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自动化仪表与过程控制复习试题

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 1.设计单回路控制系统,被控变量和操作变量的选择原则是什么?

选取被控参数的一般原则为:选择对产品的产量和质量、安全生产、经济运行和环境保护具有决定性作用的,可直接测量的工艺参数为被控参数 ;当不能用直接参数作为被控参数时,应该选择一个与直接参数有单值函数关系的间接参数作为被控参数 ;被控参数必须具有足够大的灵敏度 

控制参数的选择原则:扰动作用-----由扰动通道对过程的被控参数产生影响,力图使被控参数偏离给定值;控制作用-----由控制通道对过程的被控参数起主导影响,抵消扰动影响,以使被控参数尽力维持在给定值;正确选择控制参数就是正确选择控制通道的问题。一般希望控制通道克服扰动的能力要强,动态响应要比扰动通道快。

2.用反应曲线法、衰减曲线法、临界比例度法整定调节器参数的要点是什么?

整定是指决定控制器的比例带δ(或KP)、积分时间TI、微分时间TD和采样周期Ts的具体数值。整定的实质是通过改变控制器的参数,使其特性和过程特性相匹配,以改善系统的动态和静态指标,取得*的控制效果。整定控制器参数的方法可分为两大类,即理论计算整定法和工程整定法。理论计算整定法有频率特性法、根轨迹法等。工程整定法有现场试凑法、临界比例度法、衰减曲线法和响应曲线法等。工程整定不需要事先知道过程的数学模型,直接在过程控制系统中进行现场整定,特点是方法简单实用;计算简便;易于工程应用。

现场试凑法:按照先比例,再积分,zui后微分的顺序;比例度由大到小整定;积分时间由大到小整定;微分时间由小到大整定。

临界比例度法:在闭环控制系统里,将控制器置于纯比例作用下(TI=∞ ,TD=0),从大到小逐渐改变控制器的比例度,得到等幅振荡的过渡过程。此时的比例度称为临界比例度δk,相邻两个波峰间的时间间隔,称为临界振荡周期Tk。 据此确定控制器其它参数。根据δk和Tk值,采用经验公式,计算出调节器各个参数,即δ、TI、TD的值。按PIzui后D”的操作程序将控制器整定参数调到计算值上。若不够满意,可作进一步调整。

衰减曲线法:和前面一种差不多,只是跳到4:1的衰减率。  

3、什么是调节阀的流量特性?什么是调节阀的理想流量和工作流量特性?理想流量特性的类别?在自控系统设计中,调节阀流量特性选择原则是什么?

调节阀的流量特性:指阀芯位移与流量之间的关系。理想(固有)流量特性:调节阀前后压差不变时,得到的流量特性。工作流量特性:实际应用时,调节阀两端的压差是变化的,此时调节阀的流量与阀芯位移之间的关系称为工作流量特性。典型理想流量特性有4种:

1、 快开2、直线3、抛物线4、等百分比

流量特性的选择:先根据过程控制系统的要求,确定工作流量特性,再根据流量特性的畸变程度确定理想流量特性。

4、说明串级调节、比值调节、均匀调节特点及应用场合。

串级调节:a.特点:1、减小了被控对象的等效时间常数;2、提高了抗*力;3、提高了系统工作频率;4、对负载变化具有一定的自适应能力;5、可实现更灵活的操作方式。

b.应用场合:被控过程存在较大的容量滞后或纯滞后;被控过程变化剧烈而且扰动幅度较大;被控过程存在非线性。

比值调节:实现主动量定值控制,使总物料量稳定。可克服主动量和从动量的扰动,适用于要求负荷变化平稳的场合,但控制稍复杂。

均匀调节:均匀控制就是使被控量y(t)与控制量q(t)在一定范围内均匀缓慢地变化。

(一)、简单均匀控制:结构方面:均匀控制与定值控制在控制结构上没有任何区别,其区别在于控制的目的不同。控制律方面:比例作用是基本的;不能引入微分;积分是否引入视情况而定。适用场合:通常适用于扰动较小、对均匀程度要求较低的场合。

()、串级均匀控制系统:结构方面:均匀控制与典型串级控制在控制结构上没有任何区别,其区别在于控制的目的不同。控制律方面:主副回路都不能加微分作用;主回路宜采用PI控制;副回路一般用P控制。适用场合:通常适用于扰动较大、对均匀程度要求较高的场合。

5.前馈控制与反馈控制有哪些不同?前馈—反馈控制有什么特点?怎样判断可用静态前馈控制?或动态前馈控制?

反馈控制:按偏差调节;闭环控制;可克服多种干扰影响;控制作用表现在过程受扰动影响后;通常采用PID;但调节不及时。前馈控制:按扰动调节;开环控制;采用前馈控制规律;克服单一扰动;调节及时。

将前馈和反馈结合起来,构成前馈-反馈复合控制系统。既发挥了前馈控制可及时克服主要扰动对被控量影响的优点,又保持了反馈控制能克服多个扰动的长处。复合控制降低了系统对前馈补偿器的要求,使系统在工程上更易于实现。

静态前馈控制系统: 控制器采用比例控制,是前馈模型中zui简单的形式。动态前馈控制系统: 基于不变性原理,前馈模型中含动态变量S

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