最新过程控制系统课后习题
过程控制课后习题-答案
.第1章自动控制系统基本概念~~1-3 自动控制系统主要由哪些环节组成？解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
~~ 1-5 题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
题1-5图加热器控制流程图解PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
~~~~~ 1-7 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？解测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器；控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。
~~~1-8．试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质？解：被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。
被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。
控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。
给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。
它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。
操纵变量（调节变量）——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。
或实现控制作用的变量。
操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。
~~~1-11 题l-11图所示为一反应器温度控制系统示意图。
A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。
过程控制课后习题-答案
.第1章自动控制系统基本概念~~1-3 自动控制系统主要由哪些环节组成？解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
~~ 1-5 题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
题1-5图加热器控制流程图解PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
~~~~~ 1-7 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？解测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器；控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。
~~~1-8．试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质？解：被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。
被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。
控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。
给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。
它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。
操纵变量（调节变量）——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。
或实现控制作用的变量。
操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。
~~~1-11 题l-11图所示为一反应器温度控制系统示意图。
A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。
过程控制习题以及详解
一、单回路控制系统1. 画出图示系统的方框图：2. 一个简单控制系统总的开环增益（放大系数）应是正值还是负值？仪表行业定义的控制器增益与控制系统中定义的控制器的增益在符号上有什么关系？为什么？3. 试确定习题1中控制器的正反作用。
若加热变成冷却，且控制阀由气开变为气关，控制器的正反作用是否需要4. 什么是对象的控制通道和扰动通道？若它们可用一阶加时滞环节来近似，试述K P 、K f 、τp 、τf 对控制系统质量的影响。
5. 已知广义对象的传递函数为1)S (T e K P SτP P +-，若P P T τ的比值一定时，T P 大小对控制质量有什么影响？为什么？6. 一个简单控制系统的变送器量程变化后，对控制质量有什么影响？举例说明。
7. 试述控制阀流量特性的选择原则，并举例加以说明。
8. 对图示控制系统采用线性控制阀。
当负荷G 增加后，系统的响应趋于非周期函数，而G 减少时，系统响应震荡加剧，试分析其原因，并设法解决之。
9. 一个简单控制系统中，控制阀口径变化后，对系统质量有何影响？10. 已知蒸汽加热器如图所示，该系统热量平衡式为：G 1C 1(θ0-θi )=G 2λ(λ为蒸汽的冷凝潜热)。
（1）主要扰动为θi 时，选择控制阀的流量特性。
（2）主要扰动为G 1时，量特性。
（3特性。
11.作用后，对系统质量有什么影响？为了保持同样的衰减比，比例度δ要增加，为什么？12. 试写出正微分和反微分单元的传递函数和微分方程；画出它们的阶跃响应，并简述它们的应用场合。
13. 什么叫积分饱和？产生积分饱和的条件是什么？14. 采用响应曲线法整定控制器参数，选用单比例控制时，δ=K P τP /T P ×100%,即δ∝K P ，δ∝τP /T P ,为什么？而选择比例积分控制时，δ=1.44K P τP /T P ×100%，即比例度增加，为什么？15. 采用临界比例度法整定控制器参数，在单比例控制时，δ=2δK (临界比例度)，为什么？16. 在一个简单控制系统中，若对象的传递函数为)1T )(1S 1)(T S (T K W P V P +-+S ，进行控制器参数整定时，应注意什么？ 17. 已知广义对象的传递函数为1)S (T e K P SτP P +-，采用比例控制，当系统达到稳定边缘时，K C =K CK ，临界周期为T K 。
《过程控制系统》习题解答资料
《过程控制系统》习题解答1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？过程控制的特点是与其它自动控制系统相比较而言的。
一、连续生产过程的自动控制连续控制指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量控制，而且应是连续可调的。
若控制动作在时间上是离散的（如采用控制系统等），但是其被控量需定量控制，也归入过程控制。
二、过程控制系统由过程检测、控制仪表组成过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。
一个过程控制系统是由被控过程和检测控制仪表两部分组成。
三、被控过程是多种多样的、非电量的现代工业生产过程中，工业过程日趋复杂，工艺要求各异，产品多种多样；动态特性具有大惯性、大滞后、非线性特性。
有些过程的机理（如发酵等）复杂，很难用目前过程辨识方法建立过程的精确数学模型，因此设计能适应各种过程的控制系统并非易事。
四、过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制因为大惯性、大滞后等特性，决定了过程控制的控制过程多属慢过程；在一些特殊工业生产过程中，采用一些物理量和化学量来表征其生产过程状况，故需要对过程参数进行自动检测和自动控制，所以过程控制多半为参量控制。
五、过程控制方案十分丰富过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。
过程特性：多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等。
单变量控制系统、多变量控制系统；仪表过程控制系统、计算机集散控制系统；复杂控制系统，满足特定要求的控制系统。
六、定值控制是过程控制的一种常用方式过程控制的目的：消除或减小外界干扰对被控量的影响，使被控量能稳定控制在给定值上，使工业生产能实现优质、高产和低耗能的目标。
1-3 什么是过程控制系统，其基本分类方法有哪些？过程控制系统：工业生产过程中自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位、成分、粘度、湿度和pH等这样一些过程变量的系统。
过程控制系统第三版科学出版社课后题答案讲解
过程控制系统第三版科学出版社课后题答案讲解A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。
试画出该温度控制系统的方块图，并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么？反应器温度控制系统（1）该温度控制系统的方块图反应器温度控制系统方块图（2）被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；控制变量：冷却水流量。
可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量，冷却水的压力、温度，环境温度的高低等。
锅炉是化工、炼油等企业中常见的主要设备。
汽包水位是影响蒸汽质量及锅炉安全的一个十分重要的参数。
水位过高，会使蒸汽带液。
降低了蒸汽的质量和产量，甚至会损坏后续设备。
而水位过低，轻则影响汽液平衡，重则烧干锅炉甚至引起爆炸。
因此，必须对汽包水位进行严格的控制。
图1-16是一类简单锅炉汽包水位控制示意图，要求：(1)画出该控制系统方块图；(2)指出该系统中被控对象、被控变量、操纵变量、扰动变量各是什么?(3)当蒸汽负荷忽然增加，该系统如何实现自动控制？(1)(2)被控对象：锅炉汽包。
被控变量：锅炉汽包水位。
操纵变量：锅炉给水量。
扰动量：冷水温度、压力、蒸汽压力、流量，燃烧状况等。
(3)当蒸汽负荷突然增加，会导致汽包水位下降，液位变送器检测到液位h下降信号并与设定水位h0进行比较，将偏差信号传给控制器，控制器使执行器动作，增大阀门开度，使冷却水流量增加，从而降低加热室燃烧程度，进一步使得汽包液位升高。
P17-P18，精度等级为用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿?其冷端温度补偿的方法有哪几种?解：（1）热电偶的热电势只有当T0（或t0）恒定是才是被测温度T（或t）的单值函数。
热电偶标准分度表是以T0＝0℃为参考温度条件下测试制定的，只有保持T0＝0℃，才能直接应用分度表或分度曲线。
若T0≠0℃，则应进行冷端补偿和处理。
（2）冷端温度补偿的方法有：延长导线法，0℃恒温法，冷端温度修正法，冷端温度自动补偿法等。
过程控制系统与仪表课后习题答案完整版
第1章思考题与习题 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：．控制对象复杂、控制要求多样 控制方案丰富．控制多属慢过程参数控制．定值控制是过程控制的一种主要控制形式．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？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：参照图 。
说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？解答：分类方法说明：按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（ ）控制、比例积分（ ✋）控制，比例、积分、微分（ ✋）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。
通常分类：．按设定值的形式不同划分：（ ）定值控制系统（ ）随动控制系统（ ）程序控制系统．按系统的结构特点分类：（ ）反馈控制系统（ ）前馈控制系统（ ）前馈 反馈复合控制系统 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。
什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？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。
被控对象的动态特性：。
系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。
二者之间的关系： 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。
为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性？解答：稳态：对于定值控制，当控制系统输入（设定值和扰动）不变时，整个系统若能达 到一种平衡状态，系统中各个组成环节暂不动作，它们的输出信号都处于相对静止状态，这种状态称为稳态（或静态）。
过程控制课后习题答案及解析
过程控制课后习题答案及解析-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1第1章自动控制系统基本概念~~1-3 自动控制系统主要由哪些环节组成解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
~~ 1-5 题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
题1-5图加热器控制流程图解PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
~~~~~ 1-7 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用解测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器；控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。
~~~1-8．试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质解：被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。
被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。
控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。
给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。
它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。
2操纵变量（调节变量）——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。
或实现控制作用的变量。
操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。
过程控制系统章节练习题及答案 第5章 习题解答
第5章习题解答习题5-1答：所谓简单控制系统，通常是指仅由一个被控过程（或称被控对象）、一个检测变送仪表、一个控制器（或称调节器）和一个执行器（如调节阀）所组成的单闭环负反馈控制系统，也称为单回路控制系统。
其典型方框图如下图所示。
题图5-1 简单控制系统的方框图习题5-2答：控制器正、反作用方式确定的基本原则是保证系统成为负反馈。
也就是说为保证使整个系统构成负反馈的闭环系统，系统中实际控制器、执行器、被控对象和检测变送仪表四部分的开环增益之积必须为负，即（实际控制器±）×（执行器±）×（被控对象±）×（检测变送仪表±）=（-）其中，执行器如为气动调节阀，则其“±”取决于它的“气开”还是“气关”作用方式，“气开”为“+”，“气关”为“-”；被控对象的“±”取决于操作变量和被控变量的关系，操作变量增大，被控变量也增大时称其为“+”，否则称其为“-”；检测变送仪表的“±”取决于被控变量和被控变量的测量值的关系，被控变量增大，被控变量的测量值也增大时称其为“+”，否则称其为“-”。
如上式中实际控制器的增益为正，则控制器为正作用方式；反之为反作用方式。
习题5-3解：(1) 计算被控对象近似为一阶惯性环节加纯迟延时的有关参数①根据被控对象的传递函数，可得如题图5-3-1所示的Simulink系统框图xt5_3_1.mdl。
题图5-3-1 题图5-3-2②将阶跃信号模块（Step）的初始作用时间(Step time)和幅值(Final value)分别改为0和1；在示波器模块（Scope）的Data history页面中，勾选Save data to workspace选项，并将其参数名（V ariable name）修改为y，保存格式（Format）选为Array；仿真时间设置为50后，启动仿真，便可在示波器中看到如题图5-3-2所示的系统单位阶跃响应曲线。
过程控制系统第二版课后答案
过程控制系统第二版课后答案【篇一：过程控制系统与仪表课后习题答案完整版】>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．过程控制系统由规范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部分组成？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：参照图1-1。
1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？解答：分类方法说明：按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（p）控制、比例积分（pi）控制，比例、积分、微分（pid）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。
通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统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？二者之间有什么关系？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。
被控对象的动态特性：。
系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。
过程控制课后习题答案
过程控制课后习题答案过程控制课后习题答案过程控制是一门涉及工程领域的重要学科，它主要研究如何通过控制系统来实现对工业过程的自动化控制。
在学习过程控制的过程中，课后习题是巩固知识和提高能力的重要途径。
下面将为大家提供一些过程控制课后习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。
1. 什么是过程控制系统？答案：过程控制系统是指通过传感器采集过程变量的信息，经过控制器进行处理，再通过执行器对过程进行调节，从而实现对过程的自动化控制的一种系统。
它由传感器、控制器和执行器组成。
2. 什么是反馈控制？答案：反馈控制是一种常见的控制方式，它通过比较实际输出与期望输出之间的差异，将差异信号作为反馈信号输入到控制器中，从而调整控制器的输出信号，使实际输出逐渐趋近于期望输出。
3. 什么是前馈控制？答案：前馈控制是一种通过提前预测未来的扰动信号，并将其作为控制器的输入信号进行补偿的控制方式。
它可以在扰动进入系统之前对其进行抵消，从而提高系统的稳定性和响应速度。
4. 什么是PID控制器？答案：PID控制器是一种常用的控制器类型，它由比例控制、积分控制和微分控制三个部分组成。
比例控制根据误差的大小来调整输出信号，积分控制根据误差的累积来调整输出信号，微分控制根据误差的变化率来调整输出信号。
PID控制器可以通过调节三个部分的参数来实现对系统的精确控制。
5. 什么是开环控制和闭环控制？答案：开环控制是指控制器的输出信号不受系统状态的反馈影响，只根据输入信号进行调节的一种控制方式。
闭环控制是指控制器的输出信号受到系统状态的反馈影响，通过比较实际输出与期望输出之间的差异来调节输出信号的一种控制方式。
闭环控制具有更好的稳定性和鲁棒性。
6. 什么是控制系统的稳定性？答案：控制系统的稳定性是指系统在受到扰动或参数变化时，能够保持输出信号在可接受范围内波动或迅速恢复到期望值的能力。
稳定性是控制系统设计中非常重要的一个指标，它可以通过系统的传递函数或状态方程进行分析和评估。
过程控制部分习题答案-完整版
第一章思考题与习题1－3 常用过程控制系统可分为哪几类?答：过程控制系统主要分为三类：1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。
它是最常用、最基本的过程控制系统。
2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。
由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。
由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。
3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。
3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容？它们的定义是什么？哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？答：1. 余差(静态偏差）e ：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)与给定值c 之差。
它是一个静态指标，对定值控制系统。
希望余差越小越好。
2.衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即：n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。
衡量系统稳定性也可以用衰减率φ4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。
5．过程过渡时间ts ：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳态值的±5%或±3％（根据系统要求）范围内所需要的时间。
它是反映系统过渡过程快慢的质量指标，t s 越小，过渡过程进行得越快。
6．峰值时间tp: 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间，（根据系统要求）范围内所需要的时间。
称为峰值时间tp 。
最新过程控制作业答案
dH
(1)物料平衡方程为Q,-(Q2•Q3)=F-dt
增量关系式为-■=Q2-■Q3=F钊
dt
代入增量关系式，则有F土•（R2R3”h=.Q,
dt
（2）两边拉氏变换有：
FsH (s)
R2R3
故传函为：
R2R3
土R2R3K
G(S八Qi(s) _FR2R3s[_Ts1
如果进料流量波动较大试设计一个前馈串级复合控制系统已知系统中有关传递函数分别为sshktis1仃02si试画出此复合控制系统的传递函数框图并写出前馈调节器的传递函数2?气开型工艺要求一旦发生事故终止蒸汽供应3?主副控制器均为反作用厲21厲小1jr06031042104osj或者代公式得到11050604气从而得到相对第八章关联分析和解耦控制已知一耦合过程的传递函数矩阵为gilg120503g21g220406试计算该过程的相对增益矩阵说明其变量配对的合理性然后按照前馈补偿解耦方式进行解耦求取前馈补偿解耦装置的数学模型画出前馈解耦系统框图
R2+R3
第一章
概述
1.1过程ห้องสมุดไป่ตู้制系统由哪些基本单元构成？画出其基本框图。
控制器、执行机构、被控过程、检测与传动装置、报警，保护，连锁等部件
1.2按设定值的不同情况，自动控制系统有哪三类？ 定值控制系统、随机控制系统、程序控制系统
1.3简述控制系统的过渡过程单项品质指标，它们分别表征过程控制系统的什么性能?
a.衰减比和衰减率：稳定性指标；
b.最大动态偏差和超调量：动态准确性指标；
c.余差：稳态准确性指标；
d.调节时间和振荡频率：反应控制快速性指标。
过程控制技术课后习题答案
过程控制技术课后习题答案过程控制技术课后习题答案过程控制技术是一门应用广泛的工程学科，它研究如何通过对工业过程进行监测和控制，使得系统能够在预期的工作条件下稳定运行。
对于学习过程控制技术的学生来说，课后习题是巩固知识、提高能力的重要环节。
下面是一些常见的过程控制技术课后习题及其答案，供大家参考。
1. 什么是PID控制器？它有哪些基本参数？PID控制器是一种常见的控制器，它通过测量过程变量与设定值之间的误差，计算出控制量的调节量，从而实现对过程的控制。
PID控制器的基本参数包括比例增益（Kp）、积分时间（Ti）和微分时间（Td）。
2. 什么是反馈控制？它与前馈控制有什么区别？反馈控制是根据系统输出的信息来调节系统输入的控制方法。
它通过不断测量系统输出与设定值之间的误差，并根据误差的大小来调整系统输入，使得系统能够稳定工作。
与之相对应的是前馈控制，前馈控制是根据系统输入的信息来调节系统输出的控制方法。
它通过预先知道系统输入与输出之间的关系，提前调整系统输入，使得系统能够达到期望的输出。
3. 什么是开环控制？它与闭环控制有什么区别？开环控制是指控制器的输出不受系统输出的影响，只根据设定值来调节系统输入的控制方法。
它没有对系统输出进行测量和反馈，容易受到干扰的影响，系统稳定性较差。
闭环控制是指控制器的输出受到系统输出的影响，根据系统输出与设定值之间的误差来调节系统输入的控制方法。
它能够根据系统的实际情况进行调节，具有较好的稳定性和鲁棒性。
4. 什么是控制系统的稳定性？如何判断一个控制系统是否稳定？控制系统的稳定性是指系统在受到外界干扰或参数变化的情况下，能够保持输出在可接受范围内的能力。
判断一个控制系统是否稳定通常可以通过判断系统的传递函数的极点位置来进行。
如果系统的所有极点都位于左半平面，则系统是稳定的；如果存在极点位于右半平面，则系统是不稳定的。
5. 什么是模糊控制？它与传统控制方法有什么不同？模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它模拟人类的思维方式，通过模糊集合和模糊规则来处理模糊信息，实现对系统的控制。
过程控制课后习题答案
~~第1章自动控制系统基本概念~~1-3 自动控制系统主要由哪些环节组成？解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
~~ 1-5 题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
题1-5图加热器控制流程图解PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
~~~~~ 1-7 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？解测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器；控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。
~~~1-8．试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质？解：被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。
被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。
控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。
给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。
它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。
操纵变量（调节变量）——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。
或实现控制作用的变量。
操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。
~~~1-11 题l-11图所示为一反应器温度控制系统示意图。
A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。
过程控制系统第五版阮毅课后习题答案精选全文完整版
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过程控制系统第五版阮毅课后习题答案
1、什么就是过程控制系统？其基本分类方法有哪几种？
答案：过程控制系统通常就是指连续生产过程的自动控制，就是自动化技术中最要的组成部分之一。
基本分类方法有：照设定值的形式不同定值，随动程：按照系统的结构特点反馈，前馈前馈--反馈复合。
2、热申偶测量的基本定律就是什么？常用的冷端补偿方式有哪些？
答案：均质材料定律：由一种均匀介质或半导体介质组成的闭合回路中，不论截面与长度如何以及沿长度方向上的温度分布如何都不能产生热电动势，因此热电偶必须采用两种不同的导体或半导体组成，其截面与长度大小不影响电动势大小。
但须材质均匀。
中间导体定律：在热电偶回路接入中间导体后，只要中间导体两端温度相同则对热电偶的热电动势没有影响。
中间温度定律：一支热电偶在两接点温度为tt0时的热电势，等千两支同温度特性热电偶在接点温度为tat与tat0时的热电势之代
数与。
只要给出冷端为0℃时的热电势关系，便可求出冷端任意温度时的热电势，即由于冷端温度受周围环境温度的影响，难以自行保持为某一定值，因此，为减小测量误差,需对热电偶冷端采取补偿措施,使其温度恒定。
冷端温度补偿方法有冷端恒温法、冷端补偿器法、冷
端温度校正法与补偿导线法。
3、为什么热电阻常用三线制接法？试画出其接线原理图并加以说明？
答案：电阻测温信号通过电桥转换成电压时热电阻的接线如用两线接法，接线电阻随温度变化会给电桥输出带来较大误差,必须用三线接法，以抵消接线申阻随温度变化对电桥的影响。
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。
第七章 过程控制系统习题及答案
第七章过程控制控制系统习题及答案一、填空1. 单回路控制系统由传感器、调节器、执行器和被控对象组成。
2. 一个包含伺服放大器的电动调节阀，实际上是一个以调节器送来的信号为给定值、阀门位置信号为被控参数的单回路控制系统，该系统所采用的调节规律是位式调节规律。
3. 单回路控制器常见的五种控制规律是位式控制规律、比例控制规律、比例积分控制规律、比例微分控制规律及比例积分微分控制规律。
4. 当对象调节通道和测量元件的时间常数T0较大，纯滞后τ很小，即τ/ T很小时，应用微分作用可以获得相当良好的效果。
5. 当对象调节通道时间常数T较小，系统负荷变化较大时，为了消除干扰引起的余差，除了比例作用外还应采用积分作用。
6. 串级控制系统有两个控制回路。
7. 串级控制系统的内回路是一个随动控制系统，其给定值为外回路中的主调节器输出。
8. 串级控制系统主要用于控制通道时间常数太大的被控系统。
9. 串级控制系统副调节器一般选择比例调节规律，最好不采用积分调节作用，他会牺牲副回路的快速性，彻底消除偏差也不是副回路的职责，微分调节作用也是不能采用的，否则一旦主调节器的输出稍有变化就会引起执行机构的大幅度动作，加大其磨损。
10. 串级控制系统的主调节器最好包含积分控制作用，以保证干扰被彻底克服。
11. 某个干扰能否用前馈控制系统来克服的前提条件是该干扰信号可测量。
12. 单纯的前馈控制系统能实现良好控制效果的前提是能获得相应干扰通道精确的数学模型。
二、选择1. 串级控制系统的副回路一般采用的调节规律是（A）。
（A）比例调节规律（B）比例积分微分（C）比例微分（D）比例积分2. 对串级控制系统副回路的要求是（B）。
（A）消除稳态误差（B）快速克服主要干扰（C）消除所有干扰（D）消除主干扰3. 单回路控制系统由（A）组成。
（A）控制器、执行器、变送器和被控对象（B）控制器、执行器和变送器（C）输入、反馈、控制器和执行器（D）PID调节器、变送器和电动调节阀三、判断1. 串级控制系统有内外两个控制回路，主副两个调节器、两个执行器和两个被控对象。
过程控制系统章节练习题及答案 第4章 习题解答
第4章 习题解答习题4-1答：比例控制是有差调节，作用速度快；积分控制是无差调节，但稳定性不如比例控制，且调整时间加长；微分控制是有差调节，具有超前作用，它有提高控制系统稳定性的作用。
比例、微分控制是有差调节，而积分控制是无差调节。
习题4-2解：控制器的比例带%50%100)010/()37()100200/()140160(%100||/||/min max min max =×−−−−=×−−=u u u e e e δ 习题4-3答：比例积分微分控制（PID 控制）就是综合比例积分和微分三种控制的优点，利用比例控制快速抵消干扰的影响，利用积分控制消除残差，微分的引入提高了系统的稳定性。
习题4-4答：具有积分作用的控制器，只要被控变量与设定值之间有偏差，其输出就会不停地变化。
如果由于某种原因(如阀门关闭、泵故障等)，被控变量偏差一时无法消除，然而控制器还是要试图校正这个偏差，结果经过一段时间后，控制器输出将进入深度饱和状态，这种现象称为积分饱和。
造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分作用，外因是系统长期存在偏差。
为了防止积分饱和的现象发生或降低积分饱和带来的危害，常采用积分分离、限制偏差、输出上限限幅和局部反馈等多种措施。
即消除积分饱和的常用方法有：①限制比例积分调节器的输出在规定范围；②积分分离法，即人为设定一个限值，在比例积分调节器的输出超过某一限值时，改用纯比例控制；③遇限削弱积分法，即人为设一限定，当控制输出大于该限定时，只累加负偏差，反之亦可。
习题4-5解：(1) 由题图4-5-1可知2,2,1i ==Δ=ΔT e e δ所以 2%,50212i ===Δ=T e δ题图4-5-1 比例积分控制器的阶跃响应 (2) 当时，输出u 的阶跃响应的变化，以及新的比例带δ '和积分时间T i '值，如图题图4-5-1所示。
15.0'%,2004'i i ====T T δδ(3) 因为i i ','T T <>δδ，所以变化后的比例作用减弱，积分作用增强。
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第二章121什么是对象特性？为什么要研究对象特性？3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。
452什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？6答：对对象特性的数学描述就叫数学模型。
7静态：在输入变量和输出变量达到平稳状态下的情况。
8动态：输出变量和状态变量在输入变量影响下的变化情况。
93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；10112控制系统的调试和调节器参数的确定；123制定工业过程操作优化方案；134新型控制方案及控制策略的确定；145计算机仿真与过程培训系统；156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？1617答：机理建模和实验建模。
18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19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20简化而建立起描述系统各物理量动静态性能的数学模型。
21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。
22235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什24么影响？25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。
26T—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。
27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。
286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？29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30荡频率、上升31时间和峰值时间等。
32衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n；33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34最大值A；35超调量：第一个波峰值y与最终稳态值y之比的百分数；36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37偏差。
38调节时间：从过渡过程开始到过渡过程结束所需的时间；39振荡频率：过渡过程中相邻两同向波峰之间的时间间隔叫振荡周期或工作周40期，其倒数称为振荡频率；41峰值时间：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。
4243第三章4412选择调节器控制规律的依据是什么？若已知过程的数学模型，怎样来选择pid 45控制规律？461根据桃0/T0比值来选择。
若比值小于0.2，选PI，若在0.2与1.0之47间，选用PI或者PID，若大于1.0，就需要用到串级控制。
482根据过程特性来选择控制器的控制规律。
P：过渡时间短，克服干扰49能力大。
常用于负荷变化小，自平衡能力强，对象控制通道中的滞后时间与时50间常数之比小，允许余差存在，控制质量要求不高的场合。
51PI：适合用于调节通道滞后小，负荷变化小，不允许有余差的场合。
52PD：积分消除余差，微分提高系统稳定性。
适合用于调节通道滞后大的场合。
53PID：对象控制通道中的滞后时间与时间常数之比大，通道滞后大控制要求54较高。
5513一个自动控制系统，在比例控制的基础上分别增加：1适当的积分作用；2适56当的微分作用。
试问：57（1）这两种情况对系统的稳定性，最大动态偏差，余差分别有什么影响？58（2）为了得到相同的系统稳定性，应如何调整系统调节器的比例度，说明理由59(1)P，减小余差，稳定性不变，最大动态偏差不变60D,增强系统稳定性，最大动态偏差减小，余差不变61（2）1将控制器的积分时间放在最大值，微分时间放在最小值，比例度放在最62大值后，让系统投入运行。
2逐渐减小比例度，且每改变一次，都通过改变设定63值给系统施加一个阶跃干扰，同事观察系统输出，直到过渡过程出现等幅振荡64为止。
此时为临界比例度和临界振荡周期。
3根据临界比例度和临界周期，根据相应公式求出控制器的个整定参数。
4将控制器的比例度换成正定的值，然后依6566次按积分时间和微分时间设置为整定值，加入干扰后，还可以适当调整。
6715686970第四章711．什么叫串级控制系统？绘制其结构方框图。
72串级控制系统是由两个控制器的串接组成，一个控制器的输出做为另一个控制73器的设定值，两个控制器有各自独立的测量输入，有一个控制器的给定由外部74设定。
75762．与单回路控制系统相比，串级控制系统有哪些主要特点？77多了一个副回路，形成双闭环。
特点：主控制器输出改变副控制器的设定值，78故副回路构成的是随动系统，设定值是变化的。
在串级控制系统中，由于引入79了一个副回路，不仅能及早克服进入副回路的扰动，而且又能改善过程特性。
80副调节器具有“粗调”的作用，主调节器具有“细调”的作用，从而使其控制品质81得到进一步提高。
823．为什么说串级控制系统由于存在一个副回路而具有较强的抑制扰动的能力？83①副回路的快速作用，对于进入副回路的干扰快速地克服，减小了干扰对主变84量的影响；②引入副回路，改善了副对象的特性(减小副对象的相位滞后)，提高了主回路8586的响应速度，提高了干扰的抑制能力；87③副回路可以按照主回路的要求对副变量进行精确控制；88④串级系统提高了控制系统的鲁棒性。
89904．串级控制系统在副参数的选择和副回路的设计中应遵循哪些主要原则？91①将主要干扰包括在副回路；②副回路尽量包含多的干扰；9293③为保证副回路的快速响应，副对象的滞后不能太长；④为提高系统的鲁棒性，将具有非线性时变部分包含于副对象中；9495⑤需要对流量实现精确的跟踪时，将流量选为副对象。
965．串级控制系统通常可用在哪些场合？* 应用于容量滞后较大的过程9798* 应用于纯时延较大的过程99* 应用于扰动变化激烈而且幅度大的过程100* 应用于参数互相关联的过程101* 应用于非线性过程1026．前馈控制与反馈控制各有什么特点？绘制前馈控制系统结构方框图。
前馈：基于扰动来消除扰动对被控量的影响；103104♦动作“及时” ；105♦只要系统中各环节是稳定的，则控制系统必然稳106定；107♦具有指定性补偿的局限性；108♦控制规律取决于被控对象的特性。
109♦反馈：基于偏差来消除偏差；110♦“不及时”的控制；♦ 存在稳定性问题；111 ♦ 对各种扰动均有校正作用；112 ♦ 控制规律通常是P 、PI 、PD 或PID 等典型规律。
113114 7．在什么条件下前馈控制效果最好？为什么一般不单独使用前馈控制方案？ 115 准确地掌握过程扰动通道的特点wf （s ）及控制通道的特性wo （s ） 116 准确求出前馈控制wm （s ）；克服可测不可控的扰动 117 前馈控制室基于扰动的控制，扰动不止一个，难于把握 118 属于开环控制，易受其他扰动干扰而无法控制119 其克服可测不可控的扰动，对于系统中其他扰动无抑制作用 120 8．试述前馈控制系统的整定方法。
121 ⑴前馈控制器的选择122 ①用模拟表实施通过特定的前馈控制器，或采用运算单元自行构造； 123 ②用软件实现 124 ⑵参数整定125 ①单纯的前馈控制，可视工艺要求进行参数整定；先调整d K ，然后调整T1、126 T2127 ②前馈—反馈相结合，先整定反馈系统，再重复步骤①。
128129 9．什么是比值控制系统？常用的比值控制方案有哪些？并比较其优缺点，绘制130 各比值控制方案结构方框图。
131 实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统 132 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133 系统134135 136 137 138 139 140 141 14214314414510．比值与比值系数有何不同？设计比值控制系统时需解决哪些主要问题？146比值k=Q1/Q2,,是两个体积流量或重量之比，而比值参数是把比值k折算成比值器上，K’=k(Q1max/Q2max)147148主从动量确定；控制方案的选择；调节器控制规律的确定；正确选用流量计与149变送器；比值控制系统的实施；比值参数的计算；比值控制系统参数的整定15011．什么是均匀控制？常用的均匀控制方案有哪些？151均匀控制是在连续生产过程中，各种设备前后紧密联系的情况提出来的一种特152殊的控制153①采用液位控制②采用液位和流量的串级控制③取液位和流量两个信号之差为154被控变量155双冲量均匀控制15612．什么是分程控制？怎样实现分程控制？在分程控制中需注意哪些主要问题?在工业生产过程中，有时会遇到一个控制器去操纵几只阀门，若按输出信号的157158不同区间操作不同的阀门，这样的控制系统叫做分程控制系统。
159尽量选用对数调节阀；采用分程信号重叠法；调节阀的泄漏量的大小16013．什么是选择性控制？试述常用选择性控制方案的基本原理。
161162凡是在控制回路中引入选择器的系统称为选择性控制系统。
163选择器位于调节器的输出端，对调节器输出信号进行选择的系统：两个调节器164共用一个调节阀165选择器位于调节器之前，对变送器的输出信号进行选择的系统：几个变送器合166用一个调节器16716814．什么是积分饱和现象？如何消除选择性控制中的积分饱和现象？169当选择器在控制器和控制阀之间，系统出现超限时，控制器应立即切换。
为保证及时切换，在偏差为零时，两个调节器应该有相同的输出。
当其中一个控制170171器或两个控制器采用PI作用时，一个调节器被另一个控制器切换后，偏差仍存172在，且存在的时间较长，将产生积分饱和现象，使下一次不能及时切换。
173由于偏差长时间存在，偏差为零时控制器输出仍要超出规定上、下限一段时间。
174为了保持同步，常采用积分外反馈的办法。
采用选择器的输出，即控制调节阀的175信号做为积分外反馈。
17617715．一般地说从结构上看，分程控制是由一只控制器控制两只控制阀，而选择性控制是由两只控制器控制一只控制阀，试绘制各自系统结构方框图。
17817918018118218316．什么是推断控制？两类“计算指标控制”是什么？184推断控制：利用系统的数学模型，由可测信息将不测输出推算出来实现反馈控185制；或将不可测扰动推算出来实现前馈控制。
186由辅助输出推算控制指标，作为被控变量的测量值；187以某辅助输出变量为被控变量，其设定值由控制指标算式推算出来。
18818917．试述复杂控制系统有哪些？它们都是为什么目的而开发的？1串级控制系统：改善控制质量1901912前馈控制系统：扰动出现时就能够进行控制1923比值控制系统：根据某一流量的变化调节另一流量1934均匀控制系统：使前后设备在物料供求上相互兼顾均匀协调1945分程控制系统：扩大控制阀的可调范围，使得在小流量时可实现更精确的控制195用于满足工艺上操作的特殊要求1966选择性控制系统：1977推断控制系统:被控对象的输出和扰动都不可测，无法设计一般的反馈和前馈198控制。