过控习题课

1.某温度控制系统的给定值为300°C，在单位阶跃干扰下的过渡过程曲线如图所示，试分别求出该系统最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间。2、某PID控制器，当比例度P＝80%,TI=2min,TD=0,若在t=t0时刻输入一幅值为1mA的阶跃信号，设控制器的起始工作点为6mA，试计算控制器的输出，并绘制其输出波形图。16135309302T/°C330t/min±2%误差带1.PI调节器输入在0时刻输入一系列的信号，其[02)时刻的输出如下图所示（其中调节器的初始输出为0。1）PI调节器的比例度和积分时间常数分别是多少？(注意单位)2）试绘制完整[05]时刻的u(t)输出曲线？(在每个不连续间断点处注明坐标)某水槽液位控制系统如下图所示。已知（横截面积）1000Acm2，（出水阀的阻力系数）0.03Rs/cm3,调节阀为气关式，其（控制阀）静态增益28vKcm3.mA,液体变送器静态增益1mKmA/cm.1)画出该系统基于稳态工作点的传递方框图?2）控制器为比例控制器，比例带40%，试分别求出扰动56dQcm3/s以及定值阶跃变化r=0.5mA时，被控量h的残差?3)当控制器比例带120%，其他条件不变，被控量h的残差又是多少？比较（2）和（3）计算结果，总结值对系统残差又是多少？4）液位控制器改用PI控制器后，被控量h的残差又是多少？有两个串联在一起的双容水槽如下图所示，其间的连通管具有阻力，因此两者的水位是不同的。来水首先进入水槽1，然后再通过水槽2流出。水流入量iQ由调节阀控制，流出量oQ由用户根据需要改变，被调节量是水槽2的水位2H。其中1F、2F为两个水槽的截面积，1R、2R为线性化水阻，Q、H均以各个量的稳态值为起算点。1）列出该串联双容过程的微分方程组（6分）2）求传递函数2iHsQs（5分）4030Q/m3/ht/s500T/°C580t/min10153、某温度对象的特性曲线如题图所示，试计算该对象的特性参数，写出其数学模型。2.下图为一典型的单回路过程控制系统，试看图回答问题（8分）：控制器（1）对象（2）对象干扰通道ruμDyyme-1）框图中的（1）和(2)部分分别是什么？2）图中的y、μ、D分别是什么量？其简称分别是什么？1.在某化学反应器内进行气相反应，调节阀A、B分别用来控制进料流量和反应生成物的出料流量。为了控制反应器内压力，设计下图所示的分程控制系统。试画出其控制系统框图，并确定调节阀的气开、气关形式和调节器的正、反作用方式。（8分）过程对象具有固定时延特征时，工程上通常采用史密斯预估补偿方法来进行控制。（11分）1）下图为史密斯补偿系统方框图，试推导出史密斯预估器bGs的传递函数，并在虚线框内的方框图中填入正确的部分传递函数以构成史密斯预估器bGs？(6分)2）写出()()YsRs和()()YsDs的传递函数表达式。(5分)Gc(s)R(s)KpGp(s)e-τsY(s)U(s)D(s)++Gb(s)+-Y`(s)-++进料反应器PC出料PT4、有一前馈-反馈控制系统，设对象特性1)(111sTeKsGso，扰动特性,22()1dKGsTs，求前馈控制装置()bGs.并画出控制系统框图.某前馈-串级控制系统下图所示。写出()()YsDs的传递函数表达式。为消除干扰Ds，试写出理想动态补偿前馈控制器ffGs传递函数。()ffGs)(1sGc)(sH)(sR)(2sGp)(2sGc)(sGd)(1sGp)(sY)(sD5、在某生产过程中，要求参与反应的物料Q1与物料Q2保持恒定比例，当正常操作时，流量Q1=3m³/h,Q2=1m³/h;两个流量均采用孔板测量并配用差压传感器，测量范围分别为0-5m³/h和0-2m³/h.根据要求设计Q2/Q1恒定的比值控制系统。在采用DDZIII型仪表组成控制系统情况下，分别计算流量和测量信号呈线性关系和非线性关系时的比值系数K’。6、对串级调节系统，设内环对象：1)(0222sTKsGoo，调节器：22)(KsG，调节阀vvKsG)(，检测仪表：2)(mmKsG，试分析其副环等效对象的传递函数，同)(2sGo比较后，可得出什么结论？对改善系统特性有何影响？下图为管式加热炉及其原油出口温度单回路温度控制系统概要图。试将其升级为加热炉原油出口温度和炉膛温度串级控制系统。1）该串级控制系统的主副变量是什么？2）画出串级控制系统原理方框图和工艺流程图？3）控制器正反作用、调节阀气开、气关选择？4）主副控制器控制规律？5）若仅有燃料压力或燃料热值发生扰动，试叙述串级系统如何克服干扰？若仅有原料油流量或入口温度发生扰动呢？2.某控制系统有2个被控参数和两个控制变量，其控制系统框图如下图所示，要求采用前馈补偿解耦设计对其进行改进，画出改进后的控制系统框图。，并写出解耦器的传递函数。（8分）Gc1(s)Gc2(s)G11(s)G12(s)G21(s)G22(s)T10T20T1(S)T2(S)++++++--7、某聚合反应釜内进行放热反应，釜温过高会发生事故，为此采用夹套水冷却。由于釜温控制精度要求较高，且冷却水温度波动较大，故设置控制系统如图：1.这是什么类型的控制系统？画出控制系统方框图，说明主变量和副变量，控制变量是什么？2.选择调节阀的气开、气关形式。3.选择调节器的正反作用。4.选择主副调节器的控制规律，简单说明参数整定方法。5.说明冷却水温度波动，并且温度变低时，系统的工作过程。T1TT1C烧成带燃烧室设定值燃料T2CT2T图2隔焰式隧道窑温度控制系统8、图为隔焰式隧道窑温度控制系统示意图。要求1）说明主变量、副变量是什么。2）确定主副控制器的作用，控制阀的气开、气关型式。3）说明燃料油压力突然增加时，该控制系统如何控制。4）如果要求燃料与助燃空气的流量比值为1：1.05，试设计一个既保证烧成带温度稳定，又保证燃料与助燃空气比值一定的控制系统。画出系统的控制方框图。