集散控制系统与现场总线试题习题及答案全解.docx

--专业文档-可编辑-- -- 本答案仅供参考。 第 1 章 绪论 1.1 什么是过程计算机控制系统？它由哪几部分组成？通过具体示例说明。 答：它是指由被控对象、测量变送装置、计算机和执行装置构成，以实现生产过程闭环控制的系统，它综合了计算机过程控制和生产工艺过程。例如温度控制系统。 1.2 计算机控制工业生产过程有哪些种类型？ 答：计算机控制工业生产过程一般有五种类型： 操作指导控制系统；直接数字控制系统；监督控制系统；集散控制系统；现场总线控制系统。 1.3 计算机控制系统的硬件一般有哪几大主要组成部分？各部分是怎样互相联系的？其中过程通道有几种基本类型？它们在系统中起什么作用？ 答：计算机控制系统的硬件一般包括：主机、外部设备、过程输入输出设备。 两个过程通道，一个是输入通道，另一个为输出过程通道。 输入过程通道包括： A/D 通道 ---- 把模拟信号转换成数字信号后再输入； DI 通道 ----- 直接输入开关量信号或数字量信号。 输出过程通道包括： D/A 通道 ---- 把数字信号转换成模拟信号后再输出； DO 通道 ----- 直接输出开关量信号或数字量信号。 1.4 直接数字控制系统的硬件由哪几部分组成？ 答：直接数字控制系统的硬件主要有计算机（主机） 、过程输入输出通道、操 作台和计算机辅助设备组成。如下图所示。 1.5 数字 PID 控制算法有几种形式？各有什么特点？ 答：数字 PID 控制算法有位置式、增量式、速度式三种形式。 PID 位置式根 据偏差计算阀门的位置， PID 增量式根据偏差计算阀门的变化； PID 速 度式根据偏差变化程度计算阀门的变化。 1.6 试推导计算机控制系统 PI 控制算法的位置式、增量式和速度式。 答：模拟 PI 控制算法为 1 t u(t) k p [e(t) e( t) dt] TI 0 其中， k p ---- 比例增益 TI ---- 积分时间常数 在采样周期相当短暂时，用矩形法近似代替积分项 其中 T 为采样周期， k 为采样序号。 PI 位置式算法为： k u( k) k pe(k) kI e( i) ux i 0  t k e(t)dt Te( i) ， 0 0 PI 增量式算法为： u( k) k p e(k ) k I e( k) PI 速度式算法为： u(k) k p e( k) k I e(k ) v( k) T T T 其中， u x ----- 偏差（它是初始阀门位置） u(k ) --- 第 k 次输出的偏差校正值 e(k) --- 第 k 次采样值的偏差校正值 1.7 试推导计算机控制系统 PD 控制算法的位置式、增量式和速度式。 答：模拟 PD 控制算法为 de( t) ] u(t) k p [e(t) T D dt 其中， k p ---- 比例增益 TD ---- 微分时间常数 在 采 样 周 期 相 当 短 暂 时 ， 用 后 向 差 分 法 近 似 代 替 微 分 项 de( t) e(k) e( k 1) ，其中 T 为采样周期， k 为采样序号。 dt T PD 位置式算法为： u( k) k pe(k) kD ( e( k) e(k 1)) ux PD 增量式算法为： u( k) k p e(k) k D ( e(k) e(k 1)) PD 速度式算法为： v(k) u(k) k p e(k) k D ( e( k) e( k 1)) T T T 其中， ux ----- 偏差（它是初始阀门位置） u(k) --- 第 k 次输出的偏差校正值 e(k) --- 第 k 次采样值的偏差校正值 1.8 集散型控制系统产生的原因是什么？为什么集散型控制系统能得到广泛应 用？ 答：随着生产规模的扩大，生产过程的复杂程度的提高，使像 DDC这样集中 控制系统无法满足诸如控制回路增多、实现集中显示和操作、实现多变 量相关联对象的控制要求，导致集散控制系统的产生。 DCS 吸取了操作 指导控制系统和直接数字控制系统的优点，实现功能分散化，危险分散 化，而管理和显示集中，灵活的应用使 DCS得到广泛应哟功能和发展。 1.9 与直接数字控制系统相比较，集散型控制系统的优点是什么？ 答：与直接数字控制系统相比，集散控制系统具有控制功能分散、危险分散， 而参数显示和操作高度集中的优点。 1.10 集散型控制系统的发展方向是什么？ 答：集散控制系统的发展方向表现在两个方向上：一个方向是向上发展，即 CIMS 计算机集成制造系统、 CIPS 计算机集成过程系统方向发展；另一个方向是向下发展，即向 FCS现场总线控制系统方向发展。 1.11 写出下列缩略词的中、英文名称。 SCC DDC DC