过程装备控制技术习题及参考答案new(6)

7.什么是计算机直接数字控制系统？它有什么特点？

答：直接数字控制系统DDC分时的对被控对象的状态参数进行测试，并根据测试的结果与给定值的差值，按照预先制定的控制标法进行数字分析，运算后，控制量输出直接作用在调节阀等执行机构上，使各个被控参数保持在给定值上，实现对被控对象的闭环自动调节。

特点：优点是1.计算机完全代替了模拟调节器，实现几个甚至更多的单回路PID控制。2。较易实现其他新型控制规律的控制，如串级控制，前馈控制，自动选择性控制。3。将显示，记录，报警和给定值设定等功能集中在操作控制台上，操作方便。

缺点：要求工业控制计算机的可靠性提高，否则会直接影响生产的正常运行。 8．DDC的基本算法有哪些？各有什么优缺点？

答：DDC的基本算法分为两种：理想PID算法和实际PID算法。其中理想PID算法包括：位置式，增量式和速度式；实际PID算法有：位置式，增量式和速度式。

理想算法中，位置式算法容易产生累积误差，若该项值很大时，调节缓慢，发生积分饱和，对控制调节不利，且受到计算机字长的限制，当超过字长时，引起积分丢失现象。增量式算法无此缺点，而且系统进行手动和自动切换时，增量式PID由于执行元件保存了过去的位置，因此冲击较小，即使发生故障时，也由于执行元件的寄存作用，仍可保存元件位，对被控制过程的影响较小。但是理想算法存在自身不足，而且具体工业过程的控制有一定的特殊性，故采用实际PID算法，有较强的干扰抑制能力。 9．试列出一些改进的PID算法，并分析其改进特点及适用场合

答：改进的PID算法有：（1）带有死区的PID控制——当控制偏差在某个阀值以内时，系统不进行调节；当超过这个阀值时，系统按照PID进行调节，表示为

?p(k)...当|e(k)|?B,PID控制动作?p(k)???

0.........当|e(k)|?B，无控制输出值?? 式中B为阀值，O-B的区间称为死区。

该控制方式适用于要求控制作用尽可能少变动的场合，如在中间器皿的液面控制。（2）饱和作用的抑制（A）PID位置算法的积分饱和作用机器抑制——采用遇限削弱积分法和积分分离法。（B）PID增量算法的饱和作用及其抑制（C）干扰的抑制——四点中的差分法。该控制方式适用于可能出现饱和效应的场合，即控制量因受到执行元件机械和物理性能的约束而限制在有限范围以内，Umax<=U<=Umax，控制器执行的控制量不再是计算值。︱△U︱<=△Umax.

10．在计算机控制系统中，采样周期是如何确定的？为什么执行器响应速度较慢时对采样周期可适当选大一些？

答：采样周期的选择主要从以下几个方面来考虑：1。从对控制质量的要求考虑，采样周期小一些，控制效果好。2。从被控制对象的动态特征考虑，若对象的反应速度快，选用较短的采样周期；如果对象的反应速度慢，则选用较长的采样周期。3。从执行机构的要求考虑，有时需要计算机输出的控制信号保持一定的时间宽度，为使执行机构能够按预期的调节规律运作，则采样周期可选长一些。4。从抗干扰的要求看，希望采样周期短些。5。从计算机的工作量和每个控制回路的成本看，希望采样周期大些。

综上所述，必须根据拘役情况和主要的要求作出选择，当执行器相应速度较慢时，采样周期应适当选大些，以保证执行器能够实现预期的调节规律。

11．已知模拟调节器的传递各数G（S）=（1+0.17S）/0.085S，现在要用数字PID算法来实现，试分别写出相应的位置式和增量式PID算法表达式，设采样周期为To=0.2S.

解：由G（S）=

1?0.17s，可得：Kp=1 TI0.085s=0.17 TD=0.085

T?位置式 u(k)= Kp{e(k)+

TI代入 T=0.2

?e(i)?i?0kTD[e(k)?e(k?1)]} T0.2k0.085e(i)?[e(k)?e(k?1)]} ? u(k)= {e(k)+?0.17i?00.2增量式：

?u(k)= Kp[e(k)?e(k?1)]+KIe(k)?KD[e(k)?2e(k?1)?e(k?2)]

其中：KI?KpTD1?0.085T1?0.2? KD?Kp ?T0.2TI0.171?0.21?0.085e(k)?[e(k)?2e(k?1)?e(k?2)] 0.170.2? ?u(k)= [e(k)?e(k?1)]+

12．计算机控制系统的设计有哪些基本原则？其设计步骤是怎样的

答：计算机控制系统设计的基本原则：1。系统操作性能好——使用方便和维修方便。2。可靠性高。3。通用性好，便于扩充。4。实时性强——表现在时间驱动和时间驱动能力上。5。设计周期短，价格便宜。

设计步骤：1.确定系统整体控制方案：确定系统整体控制方案；确定系统的构成方式；现场设备选择;2.确定控制算法;3.系统硬软件的设计:4.系统调试。 13．如何提高计算机控制系统的可靠性？有哪些方法途径？

答：为了提高计算机控制系统的可靠性和可维护性，常采用提高元器件的可靠性，设计系统的冗条技术，采取抗干扰措施，采用故障诊断和系统恢复技术以及软件可靠性技术等。

常用的冗条系统——并联系统，备用系统，表决系统。抗干扰措施——电磁干扰的屏蔽；隔离技术；共模输入法；电源系统的干扰抑制；布线的防干扰；接地设计；软件的抗干扰措施。 14．过程控制系统所处的干扰环境是极其恶劣的，试阐述它所受的干扰有哪些？

答：干扰分为3类：（1）空间感应干扰，它以电磁感应形式进入系统的任何部件和线路（2）类干扰是通过对通道的感应，传输结合，地线联系进入通道部分的干扰（3）电网的冲击波通过变压器结合系统进入电源系统而传到各个部分的。

15．共模干扰与串模干扰个有什么特点，它们是如何进入系统造成干扰的？

答：在计算机控制系统中，由于对象，通道装置比较，通道与被测信号之间往往要长线连接，由此造成了被测信号地线和主机地线之间存在一定的电位差，它作为干扰，同时施加在通道的两个输入端上，称为共模干扰。

共模干扰的抑制措施：采用高共模抑制比的差动放大器，采用浮地输入双层屏蔽放大器，光电隔离，使用隔离放大器。

16．长线传输干扰为什么不可避免，如何加以抑制？

答：在计算机控制系统中，由于对象，通道装置比较分散，通道与被测信号之间望完要长线连接，由此造成了被测信号地线和主机地线之间存在一定的电位差，它作为干扰，同时施加在通道的两个输入端上，称为共模干扰。

共模干扰的抑制措施：采用高共模抑制比的差动放大器，采用浮地输入双层屏蔽放大器，光电隔离，使用隔离放大器。

17．模拟地与数字地为何必须严格分开？

答：模拟地是作为A/D转换，前置放大器，比较器等模拟信号传递电路的零电位；数字地即逻辑地，主要是指TTL或CMOS印刷电路板的地端，作为数字逻辑的零位。

18．在计算机控制系统中，常用的抗干扰措施有哪些？分析合理接地的重要性。

答：抗干扰措施——电磁干扰的屏蔽；隔离技术；共模输入法；电源系统的干扰抑制；布线的防干扰；接地设计；软件的抗干扰措施。

接地问题在计算机实时控制系统抗干扰中有重要地位，接地不当，将引入干扰。接地设计目的在于消除各电路电流流径一个公共地线阻抗时所产生的噪音电压，避免受磁场和地电位差的影响，即不使其形成地环路，使屏蔽和滤波有环路，确保系统安全。

19．可偏程序调节器与普通模拟仪表相比有哪些异同及优点？

答：可偏程序调节器是一种可以由用户编制程序，构成各种控制方式的数字化仪表，它以微处理器为运算控制的核心，是单元组各式仪表向微机化发展和计算机控制向分散化发展两者相结合的方向，具有逻辑控制，计时，计数，分支 …… 此处隐藏：5170字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……