20142015研究生考试试卷

考试试卷第1页共9页（勤奋、求是、创新、奉献）2014～2015学年第二学期考查试卷学院__________班级__姓名__________学号____________《分布式控制系统》课程试卷A主考老师：雷菊阳（本卷考试时间90分钟）题号一二三四五总得分题分2014163020100得分一、填空题（本题每空1分，共20分）1．采用现场总线控制方式具有如下优点①消除mA204—模拟仪表通讯的瓶颈现象;，②降低现场安装费用和减少相应的设备；电缆和输入输山卡可以大幅度减少；③增强了系统的自治性；采用现场总线标准智能仪表后，操作人员可以方便地在控制室刑现场设备进行监控;④系统组态简单、安装、运行和维修方便。1．分布式控制系统的特点有集中管理，分散控制。2．分布式控制系统的组态包括系统组态、画面组态和控制组态。3．开关量输出单元可分为继电器输出单元、晶体管输出单元、晶闸管输出单元三类。4．S7程序数据块可分为共享数据块（2）背景数据块（3）用户定义数据块三类6.PLC工作工程实际上周而复始地执行①读输入扫描过程②执行程序③与网络通讯的扫描过程④自诊断扫描过程⑤写输出扫描考试试卷第2页共9页二、论述题（本题共2小题，每小题7分，共14分）1、最少拍无纹波设计的要求：在典型输入作用下，经过尽可能少的采样周期以后，输出跟随输入，而且在非采样点上也没有纹波。试分析一下纹波产生的原因并归纳最少拍无纹波设计要点（要说明理由）2、试描述在分布式控制系统中为什么要采用前馈控制与反馈控制相结合的控制模式?前馈控制实质是一种按扰动进行调节的开环控制系统，其作用是使被控制变量不受主要扰动作用而产生偏差，其特点是当扰动产生后，被控制变量还未显示出变化以前，根据扰动大小进行调节，以补偿扰动对被控对象的影响。而反馈控制是误差控制，其作用是克服其余扰动以及前馈补偿不完全的部分。要实现完全补偿并非易事，因为要得到工业过程的精确数学模型是十分困难的；同时扰动也不是特定的一种。为保证系统有更大的适应性，工业过程的许多场合把前馈控制和反馈控制结合起来，实现前馈控制与反馈控制相结合的控制模式。反馈、前馈取长补短，形成前馈—反馈控制方案（FFC—FBC）对主要干扰进行前馈控制——校正及时对其它干扰进行反馈控制——反馈校正，多干扰控制考试试卷第3页共9页三、根据要求给出控制原理图和控制电路图（本题共2小题，每小题8分，共16分）1、数字PID闭环系统结构图，各部分特点。在生产过程计算机控制系统中，采用图2.5所示的PID控制，其算式为比例调节的功能/缺陷优点：反应快缺点：不能完全消除静差。积分器/微分器的作用积分器：积分器的输出值大小取决于对误差的累积结果，虽然误差不变，但积分器的输出还在增加，直至使误差e=0。积分器的加入相当于能自动调节控制常量u0，消除静差，使系统趋于稳定。微分器：减小超调，克服振荡，提高稳定性，改善系统动态特性。考试试卷第4页共9页2、试设计延时接通／延时断开电路。要求有输入信号后，停一段时间输出信号才为ON;而输入信号OFF后，输出信号延时一段时间才OFF,并画出梯形图及波形图。T37、T38为通电型延时继电器，分辨率为100ms，PT为设定值，其延时时间为：分辨率*设定值。所以T37延时时间=90*100=9sT38延时时间=60*100=6s。当输入端为1时，开始计数，到延时时间，输出为高电平。考试试卷第5页共9页四、计算题（本题共2小题，每小题15分，共30分）1、闭环系统对于某种特定的输入下在最少个采样周期内达到无静差的稳态，要求其闭环脉冲传递函数具有有限多项式的形式现取下面实例能验证这一论断吗？请计算以后加以说明实例：当输入为离散阶跃信号时，试用长除法求系统的响应并画出图形，观察结果有何规律性。当达到无静差的稳态时，φ(z)的系数应满足什么关系。当要求系统最快跟踪上输入时，其系数又具有什么形式。11()NNzmzmz1234512345()zmzmzmzmzmz考试试卷第6页共9页考试试卷第7页共9页2、设计计算机单位反馈控制系统，T=1秒，单位速度输入时，按最少拍法设计数字控制器D(z)。在上述系统下，当输入分别改为单位阶跃和单位加速度输入时，其相应的响应具有什么样的特点。采用长除法求输出相应C(z)，并画出输入和输出的响应图。通过本例的计算，你能得出怎样的结论？)1(10)(sssGcsesHTs1)(0考试试卷第8页共9页五、综合题（20分）搅拌控制系统程序设计控制说明：如图所示为一搅拌控制系统，由模拟量液位传感器来检测液位的高、中和低。现要求对A、B两种液体原料按等比例混合，请编写控制程序并写出设备表及标签表。要求：按起动按钮后系统自动运行，首先打开进料泵1，开始加入液料A→中液位2时，则关闭进料泵1，打开进料泵2，开始加入液料B→高液位3时，关闭进料泵2，起动搅拌器→搅拌10s后，关闭搅拌器，开启放料泵→当低液位1后，延时5s后关闭放料泵。按停止按钮，系统应立即停止运行。考试试卷第9页共9页