过程控制系统课后重点答案.doc

1. 什么是对象特性？为什么研究对象特性?
对象的输入变量与输出变量之间的定量关系；它使人们能更深刻的认识自动控制的本质，从而能采取有效措施提高控制质量。
2. 何为对象的数学模型？静态数学模型及动态数学模型有哪些区别？
在输入〔控制输入及扰动输入〕作用下，其状态与输出〔被控参数〕变化的数学表达式；
前者是在输入变量及输出变量到达平衡状态时建立的数学表达式，后者是在输出变量与状态变量在输入变量影响下建立的数学表达式。
3. 建立对象的数学模型有什么重要意义？
1 设计过程控制系统及整定控制参数；         
2 指导生产工艺及其设备的设计及操作；          
3 对被控过程进展仿真研究；          
4 培训运行操作人员；          
5 工业过程的故障检测及诊断。
4. 建立数学模型的方法：机理建模与实验建模
5. 为什么不同的过程特性及工艺要求需设计不同的控制方案？怎样理解被控过程特性是过程控制系统设计的根底？
过程控制系统的过程设计正确及否，直接影响到系统能否正常投入运行，因此要求过程控制设计人员必须根据生产过程的特点，工艺特性与生产操作的规律，正确运用控制理论，设计一个正确合理的控制方案；过程控制系统的设计首先要根据工艺要求与控制目标确定系统变量，进一步根据被控过程特性用恰当的数学关系式，即所谓的数学模型来描述被控过程的变量之间的关系，只有掌握了被控过程的数学模型才能深入的分析过程的特性与选择正确的控制方案。
6. 什么叫单回路系统？控制方案设计包括哪些内容？怎样理解方案设计是系统设计的核心？
只有一个闭环回路的简单控制系统叫单回路控制系统；过程控制系统设计包括系统的方案设计，工程设计，工程安装与仪表调校，调节器参数整定四个主要内容；控制方案是系统设计得核心，假设控制方案不正确，那么无论如何选用何种先进的过程控制仪表或计算机系统，无论其安装如何细心，都不可能是系统在工业生产过程中发挥良好的控制作用，甚至系统不能运行。
7. 什么是直接参数及间接参数？他们有何关系?选择被控参数应遵循哪些根本原那么？
直接参数，直接反响生产过程中产品质量与产量又以直接测量的参数
间接参数，间接反映产品质量与产量又及直接参数有着单值函数关系，有足够大的测量灵敏度的参数
间接参数必须及直接参数有单值函数关系
被控参数的选择原那么：
1〕直接参数法
2〕间接参数法
3〕被控变量必须具备足够的灵敏度与变化数值
4〕被控变量的选择必须考虑到工艺过程的合理性，经济性，以及国内外仪表生产的现状。
8. 选择调节控制规律的依据是什么？假设过程的数学模型，怎么来选择控制参数？
1〕根据τ00比值来选择控制器的控制规律
2〕根据过程铁性来选择控制器的控制规律
3〕控制器的正反作用方式确定
假设数学模型那么根据τ00比值来选择控制器的控制规律
9. 在比例控制的根底上反别增加积分与微分对系统的稳定性，动态偏差，余差有何影响
比例积分调节器可克制余差，比例微分调节器提高系统稳定性减小动态偏差与余差
10. 参数整定，对于一个已经设计并安装就绪的控制系统，选择适宜的控制器参数来改善系统的静态与动态特性，使系统的过渡过程到达最为满意的质量指标要求
控制参数正定的方法有两类1理论计算整定法2工程整定法
11． 什么叫串级控制系统？
串级控制系统是由两个控制器的串接组成，一个控制器的输出做为另一个控制器的设定值，
两个控制器有各自独立的测量输入，有一个控制器的给定由外部设定。
12． 及单回路控制系统相比，串级控制系统有哪些主要特点？ 
多了一个副回路，形成双闭环。特点：主控制器输出改变副控制器的设定值，故副回路构
成的是随动系统，设定值是变化的。在串级控制系统中，由于引入了一个副回路，不仅能
及早克制进入副回路的扰动，而且又能改善过程特性。副调节器具有“粗调〞的作用，主
调节器具有“细调〞的作用，从而使其控制品质得到进一步提高。
13．为什么说串级控制系统由于存在一个副回路而具有较强的抑制扰动的能力？ 
①副回路的快速作用，对于进入副回路的干扰快速地克制，减小了干扰对主变量的影响；
②引入副回路，改善了副对象的特性(减小副对象的相位滞后)，提高了主回路的响应速度，提高了干扰的抑制能力； 
③副回路可以按照主回路的要求对副变量进展准确控制；
④串级系统提高了控制系统的鲁棒性。
14．串级控制系统通常可用在哪些场合？ 
* 应用于容量滞后较大的过程 
* 应用于纯时延较大的过程     
* 应用于扰动变化剧烈而且幅度大的过程
* 应用于参数互相关联的过程 * 应用于非线性过程 
15.  前馈控制及反响控制各有什么特点？绘制前馈控制系统构造方框图。 
前馈：基于扰动来消除扰动对被控量的影响；  t
  动作“及时〞 ； 
(s)
t  只要系统中各环节是稳定的，那么控制系统必然稳定； 
t  具有指定性补偿的局限性；
(s)
控制规律取决于被控对象的特性。 t 
(s)
反响：基于偏差来消除偏差；  t 
“不及时〞的控制 ； t 
存在稳定性问题； 
t  对各种扰动均有校正作用；  
t  控制规律通常是P、、或等典型规律。 
16．在什么条件下前馈控制效果最好？为什么一般不单独使用前馈控制方案？ 
准确地掌握过程扰动通道的特点〔s〕及控制通道的特性〔s〕 准确求出前馈控制〔s〕；
克制可测不可控的扰动 前馈控制室基于扰动的控制，扰动不止一个，难于把握 属于开环控制，易受其他扰动干扰而无法控制其克制可测不可控的扰动，对于系统中其他扰动无抑制作用 
17．试述前馈控制系统的整定方法。 
⑴前馈控制器的选择 
  ①用模拟表实施通过特定的前馈控制器，或采用运算单元自行构造；  
②用软件实现     
⑵参数整定 
①单纯的前馈控制，可视工艺要求进展参数整定；先调整 ，然后调整T1、T2 
②前馈—反响相结合，先整定反响系统，再重复步骤①。
18．什么是比值控制系统？常用的比值控制方案有哪些？
实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统 开环比值控制系统，单闭环比值控制系统，双闭环比值控制系统，变比值控制系统
10．比值及比值系数有何不同？设计比值控制系统时需解决哪些主要问题？ 
比值12,,是两个体积流量或重量之比，而比值参数是把比值k折算成比值器上，K’(Q12) 
主从动量确定；控制方案的选择；调节器控制规律确实定；正确选用流量计及变送器；比值控制系统的实施；比值参数的计算；比值控制系统参数的整定
19．什么是分程控制？怎样实现分程控制？在分程控制中需注意哪些主要问题? 
在工业生产过程中，有时会遇到一个控制器去操纵几只阀门，假设按输出信号的不同区间操作不同的阀门，这样的控制系统叫做分程控制系统 
尽量选用对数调节阀；采用分程信号重叠法；调节阀的泄漏量的大小
20．什么是选择性控制？试述常用选择性控制方案的根本原理。 
但凡在控制回路中引入选择器的系统称为选择性控制系统。 
选择器位于调节器的输出端，对调节器输出信号进展选择的系统：两个调节器共用一个调节阀 
选择器位于调节器之前，对变送器的输出信号进展选择的系统：几个变送器合用一个调节器 
21．什么是积分饱与现象？如何消除选择性控制中的积分饱与现象？ 
中选择器在控制器与控制阀之间，系统出现超限时，控制器应立即切换。为保证及时切换，
在偏差为零时，两个调节器应该有一样的输出。当其中一个控制器或两个控制器采用作用时，一个调节器被另一个控制器切换后，偏差仍存在，且存在的时间较长，将产生积分饱与现象， 使下一次不能及时切换。 
由于偏差长时间存在，偏差为零时控制器输出仍要超出规定上、下限一段时间。为了保持同步，常采用积分外反响的方法。采用选择器的输出，即控制调节阀的信号做为积分外反响。
22．试述复杂控制系统有哪些？它们都是为什么目的而开发的？ 
1串级控制系统：改善控制质量 
2前馈控制系统：扰动出现时就能够进展控制 
3比值控制系统：根据某一流量的变化调节另一流量 
4均匀控制系统：使前后设备在物料供求上相互兼顾均匀协调 
5分程控制系统：扩大控制阀的可调范围，使得在小流量时可实现更准确的控制 用于满足工艺上操作的特殊要求
 6选择性控制系统： 
7推断控制系统:被控对象的输出与扰动都不可测，无法设计一般的反响与前馈控制
23. 什么是集散控制系统？特点是什么？
以微机处理器为根底的生产过程进展集中监视，操作，管理与分散控制的集中分散控制系统，简称系统。
特点：
1系统构成灵活 2操作管理便捷 3控制功能丰富 4信息资源共享 5安装，调试方便 6平安可靠性高
24.  什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？  
被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数及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，被控参数及控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。 
二者之间的关系：动态特性是在静态特性根底上开展的，稳态特性是动态特性到达平衡状态的特例
 25.  什么叫气动调节阀的气开式及气关式？其选择原那么是什么？ 
  气开式：无压力信号时阀门全闭，随着压力信号增大，阀门逐渐开大 
    气关式：无压力信号时阀门全开，随着压力信号增大，阀门逐渐关小 
选择原那么：从工艺生产平安考虑，一旦控制系统发生故障、信号中断时，调节
阀的开关状态应能保证工艺设备与操作人员的平安。
第 9 页