热工自动控制B 总复习2016

在电站生产领域，自动化（自动控制）包含的内容有哪些？

数据采集与管理；回路控制；顺序控制及联锁保护。

电站自动化的发展经历了几个阶段，各阶段的特点是什么？

人工操作：劳动密集型；关键生产环节自动化：仪表密集型；机、炉、电整体自动化：信息密集型；企业级综合自动化：知识密集型；

比较开环控制系统和闭环控制系统优缺点。

开环：不设置测量变送装置，被控制量的测量值与给定值不再进行比较，克服扰动能力差，结构简单，成本低廉；闭环：将被控制量的测量值与给定值进行比较，自动修正被控制量出现的偏差，控制精度高，配备测量变送装置，克服扰动能力强；

定性判断自动控制系统性能的指标有哪些？它们之间的关系是什么？

指标：稳定性、准确性、快速性。关系：同一控制系统，这三个方面相互制约，如果提高系统快速性，往往会引起系统的震荡，动态偏差增大，改善了稳定性，过渡过程又相对缓慢。

定性描述下面4 条曲线的性能特点，给出其衰减率的取值范围。

粉：等幅震荡过程，ψ=0；绿：衰减震荡过程，0<ψ<1；红：衰减震荡过程，0<ψ<1；蓝：不震荡过程，ψ=1；

在热工控制系统中，影响对象动态特性的特征参数主要有哪三个？容量系数，阻力系数，传递迟延

纯迟延与容积迟延在表现形式上有什么差别，容积迟延通常出现在什么类型的热工对象上？

容积迟延：前置水箱的惯性使得主水箱的水位变化在时间上落后于扰动量。纯迟延：被调量变化的时刻，落后于扰动发生的时刻的现象。纯延迟是传输过程中因传输距离的存在而产生的，容积迟延因水箱惯性存在的有自平衡能力的双容对象

建立热工对象数学模型的方法有哪些？

机理建模：根据对象或生产过程遵循的物理或化学规律，列写物质平衡、能量平衡、动量平衡及反映流体流动、传热等运动方程，从中获得数学模型。实验建模：根据过程的输入和输出实测数据进行数学处理后得到模型

了解由阶跃响应曲线求取被控对象数学模型的方法、步骤及注意事项，能对切线法、两点法做简单的区分。

注意事项：1实验前系统处于需要的稳定工况，留出变化裕量；2扰动量大小适当，既克服干扰又不影响运行；3采样间隔足够小，真实记录相应曲线的变化；4实验在主要工况下进行，每一工况重复几次试验；5进行正反两个方向的试验，减小非线性误差的影响。方法：有自平衡无延迟一阶对象：切线发和0.632法；有自平衡有延迟一阶对象：切线发和两点法；有自平衡高阶对象：切线发和两点法；无自平衡对象：一阶近似法和高阶近似法

PID 控制器（包括各种组合形式）的数学表达式、特点、应用场合及注意事项。

P ：u(t)=Kpe(t),U(s)=KpE(s),特点：调节及时，迅速；调节结束后偏差信号仍在；调节过程结束，被调量偏差仍在；

I ：u(t)=1Ti ⁄∫e(t)dt ,U(s)=1TiS ⁄E(s)特点：无差调节；综合了比例调节与积分调节的优点；保持比例带不变，减小积分时间会使稳定性下降；D ：u （t ）= T D de(t)/dt, U(s)=T D sE(s)

微分作用通常不单独使用，请简述原因。

调节器本身存在不灵敏区；在较小扰动下被调量的变化量和变化速率很小；在调节器无法感知误差微小变化的情况下，误差会积累成一个较大的值 比例作用中分别加入积分和微分作用后，控制系统性能和稳定性会有哪些变化？为保持控制性能，相应参数应做哪些调整？

加入积分作用：稳定性下降，克服了单纯比例作用不能消除稳态偏差的缺点和单纯积分作用控制不及时的缺点；加入微分作用：稳定性提高，抗干扰能力变差，对高频干扰具有放大作用。调整：PI 适当增大比例带，适当减小Kp 来补偿由于积分作用引起的稳定性下降；PD 适当增大比例增益，优化系统性能；PID 减小动态偏差，缩减调节时间，减小比例带和积分时间

PID 控制器的整定方法有哪些？各有什么特点？分别适用何种类型的被控对象？

方法：临界比例带法；衰减曲线法：操作简单，易掌握，但由于难以判断曲线是否达到4:1或10:1从而难获得其比例带和周期。经验法：凭经验试凑调节器参数，方法简单但工作量大；动态参数法。

简述控制系统被调量和调节量的选取原则及注意事项。

被调量：一般情况下，欲维持的工艺参数就是系统的被调量；实际生产过程中，有时需要将间接参数作为被调量；调节量：选择工艺上允许作为控制手段的变量；不应选择工艺上的主要物料量以及不可控的变量

简述纯迟延环节对控制系统性能的影响（根据其所处位置不同分别论述）。

迟延发生在流入侧：控制作用将不能及时影响被调量；迟延发生在流出侧：将造成调节器在被调量发生变化时不能立即动作

简述SAMA 的定义及基本图例。会用SAMA 绘制简单的闭环控制系统，满足一定的功能需求。定义：美国科学仪器制造协会所采用的绘制图例 简述磨煤机控制系统的控制任务、系统结构及主要功能。

控制任务:保证磨煤机磨出煤粉细度符合规定；保证其出口风煤混合物的温度；系统结构：磨煤机负荷控制回路；磨煤机入口负压控制回路；磨煤机出口温度控制回路；功能：负荷控制，保证煤粉细度前提下，使磨煤机工作在最大负荷下；入口负压，维持制粉系统通风量，同时保证系统各点负压；出口温度，调节热风门挡板开度从而控制系统出口温度

简述除氧器控制系统的控制任务、系统结构及主要功能。

控制任务：使工质达到相应压力的饱和温度，并除去溶于水中的氧；系统结构：除氧器压力控制系统：采用控制除氧器蒸汽空间压力来控制给水至饱和温度；除氧器水位控制系统：使除氧器的水箱水位维持在允许范围内

简述串级控制系统的结构、功能特点及适用场合（对象）。

特点：具有很强的克服内扰的能力。可以减小副回路的时间常数，改善对象的动态特性，提高系统的工作频率；具有一定的自适应能力。适用场合：过热蒸汽温度串级控制

简述串级控制系统副回路的设计原则。

副回路应把生成系统的主要干扰包括在内；选择副回路时，应力求把尽量多的干扰包括进去；主副对象的时间常数应适当匹配

简述过热蒸汽被控对象的特点及控制难点。

特点：有延迟，有惯性，且有自平衡能力；难点：蒸汽扰动，烟气扰动，减温水量扰动