过程控制复习要点和习题问题详解(3,4)

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过程控制工程复习资料及习题

过程控制工程复习资料及习题

总复习第一章的概念1、典型的反馈控制系统基本组成框图:2、自动控制系统基本控制方式:(1)、反馈控制方式;(2)、开环控制方式;(3)、复合控制方式。

3、基本要求的提法:可以归结为稳定性(长期稳定性)、准确性(精度)和快速性(相对稳定性)。

第二章要求:1、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法;2、牢固掌握传递函数的概念、定义和性质;3、明确传递函数与微分方程之间的关系;4、能熟练地进行结构图等效变换;5、明确结构图与信号流图之间的关系;6、熟练运用梅逊公式求系统的传递函数;例1 某一个控制系统动态结构图如下,试分别求系统的传递函数:)()(,)()(1211s R s C s R s C ,)()(,)()(2122S R S C s R s C 。

串连补偿元件放大元件执行元件被控对象反馈补偿元件测量元件输出量主反馈局部反馈输入量--43213211243211111)()(,1)()()(G G G G G G G s R s C G G G G s G s R s C --=-=例2 某一个控制系统动态结构图如下,试分别求系统的传递函数:)()(,)()(,)()(,)()(s N S E s R s E s N s C s R s C 。

例3:将上图汇总得到:1()i t 2()i t 1()u t ()c t ()r t 1R 2R 1C 2C +_+_+_Ka11C s21C s21R 1R()R s ()C s 1()U s 1()U s 1()U s 1()I s 1()I s 2()I s 2()I s 2()I s ()C s (b)(t)i R(t)u r(t)111=-⎰-=(t)]dti (t)[i C 1(t)u 2111(t)i R c(t)(t)u 221=-⎰=(t)dt i C 1c(t)22+_+_+-11C s21R 21C s11R ()R s ()C s (s)H(s)(s)G G 1(s)(s)G G R(s)C(s)2121+=(s)H(s)(s)G G 1(s)G -N(s)C(s)212+=例4、一个控制系统动态结构图如下,试求系统的传递函数。

(完整版)过程控制复习要点和习题答案(3,4)

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(完整版)过程控制复习要点和习题答案(3,4)第三章321调节器1.掌握P、PI、PD,PID调节的特点,各调节规律定义公式,其阶跃响应。

积分时间的大小相应的积分作用怎样?微分时间的大小其作用怎样?比例度如何求取?2.无扰动切换是指什么?3.了解微分先行的PID算法主要用于解决什么问题?对什么有微分作用?4.了解比例先行的PID算法有什么特点?5.掌握PID微分方程及差分方程?6.掌握调节器的正反作用判断。

执行器7.掌握解执行器的作用、类型、由哪两部分组成?各部分的作用是什么?8.了解气动执行器和电动执行器各有什么特点?9.掌握什么是气开阀,什么是气关阀。

按什么原则、如何来选择气开或气关方式?10.掌握调节阀流量特性的定义;理想流量特性的定义、分类和特点;11.工作流量特性的定义,串联管道中调节阀流量特性的变化12.S值是指什么?S值的大小对流量特性的影响?13.掌握选择调节阀的流量特性的三原则?14.了解电-气转换器起什么作用?为什么要用阀门定位器?15.掌握构成一个安全火花型防爆系统的充要条件是什么?安全火花型防爆系统的组成结构。

16.了解防爆栅有哪几种类型?17.了解危险场所分为哪几类?危险程度最高的是哪一类?第一类危险场所又分为哪几级?第八章控制对象的特性测试1.掌握利用机理法建立单容/双容对象的数学模型。

2.掌握什么是具有自衡能力的对象?具有滞后的一阶二阶特性的表示式;什么是无自衡能力的对象?具有滞后的一阶二阶特性的表示式。

3.掌握什么是飞升曲线?单容对象或多容对象的飞升曲线可用哪些参数来表征?4.掌握如何测定飞升曲线和方波响应曲线?测得方波响应曲线后如何获得飞升曲线(获取飞升曲线的原理和方法)。

5.掌握由飞升曲线来确定一阶对象,了解确定二阶对象的传递函数的方法。

6.掌握测定对象动特性的方法分类第三次作业(P108)1(2)某比例积分调节器的输入,输出范围均为4~20mA DC,若设ó=100%,T1=2MIN,稳态时其输出为6mA,若在某一时刻输入阶跃增加1mA,试求经过4min后调节器的输出。

过程控制复习要点和习题答案(3,4)

过程控制复习要点和习题答案(3,4)

第三章调节器1.掌握P、PI、PD,PID调节的特点,各调节规律定义公式,其阶跃响应。

积分时间的大小相应的积分作用怎样微分时间的大小其作用怎样比例度如何求取2.无扰动切换是指什么3.了解微分先行的PID算法主要用于解决什么问题对什么有微分作用4.了解比例先行的PID算法有什么特点5.掌握PID微分方程及差分方程6.掌握调节器的正反作用判断。

执行器7.掌握解执行器的作用、类型、由哪两部分组成各部分的作用是什么8.了解气动执行器和电动执行器各有什么特点9.掌握什么是气开阀,什么是气关阀。

按什么原则、如何来选择气开或气关方式10.掌握调节阀流量特性的定义;理想流量特性的定义、分类和特点;11.工作流量特性的定义,串联管道中调节阀流量特性的变化12.S值是指什么S值的大小对流量特性的影响13.掌握选择调节阀的流量特性的三原则14.了解电-气转换器起什么作用为什么要用阀门定位器15.掌握构成一个安全火花型防爆系统的充要条件是什么安全火花型防爆系统的组成结构。

16.了解防爆栅有哪几种类型17.了解危险场所分为哪几类危险程度最高的是哪一类第一类危险场所又分为哪几级第四章控制对象的特性测试1.掌握利用机理法建立单容/双容对象的数学模型。

2.掌握什么是具有自衡能力的对象具有滞后的一阶二阶特性的表示式;什么是无自衡能力的对象具有滞后的一阶二阶特性的表示式。

3.掌握什么是飞升曲线单容对象或多容对象的飞升曲线可用哪些参数来表征4.掌握如何测定飞升曲线和方波响应曲线测得方波响应曲线后如何获得飞升曲线(获取飞升曲线的原理和方法)。

5.掌握由飞升曲线来确定一阶对象,了解确定二阶对象的传递函数的方法。

6.掌握测定对象动特性的方法分类第三次作业(P108)1(2)某比例积分调节器的输入,输出范围均为4~20mA DC,若设ó=100%,T1=2MIN,稳态时其输出为6mA,若在某一时刻输入阶跃增加1mA,试求经过4min后调节器的输出。

《过程控制系统》复习要点2.0版概述

《过程控制系统》复习要点2.0版概述

《过程控制系统》复习要点:1.无自平衡能力的单容纯滞后过程的传递函数P16Wo(s)=sT a 1 式中Ta 为过程的积分时间常数、Ta=C 0 2.有自衡能力单容纯滞后过程的数学模型P12q 1-q 2=A dt dh ①将式变成增量形式△q 1-△q 2△q 2=2R h ∆ 或R 2=2q h ∆∆ 将 ①②式进行拉氏变=)(0s W )()(1S Q S H =122+CS R R =100+S T K T0 液位过程时间常数 ,220C R T =K0 液位过程的时间常数,K 0=R 2C 液位过程的容量系数3.常用的压力检测仪表的类型P47弹性式压力表;弹性式压力表是根据弹性元件受力变形的原理,将被测压力转换为位移来测量的。

(弹簧管式压力表、膜片压力表、文管式压力表)液柱式压力表;液柱式压力表是根据流体静力学原理,将被测压力转换成位移来测量的。

(单管压力计、U 形管压力计)电气式压力表;活塞式压力表是将被测压力转换成电容、电势、电阻等电量的变化间接来测量压力。

(应变片式压力计、霍尔片式压力计、热电式真空计)活塞式压力表;活塞式压力表是根据液压机传递压力的原理,将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的重量进行测量。

通常作为标准仪器对弹性压力表进行校验与刻度4.调节阀理想的流量特性P117理想的流量特性,就是在阀前后压差为一定的情况下(△p=常量)得到的流量特性。

它取决于阀芯的形状。

不同的阀芯曲面可以得到不同的理想流量特性,理性流量特性有直线流量特性、对数流量特性、快开流量特性与抛物线流量特性四种.5.控制方案设计的阶跃响应性能指标P1421.余差(静态偏差)C :余差是指系统过度过程终了时给定值与被控参数稳态值之差。

它是一个重要的静态指标,一般要求余差不超过预定值或接近零。

2.衰减率:衡量系统过度稳定性的一个动态指标,一般取0.75-0.93.超调量:对于定制系统来说,超调量是指被控参数第一个波峰与给定值的差与给定值的百分比。

过程控制试题及答案解析

过程控制试题及答案解析

三:简答题32分1.什么是PID,它有哪三个参数,各有什么作用?怎样控制?答:PID是比例-积分-微分的简称。

其三个参数及作用分别为:(1)比例参数KC,作用是加快调节,减小稳态误差。

(2)积分参数Ki,作用是减小稳态误差,提高无差度(3)微分参数Kd,作用是能遇见偏差变化趋势,产生超前控制作用,减少超调量,减少调节时间。

2.正反方向判断气开气关,如何选择?P84答:所谓起开式,是指当气体的压力信号增大时,阀门开大;气关式则相反,压力增大时,阀门关小。

气动调节阀气开气关形式的选择,主要从工艺生产的安全来考虑的。

详见例题3-5气开气关调节阀的选择主要是从生产安全角度和工艺要求考虑的,当信号压力中断时应避免损坏设备和伤害操作人员。

如阀门处于开的位置时危害性小,则应选气关式反之选用气开式。

3.控制器正反方向判断P133答:所谓作用方向,就是指输入作用后,输出的变化方向。

当输入增加时,输出也增加,则成该环节为“正环节”,反之,当输入增加时,输出减少,则称“反作用”。

具体步骤(1),判断被控对象的正/反作用那个方向,主要由工艺机理确定。

(2)确定执行器的正/反作用方向由安全工艺条件决定。

(3)确定广义对象的正/反作用方向(4)确定执行器的正/反作用方向4.串级系统方框图P176及特点是什么?答:特点(1)减小了被控对象的等效时间常数;(2)提高了系统工作频率;(3)对负载变化有一定的自适应能力。

5.前馈反馈的区别有哪些?答:(1)控制依据:反馈控制的本质是“基于偏差来消除偏差”,前馈控制是“基于扰动消除扰动对被控量的影响”。

(2)控制作用发生时间方面:反馈控制器的动作总是落后于扰动作用的发生,是一种“不及时”的控制;扰动发生后,前馈控制器及时动作。

(3)控制结构方面:反馈为闭环控制,存在稳定性问题,即使闭环环节中每个系统都是稳定的,但闭环后稳定与否,还需要进一步分析;前馈属于开环控制,各环节稳定,系统必然稳定。

过程控制复习要点和习题答案(3,4)

过程控制复习要点和习题答案(3,4)

第三章调节器1.掌握P、PI、PD,PID调节的特点,各调节规律定义公式,其阶跃响应。

积分时间的大小相应的积分作用怎样?微分时间的大小其作用怎样?比例度如何求取?2.无扰动切换是指什么?3.了解微分先行的PID算法主要用于解决什么问题?对什么有微分作用?4.了解比例先行的PID算法有什么特点?5.掌握PID微分方程及差分方程?6.掌握调节器的正反作用判断。

执行器7.掌握解执行器的作用、类型、由哪两部分组成?各部分的作用是什么?8.了解气动执行器和电动执行器各有什么特点?9.掌握什么是气开阀,什么是气关阀。

按什么原则、如何来选择气开或气关方式?10.掌握调节阀流量特性的定义;理想流量特性的定义、分类和特点;11.工作流量特性的定义,串联管道中调节阀流量特性的变化12.S值是指什么?S值的大小对流量特性的影响?13.掌握选择调节阀的流量特性的三原则?14.了解电-气转换器起什么作用?为什么要用阀门定位器?15.掌握构成一个安全火花型防爆系统的充要条件是什么?安全火花型防爆系统的组成结构。

16.了解防爆栅有哪几种类型?17.了解危险场所分为哪几类?危险程度最高的是哪一类?第一类危险场所又分为哪几级?第四章控制对象的特性测试1.掌握利用机理法建立单容/双容对象的数学模型。

2.掌握什么是具有自衡能力的对象?具有滞后的一阶二阶特性的表示式;什么是无自衡能力的对象?具有滞后的一阶二阶特性的表示式。

3.掌握什么是飞升曲线?单容对象或多容对象的飞升曲线可用哪些参数来表征?4.掌握如何测定飞升曲线和方波响应曲线?测得方波响应曲线后如何获得飞升曲线(获取飞升曲线的原理和方法)。

5.掌握由飞升曲线来确定一阶对象,了解确定二阶对象的传递函数的方法。

6.掌握测定对象动特性的方法分类第三次作业(P108)1(2)某比例积分调节器的输入,输出范围均为4~20mA DC,若设ó=100%,T1=2MIN,稳态时其输出为6mA,若在某一时刻输入阶跃增加1mA,试求经过4min后调节器的输出。

过程控制复习题答案

过程控制复习题答案

过程控制复习题答案一、选择题1. 在过程控制中,闭环控制系统与开环控制系统的主要区别在于()。

A. 是否有反馈环节B. 是否使用计算机C. 是否有控制器D. 是否有执行器答案:A2. PID控制器中,P代表()。

A. 比例B. 积分C. 微分D. 预测答案:A3. 在过程控制中,以下哪个不是控制系统的基本组成部分()。

A. 被控对象B. 测量元件C. 操作人员D. 控制器答案:C二、填空题1. 过程控制中,控制器的输出信号通常驱动_______来改变被控变量。

答案:执行器2. 闭环控制系统的控制目标是使被控变量保持在_______值。

答案:设定点3. 在PID控制器中,积分作用可以消除系统的_______误差。

答案:稳态三、简答题1. 简述过程控制中前馈控制与反馈控制的主要区别。

答案:前馈控制是在干扰发生之前,根据干扰的预测值来调节控制器的输出,以抵消干扰的影响。

而反馈控制则是在干扰发生后,通过测量被控变量的实际值与设定值之间的偏差,来调节控制器的输出,以达到控制目的。

2. 描述PID控制器中比例、积分、微分三个作用的特点及其在控制系统中的作用。

答案:比例作用根据偏差的大小来调节输出,偏差越大,调节作用越强。

积分作用可以消除稳态误差,使系统达到无误差的稳态。

微分作用可以预测偏差的变化趋势,提前进行调节,从而提高系统的响应速度和稳定性。

四、计算题1. 给定一个一阶系统,其时间常数为5秒,试计算在单位阶跃输入下,系统达到95%稳态值所需的时间。

答案:根据一阶系统的响应特性,达到95%稳态值所需的时间大约为3个时间常数,即15秒。

2. 对于一个二阶系统,其自然频率为4 rad/s,阻尼比为0.5,试计算系统的临界阻尼时间。

答案:临界阻尼时间可以通过公式\(\tau_c = \frac{1}{\omega_n\sqrt{1-\zeta^2}}\)计算,其中\(\omega_n\)为自然频率,\(\zeta\)为阻尼比。

过程控制复习知识点

过程控制复习知识点

第一章1.过程控制系统的组成调节器、调节阀、被控过程、检测变送2.过程控制系统的分类1)按系统的结构特点分类反馈控制系统、前馈控制系统、前馈—反馈控制系统2)按给定值信号的特点分类定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统3.过程控制系统的质量指标系统是衰减震荡的过程、衰减比和衰减率、余差、调节时间,峰值时间第二章1.数学模型的建立方法解析法:根据过程的内在机理,通过静态与动态物料平衡关系,建立数学模型的方法自衡过程和无自衡过程。

2.实验法a.阶跃响应法,试验时需要注意的问题1)试验测定前,被控过程应处于相对稳定的工作状态2)输入阶跃信号的幅值不能过大,也不能过小3)分别输入正负阶跃信号,并测取其响应曲线作对比4)在相同的条件下重复测试几次b.矩形响应法3.混合法第三章1.变送器的类型和特点差压变送器、温度变送器、流量变送器、液位变送器温度变送器的分类是直流毫伏变送器、热电隅温度变送器(热电效应)、热电阻温度变送器温度变送器的特点:(1)采用低漂移,高增益的运算放大器作为主要放大器,具有线路简单和良好的可靠性,稳定性及各项技术性能。

(2)在配热电隅和热电阻的变送器中采用线性化电路,使其输出电流I与被测温度呈线性关系,测量精度高(3)线路中采用了安全火花防暴技术措施,可用于易燃易爆场合(4)采用DC24V集中供电,实现了二线制接线方式液位变送器迁移的原因:差压变送器安装位置与容器液相取压点不在同一个平面上。

2.仪表的选择1)量程的选择2)仪表等级的选择3.仪表的应用1)零点的调整:将变压器的测量起始点由零点迁移到某一点正值或负值2)量程的调整的目的:使变压器输出的信号的上限值Ymax与输入测量信号上限值Ymax相对应。

意义:工程应用中变送器进行零点迁移与量程调整可以提高其灵敏度。

第四章1.理解调节器在控制系统的工作原理2.调节器的分类1)按使用的能源:气动调节器和电动调节器2)按结构形式来分:基地式调节器、单元组合调节器、组装式调节器3)按信号类型:模拟调节器和数字式调节器3.调节器作用方式的选择4.调节规律对控制系统的影响PID调节器参数对系统的影响1)比例度是反映比例控制作用强弱的一个参数。

河南理工大学-过程控制-复习知识点(全)

河南理工大学-过程控制-复习知识点(全)

1、过程控制系统的组成和各部分的作用。

自动控制系统由被控对象、测量变送器、执行器(控制阀)和控制器组成。

被控对象:是指被控制的生产设备或装置。

测量变送器:用于测量被控变量,并按一定的规律将其转换为标准信号作为输出。

执行器:常用的是控制阀,接受来自控制器的命令信号,用于改变控制阀的开度。

控制器:它将被告控变量的测量值班与设定值进行比较,得出偏差信号e(t),并按一定规律性输出控制信号u(t)2、过程控制常用策略有哪些?各自的优缺点?反馈控制:优:能补偿任意扰动缺:1控制作用是滞后的,2调节过程是一个试差的过程,试差过程容易不稳定。

前馈控制:优:在扰动影响被控变量之前就可以将扰动补偿掉缺:1测量成本高需要增加扰动检测装置,23、简要阐述工业生产对过程控制的要求。

安全性、经济性、稳定性4、控制系统设计与实现的主要步骤。

(1)确定控制目标,选择被控变量(2)选择测量参数和测量仪表(3)操作变量的选择与主要扰动的分析(4)操作变量与被控变量的配对(5)控制方案与控制算法选择(6)执行器的选择(7)控制系统的现场安装、调试与投运5、机理建模方法的主要步骤。

(1)根据建模对象和模型的使用目的进行合理的假设(2)根据过程内在机理建立数学方程(3)简化模型6、测量误差形成的原因?测量信号一般的处理方法有哪些?原因:1、仪器自身的误差;2安装造成的误差;3、测量时的误差7、控制系统主要性能指标有哪些?各自的含义是什么?余差(e):系统过渡过程终了时给定值与被控参数稳定值之差;最大偏差(A):被控参数第一个波的峰值与给定值的差;衰减比(n):振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比;衰减率(f):经过一个周期后,波动幅度衰减的百分比;过渡过程时间(ts):系统过渡过程曲线进入新的稳定值的5%或2%范围内所需的时间;峰值时间(tp):系统过渡过程曲线到达第一个峰值所需的时间,反映系统响应的灵敏程度;8、三种常规反馈控制模式分别是什么?说明各自的原理、作用以及对系统性能的影响。

过程控制习题及答案

过程控制习题及答案

第1章绪论思考题与习题1-1 过程控制有哪些主要特点?为什么说过程控制多属慢过程参数控制?解答:1.控制对象复杂、控制要求多样2. 控制方案丰富3.控制多属慢过程参数控制4.定值控制是过程控制的一种主要控制形式5.过程控制系统由规化的过程检测控制仪表组成1-2 什么是过程控制系统?典型过程控制系统由哪几局部组成?解答:过程控制系统:一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。

组成:控制器,被控对象,执行机构,检测变送装置。

1-3简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动〔干扰〕量、设定〔给定〕值和偏差的含义?解答:被控对象自动控制系统中,工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。

被控变量被控对象要求保持设定数值的工艺参数。

操纵变量受控制器操纵的,用以克制扰动的影响,使被控变量保持设定值的物料量或能量。

扰动量除操纵变量外,作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。

设定值被控变量的预定值。

偏差被控变量的设定值与实际值之差。

1-4按照设定值的不同形式, 过程控制系统可分为哪几类?解答:按照设定值的不同形式又可分为:1.定值控制系统定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统.定值控制系统的作用是克制扰动对被控变量的影响,使被控变量最终回到设定值或其附近.以后无特殊说明控制系统均指定值控制系统而言.2.随动控制系统随动控制系统的设定值是不断变化的.随动控制系统的作用是使被控变量能够尽快地,准确无误地跟踪设定值的变化而变化3.程序控制系统程序控制系统的设定值也是变化的,但它是一个的时间函数,即设定值按一定的时间程序变化。

1-5 什么是定值控制系统"解答:在定值控制系统中设定值是恒定不变的,引起系统被控参数变化的就是扰动信号。

1-6 什么是被控对象的静态特性?什么是被控对象的动态特性?为什么说研究控制系统的动态比其静态更有意义?解答:被控对象的静态特性:稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。

过程控制系统考试知识点复习和总结----终极版(DOC)

过程控制系统考试知识点复习和总结----终极版(DOC)

过程控制系统考试知识点复习和总结----终极版(DOC)第一篇:过程控制系统考试知识点复习和总结----终极版(DOC) 第五章复杂控制系统(串级、比值、均匀、分程、选择、前馈、双重控制)串级控制系统定义:采用不止一个控制器,而且控制器间相串接,一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值的系统。

调节过程:当燃料气压力或流量波动时,加热炉出口温度还没有变化,因此,主控制器输出不变,燃料气流量控制器因扰动的影响,使燃料气流量测量值变化,按定值控制系统的调节过程,副控制器改变控制阀开度,使燃料气流量稳定。

与此同时,燃料气流量的变化也影响加热炉出口温度,使主控制器输出,即副控制器的设定变化,副控制器的设定和测量的同时变化,进一步加速了控制系统克服扰动的调节过程,使主被控变量回复到设定值。

当加热炉出口温度和燃料气流量同时变化时,主控制器通过主环及时调节副控制器的设定,使燃料气流量变化保持炉温恒定,而副控制器一方面接受主控制器的输出信号,同时,根据燃料气流量测量值的变化进行调节,使燃料气流量跟踪设定值变化,使燃料气流量能根据加热炉出口温度及时调整,最终使加热炉出口温度迅速回复到设定值。

特点:能迅速克服进入副回路扰动的影响串级控制系统由于副回路的存在,改善了对象特性,提高了工作频率串级控制系统的自适应能力设计:⑴主、副回路副回路应尽量包含生产过程中主要的、变化剧烈、频繁和幅度大的扰动,并力求包含尽可能多的扰动。

设计副回路应注意工艺上的合理性;应考虑经济性;注意主、副对象时间常数的匹配⑵串级控制系统中主、副控制器控制规律主控制器起定值控制作用,副控制器对主控制器输出起随动控制作用,而对扰动作用起定值控制作用。

主被控变量要求无余差,副被控变量却允许在一定范围内变动。

主控制器可采用比例、积分两作用或比例、积分、微分三作用控制规律,副控制器单比例作用或比例积分作用控制规律。

⑶主、副控制器正、反作用的选择先依据控制阀的气开、气关形式,副对象的放大倍数,决定副控制器正反作用方式,即必须使的Kc2KvKp2Km2乘积为正值,其中Km2通常总是正值。

过程控制工程复习要点

过程控制工程复习要点

1、被控变量的选择原则:(1)应当尽量选择质量指标参数作为被控变量;(2)当不能选择质量指标参数作为被控变量时,应当选择一个与产品质量指标有单值对应关系的间接指标参数作为被控变量;(3)所选择的间接指标参数应具有足够大的灵敏度,以便反映产品质量的变化;(4)选择被控变量时需考虑到工艺的合理性和国内、外仪表生产的现状。

2、控制变量的选择原则:(1)所选择控制变量必须是可控的;(2)所选控制变量应是通道放大倍数比较大者,最好大于扰动通道的放大倍数;(3)所选控制变量应使扰动通道时间常熟越大越好,而控制通道时间常数应适当小一些,但不易过小;(4)所选控制变量其通道纯滞后时间应越小越好;(5)所选择控制变量应尽量使干扰点远离被控变量而靠近控制阀;(6)在选择控制变量时还需考虑到工艺的合理性。

3、控制阀气开、气闭形式的选择原则:(1)首先要从生产安全出发。

(2)从保证产品质量出发。

但控制阀处于无能源状态而回复到初始位置时,不应降低产品的质量。

(3)从降低原料、成品、动力损耗来考虑。

(4)从介质的特点考虑。

4、控制阀的选择原则:(1)开、闭形式的选择(2)口径大小的选择(3)流量特性的选择(4)结构形式的选择5、图1-42为一蒸汽加热设备,利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出。

试问:影响物料出口温度的主要因素有哪些?如果要设计一温度控制系统,你认为被控变量与操纵变量应选谁?为什么?如果物料在温度过低时会凝结,应如何选择控制阀的开闭形式及控制器的正反作用?答:影响物料出口温度的因素主要有蒸汽的流量和温度、搅拌器的搅拌速度、物料的流量和入口温度。

被控变量应选择物料的出口温度,操纵变量应选择蒸汽流量。

物料的出口温度是工艺要求的直接质量指标,测试技术成熟、成本低,应当选作被控变量。

可选作操纵变量的因数有两个:蒸汽流量、物料流量。

后者工艺不合理,因而只能选蒸汽流量作为操纵变量。

控制阀应选择气关阀,控制器选择正作用。

7、串级控制系统的特点:(1)串级控制系统具有更高的工作频率。

(完整版)过程控制复习要点和习题答案(3,4)

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补充作业:
1.如图所示,用差压变送器测敞口容器液位,其最低液位和最高液位到仪表的距离分别为h1=1m,h2=3m,若被测介质的密度为980kg/m3,求:
1)该变送器的量程为多少?
2)是否需要迁移?迁移量为多少?
2:某负作用理想PID调节规律,,Ti=2min,Td=0,在t=t0时刻加入一幅值为1mA的阶跃信号,若调节器的起始工作点为6mA,试画出调节器的输出波形。
11.工作流量特性的定义,串联管道中调节阀流量特性的变化
12.S值是指什么?S值的大小对流量特性的影响?
13.掌握选择调节阀的流量特性的三原则?
14.了解电-气转换器起什么作用?为什么要用阀门定位器?
15.掌握构成一个安全火花型防爆系统的充要条件是什么?安全火花型防爆系统的组成结构。
16.了解防爆栅有哪几种类型?
气关阀
7、图示,冷物料通过加热器用蒸汽对其加热,在事故状态下,为了保护加热器设备的安全,即耐热材料不损坏,现在蒸汽管道上有一只调节阀,确定其气开,气关形式。
气开阀
第四、五章习题
1、水槽如图所示。其中F为槽的横截面积,R1、R2、R3均为线性水阻,Q1为流入量,Q2、Q3为流出量。要求:
(1)写出以水位H为输出量,Q1为输入量的对象动态方程;
17.了解危险场所分为哪几类?危险程度最高的是哪一类?第一类危险场所又分为哪几级?
第八章控制对象的特性测试
1.掌握利用机理法建立单容/双容对象的数学模型。
2.掌握什么是具有自衡能力的对象?具有滞后的一阶二阶特性的表示式;什么是无自衡能力的对象?具有滞后的一阶二阶特性的表示式。
3.掌握什么是飞升曲线?单容对象或多容对象的飞升曲线可用哪些参数来表征?
(3)比例、积分作用减弱,影响比例的是P,影响积分作用的是P和Ti

过程控制工程》期末考试复习题及参考答案

过程控制工程》期末考试复习题及参考答案

过程控制工程》期末考试复习题及参考答案答案:C二、___答题1、什么是过程控制工程?过程控制工程是指对生产过程中的物理量进行测量、控制和调节,以达到生产过程稳定、优化和自动化的技术和方法。

2、什么是反馈控制系统?其优点是什么?反馈控制系统是指通过对被控对象输出值与设定值之间的差异进行测量,并将这个差异信号反馈到控制器中,以调节控制器输出信号的系统。

其优点是能够自动调节系统的输出,使系统稳定在设定值附近,具有良好的鲁棒性和适应性。

3、什么是前馈控制系统?其优点是什么?前馈控制系统是指在控制系统中加入一个预测模型,根据预测模型预测被控对象的输出值,并将预测值作为控制器的输入信号,以提高控制系统的响应速度和控制精度。

其优点是能够减小被控对象输出值与设定值之间的误差,提高控制系统的响应速度和控制精度。

4、什么是控制系统的稳态误差?如何消除?控制系统的稳态误差是指被控对象输出值与设定值之间的差异在长时间运行后趋于稳定的误差。

消除稳态误差的方法包括增加控制器增益、调整控制器的积分时间常数、增加前馈控制等。

5、什么是控制系统的过渡过程?如何评价过渡过程的质量?控制系统的过渡过程是指被控对象输出值从设定值开始到稳定在设定值附近的过程。

过渡过程的质量可以通过评价过渡过程时间、超调量、振荡幅值等指标来进行评价。

过渡过程时间越短、超调量越小、振荡幅值越小,说明过渡过程的质量越好。

34、在单回路控制中,选择合适的控制阀结构形式非常重要。

在分流或合流控制时,应该选择三通控制阀。

35、在单回路控制中,选择合适的控制阀结构形式非常重要。

对于大口径、大流量、低差压,而泄漏量要求不高的情况,应该选择蝶阀。

36、为了确保过程控制系统正常工作,必须满足各个环节的静态放大系数相乘小于1.37、在控制阀的正作用下,如果控制阀是气开式,那么Kv应该大于1.38、在控制阀的负作用下,如果控制阀是气关式,那么Kv应该小于1.39、在控制器正作用时,其放大系数Kc应该大于0.40、在控制器负作用时,其放大系数Kc应该小于0.41、在控制器上对整定参数进行设置的顺序应该是P、I、D。

过程控制 复习题 (3)

过程控制 复习题 (3)

一、选择填空1、闭环控制系统是根据___________信号进行控制的。

A、被控量B、偏差C、扰动D、给定值2、被控对象在PI调节器作用下,当δ增加时,其动态偏差____减小_______,静态偏差___增大_______。

A、增大B、减小C、不变3、被控对象干扰通道具有纯迟延τ,对系统控制质量____没影响____;控制通道Tτ减小,对控制质量___有利____。

A 、有利B、不利C、没影响4、需要知道对象的动态特性,才能进行参数整定的工程方法是___________。

A、临界比例带法B、衰减曲线法C、响应曲线法D、广义频率法5、在控制过程中手/自动切换时的最基本要求是(无扰动(A)手/自动可相互跟踪;(B)无扰动;(C)切换时的扰动量必须在规定范围内;(D)根据当时运行工况而定。

答案:B6、DDZ-Ⅲ型仪表采用国际标准信号,现场传输信号是(4~20mADC ),控制联络信号为1~5VDC。

(A)0~10mADC;(B)4~20mADC;(C)1~5VDC;(D)1~10VDC。

答案:B7、浮子式流量计的安装方式为( 垂直地面安装)。

(A)垂直地面安装;(B)与地面成45°安装;(C)与地面成水平安装;(D)以上方式都可以安装。

答案:A8、对于PID调节器( I的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差)。

(A)I的作用是减小动态偏差、D的作用是消除静态偏差;(B)I的作用是消除静态偏差、D的作用是消除动态偏差;(C)I的作用是消除动态偏差、D的作用是减小静态偏差;(D)I的作用是消除静态偏差、D 的作用是减小动态偏差。

答案:D9、电动执行机构伺服放大器的输出信号是( 0~90°转角)。

(A)0~10mA;(B)4~20mA;(C)0~90°转角;(D)交流无触点开关。

答案:C10、DCS装置本身只是一个软件、硬件的组合体,只有经过( 软、硬件组态)以后才能成为真正适用于生产过程的应用控制系统。

过程控制工程——复习课

过程控制工程——复习课


4 一种前馈控制只能控制一种干扰
知识点19:前馈控制系统结构FS GffMff源自Gff θ FΣ2
TC Mff θ
1
Sp.
F
θ
2
θ
1
Gff
Mff
Σ
FS FC
TC
θ1i
F
θ
2
θ
1

例题: 有时前馈-反馈控制系统从其系统结构 上看与串级控制系统十分相似. 请问如何区分 它们? 试分析所示的两个系统各属于什么系统? 说明其理由。
Σ
IF FT
例题:画出系统的结构图,控制 器正反作用
IS
LT IL
I0=IL-IF+IS
I0 FC
Σ
IF FT
Ir
控制器
-
控制阀
流量对象
F
液位对象
L
IF
I0
变送器
加法器
IS
IL
变送器
知识点18:与反馈控制比较,前馈控制的
特点


1 前馈控制克服反馈控制及时 2 前馈控制属于“开环”控制系统
3 前馈控制使用的是视对象特性而定的“专用” 控制器

例题:苯、甲苯二元系统的精馏控制系统。易 挥发组分的浓度为质量指标,温度和压力与浓 度有函数关系,
浓度 f (温度, 压力)

则应选择选择什么变量为被控变量? 如果浓度不宜测量,应选择选择什么变量为被 控变量?同时需要满足什么条件?
知识点3:干扰通道与控制通道特性 对控制质量的影响
例题3
正、反作用的选择。

主副控制器的正反作用的确定顺序应遵循先副后 主的原则。
例题:对于图示的加热器串级控 制系统。

过程控制复习要点和习题答案(3-4)Word版

过程控制复习要点和习题答案(3-4)Word版

第三章调节器1.掌握P、PI、PD,PID调节的特点,各调节规律定义公式,其阶跃响应。

积分时间的大小相应的积分作用怎样?微分时间的大小其作用怎样?比例度如何求取?2.无扰动切换是指什么?3.了解微分先行的PID算法主要用于解决什么问题?对什么有微分作用?4.了解比例先行的PID算法有什么特点?5.掌握PID微分方程及差分方程?6.掌握调节器的正反作用判断。

执行器7.掌握解执行器的作用、类型、由哪两部分组成?各部分的作用是什么?8.了解气动执行器和电动执行器各有什么特点?9.掌握什么是气开阀,什么是气关阀。

按什么原则、如何来选择气开或气关方式?10.掌握调节阀流量特性的定义;理想流量特性的定义、分类和特点;11.工作流量特性的定义,串联管道中调节阀流量特性的变化12. S值是指什么?S值的大小对流量特性的影响?13.掌握选择调节阀的流量特性的三原则?14.了解电-气转换器起什么作用?为什么要用阀门定位器?15.掌握构成一个安全火花型防爆系统的充要条件是什么?安全火花型防爆系统的组成结构。

16.了解防爆栅有哪几种类型?17.了解危险场所分为哪几类?危险程度最高的是哪一类?第一类危险场所又分为哪几级?第四章控制对象的特性测试1.掌握利用机理法建立单容/双容对象的数学模型。

2.掌握什么是具有自衡能力的对象?具有滞后的一阶二阶特性的表示式;什么是无自衡能力的对象?具有滞后的一阶二阶特性的表示式。

3.掌握什么是飞升曲线?单容对象或多容对象的飞升曲线可用哪些参数来表征?4.掌握如何测定飞升曲线和方波响应曲线?测得方波响应曲线后如何获得飞升曲线(获取飞升曲线的原理和方法)。

5.掌握由飞升曲线来确定一阶对象,了解确定二阶对象的传递函数的方法。

6.掌握测定对象动特性的方法分类第三次作业(P108)1(2)某比例积分调节器的输入,输出范围均为4~20mA DC,若设ó=100%,T1=2MIN,稳态时其输出为6mA,若在某一时刻输入阶跃增加1mA,试求经过4min后调节器的输出。

《管理学》控制与控制过程知识点以及考点详解含试题及答案

《管理学》控制与控制过程知识点以及考点详解含试题及答案

第十七章控制与控制过程名词解释1.控制★★★:控制是为了保证企业计划与实际作业动态适应的管理职能。

控制是管理过程不可分割的一部分,是企业各级管理人员的一项重要工作内容。

在企业实际经营中,由于环境的变化、管理权力的分散、工作能力的差异等客观因素,人们在执行计划的过程中总是会或多或少地出现与计划不一致的现象,那么为了保证企业实际作业动态与计划相一致,就必须要依赖控制职能及时发现偏差,找出偏差原因然后就正偏差,或者及时调整计划,以便经营活动有序进行。

2.程序控制★★★:程序控制的特点是,控制标准Z值是时间t的函数。

在企业生产经营中,大量的管理工作都属于程序控制的性质,如计划编制程序、信息传递程序等都必须严格按照事前规定的时间进行活动,以保证整个系统行动的统一。

3.跟踪控制★★★:跟踪控制的特点是,控制标准Z值是控制对象所跟踪的先行量的函数。

在企业生产经营活动中,税金的缴纳,利润、工资、奖金的分配,资金、材料的供应等都属于跟踪控制性质。

4.自适应控制★★★:自适应控制的特点是没有明确的先行量,控制标准值Z是过去时刻已达状态的函数。

也就是说,Z值是通过学习过去的经验而建立起来的。

在企业生产经营中,情况是千变万化的,企业最高领导人对企业的发展方向很难进行程序控制或跟踪控制,而必须进行自适应控制。

他们往往要根据过去时刻企业所处的外部环境和内部已经达到的状态,凭自己的分析、判断、经验、预感作出重大的经营决策,是企业适应外部环境发生的变化。

5.最佳控制★★★:控制标准Z值由某一目标函数的最大值或最小值构成。

在企业生产经营中,普遍应用了最佳控制原理进行决策和管理。

例如用最小费用来控制生产批量,用最低成本来控制生产规模,用最大利润率控制投资,用最短路径控制运输路线等。

6.预先控制:预先控制是在企业生产经营活动开始之前进行的控制。

控制的内容包括检查资源的筹备情况和预测其利用效果两个方面。

为了保证经营过程的顺利进行,管理人员必须在经营开始以前就检查企业各项资源在质和量上都符合经营要求。

过程控制复习资料讲解学习

过程控制复习资料讲解学习

过程控制复习资料过程控制系统课后习题解答(不完全版注:红色为未作答题目)1.1过程控制系统中有哪些类型的被控量?答:被控量在工业生产过程中体现的物流性质和操作条件的信息。

如:温度、压力、流量、物位、液位、物性、成分。

1.2过程控制系统有哪些基本单元组成?与运动控制系统有无区别?答:被控过程或对象、用于生产过程参数检测的检测仪表和变送仪表、控制器、执行机构、报警保护盒连锁等其他部件构成。

过程控制系统中的被控对象是多样的,而运动控制系统是某个对象的具体控制。

1.3简述计算机过程控制系统的特点与发展。

答:特点:被控过程的多样性,控制方案的多样性,慢过程,参数控制以及定值控制是过程控制系统的主要特点。

发展:二十世纪六十年代中期,直接数字控制系统(DDC ),计算机监控系统(SCC );二十世纪七十年代中期,标准信号为4~20mA 的DDZ Ⅲ型仪表、DCS 、PLC ;八十年代以来,DCS 成为流行的过程控制系统。

1.4衰减比η和衰减率Ψ可以表征过程控制系统的什么性能?答:二者是衡量震荡过程控制系统的过程衰减程度的指标。

1.5最大动态偏差与超调量有何异同之处?答:最大动态偏差是指在阶跃响应中,被控参数偏离其最终稳态值的最大偏差量,一般表现在过渡过程开始的第一个波峰,最大动态偏差站被控量稳态值的百分比称为超调量,二者均可作为过程控制系统动态准确性的衡量指标。

2.2通常描述对象动态特性的方法有哪些?答:测定动态特性的时域方法;测定动态特性的频域方法;测定动态特性的统计相关方法。

2.4单容对象的放大系数K 和时间常数T 各与哪些因素有关,试从物理概念上加以说明,并解释K ,T 的大小对动态特性的影响?答:T 反应对象响应速度的快慢,T 越大,对象响应速度越慢,动态特性越差。

K 是系统的稳态指标,K 越大,系统的灵敏度越高,动态特性越好。

2.5对象的纯滞后时间产生的原因是什么?答:由于扰动发生的地点与测定被控参数位置有一段距离,产生纯滞后时间。

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第三章调节器1.掌握P、PI、PD,PID调节的特点,各调节规律定义公式,其阶跃响应。

积分时间的大小相应的积分作用怎样?微分时间的大小其作用怎样?比例度如何求取?2.无扰动切换是指什么?3.了解微分先行的PID算法主要用于解决什么问题?对什么有微分作用?4.了解比例先行的PID算法有什么特点?5.掌握PID微分方程及差分方程?6.掌握调节器的正反作用判断。

执行器7.掌握解执行器的作用、类型、由哪两部分组成?各部分的作用是什么?8.了解气动执行器和电动执行器各有什么特点?9.掌握什么是气开阀,什么是气关阀。

按什么原则、如何来选择气开或气关方式?10.掌握调节阀流量特性的定义;理想流量特性的定义、分类和特点;11.工作流量特性的定义,串联管道中调节阀流量特性的变化12.S值是指什么?S值的大小对流量特性的影响?13.掌握选择调节阀的流量特性的三原则?14.了解电-气转换器起什么作用?为什么要用阀门定位器?15.掌握构成一个安全火花型防爆系统的充要条件是什么?安全火花型防爆系统的组成结构。

16.了解防爆栅有哪几种类型?17.了解危险场所分为哪几类?危险程度最高的是哪一类?第一类危险场所又分为哪几级?第四章控制对象的特性测试1.掌握利用机理法建立单容/双容对象的数学模型。

2.掌握什么是具有自衡能力的对象?具有滞后的一阶二阶特性的表示式;什么是无自衡能力的对象?具有滞后的一阶二阶特性的表示式。

3.掌握什么是飞升曲线?单容对象或多容对象的飞升曲线可用哪些参数来表征?4.掌握如何测定飞升曲线和方波响应曲线?测得方波响应曲线后如何获得飞升曲线(获取飞升曲线的原理和方法)。

5.掌握由飞升曲线来确定一阶对象,了解确定二阶对象的传递函数的方法。

6.掌握测定对象动特性的方法分类第三次作业(P108)1(2)某比例积分调节器的输入,输出围均为4~20mA DC,若设ó=100%,T1=2MIN,稳态时其输出为6mA,若在某一时刻输入阶跃增加1mA,试求经过4min后调节器的输出。

解:ā=1/Kc=100% =>Kc=1△U(t)=Kc(e(t)+1/Ti∫e(t)dt)= e(t)+1/Ti∫e(t)dt=1+0.5∫1dt=1+0.5×4=3mA则4min后调节器的输出为9mA(5)什么叫无平衡无扰动切换?全刻度指示调节器是这样保证由自动到软手动,由软手动到硬手动,再由硬手动到软手动,由软手动到自动之间的无扰动切换的?解:当调节器由硬手动切换到软手动是,由于切换后的积分器具有保持特性,即能保持切换前的硬手动输出状态,故由硬手动切向软手动,无需平衡即可做到输出无扰动(6)调节器的正反作用是如何规定的?答:随着测量信号的增加,调节器的输出也增加,则为正作用;随着测量信号的增加,调节器的输出减少,则为反作用。

(15)什么是调节阀的流量特性?调节阀的理想流量特性有哪几种?它们各是怎样定义的?调节阀的工作流量特性和阻力系数有关,而阻力系数又是怎样定义的?它的大小对流量特性有何影响?答:调节阀的流量特性,是指控制介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度之间的关系。

理想的流量特性有直线流量特性,对数流量特性和快开流量特性。

直线流量特性是指流过调节阀的相对流量和阀门的相对开度成直线关系对数流量特性是指单位行程变化所引起的相对流量变化与该点的相对流量成正比关系快开流量特性是指在小开度时就有较大的流量,随着开度的增大,流量很快达到最大,故称为快开特性。

阻力系数S定义为阀全开时阀前后压差△Pvmin与系统总压差△P的比值。

当S=1时,管道压降为零,调节阀前后压差等于系统总压差,故工作流量特性即为理想流量特性;当S<1时,由于串联管道阻力的影响,使流量特性产生两个变化:一个是阀全开时流量减少;另一个是使阀在大开度工作时控制灵敏度降低。

随着S值减少,直流特性趋向于快开特性,对数特性趋向于直线特性,S值越小,流量特性的变形程度愈大。

2(5)如图所示,冷物料通过加热器用蒸汽对其加热。

在事故状态下,为了保护加热器设备的安全,即耐热材料不被损坏,现在蒸汽管道上有一个气动执行器,试确定其气开,气关形式,并画出由PID调节器构成的控制系统结构框图。

解:为了保护加热设备的安全,应该选择气开阀。

(6)现测得三种流量特性的有关数据见表。

试分别计算其相对开度在10%,50%,80%各变化10%时的相对流量的变化量,并据此分析它们对控制质量的影响和一些选用原则。

调节阀的相对开度(l/L)(%)和相对流量(Q/Qmax) (%) (R=30)解:直线流量特性:相对开度在10%,50%,80%各变化10%的相对流量变化量为74.6%,18.6%,12%对数流量特性:相对开度在10%,50%,80%各变化10%的相对流量变化量为41%,40%,40%快开流量特性:相对开度在10%,50%,80%各变化10%的相对流量变化量为76%,11%,3%由上述数据可知,直线特性的调节阀在开度变化相同的条件下,当流量小时,流量的变化值相对较大,调节作用强,容易产生超调和引起振荡;当流量大时,流量变化值相对较小,调节作用进行缓慢,不够灵敏。

适合于符合稳定的场合。

对数流量特性的调节阀在同样的开度变化值下,当流量小(小开度)时,流量的变化也小(调节阀的放大系数小),调节平稳缓和;流量大(大开度)时,流量的变化也大(调节阀的放大系数大),调节灵敏有效。

无论大开度还是小开度,相对流量的变化率都是相等的,表明流量变化的百分比是相同的。

适用于符合变化的场合。

快开流量特性的调节阀在开度很小时,就已经将流量放大,随着开度的增加,流量很快就达到最大(饱和)值,以后再增加开度,流量几乎没有什么变化。

这种流量特性适合于迅速开闭的切断阀或双位控制系统。

补充作业:1. 如图所示,用差压变送器测敞口容器液位,其最低液位和最高液位到仪表的距离分别为h1=1m,h2=3m,若被测介质的密度为980kg/m3,求:1)该变送器的量程为多少?2)是否需要迁移?迁移量为多少?2: 某负作用理想PID 调节规律, , T i =2min,T d =0,在t=t 0时刻加入一幅值为1mA 的阶跃信号,若调节器的起始工作点为6mA,试画出调节器的输出波形。

11ip e edt T δ⎛⎫∆=-∆+∆ ⎪⎝⎭⎰01110.82t t dt ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭⎰()01110.82t t ⎡⎤=-+-⎢⎥⎣⎦80%δ=3. 某正作用理想PID调节规律,T i=30s,T d=0,试画出在如图所示输入方波作用下的调节器输出波形(初始工作点6mA)。

100%δ=(1) P1=1/0.5=2=200%, T1=0.5 P2=1/2=50%, T2=1(2) P1’=4*200%=800%, T1’=0.25, K1’=0.125P2’=4* 50%=200%, T2=0.5 , K2’=0.5 (2号线变为1号线 )(3)比例、积分作用减弱,影响比例的是P ,影响积分作用的是P 和T i5.某电动比例调节器的测量围为100~200 ,其输出为0~10mA 。

当温度从140 变化到160时,测得温度调节器的输出从3mA变化到()e t A=在阶跃输入作用下,即 调节器的输出为:因此,可以从阶跃响应曲线上确定KC ,Ti A=1 ,则t=0, y=Kc=1/P t=Ti y=2Kc=2/PC ︒C ︒C ︒7mA ,试求该调节器的比例带。

6 图示锅炉生产情况,冷水进入气鼓,经燃烧加热产生蒸汽,在生产过程中,工艺要求气鼓里的水不能烧干,不然将产生事故,甚至发生爆炸。

为了保证锅炉的安全生产,试确定冷水进水管道上调节阀的气开,气关形式。

气关阀7、图示,冷物料通过加热器用蒸汽对其加热,在事故状态下,为了保护加热器设备的安全,即耐热材料不损坏,现在蒸汽管道上有一只调节阀,确定其气开,气关形式。

minmax min minmax min160140200100100%50%73100x x x x y y y y δ----=⨯==----气开阀第四、五章习题1、水槽如图所示。

其中F 为槽的横截面积,R 1、R2、R 3均为线性水阻,Q 1为流入量,Q 2 、Q 3为流出量。

要求:(1) 写出以水位H 为输出量,Q 1为输入量的对象动态方程; (2)写出对象的传递函数,并指出其增益K 和时间常数T 的数值。

2、有一液位对象,其矩形脉冲响应实验结果见下表。

矩形脉冲幅值 阀门开度变化,矩形脉冲宽度 。

(1)试将矩形脉冲响应曲线转换为阶跃响应曲线。

20%u ∆=s t 20=∆(2)若将它近似为带纯延迟的一阶惯性对象,试用不同的方法确定其特性参数K、T和的数值。

x(t)= x1(t)+ x2(t)x2(t)= - x1(t -Δt)y(t)= y1(t)+ y2(t)= y1(t)- y1(t-Δt)t 0 20 40 60 80 10121416182022242628h100.20.82.3.65.47.49.31112.613.614.415.115.816.430320 340 360 380 4001717.417.617.817.95 18.1画图并求得τ11()()()y t y t y t t=+-∆• t=0:20:400;• h1=[0,0.2,0.8,2.0,3.6,5.4,7.4,9.3,11,12.6,13.6,14.4,15.1,15.8,16.4,17, 17.4,17.6,17.8,17.95,18.1];• h=h1/0.2; • tt=0:0.5:400; • hh=spline(t,h,tt); • x0=[100,,51];• x=lsqcurvefit('onedt',x0,tt,hh) • y= onedt (x,tt); • err1=sum((hh-y).^2) • x2=[90.5,180,40]; • y2= onedt (x2,tt); • err2=sum((hh-y2).^2) • plot(t,h,'r*',tt,y,'k',tt,y2,'b');()18.190.50.218040y K u T τ∞=≈=∆≈≈•grid;100.7384 138.9393 50.662790.5,180,40 3.求无自平衡能力的双容水槽液位与输入流量的对应关系解:根据动态平衡关系,列出以下增量方程进行拉普拉斯变换,整理,得到传递函数、数学模型1111222220d h C Q Q dt h Q R d h C Q Q dt Q ∆=∆-∆∆∆=∆=∆-∆∆=2112()()11()()()1H s Q s G s Q s Q s T s T s=⨯=⨯+为槽1的时间常数为槽2的时间常数4.求有自平衡能力的双容水槽液位与输入流量的对应关系5. 如图所示简单水槽对象,进水流量Q i 为20m 3/h ,液位h 稳定在10m 处,现在我们人为地将进水流量突然加大到30m 3/h ,液位h 的反应曲线如图所示,试求出该水槽对象的特性参数并写出对象传函。

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