过控答案部分课后答案

第三章习题1．在简单控制系统中，调节器为比例动作。

广义被控对象的传递函数已知为： （1）s a e sT 1)s (G τ−= （2）5)1(8.0)(Ts s G +=其中τ、T 和的数值已知，单位为s。

a T 2．已知对象控制通道阶跃响应曲线数据如下表所示，调节量阶跃变化5u =Δ。

时间/min0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 被调量0.65 0.651 0.652 0.6680.7350.8170.8810.979 1.075 1.151 1.213 时间/min55 60 65 70 75 80 85 被调量 1.239 1.262 1.311 1.329 1.338 1.350 1.351（1） 用一阶惯性环节加纯迟延近似对象，求出K 、T 和τ值。

（2） 应用动态特性参数法选择PID 调节器参数3．对象传递函数1Ts 8e )s (G s+=−τ，其中3min =τ，6min T =，调节器采用PI 动作。

试用稳定边界法估算调节器的整定参数。

4．对图3.1所示的控制系统中的调节器，试用稳定边界法整定参数。

3.1（a ）3.1 （b ）5． 换热器温度控制系统采用电动DDZ 比例积分调节器，温度测量仪表量程为。

温度对象在输入电流为5mA DC 时，温度为。

当输入电流从5mA DC 跃变为6mA DC ，待温度重新稳定时，测得为；同时求得对象时间常数C 100~50o C 85o C 89o 3min .2T =，迟延时间1.2min =τ。

试整定PI 调节器的参数。

6．气罐压力控制系统采用比例调节器控制。

压力变送器量程为0~2MPa 。

已知气压对象控制通道特性为：调节阀开度变化%15=Δμ，压力变化6MPa .0p =Δ；时间常数，迟延时间100s T =10s =τ。

试求：（1） 调节器比例带δ的刻度值；（2） 设定值增大0.2MPa 时系统余差；（3） 如果系统在额定工况下运行时调节阀开度为65%，在负荷扰动下调节阀开度在40%~90%范围内变化，以至气罐允许压力波动为，该压力系统能否满足要求？1MPa .0±。

过控试题及答案一、单选题（每题2分，共10分）1. 以下哪个选项不是过程控制的组成部分？A. 传感器B. 执行器C. 显示器D. 变压器答案：D2. PID控制器中的“P”代表什么？A. 比例B. 积分C. 微分D. 反馈答案：A3. 在过程控制系统中，哪一个参数是用来衡量系统响应速度的？A. 延迟时间B. 稳态误差C. 振荡频率D. 响应时间答案：D4. 过程控制中，开环控制和闭环控制的主要区别是什么？A. 开环控制没有反馈B. 闭环控制没有传感器C. 开环控制没有执行器D. 闭环控制没有控制器答案：A5. 在过程控制中，哪个术语用来描述系统输出与期望输出之间的差异？A. 误差B. 偏差C. 反馈D. 调节答案：A二、多选题（每题3分，共15分）1. 过程控制系统中常见的干扰类型包括哪些？A. 温度变化B. 压力变化C. 人为操作D. 电磁干扰答案：A、B、D2. 以下哪些因素会影响过程控制系统的稳定性？A. 控制器增益B. 系统延迟C. 传感器精度D. 执行器响应时间答案：A、B、D3. 过程控制系统中，调节器的调节规律包括哪些？A. 比例B. 积分C. 微分D. 非线性答案：A、B、C4. 下列哪些设备是过程控制系统中常用的传感器？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 流量传感器D. 位移传感器答案：A、B、C、D5. 在过程控制系统设计中，哪些是设计者需要考虑的因素？A. 控制精度B. 系统成本C. 操作简便性D. 系统安全性答案：A、B、C、D三、判断题（每题1分，共5分）1. 过程控制系统中的控制器总是需要反馈信号。

（对/错）答案：错2. PID调节器可以同时调节比例、积分和微分三个参数。

（对/错）答案：对3. 过程控制系统中的开环控制比闭环控制更稳定。

（对/错）答案：错4. 过程控制系统的延迟时间越短，系统响应越快。

（对/错）答案：对5. 过程控制系统中的传感器和执行器可以互换使用。

过程装备控制习题答案过程装备控制习题答案过程装备控制是工程领域中至关重要的一部分，它涉及到工业生产中的各个环节，如物料输送、温度控制、压力调节等。

在学习过程装备控制的过程中，习题是一种非常有效的学习方法。

本文将为大家提供一些过程装备控制习题的答案，帮助大家更好地理解和应用相关概念。

1. 什么是过程装备控制？过程装备控制是指通过控制系统对工业生产中的各个环节进行监测和调节，以实现生产过程的稳定和优化。

它包括了传感器、执行器、控制器等设备的应用，以及相关的控制算法和策略的设计与实施。

2. 过程装备控制的目的是什么？过程装备控制的目的是确保生产过程中的各个环节能够按照既定的要求进行运行，以实现生产效率的提高和产品质量的稳定。

通过对生产过程的监测和调节，可以避免生产中的不良品产生，提高产品的一致性和可靠性。

3. 什么是PID控制器？PID控制器是一种常用的过程装备控制算法，它通过对误差、偏差和积分项的计算和调整，来实现对过程变量的控制。

PID控制器的全称是比例-积分-微分控制器，它可以根据系统的实际情况进行参数的调整，以实现对过程变量的精确控制。

4. 如何调整PID控制器的参数？PID控制器的参数调整是过程装备控制中的重要一环。

一般来说，可以通过试控法、经验法和优化算法等方法来进行参数的调整。

试控法是指通过多次试验和调整来逐步找到最佳的参数组合；经验法是指根据经验和专业知识来进行参数的初步设定；优化算法是指通过数学模型和计算方法来寻找最优的参数组合。

5. 什么是反馈控制？反馈控制是一种常用的过程装备控制策略，它通过对系统输出的反馈信号进行监测和调整，来实现对系统输入的控制。

反馈控制可以根据系统的实际情况来调整控制器的输出，以实现对系统的稳定和优化。

6. 什么是前馈控制？前馈控制是一种常用的过程装备控制策略，它通过对系统输入的预测和调整，来实现对系统输出的控制。

前馈控制可以根据系统的预期要求来调整控制器的输出，以实现对系统的精确控制。

简答题1、什么是过程控制？常分析的参数有哪些？答案：针对连续或半连续（间隙）过程中的温度、压力、流量、液（物）位、化学成分、物性参数等变量而实现的自动控制系统被称为过程控制。

被控参数种类、温度、压力、液位、成分、物性2、试说明在整个串级控制系统中主、副控制器的正反作用方式能否互换，若不能，主、副控制器之一的正、反作用方式选错会造成怎样的危害？答案：不能。

因为当主、副控制器有一个正反作用方式选错时，就会造成系统的主回路或副回路按正反馈控制，当被控变量出现偏差时，系统不仅不向着消除偏差的方向校正，反而是被控变量原理给定值。

3、何为简单控制系统？试画出简单控制系统的方块图这种控制系统结构上只有一个反馈回路（环路），所以称为单回路反馈控制系统, 简称单回路控制系统，所在反馈系统中，单回路反馈控制系统是最基本，最简单的一种，因此又常常称为简单控制系统。

所谓简单控制系统，通常是指由被控对象或被控过程、测量变送装置、控制器和控制阀所构成的单闭环控制系统，有时也称为单回路控制系统，简单控制系统的典型方块图如下：4 •何谓控制通道?何谓干扰通道?它们的特性对控制系统质量有什么影响？第一章单回路控制系统1.1何谓控制通道？何谓干扰通道？它们的特性对控制系统质鼠有什么影响？控制通道——是指操纵变鼠与彼投变鼠之间的信号联系:干扰通道一一是指干扰作用与被控变量之间的信号联系。

（1）控制通道特性对系统控制质量的影响：（从K、T, T三方面）控制通道静态放大倍数越大，系统灵敏度越高，余泛越小。

但随着静态放大倍数的增大.系统的柱控制通道时间常数越大，经过的容量数越多，系统的工作频率越低，控制越不及时，过渡过程时的质量越低，但也不是越小越好，太小会便系统的稳定性下降，因此应该适当小一些。

控制通道纯滞后的存在不仅使系统控制不及时，使动态偏差增大，而且还还会使系统的稳定性降低（2）I扰通道特性对系统控制质量的影响：（从K、T、T三方面）干扰通道放大倍数越大，系统的余泛也越大，即控制质量越差。

一、填空题（共10题，每空1 分，共30分）1、应力集中、零件尺寸、表面状态2、粘着磨损、表面疲劳磨损（点蚀）、磨粒磨损、腐蚀磨损3、打滑、疲劳破坏4、紧边进入小带轮处5、干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦6、多、小、偶、奇、质数7、轮齿折断、齿面接触疲劳磨损（点蚀）、胶合、磨粒磨损、塑性流动8、联轴器、离合器9、[][][]Pv<<P<vPvvP10、转动心轴（心轴）二、选择题（共10题，每题2 分，共20分）三、分析题（共3题，每题分，共20分）1（5分）、链传动一般应布置在铅垂平面内，尽可能避免布置在水平面或倾斜平面内。

如确有需要，则应考虑加托板或张紧轮等装置，并且设计较紧的中心距。

………（2分）②较优，带传动比较平稳，适宜于放在高速，而链传动不平稳，适宜于放在低速级。

………（3分）Array2（5分）、3（10分）、1左、右两边轴承端盖均无调整垫片2左边轴承内圈固定错误，轴肩高过内圈高度3键过长4齿轮轮毂的长度要长过与其配合的轴段的长度1－2mm5套筒高度高过右边轴承内圈的高度6右边轴承端盖与轴要留有间歇7右边轴承端盖与轴间要有密封圈8和右端轴承相配合的轴端作成阶梯轴，便于装拆9两端的轴承要设有挡油环10联轴器没有周向定位。

（说明：回答正确5处即可得10分）四、计算题 （共3题，每题 分， 共30分）1、（6分）解：47100420014.35.1422=⨯⨯=⋅⋅=D P F Q πN ………………（1分）47101047100===Z F F Q N …………………………………………………………（1分）1177547105.25.25.10=⨯==+=''+=F F F F F F N …………………（2分） []75.1212014.3117753.141203.1412033603.14020=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯≥⇒==≤⋅⨯⨯=πσπσF d s d F c s s cmm（2分）2、（8分）解：（1）1000601000602211⨯=⨯=pn z pn z v995.1897005.1985.510006010006011=⨯⨯⨯=⨯=pn v z 取 191=z044.5732305.1985.510006010006022=⨯⨯⨯=⨯=pn v z 取 572=z …………….………………………（4分）（2）zpd ︒=180sin74.11519180sin 05.19180sin 11=︒=︒=z p d mm 81.34557180sin05.19180sin 22=︒=︒=z p d mm ………（4分） 3、（8分） 解：2000212==F F N 200021=-=F F F N …………………………………………………………………（2分） 28.61012060100014.33=⨯⨯⨯=⋅⋅=-D n v π m ·s -1………………………………………………………………（2分）56.12100028.620001000=⨯=⋅=v F P KW ………………………………………………………（2分）采取措施：a 、增大摩擦系数；b 、增大包角；c 、尽量使传动在靠近最佳速度下工作；d 、采用新带传动；e 、采用高强度带材料。

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。

16 13 51. PI 调节器输入在0时刻输入一系列的信号，其[0 2)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[0 5]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 =cm 2，（出水阀的阻力系数）0.03R =s/cm 3,调节阀为气关式，其（控制阀）静态增益28v K =cm 3.mA,液体变送器静态增益1m K =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40δ=%，试分别求出扰动56d Q ∆=cm 3/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120δ=%，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δ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i Q 由调节阀控制，流出量o Q 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()()2i H s Q s （5分）。

第一章1.5 （P54）1.5图1.41为一蒸汽加热设备，利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出。

试问：①影响物料出口温度的主要因素有哪些?答：影响物料出口温度的主要有：蒸汽流量、物料流量为影响物料出口温度的主要因素。

②如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与控制变量应选哪些参数?为什么?答：被控变量为物料出口温度，控制变量为蒸汽流量。

因为物料出口温度表征了系统的质量指标，蒸汽流量是可控的，无纯滞后，靠近控制阀，控制通道时间常数较小。

③如果物料在温度过低时会凝结，应如何选择控制阀的开、闭形式及控制器的正、反作用?答：为防止在气源供气中断，或控制器出故障而无输出时出现物料凝结，应选气闭式。

当出口温度降低时，要求蒸汽流量加大，即控制阀输入减小，控制器输出减小，此时控制器输入由于测量值减小而减小，控制器选正作用。

1.7 P(55)1.7单回路系统方块图如图1.43所示。

试问当系统中某组成环节的参数发生变化时，系统质量会有何变化?为什么?答：当KC、KV、K0增加时，系统的余差减小，但系统稳定性下降。

T0增加时，系统的工作频率降低，控制速度变慢。

这样就不能及时地克服干扰的影响，因而，系统的控制质量会越差。

τ0增加时，使系统控制不及时，使动态偏差增大，而且还会使系统的稳定性降低。

Kf 增加时，系统的余差也变大，即控制静态质量变差。

Tf 增加时，控制过程的品质会提高。

τ f 增加时，质量没有影响。

第二章P(85)2.72.7图2.21所示的反应釜内进行的是放热化学反应，而釜内温度过高会发生事故，因此采用夹套通冷却水来进行冷却，以带走反应过程中所产生的热量。

由于工艺对该反应过程温度控制精度要求很高，单回路控制满足不了要求，需用串级控制。

①当冷却水压力波动是主要干扰时，应怎样组成串级?画出系统结构图。

选择釜内温度为主对象，冷却水流量为副对象，组成串级控制，结构图如下②当冷却水入口温度波动是主要干扰时，应怎样组成串级?画出系统结构图。

热交换器原理与设计答案【篇一：过控习题参考答案】控制通道？何谓干扰通道？它们的特性对控制系统质量有什么影响？控制通道——是指操纵变量与被控变量之间的信号联系；干扰通道——是指干扰作用与被控变量之间的信号联系。

控制通道静态放大倍数越大，系统灵敏度越高，余差越小。

但随着静态放大倍数的增大，系统的稳定性变差。

控制通道时间常数越大，经过的容量数越多，系统的工作频率越低，控制越不及时，过渡过程时间越长，系统的质量越低，但也不是越小越好，太小会使系统的稳定性下降，因此应该适当小一些。

控制通道纯滞后的存在不仅使系统控制不及时，使动态偏差增大，而且还还会使系统的稳定性降低。

干扰通道放大倍数越大，系统的余差也越大，即控制质量越差。

干扰通道时间常数越大，阶数越高，或者说干扰进入系统的位置越远离被控变量测量点而靠近控制阀，干扰对被控变量的影响越小，系统的质量则越高。

1.2 如何选择操纵变量？1）考虑工艺的合理性和可实现性；2）控制通道静态放大倍数大于干扰通道静态放大倍数；3）控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小，一般要求小于干扰通道时间常数。

干扰动通道时间常数越大越好，阶数越高越好。

4）控制通道纯滞后越小越好。

1.5图1-42为一蒸汽加热设备，利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出。

试问：? 影响物料出口温度的主要因素有哪些？? 如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与操纵变量应选谁？为什么？? 如果物料在温度过低时会凝结，应如何选择控制阀的开闭形式及控制器的正反作用？答：? 影响物料出口温度的因素主要有蒸汽的流量和温度、搅拌器的搅拌速度、物料的流量和入口温度。

? 被控变量应选择物料的出口温度，操纵变量应选择蒸汽流量。

物料的出口温度是工艺要求的直接质量指标，测试技术成熟、成本低，应当选作被控变量。

可选作操纵变量的因数有两个：蒸汽流量、物料流量。

后者工艺不合理，因而只能选蒸汽流量作为操纵变量。

? 控制阀应选择气关阀，控制器选择正作用。

第7章思考题与习题7-1 与单回路系统相比，串级控制系统有哪些主要特点？解答：P212—7.1.27-2 分析串级系统的工作原理，说明为什么副回路的存在会使系统抑制扰动的能力增强。

解答：P208—7.1.17-5 在串级控制系统中当主回路为定值（设定值）控制时，副回路也是定值控制吗？为什么？解答：P212不是，副回路是随动控制。

7-8 在某生产过程中，通过加热炉对冷物料加热，根据工艺要求，需对热物料出口温度进行严格控制。

对系统分析发现，主要扰动为燃料压力波动。

故设计如图7-43所示的控制系统。

要求：（1）画出控制系统框图；（2）为保证设备安全，炉温不能过高。

确定调节阀的气开、气关形式。

（3）确定两个调节器的正反作用。

解答：（1）控制系统框图如图所示。

（2）气开式。

（3）副调节器：反作用；主调节器：反作用。

7-9 简述前馈控制的工作原理，与反馈控制相比，它有什么优点和局限？解答：1）当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控制器，根据扰动量的大小来改变控制量，以抵消扰动对被控参数的影响。

P2212）优点：前馈控制器在扰动出现时立即进行控制，控制及时，对特定扰动引起的动、静态偏差控制比较有效。

局限：P224—1）、2）7-10 为什么一般不单独采用前馈控制方案？解答：由于前馈控制的局限性。

7-14 图7-44为一单回路水位控制系统。

如果蒸气用量经常发生变化，为了改善控制质量，将单回路控制系统改为前馈-反馈复合控制系统，画出控制系统工艺流程图和框图，并对新增回路的功能进行简单说明。

解答：1）控制系统工艺流程图如图所示。

控制系统框图如图所示。

2）新增回路功能说明：7-19 物料比值K与控制系统比值系数K'有何不同？怎样将物料比值转换成控制系统比值系数K'？解答：1）K是工艺规定的流量比；K'是仪表信号之间的比例系数。

2）用P234式（7-37）和P235式（7-38）进行转换。

第一章思考题及习题1.1何谓控制通道?何谓干扰通道?它们的特性对控制系统质量有什么影响?答：所谓“通道”，就是某个参数影响另外一个参数的通路，这里所说的控制通道就是控制作用(一般的理解应当是控制器输出)U(s)对被控参数Y(s)的影响通路(一般的理解是控制作用通过执行器影响控制变量，然后控制变量通过被控对象再影响被控参数，即广义对象上的控制通道)。

同理，干扰通道就是干扰作用F(s)对被控参数Y(s)的影响通路。

干扰通道的特性对控制系统质量影响如下表所示。

控制通道的特性对控制系统质量影响如下表所示1.2如何选择控制变量?答：①所选控制变量必须是可控的。

②所选控制变量应是通道放大倍数比较大者，最好大于扰动通道的放大倍数。

③所选控制变量应使扰动通道时间常数越大越好，而控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小。

④所选控制变量其通道纯滞后时间应越小越好。

⑤所选控制变量应尽量使干扰点远离被控变量而靠近控制阀。

⑥在选择控制变量时还需考虑到工艺的合理性。

一般来说，生产负荷直接关系到产品的产量，不宜经常变动，在不是十分必要的情况下，不宜选择生产负荷作为控制变量1.3控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响?对控制系统的动态质量有何影响?答：当G c(s)=K c时，即控制器为纯比例控制，则系统的余差与比例放大倍数成反比，也就是与比例度δ成正比，即比例度越大，余差也就越大。

K c增大、δ减小，控制精度提高(余差减小)，但是系统的稳定性下降。

1.4 4：1衰减曲线法整定控制器参数的要点是什么?答：衰减曲线法是在系统闭环情况下，将控制器积分时间T i放在最大，微分时间T d放在最小，比例度放于适当数值(一般为100%)，然后使δ由大往小逐渐改变，并在每改变一次δ值时，通过改变给定值给系统施加一个阶跃干扰，同时观察过渡过程变化情况。

如果衰减比大于4：1，δ应继续减小，当衰减比小于4：1时δ应增大，直至过渡过程呈现4：1衰减时为止。

过控考试试卷和答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 过控专业的核心课程是（）。

A. 机械设计A. 过程控制B. 过程装备与控制工程D. 材料科学2. 过程控制中，下列哪个不是控制元件（）。

A. 传感器B. 控制器C. 执行器D. 被控对象3. 过程装备与控制工程中，下列哪个不是过程装备（）。

A. 反应器B. 换热器C. 压缩机D. 计算机4. 过控系统中，下列哪个不是控制系统的组成部分（）。

A. 被控对象B. 控制器C. 传感器D. 操作员5. 过程控制中，下列哪个不是控制系统的分类（）。

A. 开环控制B. 闭环控制C. 线性控制D. 非线性控制6. 过控系统中，下列哪个不是传感器的作用（）。

A. 检测被控变量B. 将被控变量转换为电信号C. 放大电信号D. 将电信号转换为被控变量7. 过程控制中，下列哪个不是控制器的作用（）。

A. 比较设定值和被控变量B. 根据偏差计算控制信号C. 直接控制被控对象D. 输出控制信号给执行器8. 过控系统中，下列哪个不是执行器的作用（）。

A. 接收控制器的控制信号B. 将控制信号转换为机械动作C. 直接控制被控对象D. 反馈被控变量9. 过程控制中，下列哪个不是控制系统的性能指标（）。

A. 稳定性B. 快速性C. 准确性D. 经济性10. 过控系统中，下列哪个不是控制系统的设计步骤（）。

A. 确定控制目标B. 选择控制方案C. 选择控制器D. 选择被控对象二、填空题（每空1分，共20分）1. 过程控制的目的是实现对______的控制，以保证生产过程的______和______。

2. 过程控制的基本原理是______原理，即通过比较______和______，计算出控制偏差，然后根据偏差进行控制。

3. 过控系统中，传感器的作用是______被控变量，并将其转换为______信号。

4. 控制器的作用是______设定值和被控变量，根据偏差计算出______信号，并输出给执行器。

1.5 锅炉是化工、炼油等企业中常见的主要设备。

汽包水位是影响蒸汽质量及锅炉安全的一个十分重要的参数。

水位过高，会使蒸汽带液。

降低了蒸汽的质量和产量，甚至会损坏后续设备。

而水位过低，轻则影响汽液平衡，重则烧干锅炉甚至引起爆炸。

因此，必须对汽包水位进行严格的控制。

图1-16是一类简单锅炉汽包水位控制示意图，要求：(1)画出该控制系统方块图；(2)指出该系统中被控对象、被控变量、操纵变量、扰动变量各是什么?(3)当蒸汽负荷忽然增加，该系统如何实现自动控制？答：(1)(2)被控对象：锅炉汽包。

被控变量：锅炉汽包水位。

操纵变量：锅炉给水量。

扰动量：冷水温度、压力、蒸汽压力、流量，燃烧状况等。

(3)当蒸汽负荷突然增加，会导致汽包水位下降，液位变送器检测到液位h 下降信号并与设定水位h0进行比较，将偏差信号传给控制器，控制器使执行器动作，增大阀门开度，使冷却水流量增加，从而降低加热室燃烧程度，进一步使得汽包液位升高。

1.6.评价过程控制的衰减振荡过渡过程的品质指标有哪些？有哪些因素影响这些指标？答：（1）稳态误差ss e ；ss e =r-)(y ∞ 影响因素：开环增益，系统型号，输入信号；（2）衰减比n=1B /2B ; 影响因素：阻尼；（3）超调量σ=∞)(∞)()(y y t y p -×100% ;影响因素：闭环主导极点的衰减率； （4）过渡过程时间s t ； 影响因素：扰动动作时间的长短。

1.8某化学反应器工艺规定操作温度为(800±10)℃。

为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850℃。

现运行的温度控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图1-13所示。

(1) 分别求出稳态误差，衰减比、过渡过程时间。

(2) 说明此温度控制系统是否满足工艺要求。

解：（1）稳态误差ss e =805-800=5衰减比: 1B =845-805=40; 2B =815-805=10;n=B1/B2=4:1过渡过程时间: s t =25min,(2) 给定最大偏差值：850-800=50℃；最大偏差：845-800=45℃由于最大偏差值为45℃，不超过50℃，故满足工艺要求。

lxc第一章思考题与习题欧阳歌谷（2021.02.01）1－2 图1.6为温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。

解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体并释放出热量。

当电石加入时，内部温度上升，温度检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。

系统框图如下：被控过程：乙炔发生器被控参数：乙炔发生器内温度控制参数：冷水流量1－3 常用过程控制系统可分为哪几类?答：过程控制系统主要分为三类：1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。

它是最常用、最基本的过程控制系统。

2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。

由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。

由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。

3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。

3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容？它们的定义是什么？哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？答：1. 余差(静态偏差）e ：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)与给定值c 之差。

它是一个静态指标，对定值控制系统。

希望余差越小越好。

2.衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即：n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。

衡量系统稳定性也可以用衰减率φ 4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。

第七章过程控制控制系统习题及答案一、填空1. 单回路控制系统由传感器、调节器、执行器和被控对象组成。

2. 一个包含伺服放大器的电动调节阀，实际上是一个以调节器送来的信号为给定值、阀门位置信号为被控参数的单回路控制系统，该系统所采用的调节规律是位式调节规律。

3. 单回路控制器常见的五种控制规律是位式控制规律、比例控制规律、比例积分控制规律、比例微分控制规律及比例积分微分控制规律。

4. 当对象调节通道和测量元件的时间常数T0较大，纯滞后τ很小，即τ/ T很小时，应用微分作用可以获得相当良好的效果。

5. 当对象调节通道时间常数T较小，系统负荷变化较大时，为了消除干扰引起的余差，除了比例作用外还应采用积分作用。

6. 串级控制系统有两个控制回路。

7. 串级控制系统的内回路是一个随动控制系统，其给定值为外回路中的主调节器输出。

8. 串级控制系统主要用于控制通道时间常数太大的被控系统。

9. 串级控制系统副调节器一般选择比例调节规律，最好不采用积分调节作用，他会牺牲副回路的快速性，彻底消除偏差也不是副回路的职责，微分调节作用也是不能采用的，否则一旦主调节器的输出稍有变化就会引起执行机构的大幅度动作，加大其磨损。

10. 串级控制系统的主调节器最好包含积分控制作用，以保证干扰被彻底克服。

11. 某个干扰能否用前馈控制系统来克服的前提条件是该干扰信号可测量。

12. 单纯的前馈控制系统能实现良好控制效果的前提是能获得相应干扰通道精确的数学模型。

二、选择1. 串级控制系统的副回路一般采用的调节规律是（A）。

（A）比例调节规律（B）比例积分微分（C）比例微分（D）比例积分2. 对串级控制系统副回路的要求是（B）。

（A）消除稳态误差（B）快速克服主要干扰（C）消除所有干扰（D）消除主干扰3. 单回路控制系统由（A）组成。

（A）控制器、执行器、变送器和被控对象（B）控制器、执行器和变送器（C）输入、反馈、控制器和执行器（D）PID调节器、变送器和电动调节阀三、判断1. 串级控制系统有内外两个控制回路，主副两个调节器、两个执行器和两个被控对象。