过控习题参考答案

1、课后习题参考答案第一章2-(4)解：控制系统框图：被控过程：加热器+汽包被控参数：汽包水位控制参数：上水流量干扰参数：蒸汽流量变化-第二章2-(1)解:1)=±6°C2)=±1.2%，即仪表精度等级为1.5级 3)=±1.4%，即仪表精度等级为1.5级 -第三章1-(2)解：由式=1/Kc×100% 可得: Kc =1比例积分作用下u 可由下式计算得出：u= Kc e(t)+1/TIe(t)dt =3mAu = u +u(0) = 3mA + 6mA = 9mA经过4min 后调节器的输出9mA.1-(6)解：调节器“正”作用-调节器输出随测量

2、值增加而增加。 “反”作用-调节器输出随测量值增加而减小。2-(1)解：VPD/Vi=a(1+nRDCDS)/n(1+RDCDS)令n=KD，nRDCD=TD，则有VPD/Vi= a(1+TDS)/n(1+TD S/KD)Vo/VPD= -CT(1+1/mRTCTS)/CM(1+1/KRTCMS)= - CT (1+1/TTS)/CM(1+1/KTTTS)其中KT=KCM/mCT , TT=mRTCTVo/Vi= - a CT（1+TDS）（1+1/TTS）/ n CM(1+TD S/KD)( 1+1/KTTTS)2-(5)解：调节器选气开型。当出现故障导致控制信号中断时，执行器处于关闭状态，

3、停止加热，使设备不致因温度过高而发生事故或危险。-第四章1-(6)解：P=0.01MPa=104Pa设一阶惯性环节G(S)=K0/(T0S+1)K0=y()/x0=180/104=0.018由图解法得：点(0,0)的切线与y(t)=180的交点为(5,180)T0=5G(S)= 0.018/(5S+1)2-(2)解：1）该液位过程的微分方程组如下：2）该过程的框图如下：3）过程传函：在（1）中消去中间变量2 q 、3 q 、12 q 有：在上述方程中消去1 h 有：对上式进行拉氏变换可得：2-(4)解：先将该系统等效为二阶惯性环节则G(S)=K0/( T1S+1)( T2S+1)由y()=2，

4、q=1kg/h得K0=2再由y(t1)=0.4 y()，y(t2)=0.8y()得t124s，t245s0.58t1/ t20.46查表得 n=3故系统可近似等效为三阶惯性环节即G(S)=K0/( T0S+1)3T0= (t1 +t2)/2.16n=10.65G(S)=2/( 10.65S+1)32-(6)解：E=t+½t2E= t ½t2 Tyi=hi+eiYL=HL+eL其中YL=y1 y2 。yLT HL= h1 h2 hLT =T-第五章1-(12)解：a)加热炉温度控制：由于燃料调节阀为气开式，故KV为正；当加热炉燃料输入增加时，加热炉温度上升，故K0为正；测量变

5、速环节Km通常为正，因此根据单回路系统的各部分增益乘积应为正的原则，调节器的KC为正，即为反作用方式调节器。 b)锅炉汽包液位控制：由于给水调节阀为汽关式，故KV为负，当给水量增加时，液位输出也增加，故K0为正，Km为正，调节器为正作用调节器。2-(2)解:1) 加适当的积分作用：系统稳定性降低，最大动态偏差增加，而静态偏差减小；加适当的微分作用：系统稳定性提高，最大动态偏差减小。2) 增加积分作用时，由于稳定性降低在PI控制系统中应增加P的调节作用，而P的调节作用随增加而减小，因此应增加；加上微分作用系统的稳定性会升高，当积分作用相反，适当减小。2-（4）解:(1) (2)查表可得 -第五章

6、3-(1)解：1、被控参数：热水温度2、控制参数：蒸汽流量3、测温元件及其变送器选择：选取热电阻，并配上相应温度变送器。4、调节阀的选择：根据实际生产需要与安全角度的考虑，选择气开阀；调选PID（或PD） 类型的调节器；由于调节阀为气开式（无信号时关闭），故KV为正，当被控过程输入的蒸汽增加时，水温升高，故Ko为正，测量变送Km为正，为使整个系统中各环节静态放大系数乘积为正，调节器KC应为正，所以选用反作用调节器。-第六章1-(11)解：1）控制系统框图CT1C加热炉炉膛调节阀-T -T2） 调节阀：气开形式；这是因为当控制系统一旦出现故障，调节阀必须关闭，以便切断蒸汽的供应，确保设备的安全。

7、3）主调节器：反作用方式；副调节器：反作用方式。对于副回路，Kv气开为正，K02为正， Km2为正，所以有Kc2为正，即副调节器为反作用方式；对于主回路，副回路为正， K01 为正， Km1为正，所以有Kc1为正，即主调节器为反作用方式。1-(13)解：因按4:1 衰减曲线法测得数据，由表5-3 得：副调节器采用P 调节规律，查表得： 主调节器采用PID调节规律，查表得： 2-(4)解：1） 前馈串级复合控制系统:取进料流量F (s)作为前馈信号，经前馈控制器输出控制作用到调节阀。系统框图如下2） 前馈调节器的传递函数：3） 讨论前馈实现的可能性：（1） 要求f 0 ，（2）分子阶次不高于分母

8、阶次，这样才物理上可实现。3-(4)解：1）系统框图：被控参数：清水池液位；控制参数：清水池排放流量；主要干扰：污水流量。设计前馈+反馈的控制方案。前馈控制器三池测量变送器清水池调节阀液位控制器设定值-2）出水阀，气开3）主调节器：正作用 前馈调节器：按通道模型设计。第七章1-（14）解：（1）系统框图如下：（2）1-（15）解：（1）A、B 两阀均采用气开形式，A 阀工作在在0.02Mpa 到0.06Mpa 信号段，当信号超过0.06Mpa 时，A 阀全开；B 阀工作在0.06Mpa 到0.10Mpa 信号段。（2）由于A、B 两个阀都采用气开形式，所以当执行器信号增大时，A、B 两阀开度变大，所以执行器为正作用形式；而当进入加热炉燃料量增大时，原油温度升高，所以被控对象为正作用形式；所以调节器选择增益为正，反作用形式。（3）控制框图如下：1-（16）解：测量变送器FT流量调节器X1(S) - Y1(S)清水池调节阀选择器 Y2(S)液位调节器X2(S)-测量变送器LTY1是出水流量，Y2是高位槽水位。调节阀为出水阀。应选用气开形式正常工作时，流量调节器为反作用，液位调节器为正作用形式选择器类型：高值选择器3-（3）解：系统框图如下：为防止故障状况下，水溢出水槽，调节阀采用气开形式，因此调节阀为正作用