下载文档原格式
过程控制工程课后作业试题以及答案（邵裕森）过程控制工程课后作业试题以及答案(邵裕森版)《过程控制工程第2版》是06月机械工业出版社出版的图书，作者是邵裕森图书简介：编辑作/译者：邵裕森出版社：机械工业出版社出版日期：06月 ISBN：9787111076025 [十位:7111076028]内容提要：编辑过程控制作为自动化技术的重要组成部分,其发展很快,并已广泛地应用于石油、化工、电力、冶金、机械、轻工、原子能、环保等许多国民经济的重要领域。
.具有跨世纪学科特色的规划教材--《过程控制工程》,不仅介绍了过程建模,将数字检测、数字控制仪表与计算机控制贯穿于全书的各章节,使模拟与数字技术融于全书,而且突出了系统的工程设计与工程应用。
教材主要内容包括过程建模,模拟及数字检测控制仪表,简单系统与复杂系统设计,dcs和工程应用举例等。
..本书内容丰富新颖,能适应跨世纪人才培养需要,是工业自... [显示全部]图书目录：编辑前言.第一章绪论第一节过程控制发展概况第二节过程控制的特点第三节过程控制系统的组成及其分类第四节“过程控制工程”课程的性质和任务思考题与习题第二章过程建模和过程检测控制仪表第一节过程建模第二节过程变量检测及变送第三节过程控制仪表第四节其它数字式过程控制装置思考题与习题第三章简单过程控制系统--单回路控制系统的工程设计第一节过程控制系统工程设计概述第二节控制方案设计第三节检测过程控制工程第2版简介课程内容主要包括过程动态测试和建模、控制器的参数整定、单回路控制系统、复杂控制系统、先进控制系统以及典型的工业过程控制系统。
通过学习，要求掌握过程控制系统的控制原理和分析设计方法，具备分析和设计能满足实际工业生产需要的控制系统的技能;掌握常用控制仪表选用，能熟练地操作、运行、安装、校验与维护常用控制仪表，能熟练地调试并进行技术改造，能熟练地正确调试简单控制系统及常用复杂控制系统，较熟练地掌握简单控制系统的开发与组织实施能力。
1.4 A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。
试画出该温度控制系统的方块图，并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么?反应器温度控制系统（1）该温度控制系统的方块图反应器温度控制系统方块图（2)被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度;控制变量：冷却水流量。
可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量，冷却水的压力、温度，环境温度的高低等.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？(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.2.4 P17-P18，精度等级为0.22.11 用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿?其冷端温度补偿的方法有哪几种？解：（1）热电偶的热电势只有当T0(或t0）恒定是才是被测温度T(或t)的单值函数。
热电偶标准分度表是以T0＝0℃为参考温度条件下测试制定的,只有保持T0＝0℃，才能直接应用分度表或分度曲线。
若T0≠0℃,则应进行冷端补偿和处理。
（2)冷端温度补偿的方法有：延长导线法，0℃恒温法，冷端温度修正法，冷端温度自动补偿法等。
（完整版）过程控制习题与答案第1章绪论思考题与习题1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？解答：1．控制对象复杂、控制要求多样2. 控制⽅案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的⼀种主要控制形式5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪⼏部分组成？解答：过程控制系统：⼀般是指⼯业⽣产过程中⾃动控制系统的变量是温度、压⼒、流量、液位、成份等这样⼀些变量的系统。
组成：控制器，被控对象，执⾏机构，检测变送装置。
1-3简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动（⼲扰）量、设定（给定）值和偏差的含义？解答：被控对象⾃动控制系统中，⼯艺参数需要控制的⽣产过程、设备或机器等。
被控变量被控对象内要求保持设定数值的⼯艺参数。
操纵变量受控制器操纵的，⽤以克服扰动的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。
扰动量除操纵变量外，作⽤于被控对象并引起被控变量变化的因素。
设定值被控变量的预定值。
偏差被控变量的设定值与实际值之差。
1-4按照设定值的不同形式, 过程控制系统可分为哪⼏类？解答：按照设定值的不同形式⼜可分为:1．定值控制系统定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统.定值控制系统的作⽤是克服扰动对被控变量的影响,使被控变量最终回到设定值或其附近.以后⽆特殊说明控制系统均指定值控制系统⽽⾔.2.随动控制系统随动控制系统的设定值是不断变化的.随动控制系统的作⽤是使被控变量能够尽快地,准确⽆误地跟踪设定值的变化⽽变化3.程序控制系统程序控制系统的设定值也是变化的，但它是⼀个已知的时间函数，即设定值按⼀定的时间程序变化。
1-5 什么是定值控制系统?解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。
1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？为什么说研究控制系统的动态⽐其静态更有意义？解答：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。
1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？解答：过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。
组成：参照图1-1。
1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？解答：通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统1-5 什么是定值控制系统?解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。
1-6 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？解答：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与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，被控参数与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：1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。
为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性？解答：稳态：对于定值控制，当控制系统输入（设定值和扰动）不变时，整个系统若能达到一种平衡状态，系统中各个组成环节暂不动作，它们的输出信号都处于相对静止状态，这种状态称为稳态（或静态）。
动态：从外部扰动出现、平衡状态遭到破坏、自动控制装置开始动作，到整个系统 又建立新的稳态（达到新的平衡）、调节过程结束的这一段时间，整个系统各个环节的状态和参数都处于变化的过程之中，这种状态称为动态。
在实际的生产过程中，被控过程常常受到各种振动的影响，不可能一直工作在稳态。
只有将控制系统研究与分析的重点放在各个环节的动态特性，才能设计出良好的控制系统。
1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些？各自的定义是什么？解答：单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。
过程控制课后习题答案过程控制课后习题答案过程控制是一门涉及工程领域的重要学科，它主要研究如何通过控制系统来实现对工业过程的自动化控制。
在学习过程控制的过程中，课后习题是巩固知识和提高能力的重要途径。
下面将为大家提供一些过程控制课后习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。
1. 什么是过程控制系统？答案：过程控制系统是指通过传感器采集过程变量的信息，经过控制器进行处理，再通过执行器对过程进行调节，从而实现对过程的自动化控制的一种系统。
它由传感器、控制器和执行器组成。
2. 什么是反馈控制？答案：反馈控制是一种常见的控制方式，它通过比较实际输出与期望输出之间的差异，将差异信号作为反馈信号输入到控制器中，从而调整控制器的输出信号，使实际输出逐渐趋近于期望输出。
3. 什么是前馈控制？答案：前馈控制是一种通过提前预测未来的扰动信号，并将其作为控制器的输入信号进行补偿的控制方式。
它可以在扰动进入系统之前对其进行抵消，从而提高系统的稳定性和响应速度。
4. 什么是PID控制器？答案：PID控制器是一种常用的控制器类型，它由比例控制、积分控制和微分控制三个部分组成。
比例控制根据误差的大小来调整输出信号，积分控制根据误差的累积来调整输出信号，微分控制根据误差的变化率来调整输出信号。
PID控制器可以通过调节三个部分的参数来实现对系统的精确控制。
5. 什么是开环控制和闭环控制？答案：开环控制是指控制器的输出信号不受系统状态的反馈影响，只根据输入信号进行调节的一种控制方式。
闭环控制是指控制器的输出信号受到系统状态的反馈影响，通过比较实际输出与期望输出之间的差异来调节输出信号的一种控制方式。
闭环控制具有更好的稳定性和鲁棒性。
6. 什么是控制系统的稳定性？答案：控制系统的稳定性是指系统在受到扰动或参数变化时，能够保持输出信号在可接受范围内波动或迅速恢复到期望值的能力。
稳定性是控制系统设计中非常重要的一个指标，它可以通过系统的传递函数或状态方程进行分析和评估。
1。
4 A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。
试画出该温度控制系统的方块图，并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么？反应器温度控制系统（1)该温度控制系统的方块图反应器温度控制系统方块图（2)被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；控制变量:冷却水流量。
可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量,冷却水的压力、温度，环境温度的高低等.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？（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。
2.4 P17-P18,精度等级为0.22.11 用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿的方法有哪几种？解:（1)热电偶的热电势只有当T0（或t0）恒定是才是被测温度T（或t）的单值函数。
热电偶标准分度表是以T0＝0℃为参考温度条件下测试制定的,只有保持T0＝0℃，才能直接应用分度表或分度曲线。
若T0≠0℃，则应进行冷端补偿和处理。
（2）冷端温度补偿的方法有:延长导线法，0℃恒温法,冷端温度修正法,冷端温度自动补偿法等。
第1章自动控制系统基本概念~~1-3 自动控制系统主要由哪些环节组成？解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器与被控对象等四个环节组成。
~~ 1-5 题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
题1-5图加热器控制流程图解PI-307表示就地安装的压力指示仪表,工段号为3,仪表序号为07;TRC-303表示集中仪表盘安装的,具有指示记录功能的温度控制仪表;工段号为3,仪表序号为03;FRC-305表示集中仪表盘安装的,具有指示记录功能的流量控制仪表;工段号为3,仪表序号为05。
~~~~~ 1-7 在自动控制系统中,测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？解测量变送装置的功能就是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号(如气压信号或电压、电流信号等)送往控制器;控制器接受测量变送器送来的信号,与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差,并按某种运算规律算出结果,然后将此结果用特定信号(气压或电流)发送出去执行器即控制阀,它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度,从而改变操纵变量的大小。
~~~1-8.试分别说明什么就是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质？解:被控对象(对象)——自动控制系统中,工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。
被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。
控系统通常用该变量的名称来称呼,如温度控制系统,压力制系统等。
给定值(或设定值或期望值)——人们希望控制系统实现的目标,即被控变量的期望值。
它可以就是恒定的,也可以就是能按程序变化的。
操纵变量(调节变量)——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节(操纵)的变量。
或实现控制作用的变量。
操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。
~~~1-11 题l-11图所示为一反应器温度控制系统示意图。
A、B两种物料进入反应器进行反应,通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。
1、基本练习题（1）什么是被控过程的特性？什么是被控过程的数学模型？为什么要研究过程的数学模型？ 目前研究过程数学模型的主要方法有哪几种？Q: 1）被控过程的特性：被控过程输入量与输出量之间的关系。
2）被控过程的数学模型：被控过程的特性的数学描述，即过程输入量与输出量之间定量关系的数学描述。
3）研究过程的数学模型的意义：是控制系统设计的基础；是控制器参数确定的重要依据；是仿真或研究、 开发新型控制策略的必要条件；是设计与操作生产工艺及设备时的指导；是工业过程故障检 测与诊断系统的设计指导。
4）主要方法：机理演绎法、试验辨识法、混合法。
（2）响应曲线法辨识过程数学模型时，一般应注意哪些问题？Q:试验测试前，被控过程应处于相对稳定的工作状态；相同条件下应重复多做几次试验； 分别作正、反方向的阶跃输入信号进行试验；每完成一次试验后，应将被控过程恢复到原来的 工况并稳定一段时间再做第二次试验；输入的阶跃幅度不能过大也不能过小。
（4）图4-30所示液位过程的输入量为q i ，流出量为q 2、q a ，液位h 为被控参数，C 为容量 系数，并设 R 、艮、Ra 均为线性液阻。
要求：1）列写该过程的微分方程组。
2）画出该过程 框图。
3）求该过程的传递函数 G （s ）=H （s ）/Q 1（s ）。
q 1 q 2 q adtQ: 1）微分方程组:q 2 q a2）过程框图:ncs1/也1/扃R 2 h3)传递函数：G 0(s) H(s)/Qds)CsR 2 R 3(5)某水槽水位阶跃响应的试验记录为:t/s 010 20 40 60 80 100 150 200 300 …h/mm1833455563788695…98其中阶跃扰动量 u 为稳态值的10%1)画出水位的阶跃响应标幺值曲线。
2)若该水位对象用一阶惯性环节近似，试确定其增益 K 和时间常数T 。
Q: 1)阶跃响应标幺值y 0(t)丛。
型，图略y( ) 982) 一阶惯性环节传递函数： G(s) K ° ，又 u=10%*h(x )-，放大系数 K=y( ) 9810，T 0s 1 u9.8时间常数T=100s ，是达到新的稳态值的63%所用的时间(6)、有一流量对象，当调节阀气压改变时，流量的变化如表 若该对象用一阶惯性环节近似，试确定其传递函数。
过程控制技术课后习题答案过程控制技术课后习题答案过程控制技术是一门应用广泛的工程学科，它研究如何通过对工业过程进行监测和控制，使得系统能够在预期的工作条件下稳定运行。
对于学习过程控制技术的学生来说，课后习题是巩固知识、提高能力的重要环节。
下面是一些常见的过程控制技术课后习题及其答案，供大家参考。
1. 什么是PID控制器？它有哪些基本参数？PID控制器是一种常见的控制器，它通过测量过程变量与设定值之间的误差，计算出控制量的调节量，从而实现对过程的控制。
PID控制器的基本参数包括比例增益（Kp）、积分时间（Ti）和微分时间（Td）。
2. 什么是反馈控制？它与前馈控制有什么区别？反馈控制是根据系统输出的信息来调节系统输入的控制方法。
它通过不断测量系统输出与设定值之间的误差，并根据误差的大小来调整系统输入，使得系统能够稳定工作。
与之相对应的是前馈控制，前馈控制是根据系统输入的信息来调节系统输出的控制方法。
它通过预先知道系统输入与输出之间的关系，提前调整系统输入，使得系统能够达到期望的输出。
3. 什么是开环控制？它与闭环控制有什么区别？开环控制是指控制器的输出不受系统输出的影响，只根据设定值来调节系统输入的控制方法。
它没有对系统输出进行测量和反馈，容易受到干扰的影响，系统稳定性较差。
闭环控制是指控制器的输出受到系统输出的影响，根据系统输出与设定值之间的误差来调节系统输入的控制方法。
它能够根据系统的实际情况进行调节，具有较好的稳定性和鲁棒性。
4. 什么是控制系统的稳定性？如何判断一个控制系统是否稳定？控制系统的稳定性是指系统在受到外界干扰或参数变化的情况下，能够保持输出在可接受范围内的能力。
判断一个控制系统是否稳定通常可以通过判断系统的传递函数的极点位置来进行。
如果系统的所有极点都位于左半平面，则系统是稳定的；如果存在极点位于右半平面，则系统是不稳定的。
5. 什么是模糊控制？它与传统控制方法有什么不同？模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它模拟人类的思维方式，通过模糊集合和模糊规则来处理模糊信息，实现对系统的控制。
过程控制系统章节练习题及答案习题解答1. 什么是过程控制系统？过程控制系统是一种用于监测、控制和优化工业过程的系统。
它通常由传感器、执行器、控制器和人机界面等组成。
过程控制系统的主要功能是收集过程数据、分析数据、做出决策并自动调整参数，以提高生产效率、产品质量和工作安全性。
2. 过程控制系统的主要组成部分有哪些？过程控制系统主要由以下几个组成部分组成：•传感器：用于收集流程中的各种参数，如温度、压力、流量等。
•执行器：根据控制器的指令，调整流程中的参数，如开关阀门、调节电动机速度等。
•控制器：根据传感器的反馈信号和设定值，计算控制算法，并生成控制信号送给执行器。
•人机界面：供操作人员监视和操作过程控制系统，如显示仪表盘、报警信息和设定参数等。
3. 过程控制系统的工作原理是什么？过程控制系统的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1.传感器收集流程中的各种参数，并将数据传输给控制器。
2.控制器接收传感器数据，与设定值进行比较，并计算出控制信号。
3.控制信号送给执行器，执行器根据控制信号的大小和方向来调整流程中的参数。
4.执行器调整参数后，传感器再次收集参数，并将数据传输给控制器。
5.控制器不断进行数据分析，判断是否需要调整控制算法，并生成新的控制信号。
6.过程控制系统循环执行上述步骤，以实现对工业过程的监控和控制。
4. 什么是开环控制和闭环控制？•开环控制：也称为无反馈控制，是指控制器输出信号不受过程参数变化的影响。
开环控制系统只根据预先设定的参数进行控制，没有考虑实际过程的反馈信息。
这种控制方式比较简单，但容易受到外界因素的干扰，控制精度较低。
•闭环控制：也称为有反馈控制，是指控制器根据过程的反馈信息来调整输出信号。
闭环控制系统通过与设定值进行比较，获取过程的实际状态，并根据反馈信息调整控制算法，从而实现对过程的精确控制。
闭环控制具有良好的鲁棒性和可靠性。
5. 过程控制系统常见的控制策略有哪些？过程控制系统常见的控制策略包括以下几种：•比例控制：根据当前误差的大小，按比例调整控制器输出信号。
过程控制系统与仪表王再英刘淮霞陈毅静编著习题与思考题解答机械工业出版社第1章思考题与习题1-1 过程控制有哪些主要特点为什么说过程控制多属慢过程参数控制解答：1．控制对象复杂、控制要求多样2. 控制方案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成1-2 什么是过程控制系统典型过程控制系统由哪几部分组成解答：过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。
组成：参照图1-1。
1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类解答：分类方法说明：按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。
通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统1-5 什么是定值控制系统解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。
1-6 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解答：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与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，被控参数与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：1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。
过程控制系统课后习题(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第二章1什么是对象特性为什么要研究对象特性答：研究对象特性是设计控制系统的基础；为了能使控制系统能安全投运并进行必要的调试；优化操作。
2什么是对象的数学模型静态数学模型与动态数学模型有什么区别答：对对象特性的数学描述就叫数学模型。
静态：在输入变量和输出变量达到平稳状态下的情况。
动态：输出变量和状态变量在输入变量影响下的变化情况。
3建立对象的数学模型有什么意义答：1,控制系统的方案设计；2控制系统的调试和调节器参数的确定；3制定工业过程操作优化方案；4新型控制方案及控制策略的确定；5计算机仿真与过程培训系统；6设计工业过程的故障检测与诊断系统。
4建立对象的数学模型有哪两种方法答：机理建模和实验建模。
机理建模：由一般到特殊的推理演绎方法，对已知结构、参数的物理系统运用相应的物理定律或定理，根据对象或生产过程的内部机理，经过合理的分析简化而建立起描述系统各物理量动静态性能的数学模型。
实验建模步骤：1确定输入变量与输出变量信号；2测试；3对数据进行回归分析。
5反应对象特性的参数有哪些各有什么物理意义他们对自动控制系统有什么影响答：K—放大系数。
对象从新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。
T—时间参数。
时间参数表示对象受到输入作用后，被控变量的变化快慢。
桃—停滞时间。
输入发生变化到输出发生变化之间的时间间隔。
6评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些各自的定义是什么单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。
衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n；过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A；超调量：第一个波峰值y与最终稳态值y之比的百分数；残余偏差C：过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态Y与设定值之间的偏差。
思考与练习题参考答案第4章执行器（1）执行器在过程控制中起什么作用？常用的电动执行器与气动执行器有何特点？答：执行器是过程控制系统中一个重要的组成部分，它的作用是接受来自控制器输出的控制信号，并转换成直线位移或角位移来改变调节阀的流通面积，以改变被控参数的流量，控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现对过程参数的自动控制，使生产过程满足预定的要求。
电动执行器能源取用方便，动作灵敏，信号传输速度快，适合于远距离的信号传送，便于和电子计算机配合使用。
但电动执行器一般来说不适用于防火防爆的场合，而且结构复杂，价格贵。
气动执行器是以压缩空气作为动力能源的执行器，具有结构简单、动作可靠、性能稳定、输出力大、成本较低、安装维修方便和防火防爆等优点，在过程控制中获得最广泛的应用。
但气动执行器有滞后大、不适于远传的缺点，为了克服此缺点，可采用电/气转换器或阀门定位器，使传送信号为电信号，现场操作为气动，这是电/气结合的一种形式，也是今后发展的方向。
（2）执行器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：执行器由执行机构和调节机构（又称为调节阀）两个部分组成执行机构是执行器的推动装置，它根据控制信号的大小，产生相应的推力，推动调节机构动作。
调节机构是执行器的调节部分，在执行机构推力的作用下，调节机构产生一定的位移或转角，直接调节流体的流量。
（3）简述电动执行器的构成原理，伺服电机的转向和位置与输入信号有什么关系？答：电动执行机构由伺服放大器和执行机构两部分组成。
伺服放大器是由前置磁放大器、触发器，可控硅主回路及电源等部分组成。
执行机构又包括两相伺服电动机、减速器和位置发送器。
伺服放大器综合输入信号和反馈信号，并将该结果信号加以放大，使之有足够大的功率来控制伺服电动机的转动。
根据综合后结果信号的极性，放大器应输出相应极性的信号，以控制电动机的正、反运转前置级磁放大器是一个增益很高的放大器，来自控制器的输入信号和位置反馈信号在磁放大器中进行比较，当两者不相等时，放大器把偏差信号进行放大，根据输入信号与反馈相减后偏差的正负，放大器输出电压，控制两个晶体管触发电路中一个工作，一个截止。
第4章
1、基本练习题
（1）什么是被控过程的特性？什么是被控过程的数学模型？为什么要研究过程的数学模型？
目前研究过程数学模型的主要方法有哪几种？
Q：1）被控过程的特性：被控过程输入量与输出量之间的关系。
2）被控过程的数学模型：被控过程的特性的数学描述，即过程输入量与输出量之间定量关系的数学描述。
3）研究过程的数学模型的意义：是控制系统设计的基础；是控制器参数确定的重要依据；是仿真或研究、开发新型控制策略的必要条件；是设计与操作生产工艺及设备时的指导；是工业过程故障检
测与诊断系统的设计指导。
4）主要方法：机理演绎法、试验辨识法、混合法。
（2）响应曲线法辨识过程数学模型时，一般应注意哪些问题？
Q：试验测试前，被控过程应处于相对稳定的工作状态；相同条件下应重复多做几次试验；
分别作正、反方向的阶跃输入信号进行试验；每完成一次试验后，应将被控过程恢复到原来
的工况并稳定一段时间再做第二次试验；输入的阶跃幅度不能过大也不能过小。
（4）图4-30所示液位过程的输入量为q1，流出量为q2、q3，液位h为被控参数，C为容量系数，并设R1、R2、R3均为线性液阻。
要求：1）列写该过程的微分方程组。
2）画出该过程框图。
3）求该过程的传递函数G0(s)=H(s)/Q1(s)。
q q q C 123d h dt
Q：1）微分方程组：q
2
h R
2
q 3
h R
3
2)过程框图：
3）传递函数：0 1
G (s) H (s) / Q (s) Cs
1
1 1 R R
2 3
（5）某水槽水位阶跃响应的试
验记
录为：
t/s 0 10 20 40 60 80 100 150 200 300 ⋯
h/mm 0 9.5 18 33 45 55 63 78 86 95 ⋯98 其中阶跃扰
动
量u 为稳态
值
的10%。
1）画出水位的阶跃响应标幺值曲线。
2）若该水位对象用一阶惯性环节近似，试确定其增益
K 和时间常数T。
Q：1）阶跃响应标幺值0
y (t) y(t) y(t)
y( ) 98
，图略。
2 ）一阶惯性环节传递函数：G( s)
K
T s
1
，又u =10%*h( ∞)=9.8 ，放大系数
K= y( ) 98
u 9.8
10 ，时间常数T=100s，是达到新的稳态值的63%所用的时间。
（6）、有一流量对象，当调节阀气压
改
变0.01MPa时，流量的变化如表。
若该对象用一阶惯性环节近似，试确定
其传递函数。
解：方法一：作图得，T1=5.2S;
方法二：
T
2
1.5(t0.632 - t 0.283 ) 1.5 * (5.2 - 1.9) 4.95
我们用两种方法求平均：
T T
1
2
T
2
1.6 4.95
2
5.75
Q
1800
K Q
Q
max
min
0.01
500
0.01
3.5 0.10.020.10.02
K 3.5
G(S)
传递函数： 5.0751
TS1S （7）
2、综合练习题
（1）如图4-32所示，q1为过程的流入量，q2为流出量，h为液位高度，C为容量系数。
若以q1为过程的输入量，h为输出量（被控量），设R1、R2为线性液阻，求过程的传递函数G0(s)=H(s)/Q1(s)。
q q C 12d h
1
dt
(1)
Q：列写微分方程组：q
q
C
2
3
q
2
q
3
h
R
2
h
2
R
3
d h
2
dt
(2)
(3)
(4)
，消去q和q，得：
23
h d h
1
q C
1
R dt
2
h h d h
22
C
R R dt
23
(6)
(7)
h h h
12
(5)
进而得：
2h h d h
2
q C
1
R R dt
23
d h2h
，得：231
h R（C q+），代入（7）消去中间
dt R
2
变量h，得：
2
2
d h2R d h1d q
231
C R C（1）h q+CR，
3213
dt R dt R dt
22
传递函数：G s H s/Q s
01
1
CR s
3
2R1 223
C R s C(1)s
3
R R
22
（2）已知两个水箱串联工作，其输入量为q1，流出量为q2、q3，h1、h2分别为两个水箱的水位，h2为被控参数，C1、C2为其容量系数，假设R1,R2,R12,R
3为线性液阻。
要求：
1）列出该液位过程的微分方程组。
2）画出该过程的框图
3）求该液位过程的传递函数G0(s)=H2(s)/Q1(s)。
q q q C 12121d h
1
dt
(1)
q q C 1232d h
2
dt
(2)
Q：1）液位过程的微分方程组：q
2
h
1
R
2
(3)
q 12h h
12
R
12
(4)
q 3
h
2
R
3
(5)
2）框图：
3）求过程传递函数：微分方程组中消去中间变量q2,q3,q12得：
h h h d h
1121 q C
11
R R dt
212
h h h d h
1222
C
2
R R dt
123(6)
(7)
得：
d h R
212
h R C(1)h
11222
dt R
3
，再消去h1有：
2
d h C R C R d h R R R
211221222123
C C R(C C)h q
121221221
dt R R dt R R
3223
对上式进行拉氏变换得：
G s
0H s
2
1
Q s C R C R R R R 121122122123
C C R s(C C)s
121212
R R R R
3223
（3）
同、收回房屋：
1.7承租人擅自将房屋转租、转让或转借的;
租赁期共__年
房屋租赁合同
出租方（甲方）：XXX ，男/女，XXXX 年XX 月XX 日出生，身份证号码XXXXXXXX
承租方（乙方）：XXX ，男/女，XXXX 年XX 月XX 日出生，身份证号码XXXXXXXX
甲、乙双方就房屋租赁事宜，达成如下协议：
一、甲方将位于XX 市XX 街道XX 小区X 号楼XXXX 号的房屋出租给乙方居住使用，租赁期限自XX 年XX 月XX 日至XX 年XX 月XX 日，计X 个月。
二、本房屋月租金为人民币XX 元，按月/季度/年结算。
每月月初/每季季初/每年年初X 日内，乙方向甲方
支付全月/季/年租金。
三、乙方租赁期间，水费、电费、取暖费、燃气费、电话费、物业费以及其它由乙方居住而产生的费用由
乙方负担。
租赁结束时，乙方须交清欠费。
四、乙方不得随意损坏房屋设施，如需装修或改造，需先征得甲方同意，并承担装修改造费用。
租赁结束
时，乙方须将房屋设施恢复原状。
七、发生争议，甲、乙双方友好协商解决。
协商不成时，提请由当地人民法院仲裁。
八、本合同连一式X 份，甲、乙双方各执X 份，自双方签字之日起生效。
甲方：
乙方：。
