填空

1前饋控制一般有四種構(gòu)造形式，分別為：（),(),

（）,（）。

2工業(yè)上PID控制器一般可以分為四類，分別為：（),(),(),

（）o

（1）Smith預(yù)估賠償控制對給定值的跟隨效果比對干擾品的克制效果要好（）

（2）在PID控制中，若系統(tǒng)震蕩劇烈，則應(yīng)加大積分信號（）

（3）在PID控制中，為了提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，則應(yīng)加大比例信號（）

（4）在控制系統(tǒng)中，控制通道時間常數(shù)的大小反應(yīng)了控制作用的強(qiáng)弱（）

（5）增量型PID算式僅僅是計算措施上的改善，并沒有變化位置型PID算式的本質(zhì)（）

（6）串級控制系統(tǒng)的主回路可以當(dāng)作是一種定值控制系統(tǒng)（）

（7）在模糊控制中，從屬度函數(shù)值一般不會不小于1（）

（8）在解耦控制中，若A矩陣的元素丸越靠近1,表達(dá)有關(guān)通道受耦合的影響越?。ǎ?/p>

（9）在選擇性控制中，總有一種控制器（調(diào)整器）處在開環(huán)狀態(tài)（）

（10）分程控制本質(zhì)上是一種單回路控制系統(tǒng)（）

（10）均勻控制構(gòu)造上與單回路控制系統(tǒng)完全相似：）

（11）自衡的非振蕩過程傳遞函數(shù)一般可寫為：G（s）=--—e~a（）

s（Ts+1）

（12）不管前饋還是反饋控制系統(tǒng)擾動滯后盯都不會影響控制系統(tǒng)的品質(zhì)（）

（13）任何串級控制系統(tǒng)副對象的動態(tài)滯后總是比整個對象的動態(tài)滯后大（）

（14）前饋控制系統(tǒng)屬于開環(huán)控制系統(tǒng)（）

（15）在解耦控制中，相對增益之為負(fù)值，表達(dá)嚴(yán)重關(guān)聯(lián)（）

（16）試驗室控制AEA的控制方式中沒有計算機(jī)控制（）

（17）在試驗室DCS中，JX-300的所有卡件均為熱插拔卡件（）

（18）魯棒控制是基于具有不確定性的非精確數(shù)學(xué)模型來設(shè)計系統(tǒng)控制器。（）

（19）魯棒控制中，小增益定理給出了多變量系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件（）

（20）微分作用在高頻下有大的振幅比，因此存在高頻噪聲的地方可以采用微分（）

（21）均勻控制的控制器參數(shù)整定目的和措施與單回路控制系統(tǒng)完全相似（）

（22）在PID控制中，若系統(tǒng)的超調(diào)量過大，則可以通過減小比例系數(shù)的大小修正（）

（23）在PID控制中，通過加入積分控制實現(xiàn)系統(tǒng)的無靜差控制（）

（24）在控制系統(tǒng)中，控制通道時間常數(shù)的大小反應(yīng)了控制作用的強(qiáng)弱（）

（25）在控制系統(tǒng)中，擾動通道滯后時間常數(shù)的大小反應(yīng)了擾動作用的強(qiáng)弱（）

（26）串級控制系統(tǒng)的副回路可以當(dāng)作是一種定值控制系統(tǒng)（）

（27）Smilh預(yù)估賠償控制效果的好壞依賴于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的精度（）

（28）內(nèi)?？刂票举|(zhì)上時?種特殊的Smith預(yù)估賠償控制（）

（29）前饋控制系統(tǒng)本質(zhì)上與反饋控制系統(tǒng)是同樣的（）

（30）在解耦控制中，相對增益人無窮大，表達(dá)嚴(yán)重關(guān)聯(lián)（）

（31）串級控制系統(tǒng)副對象的動態(tài)滯后總是比整個對象的動態(tài)滯后?。ǎ?/p>

一1到10,14,15,17,18,22,23,30,31對，其他都錯x

—對象建模（10）

如圖所示，液位過程的輸入量為卬，流出量為q3,對應(yīng)的液位高度h為被控參數(shù)，c為

對應(yīng)的容量系數(shù)，設(shè)R為對應(yīng)的線性液阻。規(guī)定

（1）列出對應(yīng)過程的微分方程組

（2）求出液位過程的傳遞函數(shù)

二(1)

472=

AA「dbh、

—4寸

I=7?|C|,7^=R2c2,K=R

Q(s)(Q+1)W$+1)2

兩只水箱串聯(lián)工作，輸入最為卬，流出量為q>q3對應(yīng)的液位高度為hl,h2.

h2為被控參數(shù)變量，cl,c2為對應(yīng)的容量系數(shù)，設(shè)R1,R2,R3為對應(yīng)的線性液阻。

規(guī)定（1）列出對應(yīng)過程的微分方程組

（2）求出液位過程的傳遞函數(shù)

△Q2=*中=皿AQ啜止：筆

△〃2($)二__________________g_______________

AQj(s)R]C]R2c2s2-(R[C[+R2c?+R20s+1

三問答題(2*5)

1請寫出模擬式PID控制位置算式？/7(r)=Kc[e(f)+—je{t}dt+Td

Wodi

請寫出離散PID位置算式？u（k+1）=K/c（k）+：￡＞（，）+Td

Ir=1T

（1）

請指出前饋控制與反饋控制的重要區(qū)別？

2請寫出試驗室四種控制AEA的控制方式？

智能儀表控制，計算機(jī)控制（DDC）,PLC控制，DCS控制

3JX-3OODCS的通訊網(wǎng)絡(luò)可分為哪三層？

信息管理網(wǎng)，過程控制網(wǎng)，SBUS總線

4什么叫積分飽和現(xiàn)象？處理選擇性控制中的積分飽和現(xiàn)象有哪些措施？

由于設(shè)定值和實際值之間存在偏差，調(diào)整器的積分作用使其輸出不停變化，一直到達(dá)

極限值并停留在該值上，這種現(xiàn)象叫積分飽和。

積分分離，遇限消弱積分法，限制調(diào)整器的輸出

一般工業(yè)過程可以分為四類，分別是（）（）（）（）

3JX5-300DCS的硬件系統(tǒng)重要有哪三部分構(gòu)成？

操作站，控制站，通訊網(wǎng)絡(luò)

4經(jīng)典單回路控制系統(tǒng)重要有哪些環(huán)節(jié)構(gòu)成，并畫出方框圖？

控制器執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對象測量變送環(huán)節(jié)

請寫出前饋控制的四種不變性類型。

絕對不變性誤差不變性選擇不變性穩(wěn)態(tài)不變性

前饋控制構(gòu)造上有哪四種類型

靜態(tài)前饋動態(tài)前饋前饋反饋復(fù)合控制前饋串級復(fù)合控制

請寫出任意三種工業(yè)常用控制措施

P,PI,PD,PID

0.40.3

/?nsnr=

0.50.2

RU(snr)=0.70.5

0.90.7

4兩模糊矩陣

0.60.5

0.20.5

Q=0.41,求合成矩陣Q*R

0.70.1().8

0.10.9

0.40.9-

Q*R=

0.6().8

4如圖有兩種液料Qi和Q?在管道中均勻混合，產(chǎn)生一種所需成分X的混合物，混合物的總

流量Q也要進(jìn)行控制。目前規(guī)定混合物的成分X控制在Qi的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.2。求出操縱

變量和被控變量之間的恰當(dāng)配對。

1_VX

K”=匕2=1,K2l=———

Q

Xi-x1_ro.20.8

XJ-1_0.80.2

2.582-1.582

5設(shè)被控耦合對象的傳遞函數(shù)矩陣為G/s)=2.7;+127；+1,規(guī)定目的矩陣為

_4.5s+l4.55+1.

一三o

GP(s)=2八+1,試進(jìn)行靜態(tài)解耦設(shè)計。

0

L4.5$+1」

「0.6200.380-

N=

-0.6200.620

6有一水槽，其橫截面積F為0.5nf。流出側(cè)閥門阻力試驗成果為：當(dāng)水位H變化20cm

時，流出展的變化為100Ccm3/s.試求流出側(cè)閥門阻力R,并計算該水槽的時間常數(shù)T.

1/R=Q/H,R=2()0,T=RF=1(X)

8某水槽的階躍響應(yīng)試驗數(shù)據(jù)如下:

t/s01020406080100150200300400500

h/mm09.518334555637886959899

其中階躍擾動量Aw=20%o若該水位對象用一階慣性環(huán)節(jié)近似

(1)畫出水位階躍響應(yīng)曲線；用切線法求出時間常數(shù)T.

(2)用計算法計算出增益K和時間常數(shù)T.

(3)若系統(tǒng)的滯后時間為0.5秒，請用動態(tài)特性參數(shù)法整定PI控制器參數(shù)大小

K=—==500,YI=100*0.39=39tl=50,Y2=100*0.63=63,t2=10()

MJ20%

T=2*(t2-tl)=100

^=1.1^(1)=1.1*500*0.5/100=2.75

(=3.3"3.3*0.5=1.65

33

7.若比值k=QA/QB=4,QAmax=6x10kg/h,QBmax=3xl0kg/h當(dāng)流量測量不加開放器，試求出

比值系數(shù)K。

222

解：K=(l/k)X(QAmax/QBmax)=1/4

8在某生產(chǎn)過程中，需使參與反應(yīng)的甲乙兩種物料流量保持一定比值,若已知正常操作時，

甲流量q尸7m3/h,采用孔板測量并配用差壓變送器，其測量范圍為。?10m3/h,乙流量q尸250

L/h,對應(yīng)的測量范圍為0~300L/h,根據(jù)規(guī)定設(shè)計保持q2如比值的控制系統(tǒng)。試求在流量和測

量信號分別成線性和非線性關(guān)系時，采用DDZ-IH型儀表構(gòu)成系統(tǒng)時的比例系數(shù)K。

解：線性:k=q2/qi=0.25/7=l/28

K=kx(Qlmax/Q：max)=25/21

2222

非線性：k=q2/qi=0.25/7=1Z784

222

K=kX(Qimax/Q2.nax)=625/44

9.有一雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)如圖7-5所示。若采用DDZ-III型儀表和相乘方案來實現(xiàn)。已

知Q）max=7000kg/h,Q2inax=4000kg/h<>規(guī)定:

（1）畫出系統(tǒng)方塊圖；

（2）若已知Io=18mA,求該比值系統(tǒng)的比值k=?比值系數(shù)K=?

（3）待該比值系統(tǒng)穩(wěn)定期，測得h=10mA,試計算此時h=?o

解：（2）Kxl6+4=Io得：K=7/8

又由T'K=k*（Qlmax/Q2max）

得：k=l/2

（3）K=Ch-4）；（Ii-4）

得：9.25mA

10有一均勻控制系統(tǒng)（緩沖罐直徑2m,控制器為純比例讀100%）輸入流量為正弦變化,

幅度從240?480m3/h,周期為2min,由此引起的液位變化幅度為0.3m。

（1）求對應(yīng)的輸出流量變化幅度

（2）若將該儲罐直徑增長到2.8米，求液位變化幅度和輸出流量變化幅度。

(1)由于△4|一加2=。1△%=480-240A/?=0.3C=4,Af=60

dt

△%=239.0580

因此R,=3=0.0013

△夕2

(2),同上寫出A[-A7，=C,跑G=^xl.42以及凡=純=0.0013得

dt~領(lǐng)

△%=239.9760A/7)=0.3120

H式s)=K

傳遞函數(shù):Qi(s)=區(qū)$+1)(工$+1)'7]=R]GZ=R2c?,K-R]

11.題圖3-1所示液位過程的輸入量為?！噶鞒隽繛?。2，。3,液位〃為被控參數(shù)，A為

截面積，并設(shè)%,"小均為線性液阻。規(guī)定:

①列寫過程的微分方程組；

②畫出過程的方框圖；

③求過程的傳遞函數(shù)Wo(s)="?。

QiG)

12.己知兩只水箱串聯(lián)工作(如題圖3-2所示)，其輸入量為Q1,流出量為。2,。3,九，

〃2分別為兩只水箱的水位，42為被控量，G，。2為其容量系數(shù)，假設(shè)％，氏2,&2,

R3為線性液阻。規(guī)定：

①列寫過程的微分方程組;

②畫出過程的方框圖：

③求液位過程的傳遞函數(shù)Wo(s)=幺曳

QG)

13.在一種串級控制系統(tǒng)中，本來選用口徑為20mm的氣開閥，后來改為口徑為32mm的

氣關(guān)閥。問

①主、副控制器正反作用要否變化？為何？

②副控制器的比例度和積分時間要否變化？是變大還是變??？為何？

③主控制器的比例度和積分時間要否變化？是變大還是變?。繛楹?？

14.在一種中級控制系統(tǒng)中，主變量是溫度，溫度變送器量程原為0—200℃,后改為80~

1204Co問

①副控制器比例度和積分時間要否變化？是變大還是變小？為何？

②主控制器比例度和積分時間要否變化？是變大還是變??？為何？

15.在所有回路均為開環(huán)時，某一過程的開環(huán)增益矩陣為

".58-0.36-0.36

K=().73-0.610

111

試推導(dǎo)出相對增益矩陣，并選出最佳的控制回路，分析此過程與否需要解耦。

16.設(shè)有一種三種液體混合的系統(tǒng)，其中一種是水，混合液流量為。，系統(tǒng)被控變量是混

合液的密度「和粘度u。己知它們之間有下列關(guān)系，即

Au.+Bu、Cu.+Du、

P=——!--------,u=—!--------

式中，A,B,C,。為物理常數(shù)；%和的為兩個可控流量。

①祈求出該系統(tǒng)的相對增益矩陣。

②若設(shè)A=B=C=0.5,D=1.0,則系統(tǒng)相對增益矩陣是什么？并對計算成果進(jìn)行

分析。

17.已知一種2X2有關(guān)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣為G，,G，2=03一°4，試計算該系

G2IG22J|_0.50.2_

統(tǒng)相對增益矩陣，闡明其變量配對的合理性。然后按靜態(tài)解耦措施進(jìn)行解耦，求取靜態(tài)解耦

裝置的數(shù)學(xué)模型。

0.230.770.230.3

A=G〃=

0.77().23-0.580.23

]-1

2s+1

18.設(shè)對象的傳遞函數(shù)矩陣為Gp（s）=,給定的閉環(huán)傳遞函數(shù)矩陣為

_3s+1s+1」

10

0G）=7+71，試用給定規(guī)定設(shè)計法，設(shè)計解耦器和控制器結(jié)合的Gm。

_05+1.

19.題圖中有一加熱爐出口溫度系統(tǒng)，測取溫度對象的過程為：在系統(tǒng)穩(wěn)定期，在閥上風(fēng)壓

作3%變化，輸出溫度記錄如下

t/min0246810121416

e/c270.0