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过程控制系统课后习题(总6页)
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第二章
1什么是对象特性为什么要研究对象特性
答:研究对象特性是设计控制系统的基础;为了能使控制系统能安全投运并进
行必要的调试;优化操作。
2什么是对象的数学模型静态数学模型与动态数学模型有什么区别
答:对对象特性的数学描述就叫数学模型。
静态:在输入变量和输出变量达到平稳状态下的情况。
动态:输出变量和状态变量在输入变量影响下的变化情况。
3建立对象的数学模型有什么意义
答:1,控制系统的方案设计;
2控制系统的调试和调节器参数的确定;
3制定工业过程操作优化方案;
4新型控制方案及控制策略的确定;
5计算机仿真与过程培训系统;
6设计工业过程的故障检测与诊断系统。
4建立对象的数学模型有哪两种方法
答:机理建模和实验建模。
机理建模:由一般到特殊的推理演绎方法,对已知结构、参数的物理系统
运用相应的物理定律或定理,根据对象或生产过程的内部机理,经过合理的分
析简化而建立起描述系统各物理量动静态性能的数学模型。
实验建模步骤:1确定输入变量与输出变量信号;2测试;3对数据进行回
归分析。
5反应对象特性的参数有哪些各有什么物理意义他们对自动控制系统有什么影
响
答:K—放大系数。对象从新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。
T—时间参数。时间参数表示对象受到输入作用后,被控变量的变化快慢。
桃—停滞时间。输入发生变化到输出发生变化之间的时间间隔。
6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
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y与最终稳态值y之比的百分数;
残余偏差C:过渡过程结束后,被控参数所达到的新稳态Y与设定值之间的
偏差。
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。
第三章
2
12选择调节器控制规律的依据是什么若已知过程的数学模型,怎样来选择pid
控制规律
1根据桃0/T0比值来选择。若比值小于,选PI,若在与之间,选用PI或
者PID,若大于,就需要用到串级控制。
2根据过程特性来选择控制器的控制规律。P:过渡时间短,克服干扰能
力大。常用于负荷变化小,自平衡能力强,对象控制通道中的滞后时间与时间
常数之比小,允许余差存在,控制质量要求不高的场合。
PI:适合用于调节通道滞后小,负荷变化小,不允许有余差的场合。
PD:积分消除余差,微分提高系统稳定性。适合用于调节通道滞后大的场
合。
PID:对象控制通道中的滞后时间与时间常数之比大,通道滞后大控制要求
较高。
13一个自动控制系统,在比例控制的基础上分别增加:1适当的积分作用;2
适当的微分作用。试问:
(1)这两种情况对系统的稳定性,最大动态偏差,余差分别有什么影响
(2)为了得到相同的系统稳定性,应如何调整系统调节器的比例度,说明理由
(1)P,减小余差,稳定性不变,最大动态偏差不变
D,增强系统稳定性,最大动态偏差减小,余差不变
(2)1将控制器的积分时间放在最大值,微分时间放在最小值,比例度放在最
大值后,让系统投入运行。2逐渐减小比例度,且每改变一次,都通过改变设
定值给系统施加一个阶跃干扰,同事观察系统输出,直到过渡过程出现等幅振
荡为止。此时为临界比例度和临界振荡周期。3根据临界比例度和临界周期,
根据相应公式求出控制器的个整定参数。4将控制器的比例度换成正定的值,
然后依次按积分时间和微分时间设置为整定值,加入干扰后,还可以适当调
整。
15
第四章
1.什么叫串级控制系统绘制其结构方框图。
串级控制系统是由两个控制器的串接组成,一个控制器的输出做为另一个控制
器的设定值,两个控制器有各自独立
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