过程控制系统及仪表 教学课件 作者 张勇 过程控制系统三章习题.ppt

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1、《控制仪表及系统》习题第二篇过程控制系统第三章习题3-6.说明s值的物理意义和合理的取值范围。答：S是控制阀的压降分配比，也叫阀阻比，定义为控制阀全开时阀前后压差为Δp全开与系统的总压差为Δp系统，之比，即S表示了控制阀全开时阀上的压降占系统总压降的多少。这样，不同串联管道中的理想流量特性的变化情况可用S来描述，如图5-22所示。PID动态控制作用快。随着K增大，系统的稳定性下降。动态特性变差。特别是积分时间较小时，系统的稳定性下降较为严重。采用积分后，一般应减小放大倍数。全面提高控制质量。使最大偏差减小，过渡过程时间变短。对偏

2、差有超前调节作用，对克服容量滞后有显著效果。静态不能消除余差。随着K增大，余差减小。积分可以消除余差。不能消除余差。但采用微分后可提高放大倍数，因此可使余差减小。3-13干扰通道的K、T、τ和控制通道的K、T、τ对控制质量分别有什么样的影响？答：干扰通道的放大倍数Kd越小越好，这样可使余差减小，控制精度得到提高。干扰通道的时间常数Td越大越好，Td使过渡过程动态分量的幅值减小了Td倍，从而使控制过程的超调量随着Td的增大而减小，控制质量得到提高。当干扰通道惯性环节的阶数增加时，控制质量将获得进一步改善。干扰通道存在纯滞后时间τd

3、时，从理论上讲不影响控制系统的质量，仅仅使被控量在时间上平移了一个τd值。干扰通道存在容量滞后时间Tc时，它将使干扰信号变得和缓一些，Tc越大，干扰变得越平缓，对系统克服干扰就越有利。因此，Tc对控制质量的影响与时间常数Td的影响一致。控制通道的放大倍数K一般希望大一点，以加强控制作用，但K的大小可由Kc来补偿。时间常数T的大小反映了控制作用的强弱，或者说反映了克服干扰影响的快慢。时间常数T太大，将使控制作用太弱，反应迟钝，过渡过程时间加长，控制质量下降。时间常数T小，控制作用强，克服干扰影响快，过渡过程时间缩短。但是，当它过小

4、时，就容易引起过渡过程的多次振荡，使被控量难于稳定下来，即系统稳定性受到影响。纯滞后τ0越小越好，纯滞后时间τ0的存在降低了控制系统的稳定性。3-14当广义对象包含多个时间常数时，说明时间常数匹配对控制质量的影响。答：以三阶系统为例，设T1=10、T2=5、T3=2，计算结果见表2-3-1。从计算结果可知：减小最大的那个时间常数T1不但无益，反而使Kmωk比原状态减小，控制质量下降；减小T2或T3都有助于改善控制质量，尤以减小T3为好，同时减小T2和T3最好；如果加大最大的时间常数T1，会使临界频率有所下降，但最大放大系数将有所

5、增加，结果使Kmωk仍有所增大。这就是说，减小中间大小的那个时间常数，把几个时间常数的数值错开一些，可使系统的工作频率提高，过渡过程时间缩短，余差和最大偏差显著减小，系统的控制质量得到提高。3-15单回路控制系统的整定方法有哪些？答：常用的单回路控制系统整定方法有：经验凑试法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法、衰减频率特性法。前四种是时域方法，后一种是频域方法。