號(hào)的聯(lián)系，以便對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行分析和研究。而工藝

13、流程圖則是以形象的圖形、符號(hào)、代號(hào)，表示出工藝過(guò)程選用的化工設(shè)備、管路、附件和儀表自控等的排列及連接，借以表達(dá)在一個(gè)化工生產(chǎn)中物料和能量的變化過(guò)程，即原料成品全過(guò)程中物料和能量發(fā)生的變化及其流向。4. 前饋控制和反饋控制各有什么特點(diǎn)？為什么采用前饋-反饋復(fù)合系統(tǒng)將能較大地改善系統(tǒng)的控制品質(zhì)？答:前饋控制的特點(diǎn)是:根據(jù)干擾工作;及時(shí);精度不高,實(shí)施困難;只對(duì)某個(gè)干擾 有克服作用.反饋的特點(diǎn)作用依據(jù)是偏差;不及時(shí):精度高,實(shí)施方便,對(duì)所有干擾都有克服作用.由于兩種控制方式優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ), 所以前饋-反饋復(fù)合系統(tǒng)將能較大地改善系統(tǒng)的控制品質(zhì).3.按給定值自動(dòng)控制的劃分定值控制系統(tǒng)：定值控制系統(tǒng)是指設(shè)定值

14、恒定不變的控制系統(tǒng)，定值控制系統(tǒng)的作用是克服擾動(dòng)對(duì)被控變量的影響，使被控變量最終回到設(shè)定值或其附近。隨動(dòng)控制系統(tǒng)：隨統(tǒng)的設(shè)定值是不斷變化的，隨統(tǒng)的作用是使被控變量能夠盡快地、準(zhǔn)確無(wú)誤的跟蹤設(shè)定值的變化。程序控制系統(tǒng)：程統(tǒng)的設(shè)定值也是變化的，但它是一個(gè)已知的時(shí)間函數(shù)，即設(shè)定值按一定的時(shí)間程序變化。4.試述什么叫系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程?了解過(guò)渡過(guò)程有何意義? 過(guò)渡過(guò)程與被調(diào)參數(shù)記錄曲線是否相同?答案：自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)受到干擾(內(nèi)擾、外擾和給定值擾動(dòng))作用后，在調(diào)節(jié)器的控制下，被調(diào)參數(shù)隨時(shí)間變化的過(guò)程稱(chēng)為系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程(或調(diào)節(jié)過(guò)程)。了解調(diào)節(jié)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程，可以知道調(diào)節(jié)器在不同參數(shù)下的調(diào)節(jié)效果，對(duì)設(shè)計(jì)、研究、整

15、定和改進(jìn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)都具有重要意義。過(guò)渡過(guò)程是調(diào)節(jié)器在階躍擾動(dòng)下被調(diào)參數(shù)的變化曲線，是短期的記錄曲線，也是一種典型的曲線。而一般的被調(diào)參數(shù)記錄曲線是一種長(zhǎng)期記錄曲線，可能沒(méi)有擾動(dòng)，也可能是各種形式擾動(dòng)(脈沖、階躍、周期性干擾等)作用的結(jié)果，或幾種擾動(dòng)疊加的結(jié)果，不具有典型性，但可以供分析、整定調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)參考。4、什么是閉環(huán)控制？什么是開(kāi)環(huán)控制？定值控制系統(tǒng)為什么必須是一個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)？答：閉環(huán)控制是指控制器與被控對(duì)象之間既有順向控制又有反向聯(lián)系的自動(dòng)控制，即操縱變量通過(guò)被控對(duì)象去影響被控變量，而被控變量又通過(guò)自動(dòng)控制裝置去影響操縱變量，從信號(hào)傳遞關(guān)系上看，構(gòu)成了一個(gè)閉合回路。開(kāi)環(huán)控制是指控制器與

16、被控對(duì)象之間只有順向控制而沒(méi)有反向聯(lián)系的自動(dòng)控制系統(tǒng)。即操縱變量通過(guò)被控對(duì)象去影響被控變量，但被控變量并不通過(guò)自動(dòng)控制裝置去影響操縱變量，從信號(hào)傳遞關(guān)系上看，未構(gòu)成閉合回路。定值控制系統(tǒng)要求給定值恒定不變，控制系統(tǒng)的輸出即被控變量應(yīng)穩(wěn)定在與給定值相對(duì)應(yīng)的工藝指標(biāo)上，或在工藝指標(biāo)的上下一定范圍內(nèi)變化，因此需要閉環(huán)控制。另外負(fù)反饋其反饋信號(hào)的作用方向與設(shè)定信號(hào)相反，是系統(tǒng)穩(wěn)定工作的基本條件，因此定值控制系統(tǒng)必須是一個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)。5.什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)度過(guò)程？在階躍干擾作用下有哪幾種基本形式？其中哪些能滿足自動(dòng)控制的要求，哪些不能，為什么？答：對(duì)于任何一個(gè)控制系統(tǒng)，擾動(dòng)作用是不可避免的，系統(tǒng)

17、受到擾動(dòng)作用后，其平衡狀態(tài)被破壞，被控變量就要發(fā)生波動(dòng)，在自動(dòng)控制作用下經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，使被控變量回復(fù)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，即系統(tǒng)從一個(gè)平衡狀態(tài)進(jìn)入另一個(gè)平衡狀態(tài)之間的過(guò)程稱(chēng)為系統(tǒng)的過(guò)度過(guò)程。在階躍干擾作用下，其過(guò)度過(guò)程曲線有：發(fā)散振蕩過(guò)程 等幅振蕩過(guò)程衰減振蕩過(guò)程非振蕩的單調(diào)過(guò)程。其中衰減振蕩和非振蕩的單調(diào)過(guò)程屬于穩(wěn)定的過(guò)渡過(guò)程，能滿足自動(dòng)控制的要求，其它的不能。6.表示衰減振蕩過(guò)程的控制指標(biāo)有哪些？答：表示衰減振蕩過(guò)程的控制指標(biāo)有：最大偏差A(yù)指過(guò)渡過(guò)程中被控變量偏離設(shè)定值的最大值，即被控變量第一個(gè)波的峰值與給定值的差。衰減比n過(guò)渡過(guò)程曲線上同方向的相鄰兩個(gè)波峰之比?；貜?fù)時(shí)間（過(guò)渡時(shí)間）ts指被控變

18、量從過(guò)渡狀態(tài)回復(fù)到新的平衡狀態(tài)的時(shí)間間隔，即整個(gè)過(guò)渡過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間。余差e( )指過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)被控變量新的穩(wěn)態(tài)值與設(shè)定值之差。振蕩周期T過(guò)渡過(guò)程的第一個(gè)波峰與相鄰的第二個(gè)同向波峰之間的時(shí)間間隔，其倒數(shù)稱(chēng)為振蕩頻率。7、 何為單容液位對(duì)象的自衡作用，并簡(jiǎn)要分析產(chǎn)生自衡作用的原因。單容液位對(duì)象的自衡作用是指當(dāng)輸入變量發(fā)生變化破壞了被控對(duì)象的平衡而引起輸出變量變化時(shí)，在沒(méi)有人為干預(yù)的情況下，被控對(duì)象的自身能重新恢復(fù)平衡的特性。產(chǎn)生的原因主要是出口閥的流量特性，即在流出變化量很小的情況下，流出量與液位成正比關(guān)系，即：自衡特性：由于qV1 突然增加而流出量還沒(méi)有變化,因此液位H上升速度很快;隨著液位

19、的上升,水槽出口處的靜壓增大, 因而 qV2 隨之增加, qV1與qV2 的差值就越來(lái)越小,液位H的上升速度就越來(lái)越慢，當(dāng)t 時(shí)K 和qV1都是常數(shù)。所以液位又重新回到平衡狀態(tài)。此時(shí), qV1 = qV2 這就是被控對(duì)象的自衡特性，即當(dāng)輸入變化量發(fā)生了變化破壞了被控對(duì)象的平衡而引起輸出變量變化時(shí)，在沒(méi)有人為干預(yù)的情況下，被控對(duì)象自身能重新恢復(fù)平衡的特性。自衡特性有利于控制。無(wú)自衡特性：在 t0時(shí)刻之前，被控對(duì)象處于平衡狀態(tài), qV1 = qV2 。假定在 t0 時(shí)刻，水槽的流入量突然有一個(gè)階躍變化qV1 ,它的特性曲線如圖 24 所示。從它的特性曲線可以看出，由于水槽的流出量不變，液位 H 將

20、隨時(shí)間 t 的推移恒速上升，不會(huì)穩(wěn)定下來(lái)直至從水槽頂部溢出。這就是無(wú)自衡特性。無(wú)自衡特性的被控對(duì)象在受到擾動(dòng)作用后不能重新恢復(fù)平衡，因此控制要求較高。對(duì)這類(lèi)被控對(duì)象除必須施加控制外，還常常設(shè)有自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。 雙容液位系統(tǒng) 8.什么是被控對(duì)象的特性？表征被控對(duì)象特性的參數(shù)有哪些？它們的物理意義是什么？答：所謂被控對(duì)象的特性，是指當(dāng)被控對(duì)象的輸入變量發(fā)生變化時(shí)，其輸出變量隨時(shí)間的變化規(guī)律（包括變化的大小，速度），描述被控對(duì)象特性的參數(shù)有放大系數(shù)K，時(shí)間常數(shù)T和滯后時(shí)間 。K被控對(duì)象重新達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的輸出變化量與輸入變化量之比。由于放大系數(shù)K反映的是對(duì)象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸入之間的關(guān)系，所以放

21、大系數(shù)是描述對(duì)象靜態(tài)特性的參數(shù)。T時(shí)間常數(shù)是指當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始速度變化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間。或當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需時(shí)間。時(shí)間常數(shù)T是反映被控變量變化快慢的參數(shù)，因此是對(duì)象的動(dòng)態(tài)參數(shù)。滯后時(shí)間 是純滯后0時(shí)間 和容量滯后c 的總和。輸入變量的變化落后于輸入變量變化的時(shí)間稱(chēng)為純滯后時(shí)間，純滯后的產(chǎn)生一般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時(shí)間引起的。容量滯后一般是因?yàn)槲锪匣蚰芰康膫鬟f需要通過(guò)一定的阻力而引起的。滯后時(shí)間 也是反映對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的重要參數(shù)。對(duì)象特性的實(shí)驗(yàn)測(cè)定：機(jī)理建模法、實(shí)驗(yàn)測(cè)定法：時(shí)域分析法，頻域分析法，統(tǒng)

22、計(jì)分析法9.在控制系統(tǒng)中，對(duì)象的放大系數(shù)，時(shí)間常數(shù)，滯后時(shí)間對(duì)控制有什么影響？答：對(duì)于不同的通道，對(duì)象的特性參數(shù)（K，T ， ）對(duì)控制作用的影響是不同的。對(duì)于控制通道：放大系數(shù)K大，操縱變量的變化對(duì)被控變量的影響就大，即控制作用對(duì)擾動(dòng)的補(bǔ)償能力強(qiáng)，余差也?。环糯笙禂?shù)K小，控制作用的影響不顯著，被控變量的變化緩慢。但K太大，會(huì)使控制作用對(duì)被控變量的影響過(guò)強(qiáng)，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。在相同的控制作用下，時(shí)間常數(shù)T大，則被控變量的變化比較緩慢，此時(shí)對(duì)象比較平穩(wěn)，容易進(jìn)行控制，但過(guò)渡過(guò)程時(shí)間較大；若時(shí)間常數(shù)T小，則被控變量變化速度快，不易控制。時(shí)間常數(shù)太大或太小，在控制上都將存在一定困難，因此，需根據(jù)實(shí)際

23、情況適中考慮。滯后時(shí)間 的存在，使得控制作用總是落后于被控變量的變化，造成被控變量的最大偏差增大，控制質(zhì)量下降。因此，應(yīng)盡量減小滯后時(shí)間 。對(duì)于擾動(dòng)通道：放大系數(shù)K大對(duì)控制不利，因?yàn)楫?dāng)擾動(dòng)頻繁出現(xiàn)且幅度較大時(shí)，被控變量的波動(dòng)就會(huì)很大，使得最大偏差增大；而放大系數(shù)k小，即使擾動(dòng)較大，對(duì)被控變量仍然不會(huì)產(chǎn)生多大影響。時(shí)間常數(shù)T大，擾動(dòng)作用比較平緩，被控變量變化較平穩(wěn)，對(duì)象較易控制。純滯后的存在，相當(dāng)于將擾動(dòng)推遲0時(shí)間才進(jìn)入系統(tǒng)，并不影響控制系統(tǒng)的品質(zhì)；而容量滯后的存在，則將使階躍擾動(dòng)的影響趨于緩和，被控變量的變化相應(yīng)也緩和些，因此，對(duì)系統(tǒng)是有利的。10.試述自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的調(diào)節(jié)規(guī)律及其特點(diǎn)和應(yīng)

24、用場(chǎng)合答：比例調(diào)節(jié)規(guī)律是控制器的輸出信號(hào)與它的輸入信號(hào)成比例，它的特點(diǎn)是控制及時(shí)，克服干擾能力強(qiáng)，但在系統(tǒng)負(fù)荷變化大時(shí)，控制結(jié)果有余差，這種調(diào)節(jié)規(guī)律適用于對(duì)象控制通道滯后較小，負(fù)荷變化不大，對(duì)控制要求不高的場(chǎng)合。比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律是控制器的輸出信號(hào)不僅與輸入信號(hào)成比例，而且與輸入信號(hào)對(duì)時(shí)間測(cè)積分成比例，它的特點(diǎn)是能夠消除余差，但是積分調(diào)節(jié)作用比較緩慢，控制不及時(shí)，這種調(diào)節(jié)作用適用于對(duì)象滯后較小，符合變化不大，控制結(jié)果不允許有余差存在的系統(tǒng)。比例積分微分調(diào)節(jié)規(guī)律是在比例積分的基礎(chǔ)上在加上微分作用，微分作用是控制器的輸出與輸入的變化速度成比例，它對(duì)克服對(duì)象的容量滯后有顯著的效果，這種調(diào)節(jié)規(guī)律適用于對(duì)

25、象滯后較大，負(fù)荷變化大，控制質(zhì)量要求較高的系統(tǒng)。11.什么是雙位控制，比例控制，積分控制，微分控制，它們各有什么特點(diǎn)？答：位式控制器的輸出只有幾個(gè)特定的數(shù)值，或它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)只有幾個(gè)特定的位置。最常見(jiàn)的是雙位控制。，它們輸出只有兩個(gè)數(shù)值（最大或最?。?，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)只有兩個(gè)特定的位置（開(kāi)或關(guān)）。位式控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，易于實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用較普遍。但它的控制作用不是連續(xù)變化的，由它所構(gòu)成的位式控制系統(tǒng)其被控變量的變化將是一個(gè)等幅振蕩過(guò)程，不能使被控變量穩(wěn)定在某一數(shù)值上。積分控制（P）是指調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)變化量 與輸入信號(hào)變化量e(t)成比例關(guān)系： ， -比例放大系數(shù)，比例控制的伏點(diǎn)是反應(yīng)快，控制及時(shí)，

26、其缺點(diǎn)是當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷改變時(shí)，控制結(jié)果有余差存在，即比例控制不能消除余差，因此只在對(duì)被控變量要求不高的場(chǎng)合，才單獨(dú)使用比例控制。積分控制（I）：調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的變化量與輸入偏差的積分成正比，即： 式中 -積分速度， -積分時(shí)間。積分規(guī)律的特點(diǎn)是控制緩慢，但能消除余差。由于輸出變化量總要滯后于偏差的變化，因此不能及時(shí)有效地克服擾動(dòng)的影響，加劇了被控變量的波動(dòng)，使系統(tǒng)難以穩(wěn)定下來(lái)，故不單獨(dú)使用積分控制規(guī)律。微分控制（D）-指調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的變化量與輸入偏差的變化速度成正比。即 。 -微分時(shí)間。微分控制規(guī)律的特點(diǎn)是有一定的超前控制作用，能抑制系統(tǒng)振蕩，增加穩(wěn)定性；由于其輸出只與偏差的變化速度有關(guān)，而與

27、偏差的存在無(wú)關(guān)，因此，不能克服確定不變的偏差。故也不單獨(dú)使用。12什么是余差？為什么單純的比例控制不能消除余差積分控制消除余差。答：余差是指過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)，被控變量新的穩(wěn)態(tài)值與測(cè)定值之差。比例調(diào)節(jié)器的輸出變化量與輸入偏差具有一一對(duì)應(yīng)的比例差系，要使調(diào)節(jié)器有輸出，就必須要有偏差存在，因此，比例調(diào)節(jié)控制不能消除余差。積分控制其輸出信號(hào)的大小不僅與輸入偏差信號(hào)的大小有關(guān)，還取決于偏差存在時(shí)間長(zhǎng)短。只要有偏差，調(diào)節(jié)器的輸出就不斷變化，偏差存在的時(shí)間越長(zhǎng)，輸出信號(hào)的變化量就越大，只有存在偏差身先等于的情況下，積分調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)才能相對(duì)穩(wěn)定，因此積分控制作用是力圖消涂余差。13為什么積分控制規(guī)律一般不單

28、獨(dú)使用？答：積分控制其輸出變化總是滯后于偏差，不能及時(shí)有效地克服擾動(dòng)的影響，加劇了被控變量的波動(dòng)，使系統(tǒng)難以穩(wěn)定下來(lái)，因此工業(yè)過(guò)程控制中，通常不單獨(dú)使用積分控制規(guī)律。14比例、積分、微分、控制分別用什么量表示其控制作用的強(qiáng)弱？并分別說(shuō)明它們對(duì)控制質(zhì)量的影響。答：比例比例度是反映比例控制器的比例控制作用強(qiáng)弱的參數(shù)。比例度越大，表示比例控制作用越弱。減少比例度，系統(tǒng)的余差越小，最大偏差也越短，系統(tǒng)的穩(wěn)定程度降低；其過(guò)渡過(guò)程逐漸以衰減振蕩走向臨界振蕩直至發(fā)散振蕩。積分控制積分時(shí)間TI表示積分控制作用強(qiáng)弱的參數(shù)，積分時(shí)間越小，表示積分控制作用越強(qiáng)。積分時(shí)間TI的減少，會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，動(dòng)態(tài)性能變差

29、，但能加快消除余差的速度，提高系統(tǒng)的靜態(tài)準(zhǔn)確度，最大偏差減小。（定義為：在階躍偏差輸入作用下，調(diào)節(jié)器的輸出達(dá)到比例輸出兩倍時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間）微分控制微分時(shí)間TD是表示微分控制作用強(qiáng)弱的一個(gè)參數(shù)。如微分時(shí)間TD越大，表示微分控制作用越強(qiáng)。增加微分時(shí)間TD，能克服對(duì)象的滯后，改善系統(tǒng)的控制質(zhì)量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但微分作用不能太大，否則有可能引起系統(tǒng)的高頻振蕩。15比例積分微分調(diào)節(jié)器有什么特點(diǎn)？答：比例積分微分調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)是：在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上進(jìn)行微分調(diào)節(jié)可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進(jìn)行積分調(diào)節(jié)可消除余差，所以這種調(diào)節(jié)器既能快速進(jìn)行調(diào)節(jié)，又能消除余差，具有良好的調(diào)節(jié)性能。調(diào)節(jié)作用可通過(guò)調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)膮?shù)，比例度

30、，積分時(shí)間TI和微分時(shí)間TD面改變。16在比例積分微分調(diào)節(jié)器中可以調(diào)整的參數(shù)有哪幾個(gè)?試說(shuō)明調(diào)下整其中一個(gè)參數(shù)時(shí),對(duì)調(diào)節(jié)器的控制作用有什么影響?答:在PID調(diào)節(jié)器中,比例度、積分時(shí)間、微分時(shí)間三個(gè)參數(shù)可以調(diào)整，從而可獲得較高的控制質(zhì)量。如比例度增大，則比例控制作用減少弱，當(dāng) 時(shí)，PID調(diào)節(jié)器成為積分微分調(diào)節(jié)器，當(dāng)TI積分時(shí)間 時(shí)，PID調(diào)節(jié)器成為比例微分控制器，當(dāng)TD 時(shí)，PID調(diào)節(jié)器成為PI即比例積分控制。14調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的目的是什么？工程上常用的整定方法有哪些？答：當(dāng)一個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝完成后，系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)及其被控對(duì)象各通道的特征不能改變了，而唯一能改變的就是調(diào)節(jié)器的參數(shù)，即調(diào)節(jié)器的比例

31、度 、積分時(shí)間TI、微分時(shí)間TD。通過(guò)改變這三個(gè)參數(shù)的大小，就可以改變整個(gè)系統(tǒng)的性能，獲得較好的過(guò)渡過(guò)程和控制質(zhì)量。調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的目的就是按照己定的控制系統(tǒng)求取控制系質(zhì)量最好的調(diào)節(jié)器參數(shù)，工程上常用的整定方法有：  臨界比例度法首先求取比例作用下的閉環(huán)系統(tǒng)為等幅振蕩過(guò)程時(shí)的比例度 和振蕩周期TK，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出相應(yīng)的調(diào)節(jié)器參數(shù)  衰減曲線法以在純比例下獲得4：1衰減振蕩曲線為參數(shù)整定和依據(jù)，方法同臨界比例度法，獲得4：1衰減曲線的TS、 ，然后求解相應(yīng)的值。具體步驟：首先將調(diào)節(jié)器的積分作用和微分作用全部除去，在純比例的情況下，按比例度 從大到小的變化規(guī)律，對(duì)應(yīng)于某

32、一 值做小幅度的設(shè)定值階躍干擾，直到獲得4:1衰減振蕩過(guò)渡過(guò)程曲線即可。記下此時(shí)的比例度 ，并在4:1曲線上求得振蕩周期 。然后根據(jù)表23給出的經(jīng)驗(yàn)公式，求出相應(yīng)的比例度、積分時(shí)間和微分時(shí)間。（1）經(jīng)驗(yàn)試湊法 經(jīng)驗(yàn)試湊法就是根據(jù)被控變量的性質(zhì)，在已知合適的參數(shù)（經(jīng)驗(yàn)參數(shù)）范圍內(nèi)選擇一組適當(dāng)?shù)闹底鳛檎{(diào)節(jié)器當(dāng)前的參數(shù)值，然后直接在運(yùn)行的系統(tǒng)中，人為地加上階躍干擾，通過(guò)觀察記錄儀表上的過(guò)渡過(guò)程曲線，并以比例度、積分時(shí)間、微分時(shí)間對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響為指導(dǎo)，按照某種順序反復(fù)試湊。直到獲得滿意的過(guò)渡過(guò)程曲線為止。 溫度系統(tǒng) 其對(duì)象容量滯后較大，被控變量受干擾作用后變化遲緩，一般選用較小的比例度，較大的積分時(shí)

33、間，同時(shí)要加入微分作用，微分時(shí)間是積分時(shí)間的四分之一。 流量系統(tǒng) 是典型的快速系統(tǒng)，對(duì)象容量滯后較小，被控變量有波動(dòng)。對(duì)于這種過(guò)程，不用微分作用，宜用 PI 調(diào)節(jié)規(guī)律，且比例度要大，積分時(shí)間可小。 壓力系統(tǒng) 通常為快速系統(tǒng)，對(duì)象的容量滯后一般較小，其參數(shù)的整定原則與流量系統(tǒng)的整定原則相同。但在某些情況下，壓力系統(tǒng)也會(huì)成為慢速系統(tǒng)，這時(shí)系統(tǒng)的參數(shù)整定原則應(yīng)參照典型的溫度系統(tǒng)。 液位系統(tǒng) 其對(duì)象時(shí)間常數(shù)范圍較大，對(duì)只需要實(shí)現(xiàn)平均液位控制的地方，宜用純比例控制，比例度要大，一般不用微分作用，要求較高時(shí)應(yīng)加入積分作用。15比例度：所謂比例度是指調(diào)節(jié)器輸入變化量與相應(yīng)輸出的相對(duì)變化量之比的百分?jǐn)?shù)。調(diào)節(jié)器

34、的比例度可以理解為：要使輸出信號(hào)作全范圍的變化，輸入信號(hào)必須改變?nèi)砍痰陌俜种畮?，即輸入與輸出的比例范圍。比例度對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響 a）比例度對(duì)余差的影響: 比例度越大,放大倍數(shù)越小,由于C=Kpe（t）,要獲得同樣大小的C的變化量所需的偏差就越大，因此在相同的干擾作用下，系統(tǒng)再次平衡時(shí)的余差就越大。反之，比例度減小，系統(tǒng)的余差也隨之減小。（b）比例度對(duì)最大偏差、振蕩周期的影響：在相同大小的干擾下，調(diào)節(jié)器的比例度越小，則比例作用越強(qiáng)，調(diào)節(jié)器的輸出越大，使被控變量偏離給定值越小，被控變量被拉回到給定值所需的時(shí)間越短。所以，比例度越小，最大偏差越小，振蕩周期也越短，工作頻率提高。 （c）比例度對(duì)系統(tǒng)

35、穩(wěn)定性的影響： 比例度越大，則調(diào)節(jié)器的輸出變化越小，被控變量變化越緩慢，過(guò)渡過(guò)程越平穩(wěn)。隨著比例度的減小，系統(tǒng)的穩(wěn)定程度降低，其過(guò)渡過(guò)程逐漸從衰減振蕩走向臨界振蕩直至發(fā)散振蕩。16.熱電偶溫度儀表工作原理 熱電偶的測(cè)溫原理是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)，如圖3-22所示。兩種不同材料的導(dǎo)體A、B組成一個(gè)閉合回路，當(dāng)回路兩端接點(diǎn) 的溫度不相同時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生一定大小的電勢(shì)，形成電流，這個(gè)電流的大小與導(dǎo)體材料的性質(zhì)和接點(diǎn)溫度有關(guān)，這種原理稱(chēng)為熱點(diǎn)效應(yīng)。把兩種不同材料的組合體稱(chēng)為熱電偶，它感受被測(cè)溫度信號(hào)，輸出與溫度相對(duì)應(yīng)的直流電勢(shì)信號(hào)。 16. 為什么要進(jìn)行冷端補(bǔ)償 使用補(bǔ)償導(dǎo)線是由于只有在熱電偶冷端溫度保

36、持不變時(shí)，熱電勢(shì)與被測(cè)溫度才是單值函數(shù)關(guān)系。實(shí)際應(yīng)用中，熱電偶冷端暴露于空間里，且熱電極長(zhǎng)度有限，其冷端不僅受到環(huán)境溫度的影響，還受到被測(cè)溫度變化的影響。為了保持冷端溫度的穩(wěn)定，把熱電偶的冷端延伸到原理被測(cè)對(duì)象且溫度比較穩(wěn)定的地方，而熱電偶材料價(jià)格昂貴，使用補(bǔ)償導(dǎo)線可以實(shí)現(xiàn)這一要求。 溫度補(bǔ)償方法：冷端溫度保持為0的方法，冷端溫度修正法，校正儀表零點(diǎn)法，補(bǔ)償電橋法，補(bǔ)償熱電偶法17、變送器量程調(diào)整的目的其目的是使變送器的輸出信號(hào)的上限值ymax與測(cè)量范圍的上限值xmax相對(duì)應(yīng)。變送器中進(jìn)行零點(diǎn)遷移，同時(shí)調(diào)整儀表量程，可提高儀表的測(cè)量精度和靈敏度。18、阻塞流：阻塞流是指當(dāng)閥入口壓力P1保持恒定

37、，并逐步降低出口壓力P2時(shí)，流過(guò)閥的流量會(huì)增加到一個(gè)最大值，此時(shí)若繼續(xù)降低出口壓力，流量不再增加，此極限流量稱(chēng)為阻塞流。意義：在阻塞流條件下，流經(jīng)閥的流量不隨閥后壓力的降低而增加，因此在計(jì)算流量系數(shù)時(shí)，首先要確定調(diào)節(jié)閥是否處于阻塞流狀態(tài)。等百分比流量特性：?jiǎn)挝幌鄬?duì)開(kāi)度變化所引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的相對(duì)流量成正比關(guān)系，即調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)隨相對(duì)流量的增加而增加?？烧{(diào)比：調(diào)節(jié)閥能夠控制的最大流量qvmax與最小流量qvmin之比，在調(diào)節(jié)閥前后壓差保持不變時(shí)的可調(diào)比稱(chēng)為理想可調(diào)比。流量系數(shù)：在給定行程下、閥兩端的壓差為0.1MPa,流體密度為1000kg/m3時(shí)每小時(shí)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量數(shù)（m3/h），

38、閥全開(kāi)時(shí)，流量系數(shù)為C100。不可壓縮流體：19離心壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  要防止離心式壓縮機(jī)發(fā)生喘振，只需要工作轉(zhuǎn)速下的吸入流量大于喘振點(diǎn)的流量Qp。因此，當(dāng)所需的流量小于喘振點(diǎn)的流量時(shí)，例如生產(chǎn)負(fù)荷下降時(shí)，需要將出口的流量旁路返回到入口，或?qū)⒉糠殖隹跉怏w放空，以增加入口流量，滿足大于喘振點(diǎn)流量的控制要求。 1固定極限線流量防喘振控制                   

39、0;        該控制方案的控制策略是假設(shè)在最大轉(zhuǎn)速下，離心壓縮機(jī)的喘振點(diǎn)流量qvp為，如果能夠使壓縮機(jī)入口流量總是大于該臨界流量qvp，則能保證離心壓縮機(jī)不發(fā)生喘振。壓縮機(jī)正常工作時(shí)，測(cè)量值大于設(shè)定值qvp時(shí)，則旁路閥完全關(guān)閉，當(dāng)入口流量小于該臨界流量qvp時(shí)，打開(kāi)旁路控制閥，使出口的部分氣體返回到入口，使入口流量大于qvp為止，這樣壓縮機(jī)向外供氣量減少了，但可以防止喘振。固定極限防喘振控制系統(tǒng)應(yīng)于一般控制中采用的旁路控制法區(qū)別開(kāi)來(lái)，主要差別在于檢測(cè)點(diǎn)位置不一樣，防喘振控制回路測(cè)量的是進(jìn)壓縮機(jī)流量，而一般流量

40、控制回路測(cè)量的是從管網(wǎng)送來(lái)或是通往管網(wǎng)的流量。固定極限流量防喘振控制方案簡(jiǎn)單，系統(tǒng)可靠性高，投資少，適用于固定轉(zhuǎn)速場(chǎng)合，在變轉(zhuǎn)速時(shí)，如果轉(zhuǎn)速低到n2,n3時(shí)，流量的裕量過(guò)大，能量浪費(fèi)很大。2.可變極限控制系統(tǒng)是隨動(dòng)控制系統(tǒng)。為了減少壓縮機(jī)能量消耗，在壓縮機(jī)負(fù)荷有可能經(jīng)常波動(dòng)的場(chǎng)合，采用可變、測(cè)量值是入口節(jié)流裝置測(cè)得的差壓值dp，設(shè)定值是根據(jù)喘振模型計(jì)算得到的當(dāng)測(cè)量值大于設(shè)定值時(shí)，表示入口流量大于極限流量，因此，旁路閥關(guān)閉；當(dāng)測(cè)量值小于設(shè)定值時(shí)，則打開(kāi)旁路閥，保證壓縮機(jī)入口流量大于極限流量，從而防止壓縮機(jī)喘振的發(fā)生。20.管式加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)。1）指出該系統(tǒng)中主、副對(duì)象、主、副變量、操

41、縱變量、主、副擾動(dòng)變量、主、副調(diào)節(jié)器各是什么？2）畫(huà)出該控制系統(tǒng)的方塊圖，并確定各個(gè)環(huán)節(jié)的正反作用方向；3）當(dāng)燃料油負(fù)荷突然增加，試分析該系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。主對(duì)象:加熱爐內(nèi)加熱管的管壁； 副對(duì)象:加熱爐的爐膛 主變量:原料的出口溫度 T1； 副變量;爐膛內(nèi)的溫度 T2；操縱變量：燃料的流量；主擾動(dòng)量 f1：被加熱原料的進(jìn)口的溫度、壓力、流量器的配風(fēng)、爐膛的漏風(fēng)以及環(huán)境溫度等。副擾動(dòng)量f2：燃料油的壓力、溫度；霧化燃料油用的過(guò)熱蒸汽的壓力、流量；燃燒3）當(dāng)燃料油負(fù)荷突然增加，試分析該系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。在穩(wěn)定工況下，原料油出口溫度和爐膛溫度處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，控制燃料油的閥門(mén)保持在一

42、定的開(kāi)度當(dāng)燃料油負(fù)荷突然增加，這個(gè)干擾會(huì)使?fàn)t膛的溫度 T2 升高，原料油出口溫度 T1 也會(huì)。隨之提高，此時(shí)溫度檢測(cè)變送器 TT1 將信號(hào)送給主控制器 TC1， e1 增大，主控制器輸出 u1 減小，即副控制器的給定值減小，副控制器的輸入偏差 e2 增大，副控制器的輸出信號(hào) u2 減小，控制閥開(kāi)度減小，即操縱變量燃料油 m 減小，爐膛溫度 T2 下降，從而爐管內(nèi)原料油出口溫度 T1 也會(huì)隨之下降。20某單容熱力過(guò)程如圖所示，加熱裝置采用電能加熱，給容器輸入熱流量Fi，容器的熱容為C，容器中液體的比熱容為cp。流量為qV的液體以Ti的入口溫度流入，以Tc的出口溫度流出（Tc同時(shí)也是容器中液體的溫

43、度）。設(shè)容器所在的環(huán)境溫度為T(mén)o。試求Tc、Fi、Ti以及To之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。解：輸入熱量有：電能加熱；流入容器液體攜帶熱量。輸出熱量有：流出容器液體帶走熱量；向外界散發(fā)的熱量（設(shè)散發(fā)熱量與散熱面積A、保溫材料傳熱系數(shù)Kr以及容器內(nèi)外溫差成正比）能量動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系：把上式寫(xiě)成增量形式，并考慮到在穩(wěn)態(tài)時(shí)進(jìn)人容器的熱量與流出的熱量相等，容器中溫度Tc應(yīng)保持不變，則 化簡(jiǎn)得21.圖7-6為一液體貯槽，需要對(duì)液位加以自動(dòng)控制。為安全起見(jiàn)，貯槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁止溢出，試在下述兩種情況下，分別確定控制閥的氣開(kāi)、氣關(guān)型式及控制器的正、反作用。     (1)選擇流

44、入量QI為操縱變量；     (2) 選擇流出量Q0為操縱變量。     答:分兩種情況：     (1)當(dāng)選擇流入量QI為操縱變量時(shí)，控制閥安裝在流入管線上，這時(shí)，為了防止液體溢出，在控制閥膜頭上氣源突然中斷時(shí)，控制閥應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，所以應(yīng)選用氣開(kāi)型式控制閥，為“+”作用方向。     這時(shí)，操縱變量即流入量QI增加時(shí)，被控變量液位是上升的，故對(duì)象為“+”作用方向。 

45、0;   由于控制閥與對(duì)象都是“+”作用方向，為使整個(gè)系統(tǒng)具有負(fù)反饋?zhàn)饔茫刂破鲬?yīng)選擇反作用方向。     (2)當(dāng)選擇流出量Qo為操縱變量時(shí)，控制閥安裝在流出管線上，這時(shí)，為防止液體溢出，在控制閥膜頭上氣源突然中斷時(shí)，控制閥應(yīng)處于全開(kāi)狀態(tài)，所以應(yīng)選用氣關(guān)型式控制閥。為“-”作用方向。     這時(shí)，操縱變量即流出量Q。增加時(shí)，被控變量液位是下降的，故對(duì)象為“-”作用方向。     以上這兩種情況說(shuō)明，對(duì)同一對(duì)象，其

46、控制閥氣開(kāi)、氣關(guān)型式的選擇及對(duì)象的作用方向都與操縱變量的選擇是有關(guān)的。 由于選擇流出量Qo 為操縱變量時(shí)、對(duì)象與控制閥都是“-”作用方向，為使整個(gè)系統(tǒng)具有負(fù)反饋?zhàn)饔?，?yīng)選擇反作用方向的控制器。（當(dāng)信號(hào)壓力中斷時(shí)，應(yīng)保證工藝設(shè)備和生產(chǎn)的安全，閥門(mén)在信號(hào)中斷后處于打開(kāi)位置，流體不中斷最安全選用氣關(guān)閥，氣關(guān)閥為-）  22.為什么要考慮控制器的正、反作用?如何選擇?     答:在控制系統(tǒng)中、要正確選擇控制器的作用方向，即“正”、“反”作用。選擇控制器的正、反作用的目的是使系統(tǒng)中控制器、執(zhí)行器、對(duì)象三個(gè)環(huán)節(jié)組合

47、起來(lái)，能在系統(tǒng)中起負(fù)反饋的作用。 選擇控制器正、反作用的一股步驟是首先由操縱變量對(duì)被控變量的影響方向來(lái)確定對(duì)象的作用方向，然后由工藝安全條件來(lái)確定執(zhí)行器的氣開(kāi)、氣關(guān)型式，最后由對(duì)象、執(zhí)行器、控制器三個(gè)環(huán)節(jié)作用方向組合后為“負(fù)”來(lái)選擇執(zhí)行器的正、反作用.23.被控對(duì)象、執(zhí)行器、控制器的正、反作用方向各是怎樣規(guī)定的?     答:被控對(duì)象的正、反作用方向規(guī)定為：當(dāng)操縱變量增加時(shí)，被控變量也增加的對(duì)象屬于“正作用”的；反之，被控變量隨操縱變量的增加而降低的對(duì)象屬于“反作用”的。    執(zhí)行器的作用方向

48、由它的氣開(kāi)、氣關(guān)型式來(lái)確定。氣開(kāi)閥為“正”方向；氣關(guān)閥為“反”方向。     如果將控制器的輸入偏差信號(hào)定義為測(cè)量值減去給定值，那么當(dāng)偏差增加時(shí)，其輸出也增加的控制器稱(chēng)為“正作用”控制器，反之，控制器的輸出信號(hào)隨偏差的增加而減小的稱(chēng)為“反作用”控制器。24對(duì)象的純滯后和容量滯后各是什么原因造成的？對(duì)控制過(guò)程有什么影響？  答：對(duì)象的純滯后一般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時(shí)間引起的。在控制通道如果存在純滯后，會(huì)使控制作用不及時(shí)，造成被控變量的最大偏差增加，控制質(zhì)量下降，穩(wěn)定性降低。在擾動(dòng)通道，如果存在純滯后，相當(dāng)于將擾動(dòng)

49、推遲一段時(shí)間才進(jìn)入系統(tǒng)，并不影響控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。  對(duì)象的容量滯后一般是由于物料或能量的傳遞需要通過(guò)一定的阻力而引起的。容量滯后增加，會(huì)使對(duì)象的時(shí)間常數(shù)T增加。在控制通道，T大，會(huì)使控制作用對(duì)被控變量的影響來(lái)得慢，系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。T小，會(huì)使控制作用對(duì)被控變量的影響來(lái)得快，系統(tǒng)的控制質(zhì)量有所提高，但時(shí)間常數(shù)不能太大或太小，且各環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)要適當(dāng)匹配，否則都會(huì)影響控制質(zhì)量。在擾動(dòng)通道，如果容量滯后增加，擾動(dòng)作用對(duì)被控變量的影響比較平穩(wěn)，一般是有利于控制的。25.什么叫生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化？生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化主要包含了哪些內(nèi)容？答：利用自動(dòng)化裝置來(lái)管理生產(chǎn)過(guò)程的方法稱(chēng)為生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化

50、。主要包含：自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)自動(dòng)操縱系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。26熱點(diǎn)偶有那些特點(diǎn)？用普通導(dǎo)線和補(bǔ)償導(dǎo)線作熱電偶的延長(zhǎng)線，效果有何不同？試證明補(bǔ)償導(dǎo)線的補(bǔ)償作用。答：熱電偶的特點(diǎn)有：測(cè)量精度教高，性能穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，產(chǎn)品互換性好；將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，便于信號(hào) 遠(yuǎn)傳和象現(xiàn)多點(diǎn)切換測(cè)；測(cè)量范圍廣，可達(dá)2002000，形式多樣，適用于各種測(cè)量條件。選用補(bǔ)償導(dǎo)線要求其在一定溫度范圍內(nèi)與所連接的熱電偶具有相同的熱電特性，型號(hào)相配，極性連接正確。補(bǔ)償導(dǎo)線的作用證明：如圖所示：回路中電勢(shì)為：EEab（t，t1）Ecd（t1，t0）由補(bǔ)償導(dǎo)線的性質(zhì)得：Ecd（t1,t0）=Eab(t1,t0)EEab（t，t1）Eab（t1，t0）Eab（t，t0）補(bǔ)：用普通導(dǎo)線做熱電偶得延長(zhǎng)線要求引入兩端得溫度相同熱電勢(shì)不同，故一般接熱電偶的冷端，因此冷端溫度依然是現(xiàn)場(chǎng)溫度。