内容发布更新时间 : 2024/12/24 3:51:24星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

5-2 建立被控过程数学模型的目的是什么？过程控制对数学模型有什么要求？

解答：

1 设计过程控制系统及整定控制参数； 1）目的：○

2 指导生产工艺及其设备的设计与操作； ○

3 对被控过程进行仿真研究； ○

4 培训运行操作人员； ○

5 工业过程的故障检测与诊断。 ○

2）要求：总的原则一是尽量简单，二是正确可靠。阶次一般不高于三阶，大量采用具有纯滞后的一阶和二阶模型，最常用的是带纯滞后的一阶形式。

5-3 建立被控过程数学模型的方法有哪些？各有什么要求和局限性？

解答：P127

1）方法：机理法和测试法。 2）机理法： 测试法：

5-4 什么是流入量？什么是流出量？它们与控制系统的输入、输出信号有什么区别与联系？

解答：

1）流入量：把被控过程看作一个独立的隔离体，从外部流入被控过程的物质或能量流量称为流入量。 流出量：从被控过程流出的物质或能量流量称为流出量。 2）区别与联系：

控制系统的输入量：控制变量和扰动变量。 控制系统的输出变量：系统的被控参数。

5-5 机理法建模一般适用于什么场合？

解答：P128

对被控过程的工作机理非常熟悉，被控参数与控制变量的变化都与物质和能量的流动与转换有密切关系。

5-6 什么是自衡特性？具有自衡特性被控过程的系统框图有什么特点？

解答：

1）在扰动作用破坏其平衡工况后，被控过程在没有外部干预的情况下自动恢复平衡的特性，称为自衡特性。

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2）被控过程输出对扰动存在负反馈。

5-7 什么是单容过程和多容过程？ 解答：

1）单容：只有一个储蓄容量。 2）多容：有一个以上储蓄容量。

5-8 什么是过程的滞后特性？滞后又哪几种？产生的原因是什么？ 解答：

1）滞后特性：过程对于扰动的响应在时间上的滞后。

2）容量滞后：多容过程对于扰动的响应在时间上的这种延迟被称为容量滞后。 纯滞后：在生产过程中还经常遇到由（物料、能量、信号）传输延迟引起的纯滞后。

5-9 对图5-40所示的液位过程，输入量为Q1，流出量为Q2、Q3，液位h为被控参数，水箱截面为A，并设R2、R3为线性液阻。 （1）列写液位过程的微分方程组； （2）画出液位过程的框图；

（3）求出传递函数H(s)Q1(s)，并写出放大倍数K和时间常数T的表达式。

解答：

?Q1??Q2??Q3?A（1）

d?hdt?h ?Q2?R2?Q3??hR3（2）框图如图： （3）

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H(s)R2R3 ?Q1(s)AR2R3s?R2?R35-10 以Q1为输入、h2为输出列写图5-10串联双容液位过程的微分方程组，并求出传递函数H2(s)Q1(s)。

解答：

?Q1??Q2?Ad?h11dt?Q?h?h2?11）方程组：

R?22R2

?Q?Qd?h22?3?Adt?Q?h3?2R32）传递函数： H2(s)R3Q? 11(s)T1T2s2?(T1?T2?T12)s?13式中：T1?A1R2,T2?A2R3,T12?A1R3

3）过程框图：

5-12 何为测试法建模？它有什么特点？

解答：

1）是根据工业过程输入、输出的实测数据进行某种数学处理后得到数学模型。

2）可以在不十分清楚内部机理的情况下，把被研究的对象视为一个黑匣子，完全通过外部测试来描述它的特性。

5-13 应用直接法测定阶跃响应曲线时应注意那些问题？

解答：P139

（1）合理地选择阶跃输入信号的幅度 （2）试验时被控过程应处于相对稳定的工况 （3）要仔细记录阶跃曲线的起始部分 （4）多次测试，消除非线性

5-14 简述将矩形脉冲响应曲线转换为阶跃响应曲线的方法；矩形脉冲法测定被控过程的阶跃响应曲线的优点是什么？

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解答：P139～P140 1） 2）

5-15 实验测得某液位过程的阶跃响应数据如下：

ts 0 10 20 40 60 80 100 140 180 250 300 400 500 600 … hcm 0 0 0.2 0.8 2.0 3.6 5.4 8.8 11.8 14.4 16.6 18.4 19.2 19.6 … 当阶跃扰动为???20%时： （1）画出液位的阶跃响应曲线；

（2）用一阶惯性环节加滞后近似描述该过程的动态特性，确定K、T、?。

解答： （1） （2）

第6章 思考题与习题

6-1 简单控制系统由几个环节组成？

解答：

测量变送器、调节器、调节阀、被控过程四个环节组成。

6-2 简述控制方案设计的基本要求。

解答：

安全性、稳定性、经济性。

6-3 简单归纳控制系统设计的主要内容。

解答：

1）控制系统方案设计； 2）工程设计；

3）工程安装和仪表调校； 4）调节器参数整定。

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6-4 过程控制系统设计包括哪些步骤？

解答：P174

（1）熟悉和理解生产对控制系统的技术要求与性能指标 （2）建立被控过程的数学模型 （3）控制方案的确定 （4）控制设备选型 （5）实验（或仿真）验证

6-5 选择被控参数应遵循哪些基本原则？什么是直接参数？什么是间接参数？两者有何关系？

解答：

1）原则：必须根据工艺要求，深入分析、生产过程，找出对产品的产量和质量、生产安全、经济运行、环境保护、节能降耗等具有决定性作用，能较好反映生产工艺状态及变化的参数作为被控参数。

2）直接参数：能直接反映生产过程中产品产量和质量，又易于测量的参数

3）间接参数：与质量指标有单值对应关系、易于测量的变量，间接反映产品质量、生产过程的实际情况。 4）两者关系：间接参数是直接参数的单值函数。

6-6 选择控制变量时，为什么要分析被控过程的特性？为什么希望控制通道放大系数Ko要大、时间常数To小、纯滞后时间?o越小越好？而干扰通道的放大系数Kf尽可能小、时间常数Tf尽可能大？

解答：

1）控制变量和干扰变量对被控参数的影响都于过程的特性密切相关。

2）控制通道的静态放大系数K0越大，系统的静态偏差越小，表明控制作用越灵敏，克服扰动的能力越强，控制效果越好。 时间常数T0小，被控参数对控制变量的反应灵敏、控制及时，从而获得良好的控制品质。 纯滞后?0的存在会使系统的稳定性降低。?0值越大，对系统的影响越大。

3）扰动通道的静态放大系数Kf越小，表明外部扰动对被控参数的影响越小。时间常数Tf越大，外部干扰f（t）对被控参数y（t）的影响越小，系统的控制品质越好。

6-7 当被控过程存在多个时间常数时，为什么应尽量使时间常数错开？

解答：P182

由自控理论知识可知，开环传递函数中几个时间常数值错开，可提高系统的工作频率，减小过渡过程时间和最大偏差等，改

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