清华黄德先过控作业答案解析.PDF

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1、1.5解：（1）截面积乘液位升高即流入流出量差：FdH(QQQ)dt…………………………………..(1123以及流量与液位关系RH/Q…………………………………………(222RH/Q…………………………..……………..(333dHR2R3由（1、（2、（3可知：F()HQ1dtRR23（2）RR23H(s)1R2R3G(s)=Q1(s)R2R3R2R3FsFs1RRRR2323于是RR23K＝(s->0)RR23RR23T＝FRR231.6(此题值得注意,先弄清楚题目要求的对象是什么,然后要注意其中”近似”的技

2、巧)解：物料平衡：Vdp(pQpQ)dt(QQ)dt/MRT11212气体阻尼：QRpp111整理得到：MVdppp1Q2RTdtRR11又ρ近似为常数，因此p也近似为常数。p1RT，可整理为VVMVdppp1Q2pdtRR1111.7热量平衡式：DdtQC()dtQC()dtCVdAABB其中λ为汽化热，θ为出口温度，D为蒸汽流量，C为比热容（均相等）……整理有d545.4D0.8Bdt控制通道的传递函数：5.4G(s)D(s)/(s)15s1扰动通道的传递函数：

3、0.8G(s)(s)/(s)2B5s11.9解：设水槽为线性阻尼：2RH/Q20/10000.02s/cmdHHFQdtR得：RGs()FRs1T＝FR＝5000×0.02＝100sR92.1解：（a）物料温度升高时,燃料量要减少,因此是反作用.（b）液位升高时,给水量应减少,而由于是气关式,应增大输入信号,是为正作用.2.4解：气关式的阀门Kv为负（1）传递方框图扰动Qdr＋y调节器Gp（s）阀门Kv-Gc(s)-测量变送Km（2）＝40％被控过程：dHdHHFQQQQ=H/R增量形式微分方程FQio

4、doidtdtR1RG(s)p1FRs1FsR干扰通道传递函数：Ys()Gs()pQs()1GsGsGsGs()()()()dcvmpGs()p1(KKKGs)cvmpR…………………………(2.4.1)KKRvmFRs10.030.032810.0330s3.110000.03s140%代入数据33对Q＝56cmcm/she()y()Qk560.542cmdd310给定通道传递函数Ys()GsGsGs()()()cvpQs()1GsGsGsGs()()()()vcvmpKKGs

5、()cvp1(KKKGs)cvmpKRv………………………………(2.4.2)KKRvmFRs1280.0340%2.12810.0330s3.110000.03s140%代入数据Y(s)21＝Q(s)300s31vhy()r()/Km210.50.5/1310.162cm（3）＝120％时R0.03由(2.4.1)可知k＝KvKmR1.713对Q＝56cmcm/sd0.03he()y()Qk560.988cmd1.7KvR0.7由(2.4.2)可知k＝＝

6、KvKmR1.7对r＝0.5mAhy()rK()/m0.70.50.5/11.70.294cm比较（2）（3）结果可知增大将导致系统的残差变大（4）液位调节器若改用PI调节器，由于引入了积分作用，因此h残差为0。2.5(这题涉及到仪表量程问题,如果在考试中相信一定会给出,如果没给一定要问老师或者自己写明所用量程)解：系统框图类似2.4Kc＝1/＝5Kv=10%/mAKm＝（20－4）/2＝8mA/MPa扰动通道传递函数0.003Ys()Gs()0.003p30s1Ds()1KKKGs()0.0033

7、02.2scvmp1510830s10.003D=50％时，e()y()Dk500.068MPa<0.2MPa2.2故该系统可以满足控制要求。用0~10mA量程则:Km5/AMPam0.003Gs()30s1.75D0.0857也能符合要求补充题：12.11a.不需要b.需要c.不需要d.需要12.15改变控制回路的参数，如果振荡频率改变，说明是控制回路引起的振荡；如果振荡频率不变，说明是外部干扰引起的振荡12.16积分饱和，需要重新整定控制器R92.1解：（a）物料温度升高时,燃料量要减少,因此是反作用.（b

8、）液位升高时,给水量应减少,而由于是气关式,应增大输入信号,是为正作用.2.4解：气关式的阀门Kv为负(这题作对的同学甚少,我认为对主通