《计算机控制技术》复习思考题 第1章 第2章

《计算机控制技术》复习思考题第一章自动控制系统基本概念1.自动控制系统的组成一个简单的自动控制系统，均可概括成两大部分：一部分是自动化装置控制下的生产设备，称为被控对象；另一部分是为实现自动控制所必须的自动化仪表设备，简称为自动化装置，它包括测量变送器、调节器和执行器等。

简单的自动控制系统由被控对象、测量变送器、调节器及执行器四大部分组成。

2.术语a)被控对象？调节器？执行器？测量变送器？b)被控变量，y？设定值，g？测量值，z？偏差，e？干扰，f？调节参数？在被控对象中，需要控制一定数值的工艺参数叫做被控变量，用字母y表示。

被控变量的测量值用字母：表示，按生产工艺的要求，被控变量希望保持的具体数值称为设定值，用字母譬表示。

被控变量的测量值与设定值之间的差值叫做偏差，用字母e表示，e=g-z。

在生产过程中，凡能影响被控变量偏离设定值的种种因素称为干扰，用字母，表示。

用来克服干扰对被控变量的影响，实现控制作用的参数叫做调节参数。

c)反馈？负反馈、正反馈？把系统（或环节）的输出信号直接或经过一些环节重新返回到输入端的做法叫做反馈。

如果反馈信号能够使原来的信号减弱，也就是反馈信号取负值，那么就叫做负反馈。

如果反馈信号取正值，反馈信号使原来的信号加强，那么就叫做正反馈。

自动控制系统绝对不能单独采用正反馈。

d)闭环系统？一个一个信号沿着箭头的方向传送，最后又回到原来的起点，形成一个闭合的回路，如此循环往复，直到被控对象的被控变量值达到或接近设定值为止，所以这种自动控制系统是闭环系统。

自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。

3.自动控制系统方框图?4.自动控制系统的分类？按照工艺过程需要控制的参数值即设定值是否变化和如何变化来分类，而将闭环自动控制系统分为定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统三大类。

按调节器具有的控制规律来分类，如位式、比例、比例积分、比例微分、比例积分微分等控制系统。

定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统？5.过渡过程a)静态、动态？自动控制系统的平衡（静态）是暂时的、相对的和有条件的，不平衡（动态）才是普遍的、绝对的、无条件的。

一个自动控制系统在正常工作时，总是处于一波未平、一波又起、波动不止、往复不息的动态过程中。

b)过渡过程的概念？自动控制系统在动态过程中，被控变量随时间而变化的过程称为自动控制系统的过渡过程，也就是系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。

c)阶跃干扰？所谓阶跃干扰就是在某一瞬间干扰突然地阶跃式地加到系统上，并一直保持而不消失，如图1-4所示，自t0时刻始，阶跃干扰的幅值为A。

阶跃干扰作用d)过渡过程的基本形式、示意图，及其特点？图1-5自动控制系统过渡过程的基本形式6.自动控制系统的品质指标a)最大偏差或超调量、衰减比、静差、回复时间、振荡周期或频率的定义、所表征的意义？最大偏差、超调量及衰减比表示系统的稳定性能，回复时间表示系统的快速性，这两方面都反映了系统的动特性；而余差表示系统静特性的好坏，反映系统的精度。

b)各品质指标的一般取值范围？i.一般取衰减比n在4～10之间ii.余差的数值可正可负。

对余差大小的要求应根据具体情况而定。

对于控制要求较高的系统，被控变量越接近设定值越好，即余差越小越好，而有些系统的余差也可稍大些。

iii. 一般是在稳态值的上下规定一个小范围，当被控变量进入这一范围并不再越出时，就认为被控变量已经达到新的稳态值，或者说过渡过程已经结束。

这个范围一般定为稳态值的±5％（也有的定为±2％）。

按照这个规定，回复时间就是从干扰开始作用之时起，直至被控变量进入新稳态值的±5％（或土2％）的范围内且不再越出时为止所经历的时间。

第二章 被控对象的特性7. 被控对象的特性指的是什么？就是指对象各个输入量与输出量之间的函数关系。

8. 通道、控制通道、干扰通道？干扰作用和控制作用都是引起被控变量变化的因素。

由对象的输入参数至输出参数的信号联系称为通道；控制作用至被控变量的信号联系称为控制通道；干扰作用至被控变量的信号联系称为干扰通道。

9. 被控对象的特性参数及其确定a) 放大系数K 是用来表征对象静态特性的参数，而时间常数T s 和滞后时间τ都是用来表征对象受到干扰作用后被控变量是如何变化的，是反映对象动态特性的参数。

b) 放大系数放大系数越大，被控变量对这个量的变化就越灵敏，但稳定性差；而放大系数小，对象控制不够灵敏，但稳定性好。

如下图所示的水箱液位对象，其放大系数K=？iq L K ∆∆=c) 滞后时间 i. 被控对象的被控变量的变化落后于干扰的现象叫滞后。

滞后分纯滞后和过渡滞后两种。

ii. 纯滞后纯滞后又叫传递滞后，一般用τ0表示。

它是由于物料量或能量的传送过程需要一定的时间而造成的。

纯滞后使被控变量不能立刻随负荷的变化而变化，而要等一段时间以后，才开始变化。

它是单纯地延迟了被控变量开始变化的时间。

具有纯滞后的对象及反应曲线，绘图iii.过度滞后表示。

过渡滞后又叫容量滞后，一般用τn多容量对象：具有两个或两个以上容量的对象，称为多容量对象，如夹套式蒸汽加热器、串联的液位容器等。

双容量对象的过渡曲线图2-4 双容量对象图2-5 双容量对象的过渡情况iv.对象的容量系统和阻力越大，容量的个数越多，则过渡滞后时间越长，过渡过程就越慢。

实际对象中，往往是纯滞后与过渡滞后同时存在，很难严格区别，常常把两者合起来统称为滞后时间τ，即：n τττ+=0d) 时间常数所谓时间常数T s 就是被控对象受到阶跃扰动作用后，被控变量以初始变化速度达到新的稳定值所需的时间。

时间常数是说明被控变量变化快慢的参数，一般用T s 表示。

一般说来，时间常数T s 小，则对象惯性小，被控变量变化速度快，不易控制。

反之时间常数大，则对象惯性大，被控变量变化速度慢，控制较平稳。

如何在过渡过程曲线上作图表达单容对象和双容对象的时间常数图2-6 不同时间常数的对象及其响应曲线e)10. 被控对象特性的求解方法a) 数学模型法一阶单容对象的微分方程式？d d siL T L K q t+=b) 实验测取法 i. 阶跃反映法：用实验的方法测取对象在阶跃输入作用下，输出量随时问的变化规律。

阶跃反应衄线法是一种比较简单但精度较差的动态特性测试方法。

ii. 矩形脉冲曲线法：当对象处于稳定工况下，在时间t 0突然加一阶跃干扰，幅值为A ，到时间t 1时突然去掉阶跃干扰。

这时测得的输出量随时间而变化的规律，称为对象的矩形脉冲特性，而这种形式的干扰称为矩形脉冲干扰。

这是测取对象动态特性的常用方法之一第3章 测量变送器及其特性11. 测量变送器是测量传感器和变送器的组合。

测量变送器是自动控制系统的一个重要组成部分，用它来检测生产过程的各种热工参数，并转换成标准信号送至调节器。

调节器将根据它所传送来的信号经比较和计算而动作。

12. 测量变送器的特性可以看成是一个比例环节。

13. 测量变送器的特性a) 测量传感器的特性 b) 电动变送器的特性 14. 测量变送器的性能指标a) 真实值、测量值？要进行测量的物理量具有客观存在的量值，这一量值就称为真实值，用x 0表示；而通过检测仪表测量得到的结果称为测量值，也叫仪表示值，用x 表示。

b) 绝对误差、相对误差？绝对误差：x x x -=∆实际相对误差：%10000⨯∆=x x δ标称相对误差：%100⨯∆=xx x δ差引用相对误差：%100m inm ax ⨯-∆=x x x m δx max 、x min ——表示仪表刻度标尺的上限值和下限值。

c) 衡量测量变送器的技术性能指标有基本误差、精度等级、仪表的变差、仪表的灵敏度和分辨力等。

i. 基本误差仪表的基本误差是指在规定的技术条件下（所有影响量在规定值范围内），仪表全量程诸示值中的最大引用相对误差，即%100m inm ax ⨯-∆=x x x man jδΔx max ——仪表全量程诸示值中的最大绝对误差值。

ii.精度等级精度等级为0.5级的仪表，其允许误差为±0.5％，也就是说，该仪表各点示值的绝对误差均不得超过仪表量程（刻度范围）的±0.5％。

工业用仪表的精度等级一般为0.5级以下。

iii.仪表的变差 示值变差：对某一测量点所得到的正、反行程两次示值之差称为该测量点上的示值变差 仪表的变差：在整个仪表量程范围内，诸测点中最大示值变差称为该仪表的变差。

合格的仪表，其变差不得超过仪表的允许误差。

iv.仪表的灵敏度仪表输出信号的变化量△L 和引起这个输出变化量的被测变化量△X 的比值，称为仪表的灵敏度通常规定仪表刻度标尺上的分格值不应小于仪表允许误差的绝对值。

v.仪表的分辨力仪表响应输入量微小变化的能力称为仪表的分辨力，常用分辨率或灵敏限来表示。

分辨力是指能引起仪表指示器发生可见变化的被测量的最小变化量。

一般仪表的分辨力（灵敏限）应不大于仪表允许误差绝对值的1/2。

15.温度测量变送器16.空气湿度测量传感器17.压力和压差测量变送器18.流量测量变送器19.液位测量变送器20.成分分析测量变送器21.第七章22.请根据图1所示的空调系统工艺流程图，设计一套串级控制系统以控制室内温度。

请：a)简要分析工艺流程b)分析控制通道、干扰通道c)绘制控制系统方框图d)简述控制流程内图1 空气处理机组工艺流程图23.分析图1所示的空调系统工艺流程图，请设计一套简单自动控制系统以控制室内温度。

a)绘制控制系统方框图b)简述控制流程24.。