过程控制系统课后重点答案

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1、1. 什么是对象特性？为什么研究对象特性？对象的输入变量和输出变量之间的定量关系；它使人们能更 深 刻的认识自动控制的本质，从而能采取有效措施提髙控制质 量。2. 何为对象的数学模型？静态数学模型与动态数学模型有哪些 区 别？在输入（控制输入与扰动输入）作用下，其状态和输出（被 控 参数）变化的数学表达式；前者是在输入变量与输出变量达到平衡状态时建立的数学表 达 式，后者是在输出变量和状态变量在输入变量影响下建立的数 学表 达式。3. 建立对象的数学模型有什么重要意义？1设计过程控制系统与整定控制参数；2 指导生产工艺与其设备的设计与操作；3 对被控过程进行仿真研究；4 培训运行操作人员；5

2、工业过程的故障检测与诊断。4. 建立数学模型的方法：机理建模和实验建模5. 为什么不同的过程特性与工艺要求需设计不同的控制方案？ 怎 样理解被控过程特性是过程控制系统设计的基础？过程控制系统的过程设计正确与否，直接影响到系统能否正常 投 入运行，因此要求过程控制设计人员必须根据生产过程的特 点，工 艺特性和生产操作的规律，正确运用控制理论，设计一个 正确合理 的控制方案；过程控制系统的设计首先要根据工艺要求 和控制目标 确定系统变量，进一步根据被控过程特性用恰当的数 学关系式，即 所谓的数学模型来描述被控过程的变量之间的关 系，只有掌握了被 控过程的数学模型才能深入的分析过程的特性 和选择正确

3、的控制方 案。6. 什么叫单回路系统？控制方案设计包括哪些内容？怎样理解 方案 设计是系统设计的核心？只有一个闭环回路的简单控制系统叫单回路控制系统；过程控 制系 统设计包括系统的方案设计，工程设计，工程安装和仪表调 校，调节 器参数整定四个主要内容;控制方案是系统设计得核心, 若控制方案 不正确，则无论如何选用何种先进的过程控制仪表或 计算机系统，无 论其安装如何细心，都不可能是系统在工业生产 过程中发挥良好的 控制作用，甚至系统不能运行。7. 什么是直接参数与间接参数？他们有何关系P选择被控参数应避 循哪些基本原则？直接参数，直接反应生产过程中产品质量和产量又以直接测量 的 参数间接参数，

4、间接反映产品质量和产量又与直接参数有着单值函 数 关系，有足够大的测量灵敏度的参数间接参数必须与直接参数有单值函数关系被控参数的选择原则：1）直接参数法2）间接参数法3）被控变量必须具备足够的灵敏度和变化数值4）被控变量的选择必须考虑到工艺过程的合理性，经济性, 以 与国内外仪表生产的现状。8. 选择调节控制规律的依据是什么？若已知过程的数学模型， 怎么来选择控制参数？1）根据 100比值来选择控制器的控制规律2）根据过程铁性来选择控制器的控制规律3）控制器的正反作用方式确定若已知数学模型则根据 100比值来选择控制器的控制规律9. 在比例控制的基础上反别增加积分和微分对系统的稳定性， 动态偏

5、差，余差有何影响比例积分调节器可克服余差，比例微分调节器提髙系统稳定性减小动态偏差和余差10. 参数整定，对于个已经设计并安装就绪的控制系统，选择合适的控制器参数来改善系统的静态和动态特性，使系统的过渡 过程达到最为满意的质量指标要求控制参数正定的方法有两类 1理论计算整定法 2工程整定法11 什么叫串级控制系统？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的测量输入，有一个控制器的给定由外 部 设定。12. 与单回路控制系统相比，串级控制系统有哪些主要特点？多了一个副回路，形成双闭环。特点：主控制器输出改变副控 制 器的设定值，故副回

6、路构成的是随动系统，设定值是变化的。在串级控制系统中，由于 引入了一个副回路，不仅能与早克服进入副回路的扰动，而且又能改善过程特性。副调节 器 具有“粗调”的作用，主调节器具有“细调”的作用，从而使其控制品质得到进一步提 高。13. 为什么说串级控制系统由于存在一个副回路而具有较强的 抑 制扰动的能力？ 副回路的快速作用，对于进入副回路的干扰快速地克服，减 小 了干扰对主变量的影响； 引入副回路，改善了副对象的特性（减小副对象的相位滞 后），提髙了主回路的响应速度，提髙了干扰的抑制能力； 副回路可以按照主回路的要求对副变量进行精确控制； 串级系统提髙了控制系统的鲁棒性。14 串级控制系统通常可

7、用在哪些场合？*应用于容量滞后较大的过程*应用于纯时延较大的过程*应用于扰动变化激烈而且幅度大的过程*应用于参数互相关联的过程*应用于非线性过程15. 前馈控制与反馈控制各有什么特点？绘制前馈控制系统结 构 方框图。前馈：基于扰动来消除扰动对被控量的影响；动作“与时”；只要系统中各环节是稳定的，则控制系统必然穂二 具有指定性补偿的局限性； 控制规律取决于被控对象的特性。反馈：基于偏差来消除偏差；八 “不与时”的控制；-一存在稳定性问题；对各种扰动均有校正作用；控制规律通常是P、或等典型规律。16. 在什么条件下前馈控制效果最好？为什么一般不单独使用 前馈控制方案？准确地掌握过程扰动通道的特点（

8、S）与控制通道的特性（S）准确求出前馈控制(s)；克服可测不可控的扰动前馈控制室基于扰动的控制，扰动不 止一 个，难于把握属于开环控制，易受其他扰动干扰而无法控 制其克服可 测不可控的扰动，对于系统中其他扰动无抑制作用17 试述前馈控制系统的整定方法。前馈控制器的选择用模拟表实施通过特定的前馈控制器，或采用运算单元自行构造；用软件实现参数整定 单纯的前馈控制，可视工艺要求进行参数整定；先调整，然后调整 Tl、T2 前馈一反馈相结合，先整定反馈系统，再重复步骤。1&什么是比值控制系统？常用的比值控制方案有哪些？实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为 比 值控制系统开环比值控制系统

9、，单闭环比值控制系统，双闭 环比值控 制系统，变比值控制系统10. 比值与比值系数有何不同？设计比值控制系统时需解决哪 些主 要问题？比值 12,是两个体积流量或重量之比，而比值参数是把比值 k 折算成比值器上， K (Q12)主从动量确定；控制方案的选择；调节器控制规律的确定；正 确 选用流量计与变送器；比值控制系统的实施；比值参数的计算;比值控制系统参数的整定19.什么是分程控制？怎样实现分程控制？在分程控制中需注 意哪些 主要问题？在工业生产过程中，有时会遇到一个控制器去操纵几只阀门， 若 按输出信号的不同区间操作不同的阀门，这样的控制系统叫做 分程 控制系统。尽量选用对数调节阀；采用分

10、程信号重叠法；调节阀的泄漏量 的 大小 20什么是选择性控制？试述常用选择性控制方案的基本原理。 凡 是在控制回路中引入选择器的系统称为选择性控制系统。 选择器位 于调节器的输出端，对调节器输出信号进行选择的系 统：两个调节 器共用一个调节阀选择器位于调节器之前，对变送器的输出信号进行选择的系 统： 几个变送器合用一个调节器21. 什么是积分饱和现象？如何消除选择性控制中的积分饱和 现 象？当选择器在控制器和控制阀之间，系统出现超限时，控制器应 立 即切换。为保证与时切换， 在偏差为零时，两个调节器应该有相同的输出。当其中一个控制 器 或两个控制器采用作用时，一个调节器被另一个控制器切换 后，

11、偏 差仍存在，且存在的时间较长，将产生积分饱和现象，使 下一次不 能与时切换。由于偏差长时间存在，偏差为零时控制器输出仍要超出规定 上、 下限一段时间。为了保持同步，常采用积分外反馈的办法。 采用选 择器的输出，即控制调节阀的信号做为积分外反馈。22. 试述复杂控制系统有哪些？它们都是为什么目的而开发 的？1 串级控制系统：改善控制质量2前馈控制系统：扰动出现时就能够进行控制3比值控制系统：根据某一流量的变化调节另一流量4 均匀控制系统:使前后设备在物料供求上相互兼顾均匀协调5 分程控制系统：扩大控制阀的可调范围，使得在小流量时可 实现更精确的控制用于满足工艺上操作的特殊要求6 选择性控制系统

12、：7 推断控制系统:被控对象的输出和扰动都不可测，无法设计 一般的反馈和前馈控制23. 什么是集散控制系统？特点是什么？以微机处理器为基础的生产过程进行集中监视，操作，管理和 分 散控制的集中分散控制系统，简称系统。特点：1系统构成灵活 2操作管理便捷 3控制功能丰富4信息资源共享 5安装，调试方便 6安全可靠性髙24. 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特 性？ 二者之间有什么关系？被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之 间 的关系称为静态特性。被控对象的动态特性:。系统在动态过程中，被控参数与控制 变 量之间的关系即为控制过程的动态特性。二者之间的关系：动态特性是在静态特性基础上发展的，稳 态特性是动态特性达到平衡状态的特例25. 什么叫气动调节阀的气开式与气关式？其选择原则是什 么？ 气开式：无压力信号时阀门全闭，随着压力信号增大，阀门 逐渐开大气关式：无压力信号时阀门全开，随着压力信号增大，阀门 逐渐关小选择原则：从工艺生产安全考虑，一旦控制系统发生故障、信 号中断时，调节 阀的开关状态应能保证工艺设备和操作人员的安全。