1、一、 填空題（每空1分，共30分）1、疊加原理只適用于（線性）系統(tǒng)，該原理說明，兩個不同的作用量同時作用于一個系統(tǒng)時的響應(yīng)，等于（兩作用量單獨作用的響應(yīng)之和）。2、連續(xù)LTI系統(tǒng)的時域模型主要有三種：（微分方程）、（傳遞函數(shù)）和（結(jié)構(gòu)圖）。其主要性質(zhì)有：（固有性）、（公共性）和（可運算性）等。3、控制系統(tǒng)的分析和綜合方法主要有（頻域法），時域法，根軌跡法等。3、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型可以相互轉(zhuǎn)化。由微分方程得到傳遞函數(shù)通過（拉氏）變換實現(xiàn)。由傳遞函數(shù)到頻率特性通過（將 S替換為j）實現(xiàn)。4、離散系統(tǒng)的主要數(shù)學(xué)模型是(差分方程)和脈沖傳遞函數(shù),由前者得到后者通過(Z)變換實現(xiàn).5、自控系統(tǒng)的主要組成部件

2、和環(huán)節(jié)有（給定元件）、（放大元件）、（執(zhí)行元件）、（被控對象）和（檢測元件）等。系統(tǒng)中的作用量主要有（給定量）、（擾動量）、（反饋量）等。6、自控系統(tǒng)的性能通常是指系統(tǒng)的（穩(wěn)定性）、（穩(wěn)態(tài)性能）和（動態(tài)性能）。對系統(tǒng)性能的要求如用三個字描述便是（穩(wěn)）、（準(zhǔn)）、（快）。7、自控系統(tǒng)按是否設(shè)有反饋環(huán)節(jié)分為（開環(huán)）系統(tǒng)和（閉環(huán)）系統(tǒng)；按系統(tǒng)中作用量隨時間的變化關(guān)系分為（連續(xù)）系統(tǒng)和（離散）系統(tǒng)。按輸入量的變化規(guī)律分為（恒值控制）系統(tǒng)和（隨動）系統(tǒng)。8、反饋有（正）負(fù)之分，又有軟（硬）之分。取某量的負(fù)反饋會使該量趨于（穩(wěn)定）。軟反饋只在（動態(tài)）過程起作用。9、常用反饋根據(jù)性質(zhì)不同可分為兩種：（正反饋）

3、和（負(fù)反饋）。根據(jù)其在系統(tǒng)中的位置不同可分為（主反饋）和（局部反饋）。主反饋性質(zhì)一般是（負(fù)）反饋。要使系統(tǒng)穩(wěn)定必須使用（負(fù)反饋）。要使動態(tài)過程穩(wěn)定可考慮使用（軟）反饋。10、系統(tǒng)的輸入量是指（來自系統(tǒng)之外的作用量）。一般輸入量有兩種：（給定）和擾動量。后者按來源不同又可分為（外擾動）和（內(nèi)擾動）。11、系統(tǒng)的絕對穩(wěn)定性是指（系統(tǒng)穩(wěn)定的條件），系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是微分方程的所有特征根（具有負(fù)實部）即位于(復(fù)平面左側(cè))。12、系統(tǒng)穩(wěn)定性概念包括兩個方面：絕對穩(wěn)定性和（相對穩(wěn)定性）。前者是指（系統(tǒng)穩(wěn)定的條件），后者是指（系統(tǒng)穩(wěn)定的程度）。13、描述系統(tǒng)穩(wěn)定性的常用指標(biāo)是（相位穩(wěn)定裕量）。該指標(biāo)越（大

4、），系統(tǒng)的穩(wěn)定性越好。實際系統(tǒng)一般要求其范圍在（30）（60）以內(nèi)。14、代數(shù)判據(jù)說明,判定系統(tǒng)穩(wěn)定性可通過對特征方程的系數(shù)的分析實現(xiàn).若系統(tǒng)穩(wěn)定則特征方程系數(shù)應(yīng)滿足(所有系數(shù)均大于零且各階系數(shù)行列式的值均大于零).15、系統(tǒng)的型是指（前向通道中所含積分環(huán)節(jié)的個數(shù)）。型越高，穩(wěn)態(tài)性能越（好），但穩(wěn)定性越（差）。16、系統(tǒng)的型是指（前向通道中所含積分環(huán)節(jié)的個數(shù)）。型越低，穩(wěn)態(tài)性能越（差），但穩(wěn)定性越（好）。17、根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差的不同可將系統(tǒng)分成（有靜差）系統(tǒng)和（無靜差）系統(tǒng)。18、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度主要取決于(系統(tǒng)開環(huán)增益)和(系統(tǒng)的型),如用頻域分析,這主要取決于幅頻特性的(低)頻段19、二階最佳阻尼

5、比=（0.707）。二階最佳設(shè)計的含義是(當(dāng)阻尼比為最佳時所設(shè)計系統(tǒng)的綜合性能最好).20、校正是指系統(tǒng)固有特性不滿足性能指標(biāo)要求時，通過增加（校正裝置），改變（系統(tǒng)零、極點分布），改善（系統(tǒng)性能）的過程。21、校正裝置按相位特征可分為（滯后）校正、（超前）校正、（滯后-超前）校正三種。21、系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)中，（最大超調(diào)量）用于描述平穩(wěn)性，（調(diào)整時間）用于描述快速性。22、LTI離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是所有閉環(huán)特征根均位于（Z平面單位圓內(nèi)）。單位圓是（穩(wěn)定）邊界。23、若連續(xù)信號頻率m，則要不失真地復(fù)現(xiàn)原信號，采樣頻率S應(yīng)滿足（S2m ）。24、伯德第一定理說明,要使系統(tǒng)具有較好穩(wěn)定性,穿越頻

6、率應(yīng)位于斜率為(-20db/dec的頻段)。25、控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差一般要求在被控量穩(wěn)定值的（2）或（5）以內(nèi)。26、采用拉氏變換，可將系統(tǒng)的（微分）方程轉(zhuǎn)換成（S域）方程求解。27、控制系統(tǒng)的分析和綜合方法有（頻域法），時域法，（根軌跡法），狀態(tài)空間法等。28、當(dāng)K0時，0型系統(tǒng)的奈氏圖始于（正實軸）的有限值處。29、比例環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性L()=（20lgK dB）。30、閉環(huán)頻率特性的性能指標(biāo)有(諧振峰值)，(諧振頻率)和頻帶寬度b。31、如果根軌跡位于實軸上兩個相鄰的開環(huán)零點之間，那么這兩個零點之間必定存在（根軌跡）。32、超前校正裝置的奈氏曲線為一個（半圓）。33、在給定時刻t，狀態(tài)

7、向量X(t)在狀態(tài)空間中是_。34、某系統(tǒng)的特征方程為：3s4+10S3+5S2+S+2=0 ，用代數(shù)判據(jù)判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性是（不穩(wěn)定）。二、判斷題（每小題1分，共10分）正確者在題后括號內(nèi)填“T”，錯誤者填“F”。1、閉環(huán)控制系統(tǒng)通常比開環(huán)系統(tǒng)精確。（T）2、反饋有時用于提高控制系統(tǒng)的精度。（T）3、如果開環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定，使用反饋總能改善其穩(wěn)定性。（F）4、若勞斯表第一列元素均為負(fù)，則相應(yīng)的方程至少有一個根不在復(fù)左半平面。（F）5、由特征方程的勞斯表所得的輔助方程F(s)0的根一定也是原特征方程的根。（T）6、連續(xù)時間系統(tǒng)的特征方程為s3-s2+5s+10=0,則系統(tǒng)不穩(wěn)定，因為方程中含有一個

8、負(fù)系數(shù)。（T）7、連續(xù)時間系統(tǒng)的特征方程為s35s2+4=0,則系統(tǒng)不穩(wěn)定，因為方程中有一個零系數(shù)項。（T）8、當(dāng)勞斯表在正常結(jié)束前有全零行，則系統(tǒng)有根在復(fù)平面虛軸上。（T）9、單位反饋系統(tǒng)類型為II，在階躍輸入或斜坡輸入下系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為0.（T）10、對于典型二階系統(tǒng)，無阻尼自然振蕩頻率n變化時，輸出的最大超調(diào)量不變。（T）11、增大無阻尼自然振蕩頻率n通常會縮短階躍響應(yīng)的上升時間。（T）12、增大無阻尼自然振蕩頻率n通常會縮短階躍響應(yīng)的調(diào)整時間。（T）13、在單位反饋系統(tǒng)前向通道傳遞函數(shù)中增加一個零點，通常會增大系統(tǒng)阻尼，從而使系統(tǒng)超調(diào)減小。（T）14、根軌跡漸近線的交角一定在實軸上。（T

9、）15、S平面上根軌跡與虛軸的交點可以通過特征方程的勞斯表輔助方程求得。（T）16、頻率為的正弦信號加入線性系統(tǒng)，該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出將也是同頻率的。（T）17、對于典型二階系統(tǒng)，諧振頻率Mr僅與阻尼比有關(guān)。（T）18、在開環(huán)傳遞函數(shù)中增加一個零點總是增加閉環(huán)系統(tǒng)的帶寬。（T）在開環(huán)傳遞函數(shù)中增加一個極點的一般影響是在減小帶寬的同時降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（T）19、對于最小相位系統(tǒng)當(dāng)相位裕量為負(fù)時，閉環(huán)系統(tǒng)總是不穩(wěn)定的。（T）20、穿越頻率是在該頻率處L(）0dB。（F）21、截止頻率是在該頻率處L(）0dB。（T）22、增益裕量在穿越頻率x處測量。（T）23、相位裕量在截止頻率c處測量。（T）24、

10、一階相位超前控制器所能取得的最大超前角為90。（T）25、相位超前校正的控制目標(biāo)是使最大相位m超前于未校正Gk（j）的幅值等于-10lna處對應(yīng)的頻率，其中a是超前校正控制器的增益。（T）26、系統(tǒng)開環(huán)穩(wěn)定閉環(huán)一定穩(wěn)定。（F）27、系統(tǒng)開環(huán)不穩(wěn)定閉環(huán)一定不穩(wěn)定（F）三、選擇題（每小題2分，共20分）1、奈氏曲線使用（AB），伯德圖使用（D）。A、極坐標(biāo)；B、復(fù)數(shù)坐標(biāo)；C、對數(shù)坐標(biāo)；D、半對數(shù)坐標(biāo)。2、伯德第一定理要求穿越頻率c附近線段 斜率應(yīng)為（A）DB/Dec。 A、20， B、40， C、+40， D、+20。3、以下對控制系統(tǒng)的描述正確的是：（A C D）A、各性能指標(biāo)的要求間往往相互矛

11、盾，必須兼顧；B、確定性能指標(biāo)時要求越高越好；C、希望最大超調(diào)量小一點，振蕩次數(shù)少一點，調(diào)整時間少一點，穩(wěn)態(tài)誤差小一點。D慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)越大，對系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)定性越不利；E、系統(tǒng)增益加大，穩(wěn)態(tài)性能改善，但穩(wěn)定性一定變差。4、在工程上,穩(wěn)定系統(tǒng)的過渡過程可用（AD）表示。A 減幅振蕩，B、等幅振蕩，C、增幅振蕩，D、單調(diào)函數(shù)5、臨界穩(wěn)定的過渡過程可用( B)表示.A 減幅振蕩，B、等幅振蕩，C、增幅振蕩，D、單調(diào)函數(shù)6、在工程上,不穩(wěn)定系統(tǒng)的過渡過程可用（BCD）表示。A、減幅振蕩；B、等幅振蕩；C、增幅振蕩；D、單調(diào)函數(shù)。7、說明下列奈氏圖所示閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性特征（已知開環(huán)穩(wěn)定）：A、絕

12、對穩(wěn)定；B、絕對不穩(wěn)定；C、臨界穩(wěn)定。 （1）（A ） （2）（B） （3）（C）8、說明下列奈氏圖所示閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性特征（已知開環(huán)穩(wěn)定）：A、絕對穩(wěn)定；B、絕對不穩(wěn)定；C、臨界穩(wěn)定。 （1）（B） （2）（B） （3）（C）9、說明下列奈氏圖所示閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性特征（已知開環(huán)穩(wěn)定）：A、絕對穩(wěn)定；B、絕對不穩(wěn)定；C、臨界穩(wěn)定。 （1） （A） （2）（B） （3）（A）10、對于欠阻尼二階系統(tǒng)：（B D）A、當(dāng)保持不變時，n越大，系統(tǒng)的超調(diào)量越大。B、當(dāng)保持不變時，n越大，系統(tǒng)的調(diào)整時間ts越小。C、當(dāng)n不變時，阻尼比越大，系統(tǒng)的調(diào)整時間ts越小。D、當(dāng)n不變時，阻尼比越大，系統(tǒng)的超調(diào)量越

13、小。11、對于欠阻尼二階系統(tǒng),下列描述錯誤的是（A B C）A、當(dāng)保持不變時，n越大，系統(tǒng)的超調(diào)量越大。B、當(dāng)保持不變時，n越大，系統(tǒng)的調(diào)整時間ts越大。C、當(dāng)n不變時，阻尼比越大，系統(tǒng)的調(diào)整時間ts越大。D、當(dāng)n不變時，阻尼比越大，系統(tǒng)的超調(diào)量越小。12、對線性定常的負(fù)反饋控制系統(tǒng)：（A B D）A、它的傳遞函數(shù)與外輸入信號無關(guān)。B、它的穩(wěn)定性與外輸入信號無關(guān)。C、它的穩(wěn)態(tài)誤差與外輸入信號無關(guān)。D、它的特征方程是唯一的。E、為了達到某一性能指標(biāo)，校正裝置是唯一的。13、系統(tǒng)的開環(huán)增益K增大，則一般系統(tǒng)（B D F）。A、穩(wěn)定性改善，B、穩(wěn)定性變差，C、穩(wěn)態(tài)誤差增大，D、穩(wěn)態(tài)誤差減小，E、快速

14、性變差，F(xiàn)、快速性變好14、將下列判斷中正確者的編號填入題后括號（D）。A、如果系統(tǒng)開環(huán)穩(wěn)定，則閉環(huán)一定穩(wěn)定；B、如果系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定，則開環(huán)一定穩(wěn)定；C、如果系統(tǒng)開環(huán)穩(wěn)定，則閉環(huán)穩(wěn)定的條件是閉環(huán)奈氏曲線不包圍(-1,j0)點；D、如果系統(tǒng)開環(huán)穩(wěn)定，則閉環(huán)穩(wěn)定的條件是開環(huán)奈氏曲線不包圍(-1,j0)點。15、下面對于典型二階系統(tǒng)的描述正確的有：（ACD）。 A、結(jié)構(gòu)參數(shù)有兩個：和（或n）； B、結(jié)構(gòu)參數(shù)只有一個：；C、二階最佳要求阻尼比為； D、絕對穩(wěn)定。16、下列校正環(huán)節(jié)的相位特征分別歸類為：相位超前校正（C F），相位滯后校正（B E），相位滯后-超前校正（D），相位不變（P）P調(diào)節(jié)器；B、P

15、I調(diào)節(jié)器；C、PD調(diào)節(jié)器； D、PID調(diào)節(jié)器；E、，T1T2； F、，T1 T2。17、當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能不佳時，一般可采用以下措施改善：（A C）A、提高開環(huán)增益，B、減小開環(huán)增益，C、增加積分環(huán)節(jié)，D、采用PI校正。18、下面對離散系統(tǒng)的描述正確的是：（C D）。A、系統(tǒng)中所有信號均為連續(xù)信號；B、系統(tǒng)中所有信號均為離散信號；C、系統(tǒng)中的信號既有離散的又有連續(xù)的；D、離散系統(tǒng)的基本數(shù)學(xué)模型為差分方程。19、LTI連續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是閉環(huán)系統(tǒng)特征根位于(AD).A、復(fù)平面左側(cè).B、復(fù)平面右側(cè).C、包括虛軸.D、不包括虛軸.20、LTI離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是閉環(huán)系統(tǒng)特征根位于(C).A、復(fù)平

16、面左側(cè).B、復(fù)平面右側(cè).C、單位圓以內(nèi).D、單位圓以外. 21、當(dāng)系統(tǒng)動態(tài)性能不佳時，可考慮以下改善措施（A B C）。A、增大阻尼比以減小超調(diào)；B、增大開環(huán)增益K以減小Ts；C、為減小Ts可以增大n和；D、為減小Ts可以減小n和22、二階振蕩環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性曲線高頻段的漸近線斜率為（ C ）dB/dec。A、40；B、-20；C、-40；D、023、一階比例微分環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性曲線高頻段漸近線的斜率為（ C ）dB/dec。A、40；B、-20；C、20；D、024、慣性環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性曲線高頻段的漸近線斜率為（ B ）dB/dec。A、40；B、-20；C、-40；D、025、在各種校正方

17、式中，（B ）是最常見的一種，常加在系統(tǒng)中能量最小的地方。A、并聯(lián)校正；B、串聯(lián)校正； C、局部反饋校正； D、前饋校正。26、已知一個3階系統(tǒng)的勞斯表前兩行為：S3 2 2S2 4 4則以下答案正確者為（ B ）。A、方程有一個根在右半復(fù)平面上。B、方程有兩個根在虛軸上，分別為s12=j,第三個根在復(fù)左半平面。C、方程有兩個根在虛軸上，分別為s12=2j,第三個根在復(fù)左半平面。D、方程有兩個根在虛軸上，分別為s12=2j,第三個根在復(fù)右半平面。27、設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，要使系統(tǒng)穩(wěn)定，K值的取值范圍為（D ）。A.K0B.K40C.0K40D.0K30三、第1題求系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)，第2題求

18、系統(tǒng)輸出C(S)(10分) 1、 （1） （2） （3） 1、（1）(S)=（2）(S)=（3）Gk(s)=（1G3）.G4，(S)=2、 （1） （2）2、（1）C(S)=+ （15分）（2）C(S)=+ 四、系統(tǒng)定性分析1、下圖為一調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，要求：（15分） （1）畫出系統(tǒng)的方框圖。說明系統(tǒng)具有幾種反饋，作用是什么？主反饋是轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，起穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的作用；局部反饋是截止電流負(fù)反饋，當(dāng)電流超過允許電流時，使電流迅速降下來。（2）用順序圖說明當(dāng)負(fù)載Mfz突然減小時系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程。MfznuukudnEIdn 一直調(diào)整到u0,轉(zhuǎn)速n穩(wěn)定為止。（3）系統(tǒng)有無靜差？為什么？系統(tǒng)無靜差？因該

19、系統(tǒng)采用PI調(diào)節(jié)器,為一型系統(tǒng);又該系統(tǒng)的輸入信號一般為階躍信號.由誤差理論知該系統(tǒng)靜差為零.四、1下圖為一調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，要求：（15分） 1、畫出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖（假設(shè)整流和反饋環(huán)節(jié)均為比例環(huán)節(jié)，比例系數(shù)分別為、）。2、用順序圖說明當(dāng)負(fù)載Mfz突然增大時系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程。3、系統(tǒng)有無靜差？為什么？如有靜差，可以采用什么措施消除之？1、主反饋是轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，起穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的作用；局部反饋是截止電流負(fù)反饋，當(dāng)電流超過允許電流時，使電流迅速降下來。2、3、系統(tǒng)無靜差。因該系統(tǒng)采用PI調(diào)節(jié)器,為一型系統(tǒng);又該系統(tǒng)的輸入信號一般為階躍信號.由誤差理論知該系統(tǒng)靜差為零.四、2 位置隨動系統(tǒng)組成示意圖如下圖所

20、示。要求：（15分）1、畫出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。2、用順序圖說明當(dāng)給定角度r增大時系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程。3、若放大器為比例型，系統(tǒng)有無靜差？為什么？如有靜差，可以采用什么措施消除之？解：1. 2. 3.系統(tǒng)有靜差。因該系統(tǒng)采用P調(diào)節(jié)器,為0型系統(tǒng);又該系統(tǒng)的輸入信號一般為階躍信號即一階.由誤差理論知該系統(tǒng)靜差不為零.4.如有靜差，可通過提高系統(tǒng)的型，如將P調(diào)節(jié)器改為PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)無靜差。四.3 水位控制系統(tǒng)如下圖所示。要求（15分）1、畫出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。2、用順序圖說明當(dāng)用戶用水量Q2突然增大時系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程，并說明為什么負(fù)反饋控制又稱為偏差調(diào)節(jié)?(20分)3、如使用P調(diào)節(jié)器，系統(tǒng)有無靜差？為什么

21、？如有靜差，可以采用什么措施消除之？解：1. 2. 由以上分析可知,負(fù)反饋控制是通過反饋量與給定量之間形成偏差才能實現(xiàn)控制過程使系統(tǒng)最終達到穩(wěn)定.且偏差為零后系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)控制失去作用.因此負(fù)反饋控制又稱為偏差控制.3.系統(tǒng)有靜差。因該系統(tǒng)采用P調(diào)節(jié)器,為0型系統(tǒng);又該系統(tǒng)的輸入信號一般為階躍信號即一階信號.由誤差理論知該系統(tǒng)靜差不為零.如有靜差，可通過提高系統(tǒng)的型，如將P調(diào)節(jié)器改為PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)無靜差五、1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖，要求：（15分）(1)繪制系統(tǒng)伯德圖，求出系統(tǒng)的相位裕量。(2)判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：（1）G(S)=伯德圖略。該系統(tǒng)為典系統(tǒng)c=100rad/s,相位裕量(c)180-

22、90-tg-1Tc=90-45=45（2）450故系統(tǒng)穩(wěn)定; 又45(30,60)故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性足夠好.2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖，要求：（1）繪制系統(tǒng)伯德圖，求出系統(tǒng)的相位裕量;（2）判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性.（3）若穩(wěn)定性不佳可如何校正?（15分）解：（1）伯德圖略G(S)=,c=57.73rad/s,相位裕量(c)180-90-tg-1Tc=90-89=1（2）判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。10故系統(tǒng)穩(wěn)定; 又1(30,60)故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性不夠好.（3）要改善系統(tǒng)穩(wěn)定性可考慮采用以下措施:1.減小增益K;2.增加 PD校正環(huán)節(jié).五、5.1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖，要求：（15分）1繪制系統(tǒng)伯德圖，求出系統(tǒng)的相位裕量（

23、已知arctg0.3=63）。解：G(S)=，該系統(tǒng)為典I系統(tǒng)，c =100rad/dec。波德圖180(c)180-90- tg-10.003c =90-63=272、判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。若系統(tǒng)穩(wěn)定性不夠好，提出改善性能的策略。270故系統(tǒng)穩(wěn)定; 又27(30,60)故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性不夠好.改善穩(wěn)定性，可有兩種思路：一是適當(dāng)減小開環(huán)增益K；二是增加校正環(huán)節(jié)如增加比例微分環(huán)節(jié)或超前校正環(huán)節(jié)。5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖，要求：（15分）1繪制系統(tǒng)伯德圖，求出系統(tǒng)的相位裕量。解：G(S)=，該系統(tǒng)為典I系統(tǒng)，c =10rad/dec。波德圖略180(c)180-90- tg-10.1c =90-45=45

24、2、判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。若系統(tǒng)穩(wěn)定性不夠好，提出校正策略。450故系統(tǒng)穩(wěn)定; 又45(30,60)故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性足夠好.若系統(tǒng)穩(wěn)定性不夠好，要改善穩(wěn)定性，可有兩種思路：一是適當(dāng)減小開環(huán)增益K；二是增加校正環(huán)節(jié)，如增加比例微分環(huán)節(jié)。六、 已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖：（10分） 問系統(tǒng)的型是多少？ R（s）=D（s）=1/S，問系統(tǒng)的essr和essd各為多少？ 解：（1）對R(S),系統(tǒng)為型;對D(S),系統(tǒng)為型.（2）essr=0,essd=1/K1.七、 已知最小相位系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性曲線如圖所示。請寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，求系統(tǒng)相位裕量并判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。(10分) (arctg0.1=5.7o ,ar

25、ctg1=45o)解：G(S)=;c=10rad/s,=45o-5.7o=39.30故系統(tǒng)穩(wěn)定; 又39.3(30,60)故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性足夠好。六、1已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖：（10分） 1. 問系統(tǒng)的型是多少？ 2.設(shè)R（s）=D（s）=1/S2，問系統(tǒng)的essr和essd各為多少？解：1.對R(S),系統(tǒng)為型;對D(S),系統(tǒng)為型.2、essr=0,essd=1/K1.六.2控制系統(tǒng)如圖4.1所示.已知 r(t)=1(t),n(t)=0.11(t),確定系統(tǒng)的型，并求穩(wěn)態(tài)誤差。 圖4.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖對r(t),系統(tǒng)為型;對n(t),系統(tǒng)為0型.ess=essr+essn=+=1/s+0.1/

26、s=0+0.1=0.1（10分）七、1、已知最小相位系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性曲線如圖所示。請寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，求系統(tǒng)相位裕量并判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性 (10分)。 解：G(S)=該系統(tǒng)為典系統(tǒng).c =10rad/dec,180(c)180-90*2+tg-1T1c- tg-1T2c =84.2-5.7=78.578.50故系統(tǒng)穩(wěn)定; 又78.5(30,60)故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性足夠好. (10分)2、已知最小相位系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性曲線如圖所示。請寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，求系統(tǒng)相位裕量并判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性 (10分)。 解：G(S)=.c =rad/dec,180(c)180-90*2+2tg-1T1c- tg-1T2

27、c =35.1-1.8=33.333.30故系統(tǒng)穩(wěn)定; 又33.3(30,60)故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性足夠好. (10分)3、已知最小相位系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性曲線如圖所示。請寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，求系統(tǒng)相位裕量并判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性 (10分)。(已知arctg1=45,arctg10=84，arctg0.1=5.7)解：G(S)=.c =100rad/dec,180(c)180-90*2+tg-10.1c- tg-10.01c =84-45=39390故系統(tǒng)穩(wěn)定; 又39(30,60)故系統(tǒng)相對穩(wěn)定性足夠好. (10分)八、線性系統(tǒng)時域分析8.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3.1所示,已知傳遞函數(shù)為 G(S)=.今欲用

28、加負(fù)反饋的辦法,將調(diào)整時間 ts調(diào)整為原來的0.1倍,并保證總的放大倍數(shù)不變.試確定參數(shù) Kh和K0. 圖8.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖解：校正后傳遞函數(shù)為由題意可列方程如下: 1/(1+10KH)=0.110K0/(1+10KH)=10解得K0=10;KH=0.9.8.2 溫度計是一階系統(tǒng),其傳遞函數(shù)(S)=,用其測量容器內(nèi)水溫,1min才能顯示出該溫度的98的數(shù)值.若加熱容器使水溫按10/ min 的速度均勻上升，問溫度計的穩(wěn)態(tài)指示誤差為多少？解：由已知條件,4T=1min,t=1/4min.溫度計系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可寫為G(S)=1/ TS=4/S,為型系統(tǒng). 當(dāng)輸入為等速度信號R(S)=10/S2

29、時,essr=2.5.83 設(shè)電子心律起搏器系統(tǒng)如圖8.2所示，其中模仿心臟的傳遞函數(shù)相當(dāng)于一純積分器。若0.5對應(yīng)最佳響應(yīng)，問起搏器的增益K為多少？圖8.2 電子心律起搏器系統(tǒng)G(S)=由已知條件可得:=20 K(1),2n=20(2), =0.5(3)聯(lián)立三式解得:K=20 八、作圖題（根軌跡圖、Bode圖、奈氏圖）1、已知反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，請繪制系統(tǒng)的概略根軌跡圖，并說明零點、極點、分支數(shù)、漸近線、與虛軸交點等特征。說明系統(tǒng)穩(wěn)定性。 解：（1）根軌跡起于開環(huán)極點0，1，2，終于開環(huán)零點（為三個無限零點）；（2）分支數(shù)n3，漸進線與實軸交點處坐標(biāo)，夾角；（3）與虛軸交點：閉環(huán)特征方

30、程0將代入可得實部方程：k*-32=0,虛部方程：3-2=0,解得，KC6概略根軌跡如圖:由根軌跡可見，當(dāng)0k*6時系統(tǒng)不穩(wěn)定。2、已知某單位負(fù)反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，請繪制系統(tǒng)的概略根軌跡圖，并說明零點、極點、實軸上根軌跡、分支數(shù)、漸近線等特征。說明系統(tǒng)穩(wěn)定性。 （10分）解：（1）根軌跡起于開環(huán)極點0，0，1，終于開環(huán)零點（為三個無限零點）；實軸上根軌跡（，1）分支數(shù)n3，漸進線與實軸交點處坐標(biāo)，夾角；概略根軌跡如圖: 由根軌跡可見，系統(tǒng)不穩(wěn)定。（2）開環(huán)奈氏曲線如圖：3、某系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下，（1）畫出開環(huán)奈氏曲線，并用奈氏判據(jù)說明閉環(huán)穩(wěn)定性；（2）畫出開環(huán)伯德圖，并求截止頻率c；（2）求相

31、位裕量，并分析系統(tǒng)相對穩(wěn)定性.（16分） 解：(1) 由圖可見，開環(huán)奈氏曲線不包圍（-1，j0）點，故閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。（2）開環(huán)伯德圖如下，由圖中計算出c=7rad/s， （3）(c）=180+(c)=180-90-tg-1(0.5*7)= 90-74=16160 ,系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定；又16（30，60），系統(tǒng)相對穩(wěn)定性不夠好。已知單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為。求：（1）輸入r(t)=l(t)時的輸出y(t)；（2)求調(diào)整時間ts(2%)。（8分）解：（1）由可得閉環(huán)傳遞函數(shù)為（2）由，該系統(tǒng)為一階系統(tǒng)，T0.05調(diào)整時間ts(2%)3T0.15（S）。4、1、某系統(tǒng)的特征方程為：2s4+10S

32、3+5S2+S+1=0 ，試用勞斯判據(jù)判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：列出勞思表如下：S4 2 5 1S3 10 1 0S2 4.8 1S1 -1.1 0 S0 1 0表中第一列元素變號2次，s右半平面有兩個閉環(huán)極點，系統(tǒng)不穩(wěn)定。5、某系統(tǒng)的特征方程為：3s4+10S3+5S2+S+2=0 ，試用勞斯判據(jù)判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并說明右半S平面上極點的個數(shù)。解：列出勞思表如下：S4 3 5 2S3 10 1 0S2 4.7 2S1 -3.3 0 S0 2 0表中第一列元素變號2次，s右半平面有兩個閉環(huán)極點，系統(tǒng)不穩(wěn)定。6、已知控制系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為，求系統(tǒng)的阻尼比、自然振蕩頻率n和最大超調(diào)量。（6分）解

33、：單位沖激響應(yīng)為，1。由于阻尼比1，系統(tǒng)為過阻尼，過渡過程無超調(diào)，即0或不存在。7、求下圖所示系統(tǒng)的阻尼比、自然振蕩頻率n和最大超調(diào)量。解： ，。 九、奈氏判據(jù)的應(yīng)用：下列各圖為各系統(tǒng)開環(huán)幅相曲線，P為開環(huán)不穩(wěn)定極點的個數(shù)，為積分環(huán)節(jié)個數(shù)。判定閉環(huán)穩(wěn)定性，并說明若閉環(huán)不穩(wěn)定時不穩(wěn)定極點的個數(shù)。 1、R=-2,ZP-R=2, 2、R0，Z0，閉環(huán)穩(wěn)定。3、R2，Z2，閉環(huán)不穩(wěn)定，有兩個不穩(wěn)定極點。 閉環(huán)不穩(wěn)定 4、R0，Z0，閉環(huán)穩(wěn)定。5、R2，Z2 6、R0，Z0，閉環(huán)穩(wěn)定閉環(huán)不穩(wěn)定，有兩個不穩(wěn)定極點。 7、R0，Z0，閉環(huán)穩(wěn)定。8、R1，Z0，閉環(huán)穩(wěn)定。 9、R0，Z1閉環(huán)不穩(wěn)定，有兩個不穩(wěn)

34、定極點。10、R1，Z1，閉環(huán)不穩(wěn)定，有兩個不穩(wěn)定極點。附錄資料：不需要的可以自行刪除鍋爐知識第一章 鍋爐基礎(chǔ)知識第一節(jié) 概述一 鍋爐的工作過程： 鍋爐是一種利用燃料燃燒后釋放的熱能或工業(yè)生產(chǎn)中的余熱傳遞給容器內(nèi)的水，使水達到所需要的溫度（熱水）或一定壓力蒸汽的熱力設(shè)備。它是由“鍋”（即鍋爐本體水壓部分）、“爐”（即燃燒設(shè)備部分）、附件儀表及附屬設(shè)備構(gòu)成的一個完整體。鍋爐在“鍋”與“爐”兩部分同時進行，水進入鍋爐以后，在汽水系統(tǒng)中鍋爐受熱面將吸收的熱量傳遞給水，使水加熱成一定溫度和壓力的熱水或生成蒸汽，被引出應(yīng)用。在燃燒設(shè)備部分，燃料燃燒不斷放出熱量，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^熱的傳播，將熱量傳遞

35、給鍋爐受熱面，而本身溫度逐漸降低，最后由煙囪排出?！板仭迸c“爐”一個吸熱，一個放熱，是密切聯(lián)系的一個整體設(shè)備。鍋爐在運行中由于水的循環(huán)流動，不斷地將受熱面吸收的熱量全部帶走，不僅使水升溫或汽化成蒸汽，而且使受熱面得到良好的冷卻，從而保證了鍋爐受熱面在高溫條件下安全的工作。二 鍋爐參數(shù)：鍋爐參數(shù)對蒸汽鍋爐而言是指鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽數(shù)量、工作壓力及蒸汽溫度。對熱水鍋爐而言是指鍋爐的熱功率、出水壓力及供回水溫度。蒸發(fā)量（D）蒸汽鍋爐長期安全運行時，每小時所產(chǎn)生的蒸汽數(shù)量，即該臺鍋爐的蒸發(fā)量，用“D”表示，單位為噸/小時（t/h）。（二）熱功率（供熱量Q）熱水鍋爐長期安全運行時，每小時出水有效帶熱量。即

36、該臺鍋爐的熱功率，用“Q”表示，單位為兆瓦（MW），工程單位為104千卡/小時（104Kcal/h）。（三） 工作壓力工作壓力是指鍋爐最高允許使用的壓力。工作壓力是根據(jù)設(shè)計壓力來確定的，通常用MPa來表示。（四） 溫度溫度是標(biāo)志物體冷熱程度的一個物理量，同時也是反映物質(zhì)熱力狀態(tài)的一個基本參數(shù)。通常用攝氏度即“t ”。鍋爐銘牌上標(biāo)明的溫度是鍋爐出口處介質(zhì)的溫度，又稱額定溫度。對于無過熱器的蒸汽鍋爐，其額定溫度是指鍋爐額定壓力下的飽和蒸汽溫度；對于有過熱氣的蒸汽鍋爐，其額定溫度是指過熱氣出口處的蒸汽溫度；對于熱水鍋爐，其額定溫度是指鍋爐出口的熱水溫度。第二節(jié) 鍋爐的分類和規(guī)格型號一 鍋爐的分類由于

37、工業(yè)鍋爐結(jié)構(gòu)形式很多，且參數(shù)各不相同，用途不一，故到目前為止，我國還沒有一個統(tǒng)一的分類規(guī)則。其分類方法是根據(jù)所需要求不同，分類情況就不同，常見的有以下幾種。1 按鍋爐的工作壓力分類低壓鍋爐：P2.5MPa；中壓鍋爐：P=2.65.9MPa；高壓鍋爐：P=6.013.9 MPa；超高壓鍋爐：P14MPa。2 按鍋爐的蒸發(fā)量分類（1） 小型鍋爐：D75噸/小時。3 按鍋爐用途分類電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和生活鍋爐。4 按鍋爐出口介質(zhì)分類蒸汽鍋爐，熱水鍋爐，汽、水兩用鍋爐。5 按采用的燃料分類燃煤鍋爐、燃油鍋爐和燃氣鍋爐。二 鍋爐的規(guī)格 鍋爐與其它機電設(shè)備一樣，都有其一定規(guī)格和型號，以表明設(shè)備的性能，工業(yè)

38、蒸汽鍋爐和熱水鍋爐的系列標(biāo)準(zhǔn)GB1921、GB3166對其各參數(shù)均作了相應(yīng)的規(guī)定。然而，隨著開放搞活，用戶對鍋爐的需求也越來越多樣化、實用化。故近年來，設(shè)計制造鍋爐單位也隨著市場需求而生產(chǎn)產(chǎn)銷對路的鍋爐產(chǎn)品，最大限度滿足用戶要求。三鍋爐型號 我國工業(yè)鍋爐產(chǎn)品的型號的編制方法是依據(jù)JB1626標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進行的。其型號由三部分組成。各部分之間用短線隔開。表示方法如下：上述型號的第一部分表示鍋爐型式，燃燒方式和額定蒸發(fā)量或額定熱功率。共分三段：第一段用兩個漢語拼音表示鍋爐總體形式見表11和表12；第二段用一個漢語拼音字母代表燃燒方式（廢熱鍋爐無燃燒方式代號）見表13；第三段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示蒸汽鍋爐的額

39、定蒸發(fā)量，單位為t/h（噸/小時），或熱水鍋爐的額定熱功率，單位為MW（兆瓦）或廢熱鍋爐的受熱面，單位為m2（平方米）。第二章 鍋爐結(jié)構(gòu)第一節(jié) 常用中小型鍋爐一立式鍋殼鍋爐立式鍋殼鍋爐主要有立式橫水管鍋爐和立式多橫水管鍋爐、立式直水管鍋爐、立式彎水管鍋爐和立式火管鍋爐等，目前應(yīng)用較多的是后三種。由于立式鍋爐的熱效率低和機械化燃燒問題難以解決，并且爐膛水冷程度大，不宜燃用劣質(zhì)煤，目前產(chǎn)量逐漸減少，只是局限在低壓小容量及環(huán)?？刂撇粐?yán)及供電不正常的地少量應(yīng)用。如我廠的LHG系列產(chǎn)品。二臥式鍋殼鍋爐 臥式鍋殼式鍋爐是工業(yè)鍋爐中數(shù)量最多的一種。目前已由原來最大生產(chǎn)4t/h（少量的也有6t/h）發(fā)展到可以

40、生產(chǎn)40t/h鍋殼式鍋爐。1 臥式內(nèi)燃鍋殼式鍋爐 臥式內(nèi)燃鍋殼式鍋爐以其高度和尺寸較小，適合組裝化的需求，采用微正壓燃燒時，密封問題容易解決，而爐膛的形狀有利于燃油燃氣，故在燃油（氣）鍋爐應(yīng)用較多，燃煤鍋爐應(yīng)用較少。如我廠WNS系列臥式內(nèi)燃室燃鍋殼式燃油（氣）鍋爐。2臥式外燃鍋殼式鍋爐 這是我國工業(yè)鍋爐中使用的最多、最普遍的一種爐型，按現(xiàn)行的工業(yè)鍋爐型號編制方法，應(yīng)用代號WW，但目前國內(nèi)鍋爐行業(yè)均用水管鍋爐的形式代號DZ來表示。如我廠的DZL系列產(chǎn)品。 臥式外燃水火管鍋爐與臥式內(nèi)燃水火管鍋爐的主要區(qū)別，在于臥式外燃水火管鍋爐將燃燒裝置從鍋殼中移出來，加大了爐排面積和爐膛體積，并在鍋殼兩側(cè)加裝了

41、水冷壁管，組成燃燒室，為煤的燃燒創(chuàng)造了良好條件，因此燃料適應(yīng)性較廣，熱效率較高。三水管鍋爐 水管鍋爐在鍋筒外部設(shè)水管受熱面，高溫?zé)煔庠诠芡饬鲃臃艧?，水在管?nèi)吸熱。由于管內(nèi)橫斷面比管外小，因此汽水流速大大增加，受熱面上產(chǎn)生的蒸汽立即被沖走，這就提高了鍋水吸熱率。與鍋殼式鍋爐相比水管鍋爐鍋筒直徑小，工作壓力高，鍋水容量小，一旦發(fā)生事故，災(zāi)害較輕，鍋爐水循環(huán)好，蒸發(fā)效率高，適應(yīng)負(fù)荷變化的性能較好，熱效率較高。因此，壓力較高，蒸發(fā)量較大的鍋爐都為水管鍋爐。常見的水管鍋爐有雙鍋筒橫直式水管、雙鍋筒縱置式水管鍋爐和單鍋筒縱置式水管鍋爐，如我廠SZL系列產(chǎn)品。四. 熱水鍋爐 熱水鍋爐是指水在鍋爐本體內(nèi)不發(fā)生

42、相變，即不發(fā)生蒸汽，回水被送入鍋爐后通過受熱面吸收了煙氣的熱量，未達到飽和溫度便被輸入熱網(wǎng)中的一種熱力設(shè)備。（一）熱水鍋爐的特點1鍋爐的工作壓力 熱水鍋爐的工作壓力取決于熱系統(tǒng)的流動阻力和定壓值。熱水鍋爐銘牌上給出的工作壓力只是表明鍋爐強度允許承受的壓力,而在實際運行中，鍋爐壓力往往低于這個值。因此熱水鍋爐的安全裕度比較大。2 煙氣與鍋水溫差大，水垢少，因此傳熱效果好，效率較高。3 使用熱水鍋爐采暖的節(jié)能效果比較明顯。熱水鍋爐采暖不存在蒸汽采暖的蒸汽損失，并且排污損失也大為減少，系統(tǒng)及疏水器的滲漏也大為減少，散熱損失也同樣隨之減少。因此熱水采暖系統(tǒng)比蒸汽采暖系統(tǒng)可節(jié)省燃料20%左右。4 鍋爐內(nèi)

43、任何部分都不允許產(chǎn)生汽化，否則會破壞水循環(huán)。5 如水未經(jīng)除氧，氧腐蝕問題突出；尾部受熱面容易產(chǎn)生低溫酸性腐蝕。6 運行時會從鍋水中析出溶解氣體，結(jié)構(gòu)上考慮氣體排除問題。熱水鍋爐的結(jié)構(gòu)形式1 管式熱水鍋爐 這種鍋爐有管架式和蛇管式兩種，前者較為常見。管式熱水鍋爐是借助循環(huán)泵的壓頭使鍋水強迫流動，并將鍋水直接加熱。這種鍋爐大都由直徑較小的筒體（集箱）與管子組成，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，節(jié)省鋼材，加工簡便，造價較低。但是這種鍋爐水容量小，在運行中如遇突然停電，鍋水容易汽化，并可能產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。2 鍋筒式熱水鍋爐 這類熱水鍋爐，早期大都是由蒸汽鍋爐改裝而成的，其鍋水在鍋爐內(nèi)屬自然循環(huán)。為保證鍋爐水循環(huán)安全可

44、靠，要求鍋爐要有一定高度，因此這類鍋爐體積較大，鋼耗和造價相對提高。但是由于這類鍋爐出水容量大且能維持自然循環(huán)，當(dāng)系統(tǒng)循環(huán)泵突然停止運行時，可以有效地防止鍋水汽化。也正是這個原因，近年來自然循環(huán)熱水鍋爐在我國發(fā)展較快。第二節(jié) 基本結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)特點鍋爐的結(jié)構(gòu)，是根據(jù)所給定的蒸發(fā)量或熱功率、工作壓力、蒸汽溫度或額定進出口水溫，以及燃料特性和燃燒方式等參數(shù)，并遵循蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程、熱水鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程及鍋爐受壓元件強度計算標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)規(guī)定確定的。一臺合格的鍋爐，不論屬于那種形式，都應(yīng)滿足“安全運行，高效低耗，消煙除塵，保產(chǎn)保暖”的基本要求。一 法規(guī)中對鍋爐的基本要求（1） 各受壓元件在運行時

45、應(yīng)能按設(shè)計預(yù)定方向自由膨脹；（2） 保證各循環(huán)回路的水循環(huán)正常，所有的受熱面都應(yīng)得到可靠的冷卻；（3） 各受壓部件應(yīng)有足夠的強度；（4） 受壓元、部件結(jié)構(gòu)的形式，開孔和焊縫的布置應(yīng)盡量避免減少復(fù)合應(yīng)力和應(yīng)力集中；（5） 水冷壁爐墻的結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的承載能力；（6） 爐墻應(yīng)有良好的密封性；（7） 開設(shè)必要的人孔、手孔、檢查孔、看火門、除灰門等，便于安裝、運行操作、檢修和清洗內(nèi)外部；（8） 應(yīng)有符合要求的安全附件及顯示儀表等裝置，保證設(shè)備正常運行；（9） 鍋爐的排污結(jié)構(gòu)應(yīng)變于排污；（10） 臥式內(nèi)燃鍋爐爐膽與回燃室（濕背式）、爐膽與后管板（干背式）、爐膽與前管板（回燃式）的連接處應(yīng)采用對接接頭。二、

46、燃油（氣）鍋爐結(jié)構(gòu)特點：燃油（氣）鍋爐與燃煤鍋爐比較，由于使用燃料不同而在結(jié)構(gòu)上具有以下特點：（1） 燃料通過燃燒器噴入鍋爐爐膛，采用火室燃燒而無需爐排設(shè)施；（2） 由于油、氣燃燒后均不產(chǎn)生灰渣，故燃油（氣）鍋爐無排渣出口和除渣設(shè)備；（3） 噴入爐內(nèi)的物化油氣或燃氣，如果熄火或與空氣在一定范圍內(nèi)混合，容易形成爆炸性氣體，因此燃油（氣）鍋爐均需采用自動化燃燒系統(tǒng)，包括火焰監(jiān)測、熄火保護、防爆等安全設(shè)施；（4） 由于油、氣發(fā)熱量遠遠大于煤的發(fā)熱量，故其爐膛熱強度較燃煤爐高的多，所以與同容量的燃煤鍋爐比較，鍋爐體積小，結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小；（5） 燃油（氣）鍋爐的燃燒過程是在爐膛中懸浮進行，故其爐膛

47、內(nèi)設(shè)置前后拱，爐膛結(jié)構(gòu)非常簡單。三 燃油鍋爐與燃氣鍋爐的區(qū)別（1） 燃油鍋爐與燃氣鍋爐，就本體結(jié)構(gòu)而言沒有多大的區(qū)別，只是由于燃料熱值不同，將受熱面作了相應(yīng)的調(diào)整。即燃油鍋爐輻射受熱面積較大，而燃氣鍋爐則是將對流受熱面設(shè)計的大些。（2） 燃油鍋爐所配燃燒器必須有油物化器，而燃氣鍋爐所配燃燒器則無需物化器。（3） 燃油鍋爐，必須配置一套較復(fù)雜的供油系統(tǒng)（特別是燃燒重油、渣油時），如油箱、油泵、過濾器加熱管道等，必須占據(jù)一定的空間，而燃氣鍋爐，則無需配置儲氣裝置。只需將用氣管道接入供氣網(wǎng)即可，當(dāng)然，在管道上還需設(shè)置調(diào)壓裝置及電磁閥、緩沖閥等附件，以確保鍋爐安全運行。第三節(jié)燃煤鍋爐改成燃油（氣）鍋爐

48、的基本原則一 燃煤鍋爐改成燃油（氣）鍋爐的基本原則（1） 被改造的燃煤鍋爐必須具備以下條件： 原鍋爐的受壓元件必須基本完好，有繼續(xù)使用的價值； 原鍋爐的水氣系統(tǒng)和送、引風(fēng)系統(tǒng)必須基本完好。（2） 改造后的鍋爐應(yīng)達到如下目的： 保持原鍋爐的額定參數(shù)（如汽壓、汽溫、給回水溫度等）不變； 保持或提高原鍋爐的出力和效率。（3） 通過改造達到消煙除塵，滿足環(huán)保要求。（4）鍋爐改造方案必須簡單，易行，投資少，見效快，工期短。因此鍋爐改造的涉及面越小越好，可采取只改爐膛和燃燒裝置，改造部分不超出鍋爐本體基本結(jié)構(gòu)范圍。二 燃煤鍋爐改成燃油（氣）鍋爐的注意事項（1） 機械化層狀燃煤鍋爐，要改成燃油（氣）鍋爐，首

49、先應(yīng)取掉前后拱，同時考慮增加底部受熱面，以取代爐排，防止?fàn)t排過熱燒壞。（2） 小型鍋爐，由燃煤改成燃油（氣）爐，即由原來的負(fù)壓燃燒變?yōu)楝F(xiàn)在的微正壓燃燒，必須注意爐墻結(jié)構(gòu)及密封問題。（3） 燃燒器的選型和布置與爐膛形式關(guān)系密切，應(yīng)使?fàn)t內(nèi)火焰充滿度比較好，不形成氣流死角；避免相鄰燃燒器的火焰相互干擾；低負(fù)荷時保持火焰在爐膛中心位置，避免火焰中心偏離爐膛對稱中心 ；未燃盡的燃氣空氣混合物不應(yīng)接觸受熱面，以避免形成氣體不完全燃燒；高溫火焰要避免高速沖刷受熱面，以免受熱面熱強度過高使管壁過熱等。燃燒器布置還要考慮燃氣管道和風(fēng)道布置合理，操作、檢查和維修方便。（4） 燃油氣鍋爐的對流受熱面的煙速不會受飛灰

50、磨損條件的限制，可適當(dāng)提高煙氣流速，使對流受熱面的傳熱系數(shù)增大，在不增加鍋爐受熱面的情況下，可以提高鍋爐的壓力，此時應(yīng)注意鍋內(nèi)汽水分離裝置的能力，以保證蒸汽品質(zhì)，對有過熱氣的鍋爐尤為重要。（5） 防止高溫腐蝕，由燃煤改為燃油，由于燃料油中含有鈉、釩等金屬元素有機類，經(jīng)燃燒后生成氧化物共熔晶體的熔點很低，一般約為600左右，甚至更低。這些氧化物在爐膛高溫下升華后，在凝結(jié)在相對溫度較低的受熱面上，形成有腐蝕性的高溫積灰，且溫度越高腐蝕越快。為此，改造時，應(yīng)在易受高溫腐蝕的受熱面表面涂覆陶瓷、炭化硅等特種涂料，也可選用耐高溫腐蝕性能好的材料，以提高其耐高溫腐蝕性能。（6）防止?fàn)t膛爆炸，燃煤爐改為燃油

51、（氣）爐時，當(dāng)燃油霧化不良或燃燒不完全的油滴（燃氣）在爐膛或尾中受熱面聚集時，就會發(fā)生著火或爆炸，因此，在鍋爐的適當(dāng)部位應(yīng)裝置防爆門，同時自動化控制上應(yīng)增設(shè)點火程序控制和熄火保護裝置，以保證鍋爐安全運行。第三章 鍋爐燃料工業(yè)鍋爐用燃料分為三類：固體燃料煙煤，無煙煤，褐煤，泥煤，油頁巖，木屑，甘蔗渣，稻糠等；液體燃料重油，渣油，柴油，等；氣體燃料天然氣，人工燃氣，液化石油氣等。第一節(jié) 煤一 煤的成分： 自然界里煤是多種物質(zhì)組成的混合物，它的主要成分有碳、氫、氧、氮、硫、灰分和水分等。1 碳：用符號C表示，是煤的主要成份，煤的含碳量愈多，發(fā)熱量越高。不過含碳量較高的煤較難著火，這是因為碳在比較高的

52、溫度下才能燃燒。一般碳約占燃料成份的5090%。2 氫：用符號H表示，是煤中最活波的成份，煤中含量越多，燃料越容易著火，煤中氫量約為2%5%。3 硫：用符號S表示，是煤中的一種有害元素。硫燃燒生成二氧化硫（SO2）或三氧化硫（SO3）氣體，污染大氣，對人體有害，這些氣體又與煙氣中水蒸汽凝結(jié)在受熱面上的水珠結(jié)合，生成亞硫酸（H2SO3）或硫酸（H2SO4）腐蝕金屬。不僅如此，含硫煙氣排入大氣還會造成環(huán)境污染。含硫多的煤易自燃。我國煤的含量為0.55%。4 氧：用符號O表示，是不可燃成份，煤中含氧為1%10%。5 氮：用符號N表示，是不可燃成份，但在高溫下可與氧反應(yīng)生成氮氧化物（NOx）,它是有害

53、物質(zhì)。在陽光紫外線照射下，可與碳氫化合物作用而形成光學(xué)氧化劑，引起大氣污染。6 灰分：用符號A表示，是煤中不能燃燒的固體灰渣，由多種化合物構(gòu)成。熔化溫度低的灰，易軟化結(jié)焦，影響正常燃燒，所以，灰份多，煤質(zhì)差。煤中灰份約占535%。7 水分：用符號W表示，煤中水份過多會直接降低煤燃燒所發(fā)生的熱量，使燃燒溫度降低。二 煤的發(fā)熱量1Kg煤完全燃燒時所放出的熱量，稱為煤的發(fā)熱量。1 高位發(fā)熱量（Qgw）指煤的最大可能發(fā)熱量。2 低位發(fā)熱量（Qdw）指煤在正常燃燒條件下的實際發(fā)熱量。 我國目前的鍋爐燃燒設(shè)備都是按實際應(yīng)用煤的低位發(fā)熱量來進行計算的。煤的品種不同，其發(fā)熱量往往差別很大。在鍋爐出力不變的情況

54、下，燃用發(fā)熱量高的煤時，耗煤量就小，燃用發(fā)熱量低的煤時，其耗煤量必然增加。因此，籠統(tǒng)地講燃料消耗量的大小而不考慮煤種，則不能正確反映鍋爐設(shè)備運行的經(jīng)濟性。為了能正確地考核鍋爐設(shè)備運行的經(jīng)濟性，通常將Qdw=7000Kcal/Kg(約合29300KJ/Kg)的煤定義為標(biāo)準(zhǔn)煤，這樣便于計算和考核。三 煤的燃燒（一） 煤完全燃燒的條件1 適量的空氣2 一定的燃燒溫度3 燃料與空氣的混合均勻性4 充分的燃燒時間（二） 煤的燃燒過程1 預(yù)熱干燥2 揮發(fā)分析出并開始著火燃燒3 固定碳著火燃燒4 固定碳的燃燒和灰渣的形成。第二節(jié) 燃油和氣體燃料一 燃油（一） 燃料油的物理特性1 重度（比重） 單位體積內(nèi)物質(zhì)

55、的重量稱為“重度”（）。油的重度在0.780.98噸/米3之間，所以油比水輕，通常能浮在水面上。通常將20時比重作為油品的標(biāo)準(zhǔn)比重，用符號“d420”表示。2 發(fā)熱量（Q） 油的重度愈小，則發(fā)熱量愈高。由于油中的碳、氫含量比煤高，因此其發(fā)熱量約為3980044000千焦/公斤。3 比熱（C） 將1公斤物質(zhì)加熱，溫度每升高1所需的熱量稱之為該物質(zhì)的比熱。單位是KJ/Kg。4 凝固點油的凝固點表示油在低溫下的流動特性。5 粘度 油的流動速度，不僅決定于使油流動的外力，而且也取決于油層間在受外力作相對運動的內(nèi)部阻力，這個內(nèi)部阻力就稱為粘度。油的粘度隨溫度升高而降低，隨溫度下降而增大。對于壓力物化噴嘴

56、的爐前燃油粘度以24度為最好，對轉(zhuǎn)杯式噴嘴以36度為好。6 沸點 液體發(fā)生沸騰時溫度稱為沸點。油品沒有一個恒定的沸點，而只有一個沸點范圍。7 閃點 燃油表面上的蒸汽和周圍空氣的混合物與火接觸，初次出現(xiàn)黃色火焰的閃光的溫度稱為閃點或閃光點。 閃點表示油品的著火和爆炸的危險性，關(guān)系到油品儲存、輸送和使用的安全。閃點45的油品稱為易燃品。在燃油運行管理中，除根據(jù)油種閃點確定允許的最高加熱溫度外，更須注意油種的變化及閃點的變化。8 燃點（著火點） 在常壓下，油品著火連續(xù)燃燒（時間不少于5秒）時的最低溫度稱為燃點或著火點。無外界明火，油品自行著火燃燒時最低溫度稱為自然點。9 爆炸濃度界限 油蒸汽與空氣混

57、合物的濃度在某個范圍內(nèi)，遇明火或溫度升高就會發(fā)生爆炸，這個濃度范圍就稱為該油品的爆炸濃度界限。10油品很容易在磨察時升成靜電，在靜電作用下，油層被擊穿，會導(dǎo)致放電，而產(chǎn)生火花，此火花可將油蒸汽引燃。因此，靜電是使用油品發(fā)生燃燒和爆炸的原因之一。（二） 常用燃油特點1 重油（1） 油的比重和粘度較大，脫水困難，流動性差。（2） 油的沸點和閃點較高，不易揮發(fā)。（3） 其特性與原油產(chǎn)地，配制原料的調(diào)和比有關(guān)。2 渣油（1） 硫份含量較高。（2） 比重較大。（3） 粘度和凝固點都比較高。（4） 作為鍋爐燃油時必須注意防止低溫腐蝕。3 柴油，分為輕柴油和重柴油，工業(yè)鍋爐上常用輕柴油作為燃料。輕柴油的特點

58、：（1） 粘度小，流動性好，在運輸和物化過程中，一般不需要加熱。（2） 含硫量較小，對環(huán)境污染也小。（3） 易揮發(fā)，火災(zāi)危險性大，運輸和使用中應(yīng)特別注意。二 氣體燃料（一） 氣體燃料的化學(xué)組成 氣體燃料的化學(xué)成份由可燃部分和不可燃部分組成。1 可燃部分有氫，一氧化碳，甲烷，乙烯，乙烷，丙烯，丙烷，苯，硫化氫等。2 不可燃成分有氮，氧，二氧化碳，氧化硫和水蒸氣。（二） 分類1 天然氣，目前西安，北京等城市使用的氣體燃料就是天然氣。發(fā)熱量為36533KJ/m3，爆炸極限的上限為15.0%，.下限為5.0%。2 人工燃氣，是指以煤或石油產(chǎn)品為原料，經(jīng)過各種加工方法而產(chǎn)生的燃氣。3 油制氣，是指以石油

59、產(chǎn)品為原料，經(jīng)過各種加工方法而產(chǎn)生的燃氣。4 液化石油氣，是指在開采和煉制石油過程中，作為副產(chǎn)品而獲得的一種碳氫化合物。（三） 特點：1 具有基本無公害燃燒的綜合特性。2 容易進行燃燒調(diào)節(jié)。3 作業(yè)性好，即燃氣系統(tǒng)簡單，操作管理方便，容易實現(xiàn)自動化。4 容易調(diào)整發(fā)熱量，比如城市煤氣可以通過煤制氣和油制氣的混合比例來調(diào)整和維持發(fā)熱量。5 易燃易爆且有毒 氣體燃料與空氣在一定比例下混合會形成爆炸性氣體。另外氣體燃料大多數(shù)成分對人體和動物是窒息性的或有毒的。第四章 鍋爐用水處理第一節(jié) 鍋爐水處理的重要性 鍋爐水質(zhì)不良會使受熱面結(jié)垢，大大降低鍋爐傳熱效率，堵塞管子，受熱面金屬過熱損壞，如鼓包、爆管等。

60、另外還會產(chǎn)生金屬腐蝕，減少鍋爐壽命。因此，做好鍋爐水處理工作對鍋爐安全運行有著及其重要的意義。結(jié)垢 水在鍋內(nèi)受熱沸騰蒸發(fā)后，為水中的雜質(zhì)提供了化學(xué)反應(yīng)和不斷濃縮的條件。當(dāng)這些雜質(zhì)在鍋水中達到飽和時，就有固體物質(zhì)產(chǎn)生。產(chǎn)生的固體物質(zhì)，如果懸浮在鍋水中就稱為水渣；如果附著在受熱面上，則稱為水垢。 鍋爐又是一種熱交換設(shè)備，水垢的生成會極大的影響鍋爐傳熱。水垢的導(dǎo)熱能力是鋼鐵的十幾分之一到幾百分之一。因此鍋爐結(jié)垢會產(chǎn)生如下幾種危害。1 浪費燃料 鍋爐結(jié)垢后，使受熱面的傳熱性能變差，燃料燃燒所放的熱量不能及時傳遞到鍋水中，大量的熱量被煙氣帶走，造成排煙溫度過高，排煙若損失增加，鍋爐熱效率降低。為保持鍋爐