过程控制课后习题与答案

过程控制课后习题与答案第1章绪论思考题与习题1-1过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？解答：1．控制对象复杂、控制要求多样2.控制方案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式5．过程控制系统由规化的过程检测控制仪表组成1-2什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几局部组成？解答：过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。组成：控制器，被控对象，执行机构，检测变送装置。1-3简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动〔干扰〕量、设定〔给定〕值和偏差的含义？解答：被控对象自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。被控变量被控对象要求保持设定数值的工艺参数。操纵变量受控制器操纵的，用以克制扰动的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。扰动量除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。设定值被控变量的预定值。偏差被控变量的设定值与实际值之差。1-4按照设定值的不同形式,过程控制系统可分为哪几类？解答：按照设定值的不同形式又可分为:1．定值控制系统定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统.定值控制系统的作用是克制扰动对被控变量的影响,使被控变量最终回到设定值或其附近.以后无特殊说明控制系统均指定值控制系统而言.2.随动控制系统随动控制系统的设定值是不断变化的.随动控制系统的作用是使被控变量能够尽快地,准确无误地跟踪设定值的变化而变化3.程序控制系统程序控制系统的设定值也是变化的，但它是一个的时间函数，即设定值按一定的时间程序变化。1-5什么是定值控制系统?解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。1-6什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？为什么说研究控制系统的动态比其静态更有意义？解答：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。在自动化工作中，了解、研究控制系统动态比其静态更为重要。因为在生产过程中，干扰是客观存在的，是不可防止的。在扰动引起系统变动后，就需要通过控制装置不断地施加控制作用去消除干扰作用的影响，使被控变量保持在工艺生产所规定的技术指标上，以满足过程控制的要求。一个正常工作的自动控制系统，时时刻刻都受到扰动的频繁作用，总是处在一种频繁的、不连续的动态过程中。因此说研究控制系统的动态比其静态更有意义。1-7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？解答：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：第一个波峰值与最终稳态值y〔〕之比的百分数；剩余偏差C：过渡过程完毕后，被控参数所达到的新稳态值y〔〕与设定值之间的偏差C称为剩余偏差，简称残差；调节时间：从过渡过程开始到过渡过程完毕所需的时间；振荡频率：过渡过程中相邻两同向波峰〔或波谷〕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。解答：最大偏差：emax=45－40=50C衰减比：n=B/B’=4/1.余差：C=41－40=10C振荡周期:T=18－5=13min终值在410C,误差±10C,符合要求.过程控制系统第二章〔对象特性〕习题2-1．什么是被控过程的数学模型？2-1解答：被控过程的数学模型是描述被控过程在输入〔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。2-2．建立被控过程数学模型的目的是什么？过程控制对数学模型有什么要求？2-2解答：1〕目的：设计过程控制系统与整定控制参数；指导生产工艺与其设备的设计与操作；对被控过程进展仿真研究；培训运行操作人员；工业过程的故障检测与诊断。2〕要求：总的原如此一是尽量简单，二是正确可靠。阶次一般不高于三阶，大量采用具有纯滞后的一阶和二阶模型，最常用的是带纯滞后的一阶形式。2-2．简述建立对象的数学模型两种主要方法。2-2解答：一是机理分析法。机理分析法是通过对对象部运动机理的分析，根据对象中物理或化学变化的规律(比如三大守恒定律等)，在忽略一些次要因素或做出一些近似处理后推导出的对象特性方程。通过这种方法得到的数学模型称之为机理模型，它们的表现形式往往是微分方程或代数方程。二是实验测取法。实验测取法是在所要研究的对象上，人为施加一定的输入作用，然后，用仪器测取并记录表征对象特性的物理量随时间变化的规律，即得到一系列实验数据或实验曲线。然后对这些数据或曲线进展必要的数据处理，求取对象的特性参数，进而得到对象的数学模型。5-12何为测试法建模？它有什么特点？2-3解答：1〕