工业自动控制—答案解析

1、工业控制技术试题 学号 姓名 1， 什么叫积分饱和现象？目前防止积分饱和的方法有哪几种？2， 调节器的比例度、积分时间、微分时间变化对系统过渡过程分别有何影响？,3， 如图示为锅炉汽包液位调节系统，试回答以下问题：1) 如果采用简单控制系统则会出现“虚假液位”现象，这是为什么？2) 试设计双冲量控制系统实现控制，画出流程图；3) 确定阀门的气开气关形式；4， 如图所示的氨冷器，用液氨冷却铜液，要求出口铜液温度恒定。为保证氨冷器内有一定的汽化空间，避免液氨带入冰机造成事故，采用温度液位串级控制。1) 此串级控制系统的主副被控变量各是什么？2) 试设计一温度液位串级控制系统完成该控制方案（即将图示

2、的氨冷器控制系统示意图补充完整）；3) 试画出温度液位串级控制系统的方块图；4) 确定气动调节阀的气开气关形式，并说明原因；5， 试简述PROFIBUS 现场总线（1）什么叫积分饱和现象？目前防止积分饱和的方法有哪几种？答 ：一个具有积分作用的调节器，当其处于开环工作状态时，如果偏差输入信号长期存在，那么由于积分作用的结果，将使调节器的输出不断增加或不断减小，一直达到输出的极限值为止，这种现象称为积分饱和。 防止积分饱和的方法有：（1）限幅法（2）积分切除法 （3）在正反馈回路中加一个间隙单元（4） 变速积分 PID 控制算法（5）超限削弱积分法（2）调节器的比例度、积分时

3、间、微分时间变化对系统过渡过程分别有何影响？答：(1)比例度也就是比例增益反映比例作用的强弱，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例度pK越大，比例作用越强，反之亦然。比例控制克服干扰能力较强、控制及时、过渡时间短，但过大的比例使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。 (2)积分作用是使系统消除稳态误差，提高无差度。当有误差，积分调节就进行，若无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分时间IT越小，积分作用越强，反之亦然。积分作用会使系统稳定性降低，但在过渡过程结束时无余差； (3)微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能遇见偏差变化的趋

4、势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，可被微分调节作用消除。微分时间DT越大，微分作用越强，反之亦然。微分作用能产生超前的控制作用，可以减少超调，减少调节时间；但对噪声干扰有放大作用。3，如图示为锅炉汽包液位调节系统，试回答以下问题：1)如果采用简单控制系统则会出现“虚假液位”现象，这是为什么？2)试设计双冲量控制系统实现控制，画出流程图；3)确定阀门的气开气关形式；答：（1）在锅炉汽包液位控制系统中，在燃料量不变的情况下，若蒸汽负荷突然有较大幅度的增加，由于汽包内蒸汽压力瞬时下降，汽包内的沸腾突然加剧，水中的汽泡迅速增多，将水位抬高，形成了虚假的水位上升现象，这种升高的液位并不

5、代表汽包贮液量的真实情况，故称之为虚假液位。（2）采用双冲量控制系统，引入蒸汽流量的前馈控制，使蒸汽负荷变化时首先由前馈控制系统克服，从而减少液位的波动。流程图如右：(3)在气源中断时，从安全角度，应该开大阀门，使给水进入防止锅炉烧干，因此选择气关阀；4，如图所示的氨冷器，用液氨冷却铜液，要求出口铜液温度恒定。为保证氨冷器内有一定的汽化空间，避免液氨带入冰机造成事故，采用温度液位串级控制。1)此串级控制系统的主副被控变量各是什么？2)试设计一温度液位串级控制系统完成该控制方案（即将图示的氨冷器控制系统示意图补充完整）；3)试画出温度液位串级控制系统的方块图；4)确定气动调节阀的气开气关形式，并

6、说明原因；答（1）此串级控制系统的主被控变量是铜液出口温度，副被控变量是铜液液位。（2）温度液位串级控制系统完成该控制方案图如下：（3） 温度液位串级控制系统的方块图如下：（4） 当气源中断时，氨冷器内部需要一定的气化空间，所以此阀门为气开阀。5试简述PROFIBUS 现场总线PROFIBUS是过程现场总线（Process Field Bus ）的缩写，于1989年正式成为现场总线的国际标准。目前在多种自动化的领域中占据主导地位它由三个兼容部分组成，即PROFIBUSDPPROFIBUSPAPROFIBUS-FMS。其中PROFIBUSDP应用于现场级，它是一种高速低成本通信，用于设备级控制系

7、统与分散式I/O之间的通讯，总线周期一般小于10ms，使用协议第1、2层和用户接口，确保数据传输的快速和有效进行。PROFIBUSPA适用于过程自动化，可使传感器和执行器接在一根共用的总线上，可应用于本征安全领域；PROFIBUSFMS用于车间级监控网络，它是令牌结构的实时多主网络，用来完成控制器和智能现场设备之间的通信以及控制器之间的信息交换。主要使用主-从方式，通常周期性地与传动装置进行数据交换。DP和PA的完美结合使得PROFIBUS现场总线在结构和性能上优越于其他现场总线。PROFIBUS既适合于自动化系统与现场信号单元的通讯，也可用于可以直接连接带有接口的变送器、执行器、传动装置和其它现