热工过程自动调节习题集.doc

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1、1-3为什么在自动调节系统中经常采用负反馈的形式？答：自动调节系统采用反馈控制的目的是消除被凋量与给定值的偏差。所以控制作用的正确方向应该是：被调量高于给定值时也就是偏差为负时控制作用应向减小方向，当被调量低于给定值时也就是偏差为正时控制作用应向加大方向，因此：控制作用的方向与被调量的变化相反，也就是反馈作用的方向应该是负反馈。负反馈是反馈控制系统能够完成控制任务的必要条件。1-4前馈调节系统和反馈调节系统有哪些本质上的区别？答：反馈调节系统是依据于偏差进行调节的，由于反馈回路的存在，形成一个闭合的环路，所以也称为

2、闭环调节系统。其特点是：（1）在调节结束时，可以使被调量等于或接近于给定值；（2）当调节系统受到扰动作用时，必须等到被调量出现偏差后才开始调节，所以调节的速度相对比较缓慢。而前馈调节系统是依据于扰动进行调节的，前馈调节系统由于无闭合环路存在，亦称为开环调节系统。其特点是：(1)由于扰动影响被调量的同时，调节器的调节作用已产生，所以调节速度相对比较快；(2)由于没有被调量的反馈，所以调节结束时不能保证被调量等于给定值。1-5如何用衰减率来判断调节过程的稳态性能？答：衰减率ψ作为稳定性指标比较直观形象，在系统的调节过程

3、曲线上能够很方便地得到它的数值。ψ=1是非周期的调节过程，ψ=0是等幅振荡的调节过程，0＜ψ＜1是衰减振荡的调节过程,ψ＜0是渐扩振荡的调节过程。9、单位反馈调节系统的单位阶跃响应曲线图如下所示，求出该系统的超调量、峰值时间、衰减率、稳态终值、动态偏差、静态偏差、峰值时间。是否满足热工过程的调节要求？（10分）解：超调量Mp＝（1.5-0.9）/0.9=66.7%衰减率（1.5-1.2）/1.5=20%稳态终值：0.9峰值时间2秒动态偏差0.5静态偏差-0.1不满足。2-1求下列函数的拉普拉斯反变换(1)解:(1)

4、∴2-2试求下图所示环节的动态方程、静态方程和传递函数。（a）水箱：输入量为q1，输出量为h，水箱截面积为F。(b)阻容电路：输入量为u1，输出量为u2，已知电阻R和电容C1、C2。(c)阻容电路：输入量为u1，输出量为u2，已知电阻R1、R2和电容C。解:(a)动态方程:或,设初始值,则传递函数：(b)写出基本方程式：消去中间变量，整理得动态方程：传递函数：静态方程：(c)写出基本方程式：消去中间变量，整理得动态方程：传递函数：2-4试求下图所示各环节对输入作用的响应，画出响应曲线。解:(a)(b)(c)2-5试

5、简化下图所示方框图，并求传递函数。习题2-5图解:（a）(b)试简化下图所示方框图，并分别求出传递函数(a)、(b)、(c)、(d)。解:令，则方框图简化为令，则方框图简化为(a)(b)(c)(d)2-7试简化下图所示方框图，并求传递函数及。答案:令，则方框图简化为令，则方框图简化为3-1什么是有自平衡能力对象和无自平衡能力对象？答案:所谓有自平衡能力对象，就是指对象在阶跃扰动作用下，不需要经过外加调节作用，对象的输出量经过一段时间后能自己稳定在一个新的平衡状态。所谓无自平衡能力对象，就是指对象在阶跃扰动作用下，若

6、没有外加调节作用，对象的输出量经过一段时间后不能自己稳定在一个新的平衡状态。3-2试分析P、PI、PID规律对系统调节质量的影响？答案：P调节器，有一个相对较大的超调量，有较长的调节时间，存在静态误差。PI调节器，综合了P调节器和I调节器两者的性质。它的超调量及调节时间与P调节器差不多，但没有静态误差。PID调节器兼有比例、积分和微分作用的特点，只要三个调节作用配合得当就可以得到比较好的调节效果，它具有比PD调节还要小的超调量，积分作用消除了静态误差，但由于积分作用的引入，调节时间比PD调节器要长。3-3在相同衰减

7、率的前提下，为什么采用PI规律的比例带δ要采用P规律时选择得大一些？答案：PI调节器兼有比例调节作用和积分调节作用的特点，由于积分调节作用是随时间而逐渐增强的，与比例调节作用相比较过于迟缓，在改善静态品质的同时却恶化了动态品质，使过渡过程的振荡加剧，甚至造成系统不稳定。为保证相同衰减率，要通过增大比例带值来削弱振荡倾向。3-4怎样判别调节对象被控制的难易程度？答案：不论调节对象有无自平衡能力，都可统一用ε、ρ、τ三个特征参数来表示对象的动态特性。调节对象惯性越大、迟延越大越难被控制。3-5已知某种调节器传递函数如下

8、：设，试求其阶跃响应函数，并画出阶跃响应曲线，然后讨论如何从曲线上求调节器的参数、和的数值。答案：阶跃响应函数时，阶跃响应曲线如下图3-6为何积分调节器称为无差调节器？答案：具有积分作用的调节器，只要对象的被调量不等于给定值，执行器就会不停地动作，只有当偏差等于零时，调节过程才结束；调节过程结束，则必然没有偏差，这是积分作用的特点。因此，积分作用调节器也称为