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第一章自动调节的基本概念1、调节系统分类以及常见术语、组成2、组件自动调节系统应注意哪几个方面问题3、调节系统的任务以及常见主控设备4、前馈和反馈的作用5、什么情况下会使用离散调节系统6、线性调节系统的好处7、最不好的扰动8、理想的调解过程9、调节质量的好坏包括哪些方面10、自动调节系统的性能指标@第二章自动调节系统的数学模型1、什么是调节系统的数学模型2、数学模型从哪两个方面进行描述的3、什么是静态、静态特性；动态、动态特性第三章热工对象动态特性和自动调节器1、研究和设计自动调节系统的步骤2、调节输入信号和干扰信号的选择原则3、通道及干扰信号的种类以及调节干扰通道对系统的影响4、什么是有自平衡能力和无自平衡能力的对象，有哪些特征参数5、热工对象的特点6、P调节、I调节、D调节和PID调节的特点@7、P调节为什么会产生静差，I调节为什么无静差8、DDC系统的含义和组成9、SAMA图和SCD图有什么作用第六章自动调节系统的整定1、什么是系统整定，为什么要进行系统整定2、整定的分类方法；整定参数包括哪几个它们对调节质量有哪些影响3、三种具体整定方法是怎样进行的（怎样实现纯比例调节）4、为什么PI调节的δ要比P调节中的δ大@5、什么叫单位反馈系统，什么叫单位负反馈系统6、串级调节系统和单回路调节系统的区别7、串级调节系统工作过程及对主副调节器的要求第七章汽包锅炉给水自动调节系统1、给水调节系统的任务及给谁调节控制的重要性及其难点2、引起水位变化的扰动有哪些，其各扰动对象有什么特性3、什么叫虚假水位，引起虚假水位的主要原因4、采用什么样的手段消除虚假水位5、给水调节系统的基本要求@6、什么叫自发性扰动@7、单冲量系统机器适用场合及特点8、什么是三冲量系统，多出的两个冲量的作用是什么9、什么情况下单级三冲量给水系统采用无静差10、串级三冲量系统的特点及其最大优点11、变速泵系统中工作点和安全区12、全程给水系统及其适用场合13、为什么要提出全程给水泵，要解决的主要问题是什么第八章气温调节系统1、气温调节系统包括那两个系统2、过热气温偏高偏低带来的危害3、影响主气温的因素4、主汽温在几种扰动下的动态特性是怎样的5、烟气侧扰动因素有哪些@6、彭水减温系统的组成7、消除惯性的调节系统有哪些@8、串级双回路中主副调节器选用与什么有关@9、串级双回路与导前微分双回路的区别511、为什么需要再热系统，再热系统在低负荷时的控制任务12、再热气温系统中喷水调温的作用13、再热系统调节手段有哪些14、挡板法的特点及如何克服挡板调节的延迟性15、喷水减温中串级喷水电磁阀作用16、倾角法的特点及调温过程，以及倾角过大过小带来的危害17、倾角再热气温系统中引入的送风量微信号的作用18、烟气再循环法怎样进行再热气温调节19、气——气热交换法的使用场合第九章汽包锅炉燃烧过程自动控制系统1、燃烧控制系统的基本任务2、影响燃烧控制方案的因素3、控制燃烧量Bv、Vs的目的4、燃烧过程经济性指标5、剂量大小对燃烧有哪些影响6、燃烧控制系统被调量、调节量的特点7、燃烧控制主控系统有哪几种控制方式8、气压控制对象组成9、引起主气压变化的扰动10、什么叫燃烧率，什么叫燃烧内扰动11、汽轮机t 扰动下的气压对象特性12、两燃料量信号测量有哪些方法及其适用场合13、给煤机、给粉机转速反映燃料量不准的原因、煤粉的自流现象14、热量信号反映燃料量的原理C k15、典型燃烧控制系统的子系统包括。
热工过程自动调节教学设计一、设计背景热工过程自动调节是热能工程学中的重要内容，本教学设计旨在通过教学实验的方式，使学生深度理解热工过程自动调节的原理和应用。
二、教学目标1.理解热工自动调节系统的基本原理；2.掌握调节系统的常用调节方式；3.学会使用PID调节器进行调节；4.能够做好热工自动调节实验。
三、教学内容1. 热工自动调节系统的基本原理热工自动调节系统由调节器、执行器、被调节对象和测量元件组成。
被调节对象是要进行调节的对象，例如温度、压力等。
测量元件是用来对被调节对象进行测量的元件。
调节器通过将被调节对象的测量值与设定值进行比较，控制执行器，使被调节对象达到设定值，从而实现自动调节。
2. 常用调节方式常用的调节方式有比例调节、积分调节和微分调节。
比例调节是将被调节对象与设定值的差值乘以一个比例常数，得到控制量，从而控制执行器。
积分调节是将被调节对象与设定值的积分乘以一个常数，得到控制量，从而控制执行器。
微分调节是将被调节对象与设定值的微分乘以一个常数，得到控制量，从而控制执行器。
3. PID调节器的使用PID调节器是一种常用的自动调节器，它可以通过调整比例参数、积分参数和微分参数，来实现对被调节对象的控制。
PID调节器在自动控制系统中应用广泛。
4. 热工自动调节实验热工自动调节实验是通过具体实验，让学生进行实际操作，从而更深入地了解热工自动调节的原理和应用。
本次实验将根据课程设计要求，选取合适的实验项目，从而让学生更好地掌握热工自动调节理论知识。
四、教学方法1.讲授法：通过课堂讲解，让学生全面了解热工自动调节的内容。
2.实验法：通过实验操作，让学生深入理解热工自动调节的原理和应用。
3.讨论法：通过讨论，激发学生的活跃性，促进学生的思考。
五、教学评估通过考试、实验、报告等方式，对学生的知识掌握情况进行评估。
同时，通过学生的课堂表现和实验操作情况等，对学生的思维能力、动手能力和实际操作能力进行评估。
第一章1、自动调节领域中，基本的常用术语有P2：被调对象，被调量，给定值，扰动，调节作用量，调节机关。
2、按给定值信号的特点分类P4：恒值调节系统，程序调节系统，随机调节系统。
3、按调节系统的结构分类P5：反馈调节系统，前馈调节系统，复合调节系统4、主要的性能指标P9：稳定性，准确性，快速性第二章1.传递函数具有以下性质P24：（1）.传递函数是复变量s的有理真分式函数，其分子多项式次数m低于或等于分母多项式次数N，且所以系数均为实数。
(2)传递函数是描述动态特性的数学模型，它表征系统的固有特性，和输入信号的具体形式，大小无关，不能具体表达系统的物理结构。
（3）传递函数只能表示一个输入对一个输出的关系。
（4）系统传递函数的分母就是系统的特征方程，从而能方便的判断动态过程的基本特性。
2.基本环节及表达式P26—P33环节分为：比例环节，积分环节，惯性环节，微分环节，纯迟延环节。
环节的表达式：比例环节微方程：c(t)=Kr(t)c(t)---输入信号r(t)---输出信号K---环节传递系数（比例环节也称放大环节）；传递函数：G(s)=C(s)/R(s)=K积分环节传递函数：G(s)=C(s)/R(s)=1/T1s惯性环节传递函数：G(s)=C(s)/R(s)=K/(Ts+1)理想微分环节传递函数：G(s)=C(s)/R(s)=TDs实际微分环节传递函数：G(s)=C(s)/R(s)=KDTDs/(TDS+1)(其余微方程函数，阶跃响应自己看看) 3.环节的基本连接方式P34环节的连接方式：串联，并联，反馈连接。
环节连接是指环节之间的信号传递。
环节是单向性的，信号只能按一定方向传递。
1.串联中，前一环节的输出信号为后一环节的输入信号。
总的传递函数等于各个环节传递函数的乘积。
2.并联中，一个信号同时送入各个环节的输入端，各个环节的输出信号之和为总的输出信号。
总的传递函数等于各环节传递函数的代数和。
3.反馈中，外部的输入信号为R(s),输出信号为C(s).正向环节G(s):接受输入信号E(s)产生输出信号C(s)。
Q、自动调节系统按给定值如何函数分类？按结构又如何分类？答：按给定值：1恒值调节系统生产过程中，（自动调节系统的给定值恒定不变，也就是使被调量保持为一固定数值）、2程序调节系统（系统的给定值是时间的已知函数，给定值随时间变化是预先设定的，调节系统用来保证被调量按预先设定的随时间变化的数值来改变）、3随机调节系统（系统的给定值是不可预知的，其数值决定于一些外来因素的变化，所以调节结果使被调量也跟随这个给定值随时改变）按结构及其特点：反馈调节系统（特点在调节结束时，可以使被调量等于或接近于给定值；当调节系统受到扰动作用时，必须等到被调量出现偏差后才开始调节，所以调节的速度相对比较缓慢）前馈调节系统（由于扰动影响被调量的同时，调节器的调节作用已产生，所以调节速度相对比较快；由于没有被调量的反馈，所以调节结束时不能保证被调量等于给定值）复合调节系统（吸取前馈和反馈系统各自长处，调节时间缩短，调节质量得到改善）按调节系统闭环回路的数目分类：单回路调节系统，多回路调节系统按调节作用的形式分类：连续调节系统，离散调节系统按系统的特性分类：线性调节系统，非线性调节系统Q、什么是静态特性、动态特性、传递函数？答：静态特性：在平衡状态时，输出信号和引起它变化的输入信号之间的关系。
动态特性：在不平衡状态时，输出信号和引起它变化的输入信号之间的关系。
传递函数：线性定常系统在零初始条件下，系统（或环节）输出信号的拉普拉斯变换与输入信号的拉普拉斯变换之比。
传递函数性质：1传递函数是复变量s的有理真分式函数，其分子多项式次数m低于或等于分母多项式次数n，且所有系数均为实数2传递函数是描述动态特性的数学模型，它表征系统的固有特性，和输入信号的具体形式，大小无关，且不能具体表达系统的物理结构3传递函数只能表示一个输入对一个输出的关系4系统传递函数的分母就是系统的特征方程，从何能方便判断动态过程的基本特性建立微分方程的步骤：1，根据输入信号，输出信号分析各变量间的关系；2依次写出每一元件的动态特性方程3在可能条件下，对各元件的动态特性方程进行适当简化，略去一些次要因素或进行线性化处理4校区中间变量5化为微分方程的一般形式输出有关的在等号左侧，输入有关的放在等号右侧，降幂形式排列Q、什么是有自平衡能力对象？无自平衡能力对象？内扰？外扰？答：（1）有自平衡能力对象：指对象在阶跃扰动作用下，不需要经过外加调节作用，对象的输出量经过一段时间后能自己稳定在一个新的平衡状态。
热工过程自动调节第二版课程设计1. 选题背景热工过程是化工工艺过程中非常重要的一环。
在热工过程中，要对温度、压力等参数进行监控和调节才能保证产品的质量和工艺稳定。
传统的热工过程调节是通过人工进行控制，但由于人工操作存在误差和滞后等不可避免的问题，因此必须引入自动化控制，实现热工过程的自动调节。
热工过程自动调节是化工过程控制的基础，也是热工工程师必须掌握的核心技术之一。
2. 选题目的和意义本课程设计主要是为了提高学生的热工工程实践能力和对热工过程自动化控制的理解和应用能力。
通过本课程设计，学生将能够深入掌握热工过程自动调节的基本原理和方法，并能够在实践中灵活运用。
此外，本课程设计还能够培养学生的实验设计能力和团队合作精神，为学生未来的工程实践打下坚实的基础。
3. 课程设计内容3.1 实验目的热工过程自动调节的实验目的是加强学生对自动控制的了解和应用能力，以培养工程实践能力。
3.2 实验内容实验内容主要是通过某热工工艺过程的调节，让学生加深对热工过程的理解，了解自动控制的基本原理和方法，并能够通过软硬件调试，实现热工过程自动调节。
3.3 实验流程实验步骤如下：1.设计调节方案和要求；2.搭建实验平台和实验电路，进行热工过程自动调节的软硬件实现；3.实验数据采集和处理，进行结果分析和实验总结。
3.4 实验要求本课程设计要求学生结合所学知识和实践经验，自主设计一个热工过程自动调节的方案，进行软硬件调试，并完成实验数据采集和处理。
同时，要求学生在实验前完成相应的理论学习和实验准备，并在实验中积极合作，严格按照实验要求进行操作。
4. 实验设计要点本课程设计的实验设计要点如下：1.自主设计方案：学生根据需要自主设计一个热工过程自动调节的方案，包括控制器选择、传感器选型、控制算法编写等；2.实验电路设计：根据方案进行实验电路的设计和搭建，明确各组成部分的连接方式；3.软硬件调试：进行实验软硬件调试，确保各部分能够正常工作；4.数据采集和处理：对实验结果进行数据采集和分析，总结实验过程中遇到的问题和解决方法；5.实验报告撰写：根据实验结果进行实验报告撰写，包括实验原理、方案设计、实验步骤、结果分析和总结等。
热⼯过程⾃动调节资料名词解释1.⾃动控制：在⽆⼈直接参与的情况下利⽤外加装置或设备使机器或⽣产过程的某个参数按预定规律运⾏。
2.被调对象：被调节的⽣产设备或⽣产过程。
被调量：通过调节需要维持的物理量。
给定值：根据⽣产要求，被调量的规定数值。
扰动：引起被调量变化的各种原因。
内扰：经过调节通道作⽤到对象上的扰动外扰：经过⼲扰通道作⽤到对象上的扰动调节机关：在调节作⽤下，⽤来改变进⼊被调对象的物质或能量的装置。
调节作⽤量：在调节作⽤下，控制被调量变化的物理量3.传递函数：在线性定常系统中，初始条件为零时，环节输出信号的拉⽒变换与输⼊信号的拉⽒变换之⽐，称为环节的传递函数4.静态特性：在平衡状态时，输出信号和引起它变化的输⼊信号之间的关系。
动态特性：在不平衡状态时，输出信号和引起它变化的输⼊信号之间的关系。
5.输出响应：系统在输⼊信号的作⽤下，输出信号随时间的变化规律6.时域分析法：根据系统的微分⽅程，求出当输⼊为某种时间函数的微分⽅程的解即调节系统的时间响应7.频率特性：两者的频率ω相同，但振幅和相位⾓不同。
当输⼊信号的频率改变时，输出信号的振幅和相位⾓会发⽣变化。
8.ADS指令：电⽹中⼼调度遥控的负荷分配指令填空题1.⾃动控制的组成：检测元件，转换原件，调节原件，执⾏机构，被控对象2.⾃动控制系统按给定值分类：恒值调节系统、程序调节系统、随机调节系统3.⾃动控制系统按结构分类：反馈调节系统、前馈调节系统、复合调节系统4.按调节系统闭环回路分类：单回路调节系统、多回路调节系统5.按调节作⽤的形式分类：连续调节体统、离散调节系统6.按系统的特性分类：线性调节系统、⾮线性调节系统7.系统⽅框图主要由环节和信号线组成。
⽅框代表环节，箭头代表信号线。
8.调节系统的性能指标有稳定性、准确性、快速性9.⼯程上常⽤的调节系统的分析⽅法有时域分析法和频域分析法10.单回路整定⽅法有临界⽐例带法、衰减曲线法、图表整定法。
1.自动调节系统的分类：一、按给定值信号的特点分类 1）恒值调节系统2）程序调节系统3）随机调节系统；二、按调节系统的结构分类：1、反馈调节系统2、前馈调节系统3、符合调节系统；按调节系统闭环回路的调节数目分类：1、单回路调节系统2、多回路调节系统；四、按调节作用的形式分类：1、持续调节系统2、离散调节系统；五、按系统的调节分类：1、线性调节系统2、非线性调节系统。
2.方框图等效转化遵循的原则:1、相邻相加点之间的移动。
在信号传输线上依次叠加的几个信号，若期间没有引出信号，则可以改变他们的次序，其效果不变。
2、相邻引出点之间的移动。
从信号传输线上引出的几个信号，若期间没有信号输入，则可以任意改变他们的次序，其效果不变。
3、相加点的后移。
在环节G （s ）的输入端和输入信号R （s ）叠加的信号Q （s ）可以移到输出端和输出信号叠加，只要在Q （s ）的线路上串联一个环节G （s ），其效果相等。
4、相加点的前移。
如果Q （s ）原来和环节的输出信号C （s ）叠加，则串联1／G （s ）环节后，可以移到输入端和输入信号R （s ）叠加，效果相等。
5、引出点的后移。
从环节G（s ）输入端引出信号与从环节G （s ）输出端引出信号后串联一个环节1／G （s ）的结果是等效的。
6、引出点的前移。
从环节G （s ）输出端引出的信号与从环节G （s ）输入端引出信号后串联一个环节G （s ）的结果是等效的。
3.给水量W 扰动时的动态分析：（1）如果仅仅从物质平衡的角度分析，当给水量W 产生一个阶级扰动，而蒸汽量不变时，汽包水位是上升的。
（2）如果仅仅从热平衡的角度分析，由于锅炉给水温度相对较低，当给水流量增加时吸收汽包中汽水混合物的热量会增加，因此汽水混合物中气泡容积会减少，汽包水位随之下降。
4.蒸汽流量D 扰动时的动态分析：（1）如果仅仅从物质平衡的角度分析，当蒸汽流量D 产生一个阶级扰动，而给水量不变时，汽包水位是下降的。
热工过程自动调节31调节量:即通过调节需要维持的物理量。
被调节对象：即被调节的生产设备或生产过程。
调节作用量:即在调节作用下，控制被调量变化的物理量。
2自动调节系统的分类：（1）按给定的信号的特点:恒值调节系统、程序调节系统、随机调节系统（2）按调节系统的结构分:反馈调节系统、前馈调节系统、复合调节系统。
（3）按调节系统闭环回路的数口分类:单回路调节系统、多回路调节系统。
（4）按调节作用的形式分:连续调节系统、离散调节系统。
（5）按系统的特性分:线性调节系统、非线性调节系统。
3反馈调节的特点（1）在调节结束时，可以使被调节量等于或接近于给定值，基于偏差的调节（2）在调节系统受到扰动作用时，必须等到被调量出现偏差后才开始调节，所以调节速度相对较慢。
前馈调节的特点：（1）由于扰动影响被调量的同时，调节器的调节作用已产生，所以调节速度响度较快。
基于扰动的调节（2）由于没有被调量的反馈，所以调节结束时不能保证被调量等于给定值。
4自动调节系统的性能指标：（1）稳定性（2）准确性（3）快速性5自动调节系统典型的调节过程:非周期调节过程、衰减振荡调节过程、等幅振荡调节过程、渐扩振荡调节过程6自动调节系统的数学模型:微分方程、传递函数、时间特性、频率特性7环节的基本连接方式:串联、并联、反馈连接8基本环节：比例环节、积分环节、惯性环节、微分环节、纯迟延环节。
各环节的特点：比例环节（响应非常及时），积分环节（响应比较缓慢），惯性环节（响应比较缓慢取决于时间常数T）,微分环节（超前响应），纯迟延环节（响应落后与输入信号）9热工对象存在的特性:输出量的变化过程是不振荡的，在扰动发生的开始阶段有迟延和惯性。
在过程的最后阶段，有自平衡能力的对象输出量达到新的稳态值P不为0,无自平衡能力的对象输出量不断变化，不能达到新的稳态值P为0。
10热工对象分为:有自平衡能力的对象（指对象在阶跃扰动作用下，不需要经过外加调节作用，对象经过一段时间后能自己稳定在一个新的平衡状态）；无自平衡能力的对象。
《热工过程自动调节》实验指导书高伟鲁录义编华中科技大学能源与动力工程学院二O一三年实验一 典型环节的动态特性一、 实验目的1． 通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的响应曲线，熟悉它们的动态特性。
2． 了解各典型环节中参数变化对其动态特性的影响。
二、 实验仪器与软件1．PC 机 1台2． MATLAB10.0环境三、 实验内容分别改变几个典型环节的相关参数，观察它们的单位阶跃响应曲线变化情况（曲线至少3条），并得出规律。
1) 比例环节（K ） 2) 积分环节（ST i 1） 3) 一阶惯性环节（ST Kc +1）4) 实际微分环节（D T S ） 5) 典型二阶环节（222nn nS S K ωξωω++）同时显示三条响应曲线时的仿真框图可采用如图1－1所求形式，其中传递函数的形式根据不同环节进行设置。
图1-1 多响应输出示意图四、 实验原理1． 比例环节的传递函数为K R K R R RZ Z s G 200,1002)(211212==-=-=-=其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-2所示。
图1-2 比例环节的模拟电路及SIMULINK 图形2． 积分环节(I)的传递函数为uf C K R ss C R Z Z s G 1,1001.011)(111112==-=-=-=其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-3所示。
图1-3 积分环节的模拟电路及及SIMULINK 图形3． 惯性环节的传递函数为uf C K R K RsC R R R Z Z s G 1,200,10012.021)(121121212===+-=+-=-=其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-4所示。
图1-4 惯性环节的模拟电路及SIMULINK 图形4． 微分环节(D)的传递函数为uf C K R s s C R Z Z s G 10,100)(111112==-=-=-= uf C C 01.012=<<其对应的模拟电路及SIMULINK 图形如图1-5所示。
1.火电厂热工过程自动化主要包括下列内容：自动检测、自动调节、自动保护、程序控制。
2.调节：在设备运行中参数总要经常受到各种因素的影响而偏离额定值，此时，运行人员就要及时进行操作，对他们加以控制，使这些参数保持为所希望的数值，这一过称称为调节。
由人工操作来完成的称为人工调节。
假若用一整套自动控制装置来代替人工操作就是自动调节。
3.实现自动调节所需要的自动调节装置主要有：测量单元（变送器），调节单元（调节器），执行单元（执行器）4.调节系统的分类：按信号的馈送方式分为反馈调节系统（调节时间长，能克服扰动），前馈调节系统（只能克服扰动，不存在稳定性分析），前馈-反馈调节系统。
5.调节过程：从发生扰动，经过调节，直到系统重新建立平衡的这段过程6.衡量调节过程好坏：稳定性，快速性，准确性7.传递函数：线性定常系统在零初始条件下，输出量的拉普拉斯变换式与输入量的拉普拉斯变换式之比。
8.静态放大系数：G(S)=C(S)/R(S)=K(s-Z1)(s-Z2) …(s-Zm)/(s-P1)(s-P2)…(s-P n)中，若取s=0，即微分方程中所有导数项都为零，则上式变为a0c（t）=b0r（t），则传递函数G（0）就是静态放大系数，即G(0)=C(0)/R(0)=b0/a0.称为系统的静态方程，反映了在稳态时输出与输入之间的关系。
9.基本环节：比例环节，积分环节，惯性环节，微分环节，实际微分环节，纯迟延环节。
10.环节的连接方式：串联，并联，反馈11.三种基本调节作用：比例调节作用P（作用动作快，对偏差有放大作用，会增加振荡），积分调节作用I（调节时间慢，能消除偏差，积分作用强会加强振荡甚至造成系统不稳定），微分调节作用D（不能消除偏差，只能使其不变，优化动态品质，恶化静态品质）。
12.自动调节器：比例调节器P，比例积分调节器PI，比例微分调节器PD，比例积分微分调节器PID。
13.工业调节器分为：模拟式调节器，数字式调节器14.模拟式自动调节器调节规律的实现方法：采用不同的反馈回路来实现调节器的动作规律；采用运算放大器的不同连接方式来实现调节器的动作规律15.二阶系统阶跃响应的特征量：上升时间tr，峰值时间tp，超调量Mp，衰减率ψ，调节时间ts，稳态误差e（∞）。
答案及分析第一章自动调节得基本概念1-1 试列举生产过程或生活中自动调节得例子,并分别说出它们各自得被调量,调节作用量以及可能受到得各种扰动、。
答:汽包锅炉给水自动调节系统被调量汽包水位H 调节量W 扰动蒸汽量D 锅炉燃烧率过热蒸汽温度自动控制系统过热蒸汽温度减温水流量变化扰动:蒸汽流量变化烟气量变化再热蒸汽温度自动控制系统再热蒸汽出口温度烟气量扰动:受热面机会给水温度得变化燃料改变过量空气系数得变化燃烧过程自动控制气压Pt 过剩空气系数a 炉膛负压S1 调节量: 燃烧量B 送风量V 引风量G 扰动:燃烧率负荷(汽轮机调节门开度汽轮机进气流量)以电厂锅炉运行中炉膛压力得人工控制为例,被调量就是炉膛压力,调节量就是引风量,各种扰动包括内扰与扰,如炉膛负荷送风量等。
在锅炉过热蒸汽温度控制系统中,被调量就是过热器出口过热蒸汽温度。
在锅炉负荷控制系统中,被调量就是主蒸汽压力,调节粮食锅炉燃料量,扰动就是汽机进汽量。
1-2 实际生产过程中常采用哪几种类型得自动调节系统答:按给定值信号得特点分类,有:恒值调节系统,程序调节系统与随机调节系统、按调节系统得结构分类,有:反馈调节系统,前馈调节系统与前馈-反馈得复合调节系统、按调节系统闭环回路得树木分类:单回路调节系统多回路调节系统按调节作用得形式分类:连续调节系统离散调节系统按系统特性分类:线性调节系统非线性调节系统1-3 为什么在自动调节系统中经常采用负反馈得形式答:自动调节系统采用反馈控制得目得就是消除被凋量与绐定值得偏差、所以控制作用得正确方向应该就是:被调量高于绐定值时也就就是偏差为负时控制作用应向减小方向,当被调量低于给定值时也就就是偏差为正时控制作用应向加大方向,因此:控制作用得方向与被调量得变化相反,也就就是反馈作用得方向应该就是负反馈、负反馈就是反馈控制系统能够完成控制任务得必要条件、1-4 前馈调节系统与反馈调节系统有哪些本质上得区别答:反馈调节系统就是依据于偏差进行调节得,由于反馈回路得存在,形成一个闭合得环路,所以也称为闭环调节系统、其特点就是:(1)在调节结束时,可以使被调量等于或接近于给定值;(2)当调节系统受到扰动作用时,必须等到被调量出现偏差后才开始调节,所以调节得速度相对比较缓慢、而前馈调节系统就是依据于扰动进行调节得,前馈调节系统由于无闭合环路存在,亦称为开环调节系统、其特点就是:(1)由于扰动影响被调量得同时,调节器得调节作用已产生,所以调节速度相对比较快;(2)由于没有被调量得反馈,所以调节结束时不能保证被调量等于给定值、1-5 如何用衰减率来判断调节过程得稳态性能答:衰减率ψ作为稳定性指标比较直观形象,在系统得调节过程曲线上能够很方便地得到它得数值、ψ=1就是非周期得调节过程,ψ=0就是等幅振荡得调节过程,0<ψ<1就是衰减振荡得调节过程, ψ<0就是渐扩振荡得调节过程、1-6 从系统方框图上瞧,调节系统得调节过程形态取决于什么答:取决于被调对象与调节器得特性、1-7 基本得自动调节系统除被调对象外还有哪几个主要部件它们各自得职能就是什么答:组成自动调节系统所需得设备主要包括:(1)测量单元:用来测量被调量,并把被调量转换为与之成比例(或其她固定函数关系)得某种便于传输与综合得信号、(2)给定单元:用来设定被调量得给定值,发出与测量信号同一类型得给定值信号、(3)调节单元:接受被调量信号与给定值信号比较后得偏差信号,发出一定规律得调节指令给执行器、(4)执行器:根据调节单元送来得调节指令去推动调节机构,改变调节量、第二章自动调节系统得数学模型2-1 求下列函数得拉普拉斯反变换 (1)4)2)((3)1)(()(++++=S S S S S s F (2) )1(1)(2+=S S s F(3)23)(23++=S S S s F (4)1)(2)(3)(4)(2+++=S S S s F解: (1) 3/81/43/8(s)24F S S S =++++ ∴24313()848t t f t e e --=++ (2) 21(s )1SF S S =-+ ∴()1cos f t t =-(3)81(s)321F S S S -=-++++ ∴'2()()3()8t t f t t t e e δδ--=-+- (4) 2122(s)4(2)2(1)F S S S ⎡⎤--=++⎢⎥+++⎣⎦∴22()488t t t f t te e e ---=--+ 2-2 试求下图所示环节得动态方程、静态方程与传递函数。
答案及分析第一章自动调节的基本概念1-1 试列举生产过程或生活中自动调节的例子,并分别说出它们各自的被调量,调节作用量以及可能受到的各种扰动.。
答：汽包锅炉给水自动调节系统被调量汽包水位H 调节量W 扰动蒸汽量D 锅炉燃烧率过热蒸汽温度自动控制系统过热蒸汽温度减温水流量变化扰动：蒸汽流量变化烟气量变化再热蒸汽温度自动控制系统再热蒸汽出口温度烟气量扰动：受热面机会给水温度的变化燃料改变过量空气系数的变化燃烧过程自动控制气压Pt 过剩空气系数a 炉膛负压S1 调节量：燃烧量B 送风量V 引风量G 扰动：燃烧率负荷（汽轮机调节门开度汽轮机进气流量）以电厂锅炉运行中炉膛压力的人工控制为例，被调量是炉膛压力，调节量是引风量，各种扰动包括内扰和扰，如炉膛负荷送风量等。
在锅炉过热蒸汽温度控制系统中，被调量是过热器出口过热蒸汽温度。
在锅炉负荷控制系统中，被调量是主蒸汽压力，调节粮食锅炉燃料量，扰动是汽机进汽量。
1-2 实际生产过程中常采用哪几种类型的自动调节系统答:按给定值信号的特点分类,有:恒值调节系统,程序调节系统和随机调节系统.按调节系统的结构分类,有:反馈调节系统,前馈调节系统和前馈-反馈的复合调节系统.按调节系统闭环回路的树木分类：单回路调节系统多回路调节系统按调节作用的形式分类：连续调节系统离散调节系统按系统特性分类：线性调节系统非线性调节系统1-3 为什么在自动调节系统中经常采用负反馈的形式答:自动调节系统采用反馈控制的目的是消除被凋量与绐定值的偏差.所以控制作用的正确方向应该是:被调量高于绐定值时也就是偏差为负时控制作用应向减小方向,当被调量低于给定值时也就是偏差为正时控制作用应向加大方向,因此:控制作用的方向与被调量的变化相反,也就是反馈作用的方向应该是负反馈.负反馈是反馈控制系统能够完成控制任务的必要条件.1-4 前馈调节系统和反馈调节系统有哪些本质上的区别答:反馈调节系统是依据于偏差进行调节的,由于反馈回路的存在,形成一个闭合的环路,所以也称为闭环调节系统.其特点是:(1)在调节结束时,可以使被调量等于或接近于给定值;(2)当调节系统受到扰动作用时,必须等到被调量出现偏差后才开始调节,所以调节的速度相对比较缓慢.而前馈调节系统是依据于扰动进行调节的,前馈调节系统由于无闭合环路存在,亦称为开环调节系统.其特点是:(1)由于扰动影响被调量的同时,调节器的调节作用已产生,所以调节速度相对比较快;(2)由于没有被调量的反馈,所以调节结束时不能保证被调量等于给定值.1-5 如何用衰减率来判断调节过程的稳态性能答:衰减率ψ作为稳定性指标比较直观形象,在系统的调节过程曲线上能够很方便地得到它的数值.ψ=1是非周期的调节过程,ψ=0是等幅振荡的调节过程,0<ψ<1是衰减振荡的调节过程, ψ<0是渐扩振荡的调节过程.1-6 从系统方框图上看,调节系统的调节过程形态取决于什么 答:取决于被调对象和调节器的特性.1-7 基本的自动调节系统除被调对象外还有哪几个主要部件它们各自的职能是什么 答:组成自动调节系统所需的设备主要包括:(1)测量单元:用来测量被调量,并把被调量转换为与之成比例(或其他固定函数关系)的某种便于传输和综合的信号.(2)给定单元:用来设定被调量的给定值,发出与测量信号同一类型的给定值信号. (3)调节单元:接受被调量信号和给定值信号比较后的偏差信号,发出一定规律的调节指令给执行器.(4)执行器:根据调节单元送来的调节指令去推动调节机构,改变调节量.第二章自动调节系统的数学模型2-1 求下列函数的拉普拉斯反变换 (1)4)2)((3)1)(()(++++=S S S S S s F (2) )1(1)(2+=S S s F (3)23)(23++=S S S s F (4)1)(2)(3)(4)(2+++=S S S s F解: (1) 3/81/43/8(s )24F S S S =++++ ∴24313()848t t f t e e --=++(2) 21(s )1S F S S =-+ ∴()1cos f t t =- (3)81(s )321F S S S -=-++++ ∴'2()()3()8t t f t t t e e δδ--=-+- (4) 2122(s)4(2)2(1)F S S S ⎡⎤--=++⎢⎥+++⎣⎦∴22()488t t t f t te e e ---=--+ 2-2 试求下图所示环节的动态方程、静态方程和传递函数。
1.自动调节的常用术语：（1）被调对象：即被调节的生产设备或生产过程。
（2）被调量：通过调节需要维持的物理量。
（3）给定值：根据生产要求，被调量的规定数值。
（4）扰动：引起被调量变化的各种原因。
（5）调节作用量：在调节作用下，控制被调量变化的物理量。
（6）调节机关：在调节作用下，用来改变调节作用量的装置。
2.自动调节系统的分类：（1）按给定值信号的特点分：a.恒值调节系统：自动调节系统在运行过程中给定值恒定不变，也就是希望被调量保持为一固定数值。
这是在热工过程自动调节中应用最多的一种自动调节系统。
b.程序调节系统：这类系统的给定值是时间的已知函数，给定值随时间变化是预选设定的，调节系统用来保持被调量按预选设定的随时间变化的数值来改变。
C.随机调节系统：随机调节系统的给定值是不可预知的，其数值决定于一些外来因素的变化，所以调解结果使被调量也跟随这个给定值随时间改变。
（2）按调节系统的结构分：a.反馈调节系统：反馈调节系统是依据于偏差进行调节的，其特点是，在调节结束时可以使被调量等于或接近给定值；当调节系统受到扰动时必须等到被调量出现偏差后才开始调节，所以调节的速度相对比较缓慢。
B.前馈调节系统：前馈调节系统是依据扰动进行调节的，其特点是：由于扰动影响被调量的同时调节器的调节作用已产生，所以调节速度相对比较快；由于没有被调量的反馈，所以调节结束时不能保证被调量等于给定值。
前馈调节系统由于无闭合环路存在，亦称为开环调节系统。
C.复合调节系统：采用复合调节系统后，吸取了前馈和反馈调节系统各自的长处，在调节过程中，水温偏离给定值不会太大，调节结束时，水温可等于或接近给定值。
另外，整个调节时间也可以缩短，调节质量得到改善。
3.调节系统主要的性能指标：（1）稳定性：只有一个稳定的系统才能完成自动调节的任务；调节系统的稳定性问题是由于系统本身的闭环反馈作用所引起的，负反馈是自动调节系统稳定的必要条件，而正反馈往往是系统不稳定的根本原因。
热工过程自动调节及其发展方向2014年01月08日前言热工过程自动调节这门课，主要是以火力发电厂为对象，学习如何通过实现热力过程自动化调节，达到机组安全、可靠、经济运行的目的。
自动调节具有下列几方面好处：1．提高机组运行的安全可靠性2．提高机组运行的经济性3．减少运行人员，提高劳动生产率4．改善劳动条件火电厂自动调节的范围是极其广泛的，它包括了主机、辅助设备、公用系统等的自动化调节，大致可以分为四个基本内容。
1．自动检测自动检测是对生产过程及设备的参数、信号自动进行转换、加工处理、显示并记录下来。
2．自动调节自动调节一般是指正常运行时操作的自动化，即在一定范围内自动地适应外界负荷变化或其它条件变化，使生产过程正常进行。
3.远方控制及程序控制远方控制是通过开关或按钮，对生产过程中重要的调节机构和截止机构实现远距离控制。
4．自动保护自动保护是利用自动化装置，对机组(或系统、设备)状态、参数和自动控制系统进行监视，当发生异常时，送出报警信号或切除某些系统和设备，避免发生事故，保证人身和设备的安全。
热工过程自动调节在热能工程的作用有以下几点：1．产品与系统研发零、部、组件通过集成形成产品或系统，所有零、部、组件的研发都应基于产品或系统集成的需要，充分考虑集成的要求。
例如，在超燃冲压发动机结构研制过程，必须考虑基于自动控制的燃油供给的要求。
2．热能工程通识教育、学科基础、专业基础诸多课程可以通过自动调节课程这一纽带提高并加深对专业的理解和认识，属于专业“顶层”课程之一。
热工过程自动调节重要性1.自动调节实现安全、可靠、高效的目的，现代化体现；2.自动调节的普遍性存在的要求；3.在未来专业研发工作中可以站在系统性高度。
学习火力发电热工过程的自动调节，要结合其它热力循环动力系统的自动调节。
第一章的基本概念入手，通过第二章到第六章自动控制基本原理和方法的学习，认识自动调节的途径与手段；第七章到第十章分别就供水、汽温、燃烧和机组系统的自动调节普遍方法及发展给出分析。
第一章自动调节的基本概念调节就是为了达到一定的目的,对和生产过程有关系的设备进行操作.利用人来完成所需要的操作过程叫人工调节.由仪器、仪表完成的这一操作过程称为自动调节.一、基本概念：被调对象：被调节的生产设备和生产过程被调量：通过调节需要维持的物理量给定值：根据生产要求，被调量的规定数值扰动：引起被调量变化的各种原因。
它分为内扰和外扰两种.内扰是指发生在调节通道内的扰动.外扰是指发生在调节通道外的扰动.调节作用量：在调节作用下，控制被调量变化的物理量调节机关：在调节作用下，用来改变调节作用量的装置系统方框图：将实际的生产设备以及它们相互间的连接关系用抽象的形式表示，是一种对调节系统进行描述或分析的有力工具和非常直观的表达方式，主要由环节方框和信号线组成。
环节：环节是一个抽象体。
每个环节都有对应的输入量(input singal)和输出量(output signal)，输入量是引起该环节发生作用的原因，输出量是该环节发生作用的表现和结果。
同类环节：两个环节的物理系统不同，但它们数学模型的形式完全相同，两个环节的因果关系类同，称它们为同类环节。
同一个元件在反映两个或多个不同特性时，应该用两个或多个方框来表示它们不同的因果关系。
环节可大可小，系统方框图可简可详，完全取决于分析研究系统的需要而定。
信号线1．每一个环节的输入量和输出量之间都必须具有“单向性”。
输入量是输出量变化的原因，输出量变化是输入量作用的结果2．在方框图中，信号线只表示信号的传递关系和方向，而不是代表物质的流动。
闭环控制系统的组成和基本环节1-给定环节；2-比较环节；3-校正环节；4-放大环节；5-执行机构；6-被控对象；7-检测装置二、自动调节系统的分类：1.按给定值信号的特点分类：（1）恒值调节系统（2）程序调节系统（3）随机调节系统2.按调节系统的结构分类:2.1反馈调节系统（也称闭环调节系统）：把被调量信号经过反馈回路送到调节器的输入端和给定信号进行比较，比较后的偏差信号作为调节器的调节依据。
特点：①在调节结束时，可以使被调量等于或接近于给定值；②当调节系统收到扰动作用时，必须等到被调量出现偏差后才开始调节，调节的速度相对比较缓慢2.2前馈调节系统（也称开环调节系统）：调节器接受了被调对象受到的扰动信号，按预定的调节规律立即对被调对象产生一个调节作用，以抵消扰动信号对被调量的影响。
不存在反馈回路。
特点：①由于扰动影响被调量的同时，调节器的调节作用已产生，所以调节速度相对比较快；②由于没有被调量的反馈，所以调节结束时不能保证被调量等于给定值2.3、复合调节系统：前馈+反馈按调节系统闭环回路的数目分类：1、单回路调节系统2、多回路调节系统按调节作用的形式分类：连续调节系统2、离散调节系统（采样调节系统）按系统的特性分类：1、线性调节系统2、非线性调节系统典型的调节过程自动调节系统受到阶跃扰动后，被调量可能出现的几种典型的调节过程(a)-- 非周期(inertial)调节过程，(b)-- 衰减振荡(attenuate oscillation)调节过程.(c)-- 等幅振荡(constant oscillation)调节过程。
(d)-- 渐扩振荡(divergent oscillation)调节过程三、自动调节系统主要的性能指标：1．稳定性(stability)指标---衰减率(decrement)ψ衰减率ψ定义：ψ=1 非周期的调节过程 ψ=0 等幅振荡的调节过程 0＜ψ＜1 衰减振荡的调节过程 ψ＜0 渐扩振荡的调节过程2．准确性(accuracy)（1）动态偏差(dynamic deviation)e max --指在整个调节过程中被调量偏高给定值的最大偏差值。
（2）静态偏差(static deviation)e ∞--指调节过程结束后被调量和给定值之间的偏差值。
3.快速性(rapidity)快速性---反映调节过程持续时间的长短。
调节时间t s ：当被调量进入稳定值的 +2%或 +5%之间这个范围并不再超越出此范围时 所经历的时间为调节时间ts 。
另外两个品质指标：绝对值积分准则和超调量。
准则数I ：0|y()()|I t y dt ∞=-∞⎰，I 值数值越小，调节的质量越好超调量p M ：反映系统调节过程中被调量超过稳定值的最大程度m a x 100%p y y M y ∞∞-=⨯第二章 自动调节系统的数学模型系统或环节特性：系统或环节的输出信号是输入信号的反应，输出信号与输入信号的关系即是系统或环节的特性。
特性可分为静态特性与动态特性。
1、静态特性：系统处于平衡状态时（即输入信号和输出信号都不随时间变化），输出信号和引起它变化的输入信号之间的关系，称为系统的静态特性。
2、动态特性：系统处于不平衡状态时（即输入信号和输出信号随时间变化），输出信号和引起它变化的输入信号之间的关系，称为系统的动态特性。
通常用微分方程来描述。
写动态特性方程时，需将与输出有关的各项放在等号左侧，将与输出有关的各项置于等号右侧，等号左右侧各项均按降幂形式排列。
线性系统微分方程的建立步骤：1. 确定系统的输入量(给定量和扰动量)与输出量(被控制量, 也称为系统的响应)2. 列写系统各部分的微分方程3. 消去中间变量,求出系统的分方程 动态特性微分方程建立的基本特点1． 不同的环节虽然物理结构不同，但是表示动态特性的微分方程形式相同时，可以抽象地认为是同类环节。
2． 同一个环节，当取不同的量为输入信号或输出信号时，其微分方程是不同的。
3. 对一个具体环节来说，微分方程的阶次和各系数值由环节内部的结构和物理参数而决定。
4. 静态特性包含在动态特性之中拉普拉斯变换：拉普拉斯变换法是一种数学积分变换，其核心是把时间函数 f (t) 与复变函数 F(s) 联系起来，把时域问题通过数学变换为复频域问题，把时间域的高阶微分方程变换为复频域的代数方程，在求出待求的复变函数后，再作相反的变换得到待求的时间函数。
由于解复变函数的代数方程比解时域微分方程较有规律且有效，所以拉普拉斯变换在过程调节分析中得到广泛应用，其定义式：[()]()()st L f t F s f t e dt ∞-==⎰()f t ——原函数 s ——复变数，s j σω=+ ()F s ——()f t 的象函数拉普拉斯变换存在的条件：| ()| t f t e dt σ∞-<∞⎰拉普拉斯反变换： 11()[()]()2j st j f t L F s F s e ds j σωσωπ+--==⎰传递函数：线性定常系统在零初始条件下，系统（或环节）输出信号的拉普拉斯变换与输入信号的拉普拉斯变换之比。
单位脉冲响应函数：当系统（或环节）的输入信号()r t 为单位脉冲函数()t δ，传递函数为()G s ，则它的输出信号()c t 称为单位脉冲响应，()c t 的数学表达式称为单位脉冲响应函数。
单位阶跃响应函数：当系统（或环节）的输入信号()r t 为单位阶跃函数1()t ，传递函数为()G s ，则它的输出信号()c t 称为单位阶跃响应，()c t 的数学表达式称为单位阶跃响应函数。
基本环节：（1）比例环节：输出信号能按一定比例、无延迟和无惯性地复现输入信号变化的环节 微分方程：c(t)=K r(t) 传递函数：(s)G(s)=()C K R s = 频率特性：0()j G j Ke K ω== 幅频特性：()M K ω= 相频特性：()0o θω= （2）积分环节：输出信号与输入信号的积分值成正比例关系，也就是输出信号的变化速度与输入信号成比例。
微分方程：01c(t)=r(t)tIdt T ⎰（I T ：积分时间） 传递函数：(s)1G(s)=()I C R s T s=频率特性：21111()j G j e jT T πωωω-== 幅频特性：11()M T ωω= 相频特性：()-2πθω= （3）惯性环节（非周期环节）：惯性环节相当于有一个阻力（电阻、流阻、热阻）和一个容量（电容、水容、热容）构成的一种环节。
微分方程：()()()dc t Tc t Kr t dt += 传递函数：(s)G(s)=()1C KR s Ts =+ 频率特性：()1K G j j T ωω=+幅频特性：()M ω= 相频特性：1()tg T θωω-=（4）理想微分环节：输出信号与输入信号的变化速度成比例的环节 微分方程：()c(t)=Ddr t T dt （D T ：超前时间） 传递函数：(s)G(s)=()D C T s R s = 频率特性：2()jD D G j jT T e πωωω== 幅频特性：()D M T ωω= 相频特性：()2πθω=（5）实际微分环节： 微分方程：()()()DD D dc t dr t T c t K T dt dt+= （D T :时间常数 D K :放大系数） 传递函数：s(s)G(s)=()1D D D K T C R s T s =+ （6）纯迟延环节：环节的输出信号的变化与输入信号的变化完全相同，只是落后了一段时间微分方程：c(t)=r(t-)τ 传递函数：(s)G(s)=()s C e R s τ-= 频率特性：()j G j e ωτω-= 幅频特性：()1M ω= 相频特性：()θωωτ=-环节的串联：总的传递函数等于各个环节传递函数的乘积环节的并联：总的传递函数等于各个环节传递函数的代数和 环节的反馈连接：两个环节首尾互相联接形成一个闭合回路第三章 热工对象和自动调节器通道：表示输入信号和输出信号之间的信号联系 调节通道：调节作用至被调量之间的信号联系 干扰通道：干扰作用至被调量之间的信号联系 内扰：经过调节通道作用到对象上的扰动 外扰：经过干扰通道作用到对象上的扰动 有自平衡能力对象：对象在阶跃扰动作用下，，不需要经过外加调节作用，对象的输出量经过一段时间后能自己稳定在一个新的平衡状态。
