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时间:2018-07-30
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1、过程控制系统与仪表习题与思考题解答27第1章思考题与习题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
2、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
3、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。271-6什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
4、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
5、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:第一个波峰值与最终稳态值y()之比的百分数;
6、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;27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
7、: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:最大动态偏差A:衰减比n:振荡周期T:A<80,且n>1(衰减振荡),所以系统满足工艺要求。第2章思考题与习题2-1某一标尺为0~1000℃的温度计出厂前经校验得到如下数据:标准表读数/℃02004006008001000被校表读数/℃02014026048061001求:1)该表最大绝对误差;2)该表精度;3)如果工艺允许最大测量误差为±5℃,该表是否能用?2-2一台压力表量程为0~10MPa,经校验有以下测量结果:标准表读数/MPa02468
8、10被校表读数/MPa正行程01.983.965.947.979.99反行程02.024.036.068.0310.01求:1)变差;272)基本误差;3)该表是否符合1.0级精度?2-3某压力表的测量范围为0~10MPa,精度等级为1.0级。试问此压力表允许的最大绝对误差是多少?若用标准压力计来校验该压力表,在校验点为5MPa时,标准压力计上读数为5.08MPa,试问被校压力表在这一点上是否符合1
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