过程控制-期末复习题

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1、《过程控制》复习:看图分析题：1.下图为某控制系统采用I调节时，在不同的积分速度So下的响应过程。试说明图示箭尖方向代表积分速度So作何种改变？并总结积分速度Se改变对响应过程影响。1.答：图示箭头方向代表积分速度So作增大改变。増大积分速度将会降低控制系统的稳定程度，直到最后出现发散的振荡过程。积分速度愈大，调节阀的动作愈快，就愈容易引起和加剧振荡，与此同时，振荡频率将愈来愈高，最大动态偏差则愈来愈小。被调量最后都没有偏差，这是I调节器的特点。2.下图为某控制系统采用PD调节吋，不同的微分吋间TD下的响应过程。试说明图示箭头方向代表微分吋间TD作何种改变？并总结微分

2、时间TD改变对响应过程影响。2.答：图示箭头方向代表微分时间TD作减小改变。微分调节动作总是力图抑止被调量的振荡，它有提高控制系统稳定性的作用。适度引入微分动作后，可以允许稍许减小比例带，同时保持衰减率不变。大多是PD控制系统随着微分时间增大，其稳定性提高，表现在可以减少偏差，减少短期最大偏差和提高了振荡频率。但某些特殊系统也有例外，当TD超出某一上限值后，系统反而变得不稳定了。1.对象的阶跃响应曲线如下图。用~阶惯性环节加纯迟延来近似对象的阶跃响应曲线，试用作图法來辨识系统的传递函数。3•答:k=y(°°)-y(Q)这样调节器的比例増益实际值为：火:12H2D-±x

3、100-0100-020-412相应的比例带实际值为.•=忐士8.3%计算题1.对某温度控制系统采用PID调节器。在调节阀扰动量△P=40%时，测得温度控制对象的阶跃响成特性参数：稳定时温度变化△0(^)=3O°C；时间常数T=100s;纯迟延时间t=10so温度变送器量程为0〜100,.目.温度变送器和调节器均为DDZ-III型仪表。①试用动态特性参数法(Z-N公式)选择PID调节器参数，②已知干扰系数F计算公式屮的a=1.73,试求调节器8、I、TD的刻度值。1.解：①采用动态特性参数法，按Z-N公式：=1.2(y)-10计算等效调节器的等效比例增益，即：=i2(

4、%/°c)cKT30/30100因为等效调节器用调节器、变送器和调节阀组成，因此:Kc=KcKmKy其中变送器转换系数：Km=(mA/°C)100—020-4调节阀的转换系数：K,n=(%/mA)调节器积分时间1的实际值为：^=2.0(^)10=>T；=2.0r=20(s)调节器微分时间TD的实际值为：==>T；=O.5r=5(s)②干扰系数F为：F=1+6Z(^)=1+1.73=2.73丁1相应的比例带刻度值为：6==22.659%调节器积分时间I的刻度值为:1=7.326⑻调节器微分时间TD的刻度值为：TD=FT;=n.65(s)2.已知对象控制通道(包拈被控对

5、象、测量变送器、调节阀组成)阶跃响应曲线数据如下表所示，调节量阶跃变化△u=50%。吋间/min00.20.40.60.81.01.2被调量200.1201.1204.0227.0251.0280.0302.5吋间/min1.41.61.82.02.22.4被调量318.0329.5336.0339.0340.5341.0①用一阶惯性环节加纯迟延近似该对象，试用两点法确定K、T和t值(t,=0.8>t2=1.2)；②应用稳定边界法选择H调节器参数S、1。2•解:341-200.1502.818y(^i)-y(Q)y(2.4)-刈)=0.567ln[l-A/a,)]-

6、ln[l-A/(Z2)]0.47(min)=28.2(sec)絲数学觀力：频率特性为：G(jco)-rcoj由式：-arctg(Teocr)~tcoc,=-tt=>tcoc,=120.74°=12^21X7r=>co..=1^21x^=0.0596180180r由式：、'.尸0.694V(D2+1所以：8^228.=—=3.17(2分)r,=0.857；r=^^^=89.58⑴crcrCOcr1.对某温度控制系统采用PID调节器。已知：临界比例带S^30%,临界振荡周期Tcr=40s①试用稳定边界法选择PID调节器参数S、I、Td;②已知干扰系数F计算公式中的a=1.

7、46,试求调节器8、1、TD的刻度值。3.解：采用稳定边界法，可得调节器的比例带实际值为：^=1.67^=50.1%调节器积分时间T,的实际值为：7；=0.5Tcr=30(5)调节器微分时间TD的实际值为：7；=0.1257；,=7.5(5)干扰系数F为：F=l+6^)=1+1.46=2.46T,相应的比例带刻度值为：8=FS'=123.246%调节器积分时间丁,的刻度值为：7,=^=12.195(s)F调节器微分时间td的刻度值为:二F<=18.45⑻4.已知一液位对象，其矩形脉冲响应试验结果如T表所示:t/s010204060801001201