《材料成型工艺答案 材料成型自动控制课后答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料成型工艺答案 材料成型自动控制课后答案（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、材料成型工艺答案 材料成型自动控制课后答案材料成型自动控制练习题答案构成系统的三个要素是什么？(1)包含若干部分；(2)各个部分之间存在某种联系；(3)具有特定的功能。控制的含义是什么？使某个控制对象中一个或多个输出量随着时间的推移按照某种预期的方式进行变化。开环控制系统和闭环控制系统各有什么特点？开环系统：不存在稳定性问题，控制精度无法保证。闭环系统：可实现高精度控制，但稳定性是系统设计的一个主要问题。为何说PID算法综合了系统动态过程中过去，现在及将来的信息？PID算法是典型的古典控制算法，从50年代左右开始应用在模拟控制和数字控制系统中都已形成了成熟的算法90%以上的工业控制回路仍采用各
2、种形式的PID控制PID控制，Smith控制，自校正控制，模糊控制，专家控制的控制原理及特点各是什么？(1)PID控制原理PID控制的特点PID算法综合了系统动态过程中的过去、现在以及将来的信息PID算法适应性好，有较强的鲁棒性PID算法有一套完整的参数设计与整定方法PID控制能获得较高的性价比对PID算法的缺陷进行了许多改良形成具有实用价值的复合控制策略具有大时滞的被控系统(G(s)e-ts)变参数及变结构的被控系统系统复杂、环境复杂、控制性能要求高的场合。(2)Smith控制原理Smith控制特点不失一般性，设测量元件的传递函数：Gf(s)=1在无时滞的情况下：f=Gp(s)u在有时滞并加
3、入Smith预估器的情况下：f=Gp(s)(1e-s)u+Gp(s)e-su=Gp(s)u当Gp(s)变化时，Smith控制将失效。(3)自校正控制原理自校正控制特点辨识器对控制对象的参数进行在线估计，将估计值视为控制对象的真值送入控制器设计机构，该机构设计出控制参数后，赋给可变参数控制器。因此，可变参数控制器可不断地根据控制对象的变化去调整控制参数。（4）模糊控制原理模糊控制特点将精确量(一般是系统的误差和误差变化率)转化为模糊量；按总结的语言规则(存于规则库中)进行模糊推理；将推理结果由模糊量转化为精确量用于控制。（5）专家控制原理专家控制特点模型描述的多样性在线处理的灵巧性控制决策的灵巧
4、性决策机构的递阶性推理与决策的实时性设系统的微分方程为：y(3)+5y(2)+11y(1)+6y=uy为输出，u为输入。试求系统的状态空间描述，并判断系统的可控性与可观测性。选取状态变量为：x1=y；x2=y(1)；x3=y(2)将微分方程转化为：x1=x2,x2=x3x3=6x111x25x3+3u系统的状态空间描述:x=Ax+buy=cxA=010001115=1006b=003c设：G(s)=1k1Ts+1sH(s)=s1试求系统的闭环传递矩阵。利用输出反馈和状态反馈构成的闭环控制系统各有什么特点?(1)对于状态反馈控制系统，可控性不变；可观测性可能会产生变化。(2)对于输出反馈控制系统
5、，可控性与可观测性均不变。引入反馈后，系统的可控性与可观测性有什么变化？反馈的引入将造成状态矩阵中的元素产生变化，可控矩阵V、可观测矩阵N及输出可控矩阵S均随之产生变化，这种变化对反馈控制系统的可控性与可观测性是否产生影响是至关重要的。进行极点配置的目的是什么？系统需满足什么条件？配置目的：使闭环控制系统具有预先设定的特征值满足条件：系统完全可控，即存在K值进行系统解耦的目的是什么？怎样进行?目的：消除系统各变量之间的耦合关系，将相互影响的各回路分解成几个独立回路，使一个多变量控制系统转变为若干个单输入单输出控制系统，一个输入只对一个输出产生影响。方法：应采用解耦控制策略，即在系统前向通道中设
6、计解耦补偿器系统辨识的一般步骤及各个步骤的作用是什么?试验设计试验设计的好坏，将直接影响数学模型的精度、辨识的快速性和经济性。模型结构的分类及确定得到可以使用的模型，确定模型结构形式参数估计使试验获得的系统参数与实际的系统参数尽可能接近。模型检验检验系统辨别获得的数学模型是否可靠。过渡响应法和频率响应法有什么区别?过渡响应法：是向系统输入非周期时间函数信号(常用信号为单位阶跃函数和单位脉冲函数)，研究系统的动态响应曲线，从中得出传递函数阶数及各个参数。频率响应法：是向系统输入频率变化的正弦信号，研究系统输出信号的幅值和相位的变化特性，从中得出传递函数阶数及各个参数。为什么称最小二乘法得到的参数
7、估计结果为最优估计?因为在用最小二乘法估计过程中，尽管“历史”数据并未保存下来，但“历史”数据却一直在起作用。试画出最小二乘法递推公式的计算流程图。利用递推公式，可通过第k次得到的估计值及第k+1次所得测量值，计算第k+1次估计值。P(k),x(k+1)K(k),P(k+1)ci(k),K(k),x(k+1),yi(k+1)ci(k+1)1+xTP(k)x是一个标量，避免了矩阵求逆。第k+1次测量值包含系统最新信息，所以第k+1次估计值是第k次估计值加上一个修正项i(k)K(k)yixTc说明利用最小二乘法递推公式对系统进行估计时，第二种初值选取方法的原理。人为给定初值，取P0=(1/)2I，
8、就意味着X(0)=I因此有P(1)=KT(0)X(0)+x(1)xT(1)-1P(2)=KT(0)X(0)+x(1)xT(1)+x(2)xT(2)-1P(k)=KT(0)X(0)+x(1)xT(1)+x(k)xT(k)-1=2I+XT(k)X(k)-1当0时，P(k)=XT(k)X(k)-1ci(k)=P(k)XT(k)Yi(k)*负反馈控制系统是如何根据偏差信号实现输出对输入的跟踪的？(1)实时地了解控制对象当前的状态，判断控制对象的状态是否正在按照某种预期进行变化。(2)在控制过程中，实时地对偏离预期的状态进行调整。(3)在控制对象的状态达到最终要求之后，能保持这个状态。*积分型控制器为何
9、能消除系统的静态误差？积分型控制器具有记忆功能，当系统输入与输出之间出现误差时控制器对系统不产生控制*微分型控制器为何不能单独使用？微分控制器只能反应偏差信号的变化趋势，可作为早期修正信号，但是它本身不能进行控制。 *串级控制系统为何能提高系统的控制性能？由于副控回路的存在，系统在扰动下的调节过程将大大加快，从而使控制性能得到推高。与单回路系统相比，串级控制系统具有哪些特点？减小副控回路的等效时间常数提高系统的工作频率提高抑制二次扰动的能力提高对符合变化的适应能力设计串级控制系统时，应注意哪些问题？设计原则：根据串级控制的特点，充分发挥副控回路的作用，使系统的控制性能得到提高。将系统所承受的主
10、要扰动包含在副控回路中；副控回路应尽量包含积分环节；必须用一个可实测的中间变量作为副控回路的调节参数；若采用数字控制，主控贿赂和副控回路的采样周期应该错开，使二者相差三倍以上。(1)应将系统所承受的主要扰动包含在副控回路中，目的是在扰动对主控调节参数产生影响之前，通过副控回路的调节，抑制或消除扰动的影响。(2)副控回路应尽量包含积分环节，因为积分环节的相位滞后是-90，当副控回路包含了积分环节时，等效相位滞后将被减小，有利于改善系统的稳定性。(3)必须用一个可实测的中间变量作为副控调节参数，当无法满足这一条件时，可以利用观测器由下游状态观测上游的中间变量，观测结果作为副控调节参数。(4)在设计
11、这类系统时，应注意将主控对象和副控对象的时间常数拉开，以减小副控对象参数的波动对主控对象参数的影响。(5)若采用数字控制，主控回路的采样周期T1和副控回路的采样周期T2应该错开，可选择T13T2，或3T1T2，即使T1与T2之间相差3倍以上，从而避免主控回路和副控回路之间产生干扰或共振。采用前馈控制主要起什么作用？前馈能有效消除扰动对控制系统的影响，提高控制性能。设计前馈控制器的主要依据是什么？扰动通道和控制通道的信号变化大小相等，方向相反。当控制对象的参数发生漂移时，前馈控制系统还能起到预期的效果吗？不能。因为前馈控制器参数的整定决定着前馈控制的效果。DCS是基于何种控制思想产生的？基本思想
12、：控制分散、危险分散，而管理和操作集中。DCS经历了几个发展阶段？各阶段系统有什么不同？第一阶段：1975年1980年这一阶段系统主要组成：过程控制器、数据采集器、CRT操作站、监控计算机、数据高速公路第二阶段：1980年1985年这一阶段系统以局域网为主干，系统中各个单元都被视为网络节点工作站，节点可通过网间连接器(即网关)与同种或异型网络相连。组成有局域网、多功能控制器、增强型操作站、通用操作站、网间连接器、系统管理模块、主计算机第三阶段：1985年以后这一阶段系统结构层次：更加明确，可以分为四个层次：经营管理级、生产管理级、过程管理级和直接控制级。DCS产品一般采用何种总线控制方式？一般
13、有三种：总线型：总线型结构是集散型控制系统使用最多的网络拓扑结构。所有站都挂接到总线上，任意站发送的数据都在总线上传递，可被所有其它站接收。由于共享一条传输通路，故在同一时刻只能有一个站发送数据。环型：网络上所有站通过点对点链路相连，形成一个封闭环路。任意站发送的数据只能发送到下一个站，若该站不是目的站，则再向下传递。一个站的故障会影响整个网络的正常工作，为解决这一问题，常采用双环冗余结构。星型：设中央站，各站交换数据均需通过中央站进行，因此不符合DCS危险分散的设计思想。在DCS中少为采用。DCS的软件系统主要有哪些部分组成？主要由系统软件、应用软件、通信软件、组态软件和诊断软件。TDC30
14、00主要有哪些部分组成？各部分的主要功能是什么？高速数据通道接口：提供HW和LCN的双向接口门。通用操作站：是TDC3000LCN的人机交换装置，包括主机、键盘、CRT等。应用模块：采用控制语言(CL)编程，实现比TDC3000Basic更高一级的控制功能。历史模块：保存过程的历史数据和画面，是AM和UMS的数据源。计算机接口：可连接非Honeywell计算机，如IBM，VAX等。计算机CM-60：小型机，使系统具有高级控制和管理功能，配有Pascal或Fortran语言。万能工作站：用作标准控制台或专门用户控制台，对过程进行集中管理、监视和操作。*连铸机有哪些主要装置？它们的作用是什么？(1)结晶器：钢水铸坯外壳(2)结晶器振动装置：防止坯壳与结晶器粘结，改善铸坯表面质量(3)二次冷却装置：铸坯加速凝固
