过程控制考试题库要点

1．〔5分〕某掌握系统用稳定边界法分别整定掌握器参数，临界比例度 25%，Tk

4.5min，试分别确定用PI和PID作用时的掌握器参数。稳定边界法计算表如下。掌握参数掌握参数T掌握作用ITDP2kPI2.2k1.7PIDk-0.85Tk0.5Tk--0.13Tk解：对于PI掌握器查表得：P2.2 2.225%0.55kT 0.85TI k

0.854.53.825PID掌握器查表得：P2.2 2.225%0.55kT 0.85TI kT 0.13TD

0.854.53.8250.134.50.5852．〔5分〕某掌握系统用4：1衰减曲线法分别整定掌握器参数。将积分时间调至最大，微分时间调至最小，对系统施加阶跃信号，经过调整后系统的衰减比为4：1，此时记录下来的比例度s

56%Ts

5.1min。试分别确定用PIPID作用时的掌握器参数。4：1衰减曲线整定阅历参数表如下。掌握参数掌握参数T掌握作用ITDP--sPI1.20.80.5Ts0.3Ts-sPIDs0.1Ts解：对于PI掌握器查表得：P1.2s

1.256%0.67T 0.5TI k

0.55.12.55PID掌握器查表得：P0.8s

0.856%0.48T 0.3TI kT D

0.35.11.530.15.10.51分〕5.2DDZ-Ⅲ型乘法器实现。Q1max

26500m3/h，Q2max

32023m3/h。求：画出掌握系统的构造图。I0

16mAKK分别为多少。待比值系统稳定时，测得I 16mA，试计算此时的I为多大。1 2解：1)由于I

5.20K1640得 KI0所以 Q

/16(164)/160.75②Q

32023K K 1max①Q2max2)

KK

2maxQ1max

0.75 0.9②26500K”

I 4mA①2I4mA2I2

K”(I1

14mA)4mA②I2

0.9(104)49.4mA②一个比值流量掌握系统用DDZ-Ⅲ型乘法器来进展比值运算，其原理图如题3图所示。流量用孔板配差压变送器来测量，但没有开方器，Q1max

3600kg/h，Q2max

2023kg/h。试画出比值掌握系统的构造图。假设要求比值为QQ1 2

2:1I。0(I4)(I〔乘法器的输出I” 1 16

4〕3解：F1max

3600kg/h，F2max

2023kg/h。流量与检测电流F F F的关系为，I 16 1 4，I 16 2 4，流量比值为K 2，乘法器的输1(I4)(I出为I” 1 16

F1max

24。

F F2max 1II

(I4)(I 1

(I 4)16 2 4，2 2 16I 16K”4。0

0 (I1

4) F 2

F F

2 1 36002‘ K

1max

2 1max

0.92

0.811非n性1

F2max

F

F2max

2 2023乘法器的设置值：I K‘0 非线性

1640.8116416.96mA①②③④⑤〔15〕为了获得被控对象的动态特性，常用的试验方法之一是给被控对象施加一个阶06x〔tA〕施加到0被控对象上的响应曲线y。用所学过的掌握理论学问，将该脉冲响应曲线转换A的阶跃信号响应曲线。要求分析转换机理，写出转换步骤。题6图矩形脉冲输入/输出曲线 阶跃响应曲线⑤答：设被控对象特性为线性特性，由叠加原理，输入一个矩形脉冲信号，相当于t=0t=t0处。⑤1yt10

等分。在第一区间，y(t)=10111001100

)=y(2t

)+y

)。第三区间，y(3t)=y(3ty(2t)。以此1100 01101类推，将前一区间的阶跃响应曲线叠加到本区间的脉冲响应曲线上，即可得到本区1间的阶跃响应曲线。⑤其响应曲线见以下图。06x〔tA〕施加到0被控对象上的响应曲线y。用所学过的掌握理论学问，将该脉冲响应曲线转换A的阶跃信号响应曲线。要求分析转换机理，写出转换步骤。在某一蒸汽加热器的掌握系统中，用响应曲线法进展参数调整。当电动单元组合掌握器的输出从6mA转变到7mA时，温度记录仪的指针从85℃升到87.850100℃，并测出纯滞后时间0=1.2min,T0=2.5minPIPID掌握规律，试确定出整定参数〔响应曲线法掌握器参数整定阅历公式见附表。X761mAY87.885.02.8℃X

max

Xmin

10010mAYmax

Ymin

1005050℃K0

Y/(Y maxX/(X

YminX

) 2.8/500.56) 1/10max min由查表得：在选用PI掌握器时，K 0.561.21.1 00100%1.1 100%30%T I

T03.31.23.96min

2.5PIDK 0.561.20.85 00100%0.85 100%23%T I

T021.22.4min

2.5T 0.5D

0.51.20.6min用分度号为K的镍铬-镍硅热电偶测量温度，在没有实行冷端温度补偿的状况50060℃。试问：实际温度应为多少？答：假设热端温度不变，设法使冷端温度保持在20℃，此时显示仪表的指示值应为多少？***************************解：20.64mV，由于这个电势是由热电偶产生的，即E(t,t

)20.64mVO同样，查表可得：E(t,0)E(t,t0

)E(t0

,0)20.642.46323.076mV23.076mV查表可得：t=557557℃。E(t,t0

)E(t,0)E(t0

,0)23.0760.79822.278mV由此电势，查表可得显示仪表指示值应为538.4℃。〔12〕某生产过程需要甲乙两种液体，甲液体的正常流量为1250m3/h，仪表量程为0-1350m3/h；乙的正常流量为150m3/h，仪表量程为0-240m3/h。假设选甲为引入开方运算与不引入开方运算所分别设置的比值系数。答：承受乘法器的单闭环比值掌握流程框图如下图。Q1为甲流量，Q2为乙流量〕Q1maxQ2maxQ1minQ2min

1350m3/h:Q1的量程上限，150m3/h:Q2的量程上限，0m3/h:Q1的量程下限，0m3/h:Q2的量程下限。1引入开方器时，比值系数为：150

13500

0.675K”QK”QQQ Q21maxQQ2min1minKQQ1maxQQ2min1min12max2max2不引入开方器时：Q Q Q 2K” 2 1max 1minQ Q Q 1 2max 2min 0.67 0.6721250 2400

0.456(PI)调整器，掌握一个温度调整系统。掌握器的调整范围为：0-3000℃，掌握器的输出为4-20mA。当给定被控对象一个如图(a)所示的阶跃(b)所示〔响应曲线法掌握器参数整定阅历公式见下表。要求：计算出掌握器的掌握参数，画出掌握系统方框图。调整规律调整参数调整规律调整参数δ%TITDP(K0τ0/T0)╳100%PI1.1(K0τ0/T0)╳100%3.3τ0PID0.85(K0τ0/T0)╳100%2τ00.5τ0答：由条件得：掌握器的调整范围上下限为：y

max

3000y

min

0℃，控Pmax

20mAPmin

4mA，4mA18mA0℃变化2500℃。K，0 y

P K 0 y ymax

min

Pmax

Pmin25000 18430000 2042500163000

0.95在测得的曲线上找拐点A，作切线交于B、C点，如以下图。图中的读数约为：t 3min，tB C

20minT0

20317min，0

3min。由表中查得PI01.1K0100%1.10.953100%18.48%0T 170K 1/1/0.184819.11c积分常数为：T I

3.339.9min掌握系统方框图见以下图PIPI掌握器广义被控对象19.11(119.9s)0.95e3s17s1已被控对象的传递函数为W(s)

Kes00 (Ts1)(Ts1)1 2r(t)变化〔r(t)12mAr(t)16mA〕的作用下，其响应曲线如以下图所示。使用阶跃响应曲线确定被控对象的传递函数中的各参数，K0

，，T和T1 2

。二阶被控对象响应曲线上各特征值关系曲线图见附图。答：BP，过拐点作切线交于CD。在阶跃响应特性曲线上确定出y()108.5，y(0)100，y

101，yT

107，T11， 50Wei4)Wei4)对于有自衡力量的二阶被控对象的传递函数为：KW(s)0

0

s1)1 2其单位阶跃响应曲线如以下图。用图解法确定此二阶被控对象传递函数的参数K，012T和12

。其中BE 与m的相互关系表见附表。K0

13.5。T和T1 2

确实定步骤如下：过响应曲线的拐点A作切线；B、C、DECDBE值；B5.5，C5，D9.5，E4.5CD9.554.5，BE5.54.51BEm值。由CDT2

T，mT1

/T解得2-反响复合掌握装置，系统的管道仪表流程图如下图。被控对象和执行装置的传递函数近似为 Wa

(s)

KaTs1a

seae〔Ka

3，Ta

5min，a

a2.5min，反响通道检测变送装置的传递函Wm

(s)Km

〔Km

W(s)d

KdTs1d

es〔Kddd

0.5，Td

3min，d

3min〕前馈通道检测d变送装置的传递函数为WQ

(s)KQ

〔KQ

0.5。试在反响通道上设计一个PID掌握器Wc

(s)，在前馈通道上设计一个前馈掌握器Wf

(s。要求：设计掌握5〕5〕注：响应曲线法掌握器参数整定阅历公式见下表调整规律调整规律%(K/T)╳100%调整参数积分时间TITDPPIPID1.1(K/T)╳100%0.85(K/T)╳100%00 000 000 03.32000.506解：2 反响通道主掌握器的设计用响应曲线法设计反响通道的PID主掌握器，系统被控对象的广义传递函数可近似为K KK KW(s)W

(s)W

(s)

a esKaa

a mes

0 es0 a

Ts1a

m Ts1 a

Ts1 00K0

KKa

30.51.5，T T0 a

5min， 0 a

2.5min由查表可得：%0.85K00

/T100%0.851.52.5/5100%63.75%0K 1/%1/0.6751.57cT I

22.55T 0.52.51.25DPID掌握器Wc

(s的方框图为：3 W(s)Wf a

(s)WQ

(s)Wd

(s)0得：K KKW(s)W(s)W(s)W

(s)

d es

a Qesf d a Q

Ts1 d Ts1 aK Ts1

d a0.5 5s1 d a

e()s e(32.5)