第7章 比值控制系统
过程控制
前馈概念：当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控制器，根据扰动量的大小来改变控制量，以消除或减小扰动对被控量的影响。
由于被控量的偏差并不反馈到控制器，而是将扰动量前馈到控制器，所以叫前馈控制系统。
与反馈控制系统的区别：反馈控制是按被控量的偏差进行控制的。
它的前提条件是被控量必须偏离设定值。
前馈控制是按扰动量的变化进行控制的，被控量的偏差并不反馈到控制器。
6章：比值控制系统的概念：凡实现两个或两个以上参数维持一定比例关系的的控制系统。
分为两种形式：一、定比值控制系统1、开环比值控制系统2、单闭环比值控制系统，（解决的问题：不但可以实现副流量随主流量的变化而变化，还能克服副流量本身干扰对比值的影响，确保主、副流量比值不变。
）3、双闭环比值控制系统，（解决的问题：克服了主流量的扰动，而且使主、副物料总量恒定。
）二、变比值控制系统。
5章：串级控制系统的特点：1、串级控制系统对进入副回路的扰动有很强的克服能力。
2、由于副回路的存在，减小了对象的时间常数，提高了系统响应速度。
3、提高系统的工作效率，改善了系统控制质量。
4、串级系统有一定的自适应能力。
串级系统形成两个闭环。
内回路（副回路）在控制过程中起粗调作用。
外回路（主回路）用来完成细调任务，以最终保证被调量满足生产要求。
主回路设计原则：尽量选择直接反映控制目的的参数为主变量，不行时选择与控制目的有某种单指对应关系的间接参数作为主变量；所选的主变量必须有足够的变化灵敏度。
副回路设计原则：1、副回路应包括被控对象所受到的主要干扰2、参数的选择应使府湖路的时间常数小，控制通道短。
反应灵敏。
3、主、副回路工作频率应适当匹配。
为了主变量的稳定，主控制器必须具有积分环节，有主要扰动落在副回路外的，可以考虑采用PID控制器。
副控制器最好不带积分环节，因为积分环节会使跟踪变得缓慢。
一般只选P控制器就行。
控制器的正、反作用的选择顺序就是先副后正。
控制系统的设计核心就是调节器的设计，也就是调节规律的确定和调节器参数的整定。
工业过程控制考试知识点总结
⼯业过程控制考试知识点总结第1章1. 系统动态性能的常⽤单项指标有哪些？这些指标那些分别属于稳定性、准确性和快速性？会计算给定值单位阶跃响应下的性能指标。
P8，9，10解：单项性能指标主要有：衰减⽐n 、超调量与最⼤动态偏差A 、静差C 、调节时间T S 、振荡频率w 、振荡周期T 和峰值时间T P 等。
稳定性：衰减⽐，最⼤动态偏差。
准确性：静差，最⼤动态偏差。
快速性：调节时间，振荡频率。
1y 为第⼀个波峰值，y 3为与1y 相邻的同向波峰值，y （∞）为最终稳态值,X 1为设定值。
n=1y ：y 3；1100%()y y σ=?∞；A=最⾼峰-设定值；C=⼁X 1-y （∞）⼁;T 为相邻两个同向波峰之间的时间间隔。
2. 典型过程控制系统由哪⼏部分构成，并画出典型过程控制系统⽅框图？解：测量变送器、控制器、执⾏器和被控对象.第2章1. 热电偶的中间温度定律及中间导体定律？什么是热电偶冷端补偿？常⽤补偿⽅法的应⽤场合？补偿导线的作⽤？解：中间温度定律：E AB (t ，t o )=E AB (t ，t n )+E AB (t n ，t o )中间导体定律：在热电偶回路中接⼊中间导体后，只要中间导体两端的温度相同，则对热电偶的热电动势没有影响。
接⼊多种导体时亦然。
热电偶冷端补偿：实际应⽤时热电偶冷端温度波动较⼤给测量带来误差，为降低影响，通常⽤补偿导线作为热电偶的连接导线。
补偿导线的作⽤：将热电偶的冷端延长到距热源较远且温度⽐较稳定的地⽅。
常⽤补偿⽅法的应⽤场合：（1）查表法。
只能⽤于临时测温。
（2）仪表零点调整法。
适宜冷端温度稳定的场合。
（3）冰浴法。
⼀般⽤于热电偶的检定。
（4）补偿电桥法。
⼴泛⽤于热电偶变送电路中。
（5）半导体PN结补偿法。
2.常⽤热电偶分度号有那些，每种热电偶主要的优缺点是什么？解：3.什么是基本误差？精度的定义？从经济和实⽤的⾓度选择仪表的精度等级？解：基本误差：基本误差⼜称引⽤误差或相对百分误差，是⼀种简化的相对误差。
串级控制系统通用方块图
炉膛温度
7
主对象 — 由主变量表征其主要特征的工艺设备或过 程，其输入量为副变量，输出量为主变量。
副对象 — 由副变量表征其特性的工艺生产设备或过 程，其输入量为系统的操纵变量，输出量为副变量。 炉出口温度对象
炉膛温度对象
8
主控制器 — 按主变量的测量值与给定值的偏差进行 工作的控制器，其输出作为副控制器的 给定值。
➢所以，主控制器的正、反作用就只取决于主对象的符号。
为了保证回路中各环节总的符号乘积为负，当主对象的符
号为 “+”时，主控制器必须是“－”号，即选择反作
用；而当主对象的符号为“－”时，主控制器必须是“+”
号，选择正作用。
15
【例题】 如图所示的精馏塔提馏段温度与加热蒸汽流量串 级控制系统中，执行器选为气关式，试确定主、副控制器的 正、反作用。
副控制器 — 按副变量的测量值与主控制器的输出信 号的偏差进行工作的控制器，其输出直 接控制执行器的动作。
炉出口温度控制器
炉膛温度控制器
9
主回路 — 由主测量变送器、主控制器、副回路等效 环节和主对象组成的闭合回路，又称外环 或主环。
副回路 — 由副测量变送器、副控制器、执行器和副 对象所组成的闭合回路，又称内环或副环。
10
方块图：
工艺控制流程图：
11
串级控制系统通用方块图:
12
串级控制系统在结构上具有如下特点： ➢在串级控制系统中，有两个闭环负反馈回路，每个回路都有自 己的控制器、测量变送器和对象，但只有一个执行器。 ➢两个控制器采用串联控制方式，主控制器的输出作为副控制器 的给定值，而由副控制器的输出来控制执行器的动作。 ➢主回路是一个定值控制系统，副回路则是一个随动控制系统。
7选择性控制系统
绿油塔液位与脱丙烷塔进料选择性控制系统方块图
第7章 选择性控制系统
7.2 选择性控制系统的类型
例3.具有逻辑提量功能的锅炉燃烧控制系统
工作过程分析参见 第5章5.2.6
两套连续型选择性控制系统，共同完成提负荷时先提空 气量后提燃料量，而降负荷时则先降燃料量后降空气量 ，从而实现具有逻辑提量功能的比值控制系统。
第7章 选择性控制系统
7.2 选择性控制系统的类型
对于选择变送器输出信号的连续型选择性控制系统，至少 需采用两个或两个以上的变送器，且变送器的输出信号均送 入选择器，选择器选择符合要求的信号送至调节器，实现控 制功能。
化学反应器热点温度选择性控制系统
第7章 选择性控制系统
7.2 选择性控制系统的类型
过程控制
Process Control
上篇 过程控制系统
第7章 选择性控制系统
本章要点 ◇ 选择性控制的概念 ◇ 选择性控制系统的类型
◇ 选择性控制系统的设计
本章学习目标 ◇ 掌握选择性控制的基本概念 ◇ 了解选择性控制系统的类型 ◇ 掌握各类选择性控制系统的工作原理、设计方法与适用场合 ◇ 理解积分饱和现象产生的原因
连续型选择性控制系统
选择调节器的输出信号 选择变送器的输出信号
第7章 选择性控制系统
7.2 选择性控制系统的类型
在选择调节器输出信号的连续型选择性控制系统中，一 般具有两台连续型调节器，它们的输出通过一台选择器（高 选器或低选器）后，送往调节阀。这两台调节器一台在正常 情况下工作，一台在非正常情况下工作。
7.2.3 混合型选择性控制系统
混合型选择性控制系统中,既包含有开关型选择的内容， 又包含有连续型选择的内容。
带下限接点 当燃气压力 低于下限值 时，关闭控 制阀，防止 “回火”
过程控制系统第7章 思考题与习题
第7章 思考题与习题1．基本练习题（1）什么叫比值控制系统？它有哪几种类型？画出它们的原理框图。
答：1）比值控制系统就是实现副流量2F 与主流量1F 成一定比值关系，满足关系式：21F K F的控制系统。
2）比值控制系统的类型：开环比值控制系统、单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、变比值控制系统。
3）结构原理图分别如图7-1，图7-2，图7-3，图7-4所示：图7-1开环比值控制系统（a ）开环比值控制系统原理图（b ）开环比值控制系统方框图图7-2单闭环比值控制系统（a）单闭环比值控制系统原理图 （b ）单闭环比值控制系统方框图（a ）原理图（b ）方框图(a) 原理图(b) 方框图（b）方框图图7-3双闭环比值控制系统（a）双闭环比值控制系统原理图（b）双闭环比值控制系统方框图（b）方框图图7-4变比值控制系统（a）变比值控制系统原理图（b）变比值控制系统方框图（2）比值控制中的比值与比值系数是否是一回事？其关系如何？答：1）工艺要求的比值系数K，是不同物料之间的体积流量或重量流量之比，而比值器参数K’，则是仪表的读数。
它与实际物料流量的比值K，一般情况下并不相等。
因此，在设计比值控制系统时，必须根据工艺要求的比值系数K计算出比值器参数K’。
当使用单元组合仪表时，因输入-输出参数均为统一标准信号，所以比值器参数K’必须由实际物料流量的比值系数K折算成仪表的标准统一信号。
2）当物料流量的比值K一定、流量与其检测信号呈平方关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈平方关系。
当物料流量的比值K一定，流量与其检测信号呈线性关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈线性关系。
（3）什么是比值控制中的非线性特性？它对系统的控制品质有何影响？在工程设计中如何解决？答：1）比值控制系统中的非线性特性是指被控过程的静态放大系数随负荷变化而变化的特性。
2）非线性特性使系统的动态特性变差。
过程控制工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
过程控制工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.随动控制系统的超调量σ是表征控制系统( )的指标。
答案:稳定性2.比值控制系统通常采用乘法器实现，因为除法器方案在回路中引入了非线性。
答案:正确3.大口径控制阀的增益与小口径控制阀增益相比，（）。
答案:大口径控制阀增益大4.过程输出变量和输入变量之间随时间变化时动态关系的数学描述，称为（）数学模型答案:动态5.按过程时间特性，过程动态数学模型可分为连续和（）两大类。
答案:离散6.过程输出变量和输入变量之间不随时间变化时的数学关系，称为过程的（）模型。
答案:静态7.根据过程内在机理，应用物料和能量平衡及有关的化学、物理规律建立过程模型的方法是（）答案:机理建模方法8.系统辩识方法建立的模型不具有放大功能，即不能类推到不同型号的放大设备或过程中。
答案:正确9.根据过程输入输出数据确定过程模型的结构和参数的建模方法称为( )答案:系统辩识方法10.精馏塔中上升蒸汽量越多，轻组分越容易从塔顶馏出，但消耗能量也越大.答案:正确11.前馈控制器的设计不需要过程对象的数学模型。
答案:错误12.温度变送器的量程由100C变为200C，则变送器的增益（）答案:减小13.衰减比是控制系统( )指标.答案:稳定性14.衰减比n=( )表明控制系统的输出呈现等幅振荡，系统处于临界稳定状态.答案:1:115.机理建模适用范围广，操作条件可进行类比，便于从小试进行扩展和放大处理。
答案:正确16.控制阀常见的流量特性有线性、（）、快开特性、抛物线特性等。
答案:对数17.Fail-close控制阀的增益是负的。
答案:错误18.Fail-open 类型的控制阀，其增益是正的。
答案:错误19.泵将机械能转化为热能，使液体发热升温，因此，在泵运转后，应及时打开出口阀答案:正确20.改变进口导向叶片的角度，主要是改变进口气流的角度来可以改变离心式压缩机流量答案:正确21.离心式压缩机不一定要设计防喘振控制系统。
第7章 复杂过程控制系统
r
冷却水(F2)
出料
①进料流量、进料入口温度 及其化学成分，表示为Fl； ②冷却水的入口温度和阀前 压力，表示为 F2。
2
连续反应釜单回路温度控制系统
F2 Tr 温度检测变送单元 控制器 执行器 夹套 釜壁
F1 釜 T1
连续反应釜单回路温度控制系统框图
问题： 来自于冷却水的干扰F2会使夹套温度T2很快 发生变化 ，怎样及时抑制干扰F2对反应温 度T2的影响 ？ 关键： 把T2的变化及时检测到并加以控制，就可以 使调节阀尽早动作。
G02 ( s ) K 02 T02 s 1
Gc2 (s) Kc2 Gv (s) Kv Gm2 (s) Km2
' K K K ( T s 1) K ' c2 v 02 02 G02 ( s) ' 02 1 Kc2 Kv K02 Km2 (T02 s 1) T02 s 1
令
2 可写成标准形式： s 2 20 s 0 0
当 0 1 时
2 ' 1 ( T T 2 01 02 ) 串 =0 1- = ' 2 T01T02
' 而对于单回路： 单 0
'2 1 (T01 T02 ) '2 1 2 ' T01T02
23
2．两步整定法
1）在工况稳定、主副回路闭合的情况下，主控制器采 用纯比例控制，且比例度置于100%，用衰减曲线法（ 如n=4:1）整定副控制器参数，求得副控制器在4:1衰 减过程下的比例度δ2s和衰减振荡周期T2s。 2）将副控制器的比例度置为δ2s，把副回路等效成主 回路的一个环节，用同样的方法整定主控制器参数， 求得主控制器的比例度δ1s和衰减振荡周期T1s。 3）根据求得的δ2s、T2s、δ1s、T1s，按经验公式计 算出主、副控制器的比例度、积分时间和微分时间 。 4）按照先副后主、先比例后积分再微分的次序将系 统投入运行，并观察过渡过程曲线，必要时进行适 当的调整，直到系统的控制质量符合要求为止。
比值控制系统详解
制
就是把工艺上要求的流量比折算成在控制系统对应的电信号之比。
系 统
(具体内容请参阅教材 )
过 程 控 制 系 统 仿 真
第
7
7.2 比值控制系统设计
章
比
本节主要讲述比值控制系统中的比值控制方式选择原则、主从物料的选择原则及比值
值
控制的工程整定方法。
控
制 系
统
7.1 比值控制系统基础知识
过
7.2 比值控制系统设计
当从物料量受到干扰发生波动时，和单闭环比值控制 系统及双闭环比值控制系统一样，调节从物料流量，保 证主物料量和从物料量比值不变。
当主被控对象（即第三参量）受到干扰引起被控发生 变化时，主控制器的输出将发生变化，也就是改变了比 值控制器的设定值，即改变了主、从物料的比值。
【例7-3】 变比值控制系统在硝酸铵中和反应 中的应用。利用氨和硝酸中和反应生产硝酸 铵的流程如图7.8所示。
动后的数值相对应，保持主动量和从动量的比值不变。
第
7
7.1 比值控制系统基础知识
章
7.1.2 比值控制系统的类
比型
值 控
3．双闭环比值控制系统
制
系
可见主动量控制回路是一定值控制系统，而从动量控制回路是一个随动控制系统。
统
和单闭环比值控制系统相比，双闭环比值控制系统的突出优点如下：
过
（1）控制系统更为稳定
（1）工艺流程图；（2）原理方框图 图7.2 开环比值控制系统
第
7
7.1 比值控制系统基础知识
章
7.1.2 比值控制系统的类
比型
值
控
1．开环比值控制系统
制
系 统
1）当系统处于稳定工作状态时，两物料的流量满足比值关系。 2）当主动量受到干扰而发生变化时，系统通过比值器及设定值按比
过程控制系统智慧树知到答案章节测试2023年青岛理工大学
第一章测试1.前馈控制是过程工业中最常用的控制策略，简单实用且应用广泛。
（）A:错B:对答案:A2.工业生产对过程控制的三项基本要求为：安全性.经济性和稳定性。
（）A:错B:对答案:B3.调节时间是反映控制系统快速性的一个指标。
（）A:对B:错答案:A4.余差是系统的最终稳态偏差，即过渡过程终了时新稳态值与设定值之差。
（）A:对B:错答案:A5.过程控制系统由被控对象.测量变送器.控制器和调节器组成。
（）A:错B:对答案:A第二章测试1.建立动态数学模型的基本方法有机理分析法和经验建模法。
（）A:错B:对答案:B2.为了简化控制系统的分析和设计，常把执行机构.控制器和测量变送环节结合起来考虑，看作是一个广义对象。
（）A:对B:错答案:B3.控制阀的气关形式就是（）A:无信号，阀开B:信号增大，开度减小C:无信号，阀关D:信号增大，开度增大答案:AB4.DDZ-III型仪表的标准信号范围为0~10mADC。
（）A:错B:对答案:A5.测量变送环节的滞后，包括T和τ都会引起测量动态误差。
（）A:对B:错答案:A第三章测试1.纯比例控制器有一个缺点就是当设定值改变后总是存在一定的余差。
（）A:错B:对答案:B2.微分作用常用来抵消比例作用带来的不稳定趋势。
（）A:对B:错答案:B3.对于被控变量是温度的系统，控制器一般选用PID特性。
（）A:错B:对答案:B4.调节器参数的工程整定方法有（）A:衰减振荡法B:反应曲线法C:临界比例度法D:理论计算整定法答案:ABC5.比例作用是依据偏差大小动作的。
（）A:错B:对答案:B第四章测试1.串级控制系统主回路是随动控制系统。
（）A:对B:错答案:B2.串级控制系统参数整定步骤应为先副环后主环。
（）A:对B:错答案:A3.在串级控制系统中，主控制器设定值的类型分别为外给定。
（）A:对B:错答案:B4.串级控制系统主.副对象的时间常数之比，T01/T02＝3～10为好，主.副回路恰能发挥其优越性，确保系统高质量的运行。
《过程控制与自动化仪表》习题答案
《过程控制与自动化仪表》习题答案篇一：2012过程控制及其自动化仪表A卷参考答案：号学：名姓：级班业专装：院学安徽农业大学2011~2012学年第二学期试卷 (A卷)考试形式:闭卷笔试，2小时，满分100分适用专业:09电气一、单项选择题(共10小题，每小题2分，共20分)(注意：第一大题答案请写入下面的答题卡中)1、控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫做( B ) A、负反馈 B、正反馈 C、前馈2、某测温仪表范围为200~1000℃，根据工艺要求，温度指示值不允许超过±6℃，则应选仪表的精度等级为( A )A、级B、级C、级 3、常见的自动控制系统是一个( C )系统。
A、开环控制B、前馈控制C、反馈控制 4、积分作用可用来( A )A、消除余差B、克服纯滞后C、克服容量滞后 5、下列表达式中，表示比例积分调节规律的是( A ) A、?MV?K1p(DV?TDVdt)B、?MV?Kp(DV?TdDVD)C、?MV?KpDV I?dt6、压力表的测量使用范围一般为其量程的( A )处。
A、1/3~2/3B、1/37、常见的调节阀按其工作方式分有气动、电动和液动，其中加工、安装和维护工作量大，但动力强劲，常用于航空航天、矿山机械的是 ( C ) A、电动调节阀 B、气动调节阀 C、液动调节阀8、如图所示直通双座阀，下列表述正确的是( A )A、适于大压差场合B、不适于大管径场合C、泄漏量较小9、对象受到阶跃输入后，输出达到新的稳态值的％所需的时间，就是( B ) A、放大倍数 B、时间常数 C、纯滞后时间10、有些工艺对象不允许长时间施加较大幅度的扰动，在实验法建立其数学模型时应采用( B )A、阶跃响应曲线法B、方波响应曲线法C、最小二乘法二、判断题(共5小题，每小题2分，共10分)( ×)1、工业过程控制系统大部分是随动系统。
( ×)2、被调参数为温度的对象，时间常数和滞后都比较小。
过程控制系统课后习题
过程控制系统课后习题(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第二章1什么是对象特性为什么要研究对象特性答：研究对象特性是设计控制系统的基础；为了能使控制系统能安全投运并进行必要的调试；优化操作。
2什么是对象的数学模型静态数学模型与动态数学模型有什么区别答：对对象特性的数学描述就叫数学模型。
静态：在输入变量和输出变量达到平稳状态下的情况。
动态：输出变量和状态变量在输入变量影响下的变化情况。
3建立对象的数学模型有什么意义答：1,控制系统的方案设计；2控制系统的调试和调节器参数的确定；3制定工业过程操作优化方案；4新型控制方案及控制策略的确定；5计算机仿真与过程培训系统；6设计工业过程的故障检测与诊断系统。
4建立对象的数学模型有哪两种方法答：机理建模和实验建模。
机理建模：由一般到特殊的推理演绎方法，对已知结构、参数的物理系统运用相应的物理定律或定理，根据对象或生产过程的内部机理，经过合理的分析简化而建立起描述系统各物理量动静态性能的数学模型。
实验建模步骤：1确定输入变量与输出变量信号；2测试；3对数据进行回归分析。
5反应对象特性的参数有哪些各有什么物理意义他们对自动控制系统有什么影响答：K—放大系数。
对象从新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。
T—时间参数。
时间参数表示对象受到输入作用后，被控变量的变化快慢。
桃—停滞时间。
输入发生变化到输出发生变化之间的时间间隔。
6评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些各自的定义是什么单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。
衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n；过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A；超调量：第一个波峰值y与最终稳态值y之比的百分数；残余偏差C：过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态Y与设定值之间的偏差。
(大学物理电路分析基础)第7章二阶电路分析
作用
阻尼比决定了二阶电路的响应 速度和振荡幅度，对电路的稳 定性有很大影响。
分类
根据阻尼比的大小，可以分为 欠阻尼、临界阻尼和过阻尼三
种情况。
自然频率
定义
自然频率是二阶电路在没有外部激励时自由振荡的频率，表示为ωn， 它等于电路的总电感与总质量的比值。
计算公式
自然频率的计算公式为ωn = sqrt(K/m)，其中K是弹簧常数，m是电 路的总质量。
赫尔维茨判据
赫尔维茨判据也是一种基于系统 极点的判据，通过计算系统函数 的零点和极点来判断系统的稳定 性。
乃奎斯特判据
乃奎斯特判据是一种基于频率域 分析的判据，通过分析系统的频 率响应来判断系统的稳定性。
稳定性分析方法
时域分析法
时域分析法是一种直接分析法，通过求解电路的微分方程来分析系统的动态响应和稳定 性。
大学物理电路分析基 础 第7章 二阶电路分 析
目 录
• 二阶电路的概述 • 二阶电路的响应分析 • 二阶电路的稳定性分析 • 二阶电路的阻尼比和自然频率 • 二阶电路的实例分析
01
二阶电路的概述
二阶电路的定义
二阶电路
由两个或更多电容元件或电感元 件组成的电路，其中每个元件有 两个端子。
定义中的关键点
频域分析法
频域分析法是一种间接分析法，通过将电路方程转化为频率域下的传递函数来分析系统 的稳定性。
04
二阶电路的阻尼比和自 然频率
阻尼比
定义
阻尼比是衡量二阶电路中阻尼作 用的参数，表示为ζ，它等于阻 尼电阻与电路总电阻的比值。
计算公式
阻尼比的计算公式为ζ = R/2L， 其中R是阻尼电阻，L是电路的总 电感。
二阶电路必须包含两个电容元件 或电感元件，且每个元件有两个 端子。
过程控制知到章节答案智慧树2023年东北电力大学
过程控制知到章节测试答案智慧树2023年最新东北电力大学第一章测试1.生产过程中引起被控量偏离其给定值的各种因素称为扰动。
参考答案:对2.当被控量受到扰动偏离给定值后，使被控量恢复为给定值所需改变的物理量称为控制量。
参考答案:对3.工业过程对系统控制性能的要求，可以概括为稳定性、准确性和快速性。
参考答案:对4.过渡过程时间是反映控制系统稳定性的性能指标。
参考答案:错5.最大动态偏差是指过渡过程结束后，给定值与被控量稳态值的差值，它是控制系统静态准确性的衡量指标。
参考答案:错第二章测试1.响应速度ε越大，说明在单位阶跃扰动下，被调量的最大变化速度越大，即响应曲线越陡，惯性越大。
参考答案:对2.有自平衡能力对象的自平衡率ρ越大，表示自平衡能力越弱。
参考答案:对3.实验法建模过程中，测试阶跃响应曲线时，其扰动量的数值应足够大，一般约为额定负荷的8%—10%。
错4.实验法建模过程中，为防止其他干扰因素的影响，同一阶跃响应曲线应在相同工况下重复测试多次。
参考答案:错5.工程上常用的由阶跃响应曲线求取对象传递函数的方法有切线法和两点法。
参考答案:错第三章测试1.比例控制器中，随着比例带的增大，系统的静态偏差将加大。
参考答案:对2.控制系统中的微分时间越小，微分作用越弱，系统越稳定，最终静态偏差为零。
错3.微分控制作用对恒定不变的偏差没有克服能力。
参考答案:对4.对于一个实际的生产过程，其广义被控对象的增益可以是负数也可以是正数，适当选取控制器是作用方式，就可以保证系统工作在负反馈控制方式下。
参考答案:对5.控制系统中的积分时间越小，系统的振荡加强，最终静态偏差越大。
参考答案:错第四章测试1.被控对象扰动通道的纯迟延对控制质量不利。
错2.控制系统对象扰动通道的纯迟延对控制质量没什么影响。
参考答案:对3.如果被控对象的控制通道的时间常数越大，阶次越高，则控制系统的控制质量将降低。
参考答案:对4.临界比例带法和衰减曲线法是在开环状态下的整定方法。
FX3版第7、8章
（1）一阶惯性数字滤波 模拟量反馈信号pv(t)采样后用一阶惯性数字滤波器来滤除干扰噪声，Tf是
滤波器的时间常数。输入滤波常数 = Tf /（Tf +TS），TS为采样周期。 （0～1）越大滤波效果越好；过大会使系统的响应迟缓。
（2）不完全微分PID
微分容易引入高频干扰。为此在微分部分增加了一阶惯性滤波。下式是不
完全微分PID的传递函数，微分增益KD是不完全微分的滤波时间常数与微分 时间TD的比值。
（3）反馈量微分PID 设定值SVn的突变将会使误差EVn和PID的输出量MVn突变，为了消除给定值 突变的影响，只对反馈量PVnf 微分。不考虑给定值的变化（即令SVn为常 数），有
2．闭环控制的工作原理 闭环负反馈控制可以使测量值PVn等于或跟随设定值SVn。假设实际温度值 c(t)低于给定的温度值，误差EVn为正，mv(t)将增大，使执行机构（电动调节 阀）的开度增大，进入加热炉的天然气流量增加，加热炉的温度升高，最终 使实际温度接近或等于设定值。
3．闭环控制反馈极性的确定 闭环控制必须保证系统是负反馈，如果系统接成了正反馈，将会失控。
均值会降低PL编程 不同型号的PLC可连接1、2、4台FX3U-4AD-ADP。M8280～M8283为ON和 OFF时，通道1～4分别为电流输入和电压输入。D8280～D8283用来保存来自 通道1～4的输入数据。D8284～D8287用来设置通道1～4的平均次数（1～ 4095）。 D8288用于保存适配器的错误信息。 图7-3中，适配器的通道1和通道2分别被设置为电压输入和电流输入。开机 时将错误信息M8288中的第6位（硬件错误）和第7位（通信数据错误）清零。 在运行时将D8288中的错误信息传送到M0～M15。 通道1和通道2的平均值滤波的次数为8，D200和D201用来存放通道1和通道2 的A-D转换的平均值。
第七章 进气道与尾喷管的参数选择
第七章 进气道与尾喷管的参数选择进气道、尾喷管和发动机是飞机动力装置的三个主要组成部分，其中发动机是核心。
航空发动机本身就带有进气道和尾喷管，发动机的设计工作者也要进行进气道和尾喷管的设计，所以进气道和尾喷管可说成是飞机设计和发动机设计的结合部，由于它们同时直接与飞机的飞行状态（飞行速度和高度等）和发动机的工作状态都有关系，所以比较复杂，存在着相互协调和匹配的问题。
随着飞行M 数的提高，进气道和尾喷管在动力装置中所占的地位也越来越重要，有的超音速飞机，在最大加力状态下，进气道和尾喷管所产生的推力已占相当大的比重，越来越引起飞机设计工作者的重视。
§7.1 进气道的参数选择进气道是喷气飞机动力装置的主要组成部分之一，它直接影响发动机的正常工作和最大效率的发挥，同时也在很大程度上影响飞机的飞行性能。
随着现代飞机和发动机性能的不断提高，对进气道的要求也越来越高，进气道与发动机工作的协调和匹配问题也日益复杂，越来越需要把整个飞机的动力装置做为一个整体，进行一体化的设计，这方面有专门的文献资料。
本章内容仅限于简要介绍常规的对进气道参数进行初步选择的基本方法，以满足飞机总体方案初步设计的需要。
进气道的功能是将流入进气道的空气减速增压，将一部分动能转变为压力能，然后提供给发动机。
在亚音速飞行时，进入发动机的空气增压主要是在压气机中进行，在进气道中的增压作用不大。
但随着飞行速度的增大，进气道的增压作用则越来越大，当飞行M 数加大到M=1.2～1.4时，进气道和压气机对气流的增压作用就几乎相同了。
当飞机以更高的飞行速度飞行时，进气道的增压作用更强。
比如当M＞3时，进气道对气流的增压比已接近40:l，此时压气机的增压作用就变成次要的了。
可见对进气道的增压作用不能忽视。
气流在进气道增压过程中，总是要有压力损失的。
这是由于有摩擦，当速度场不均匀或气流分离时产生涡流和热交换而引起的。
在超音速时，还会因激波的产生而引起压力的损失。
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7.1.1 比值控制系统特点
比值控制系统的特征: 是实现两个或两个以上物料保持一定比例关系。 1. 主物料，也称为主动量:
在要保持一定比例关系的物料中，把起主导作用的物料。
2. 从物料，也称为从动量: 另一种随主物料的变化而成比例地变化的物料
3. 在过程控制中经常保持比例的参量是流量，故常用下式表示
第 7 章 比 值 控 制 系 统
过 程 控 制 工 程 及 仿 真 － － 基 于 MATLAB/Simulink
7.1 比值控制系统基础知识
7.1.2 比值控制系统的类型
2．单闭环比值控制系统
单闭环比值控制系统是在开环比值控制系统上增加对副物料的闭环控制回路， 用以实现主、副物料的比值保持不变。工艺流程图及原理框图如图7.3所示。
可见，变比值控制是一种内外环嵌套的复合控制，内 环控制从物料的变化，外环控制第三参量的变化。通过 第三参量的变化实现系统的变比值控制。 主动量和从动量经检测、变送后送入除法器相除，除 法器的输出即为它们的比值，同时又是比值控制器的测 量值。 系统在稳定工作状态下，主被控变量（即第三参量） 稳定，主控制器的输出也稳定不变并和比值控制器信号 相等，从物料量控制阀门稳定于某一开度，控制器的比 值恒定。 当主物料量受到干扰发生波动时，除法器输出要发生 改变，从物料控制系统调节从物料控制阀门开度，使从 动量也发生变化，保证主物料量和从物料量比值不变。 当从物料量受到干扰发生波动时，和单闭环比值控制 系统及双闭环比值控制系统一样，调节从物料流量，保 证主物料量和从物料量比值不变。 当主被控对象（即第三参量）受到干扰引起被控发生 变化时，主控制器的输出将发生变化，也就是改变了比 值控制器的设定值，即改变了主、从物料的比值。
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7.1 比值控制系统基础知识
7.1.2 比值控制系统的类型
1．开环比值控制系统
1）当系统处于稳定工作状态时，两物料的流量满足比值关系。 2）当主动量受到干扰而发生变化时，系统通过比值器及设定值按比 例去改变控制阀的开度，调节从动量使之与主动量仍保持原有的比例 关系。 3）当从动量受到外界干扰（如温度、压力扰动）波动时，由于是开 环控制，没有调节从动量自身波动的环节，也没有调整主动量的环节， 故两种物料的比值关系很难保持不变，系统对此无能为力。 开环比值控制是理解比例控制工作机理的基础，在实际工程上很少 应用。
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7.1 比值控制系统基础知识
7.1.2 比值控制系统的类型
2．单闭环比值控制系统
【例7-1】 利用单闭环比值随动控制实现水泥生产中萤石自动配料。 水泥生产中，为了降低水泥中fCaO（游离氧化钙，又称游离钙）含量，提高水泥熟料质量，要求 在石灰石中按一定比例自动连续地掺加萤石。利用如图7.4所示的单闭环比值控制的方式可以实现萤石 与石灰石比例的恒定，达到了提高水泥质量的目的。
流量检测
除法器
变送器
变送器
流量检测
Q1 流量检测
除法器
Q1 变送器
（2）
流量检测
图5.4 （2） 变比值控制系统
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7.1 比值控制系统基础知识
7.1.2 比值控制系统的类型
4．变比值控制系统
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7.1 比值控制系统基础知识
7.1.2 比值控制系统的类型
2．单闭环比值控制系统
单闭环比值控制系统的四种工作情况：
（1）当在系统处于稳定工作状态时，主、副物料流量的比值恒定。 （2）当主物料流量不变，副物料流量受到扰动变化时，可通过副流量的闭合回路调整 副物料流量使之恢复到原设定值，保证主、副物料流量比值一定。 （3）当主物料流量受到扰动变化，而副物料不变时，则按预先设置好的比值使比值器 输出成比例变化，即改变给定值，根据给定值的变化，发出控制命令，以改变调节阀的 开度，使副流量跟随主流量而变化，从而保证原设定的比值不变。 （4）当主、副物料流量同时受到扰动变化时，调节器在调整副物料流量使之维持原设 定值的同时，系统又根据主物料流量产生新的给定值，改变调节阀的开度，使主、副物 料流量在新的流量数值的基础上，保持原设定值的比值关系不变。 总之, 单闭环比值控制系统虽然能保持主、副物料流量比值不变，但是无法控制主物 料的流量不变，因此，对生产过程的生产能力没有进行控制。该控制系统能保证主、副 物料的流量比值不变，同时，系统结构简单，因此在工业生产过程自动化中应用较广。
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7.1.2 比值控制系统的类型
3．双闭环比值控制系统
【例7-2】 双闭环比值控制在磷酸二铵生产中的运用
(具体内容请参阅教材)
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本章内容与 目录
本章描述了比值控制的基本概念，介绍了比值控制的基本特点、 比值控制系统的设计及其控制器参数整定等基础知识，并通过实例仿真 进行了各类比值控制系统设计及整定。 通过本章，读者对比值控制的基本概念、特点和设计方法有较为 全面的认识，并通过仿真深化对比值控制的理解。
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7.1 比值控制系统基础知识
7.1.2 比值控制系统的类型
3．双闭环比值控制系统
可见主动量控制回路是一定值控制系统，而从动量控制回路是一个随动控制系统。
和单闭环比值控制系统相比，双闭环比值控制系统的突出优点如下：
K Q2 Q1
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7.1.2 比值控制系统的类型
根据生产过程中工艺容许的负荷、干扰、产品质量等 要求不同，实际采用的比值控制方案也不同。 比值控制系统分为：1. 开环比值控制系统； 2. 单闭环比值控制系统； 3. 双闭环比值控制系统； 4. 变比值控制系统等。
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7.1.3 比值系数计算
比值控制系统的控制过程是通过对主、从动量以及第三参量的检测与控制实现的。一个物理量通常 多种检测方式，不同检测方式的比值系数计算方法也有相应的差别。
常见的流量检测有：
差压式流量计通过测量流动过程中两点的压力差，然后根据压力差与流量关系实现流量检测； 靶式流量计通过测量流动过程中某一点的靶面压力，然后根据靶面压力与流量关系实现流量检测； 浮子流量计通过将流动过程中某一点处流体引入浮子流量计，测量浮子悬浮的高度，然后根据悬浮 高度与流量关系实现流量检测； 椭圆齿轮式容积流量计、涡轮流量计、涡计流量计是将该流量计引入流动过程中某一点，测量旋转 体的转速，然后根据转速与流量关系实现流量检测； 电磁流量计则用于测量导电液体，根据电磁感应原理，利用感应电动势测量流量。
主物料 主物料 主流量Q1 主流量Q1
Q2
FT
FT
干扰
干扰
主对象
主对象
÷
FC
YC
÷
FC
YC
FT
FT
从物料 从流量Q2
从物料
（1）
从流量Q2
（1）
变送器 给定值
检测
+
变送器
主控制器
检测
副流量控制阀 副流量对象
干扰
+ -
给定值
+
比值控制器
干扰 主对象 主对象
主控制器
+ -
比值控制器
副流量控制阀
变送器
副流量对象
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7.1.2 比值控制系统的类型
3．双闭环比值控制系统
在双闭环比值控制系统工作时，若主动量受到干扰发生波动，则主动量回路对其进行定值控制，使主 动量始终稳定在给定值附近，同时从动量控制回路也会随主动量的波动进行调整；当从动量受到扰动发 生波动时，从动量控制回路对其进行定值控制，使从动量始终稳定在定值附近，而主动控制回路不受从 动量波动的影响。 因此，因扰动而发生的主动量和从动量波动利用各自控制回路分别实现实际值与给定值吻合，从而保 证主、副物料流量的比值恒定。 当调节主动量给定值时，主动量控制回路调节主动量实际值和给定值吻合；同时，根据主动量与从动 量的比值及新的主动量给定值，系统给出从动量控制回路的输入值。 通过从动控制回路的调节控制使从动量的实际值与该输入值吻合，即从动控制量的实际值与主动量变 动后的数值相对应，保持主动量和从动量的比值不变。
（1）控制系统更为稳定 对主动量的定值控制克服了干扰对主动量的影响，因此主动量变化平稳，从动量也将平稳，进 而系统的总物料流量稳定，更好地满足了生产工艺要求。 （2）系统更易于调节 当需要改变主动量的设定值时，主动量控制回路通过调节控制使主动量的输出值改变为新设定 值，同时从动量也将随主动量按给定比值变化。 因此，当需要调整负荷时，只要改变主动量回路控制器的给定值，就可同步调整主动量和从动 量，并保持主动量和从动量的比值不变。
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