过程控制系统与仪表习题答案 第一章

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。 二者之间的关系 1-7 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。 动态 从外部扰动出现、平衡状态遭到破坏、自动控制装置开始动作到整个系统 又建立新的稳态达到新的平衡、调节过程结束的这一段时间整个系统各个环节的状态和参数都处于变化的过程之中这种状态称为动态。 在实际的生产过程中被控过程常常受到各种振动的影响不可能一直工作在稳态。只有将控制系统研究与分析的重点放在各个环节的动态特性才能设计出良好的控制系统。 1-8 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 解答 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1y与最终稳态值y之比的百分数 1100yy 残余偏差C 过渡过程结束后被控参数所达到的新稳态值y与设定值之间的偏差C称为残余偏差简称残差 调节时间从过渡过程开始到过渡过程结束所需的时间 振荡频率过渡过程中相邻两同向波峰或波谷之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期其倒数称为振荡频率 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。 1-10 某被控过程工艺设定温度为900℃要求控制过程中温度偏离设定值最大不得超过80℃。现设计的温度定值控制系统在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-4所示。试求该系统过渡过程的单项性能指标最大动态偏差、衰减比、振荡周期该系统能否满足工艺要求 解答 ○1最大动态偏差ACCCA50900950 ○2衰减比n1:5900910900950n ○3振荡周期Tmin36945T A1 衰减振荡所以系统满足工艺要求。