过程控制-期末复习题.doc

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1、《过程控制》复习：看图分析题：1．下图为某控制系统采用I调节时，在不同的积分速度S0下的响应过程。试说明图示箭头方向代表积分速度S0作何种改变？并总结积分速度S0改变对响应过程影响。1．答：图示箭头方向代表积分速度S0作增大改变。增大积分速度将会降低控制系统的稳定程度，直到最后出现发散的振荡过程。积分速度愈大，调节阀的动作愈快，就愈容易引起和加剧振荡，与此同时，振荡频率将愈来愈高，最大动态偏差则愈来愈小。被调量最后都没有偏差，这是I调节器的特点。2．下图为某控制系统采用PD调节时，不同的微分时间TD下的响应过程。试说明图示箭头方向代表微分时

2、间TD作何种改变？并总结微分时间TD改变对响应过程影响。2．答：图示箭头方向代表微分时间TD作减小改变。微分调节动作总是力图抑止被调量的振荡，它有提高控制系统稳定性的作用。适度引入微分动作后，可以允许稍许减小比例带，同时保持衰减率不变。大多是PD控制系统随着微分时间增大，其稳定性提高，表现在可以减少偏差，减少短期最大偏差和提高了振荡频率。但某些特殊系统也有例外，当TD超出某一上限值后，系统反而变得不稳定了。u(t)y(t)Δu3.对象的阶跃响应曲线如下图。用一阶惯性环节加纯迟延来近似对象的阶跃响应曲线，试用作图法来辨识系统的传递函数。3.答

3、：u(t)Δu计算题1．对某温度控制系统采用PID调节器。在调节阀扰动量Δμ=40%时，测得温度控制对象的阶跃响应特性参数：稳定时温度变化Δθ(∞)=30℃；时间常数T=100s；纯迟延时间τ=10s。温度变送器量程为0～100,且温度变送器和调节器均为DDZ-Ⅲ型仪表。①试用动态特性参数法（Z-N公式）选择PID调节器参数，②已知干扰系数F计算公式中的α=1.73，试求调节器δ、TI、TD的刻度值。1．解：①采用动态特性参数法，按Z-N公式：计算等效调节器的等效比例增益，即：因为等效调节器用调节器、变送器和调节阀组成，因此：其中变送器转换

4、系数：调节阀的转换系数：这样调节器的比例增益实际值为：相应的比例带实际值为：调节器积分时间TI的实际值为：调节器微分时间TD的实际值为：干扰系数F为：相应的比例带刻度值为：调节器积分时间TI的刻度值为：调节器微分时间TD的刻度值为：2．已知对象控制通道（包括被控对象、测量变送器、调节阀组成）阶跃响应曲线数据如下表所示，调节量阶跃变化Δμ=50%。时间/min00.20.40.60.81.01.2被调量200.1201.1204.0227.0251.0280.0302.5时间/min1.41.61.82.02.22.4被调量318.0329.

5、5336.0339.0340.5341.0①用一阶惯性环节加纯迟延近似该对象，试用两点法确定K、T和τ值（t1=0.8、t2=1.2）；②应用稳定边界法选择PI调节器参数δ、TI。2．解：系统数学模型为：频率特性为：由式：由式：所以：（2分）3．对某温度控制系统采用PID调节器。已知：临界比例带δcr=30%，临界振荡周期Tcr=40s①试用稳定边界法选择PID调节器参数δ、TI、TD；②已知干扰系数F计算公式中的α=1.46，试求调节器δ、TI、TD的刻度值。3．解：采用稳定边界法，可得调节器的比例带实际值为：调节器积分时间TI的实际值为

6、：调节器微分时间TD的实际值为：干扰系数F为：相应的比例带刻度值为：调节器积分时间TI的刻度值为：调节器微分时间TD的刻度值为：4．已知一液位对象，其矩形脉冲响应试验结果如下表所示：t/s01020406080100120140160180h/cm000.20.61.21.61.82.01.91.71.6t/s200220240260280300320340360380400h/cm10.80.70.70.60.60.40.20.20.150.15已知矩形脉冲幅值Δμ=30%阀门开度变化，脉冲宽度Δt=20s，液位变送器量程为0～200cm

7、,且液位变送器和调节阀均为DDZ-Ⅲ型仪表。①试将该矩形脉冲响应曲线转换为阶跃响应曲线；②用一阶惯性环节加纯迟延近似该对象，试用两点法确定K、T和τ值（t1=120、t2=180）；③应用特性参数法选择PI调节器参数δ、TI。4．解：将矩形脉冲响应曲线转换为阶跃响应曲线：，可得数据如下：t/s01020406080100120140160180h/cm000.20.823.65.47.49.31112.6t/s200220240260280300320340360380400h/cm13.614.415.115.816.41717.417.

8、617.817.9518.1系统数学模型为：根据Z-N公式：因为等效调节器由调节器、变送器和调节阀组成，因此：其中变送器转换系数：调节阀的转换系数：这样调节器的比例增益实际值为：