PID控制习题

自动控制原理练习题1. 小车倒车入库问题考虑一个小车倒车入库问题，假设小车以恒定的速度直线倒车。

已知小车的初始位置为P，目标是将小车倒车入停车位Q。

设停车位Q 相对于初始位置P的偏移量为d，方向为与小车移动方向相反的方向。

请回答以下问题：a) 在没有任何控制的情况下，小车如何倒车入库？b) 如何利用反馈控制使得小车能够准确倒车入库？c) 请解释闭环控制与开环控制之间的区别，并分析在这个倒车入库问题中应该选择哪种控制方法？2. PID控制器PID控制器是一种广泛应用于工业控制系统中的控制器。

它通过对错误信号的比例、积分和微分三个部分进行加权求和来调节控制器的输出。

请回答以下问题：a) 请解释PID控制器中比例、积分和微分三个部分的作用和原理。

b) 在实际应用中，如何确定PID控制器的参数？c) 请列举PID控制器的优点和缺点，并举例说明其应用领域。

3. 反馈系统的稳定性在控制系统中，稳定性是一个重要的性能指标。

稳定性可以通过系统的极点位置来判断。

请回答以下问题：a) 什么是系统的极点？它们与系统的稳定性有什么关系？b) 请解释零极点分布对系统稳定性的影响。

c) 如何利用极点配置来设计稳定的控制系统？4. 系统传递函数和频率响应系统的传递函数和频率响应是分析和设计控制系统的重要工具。

请回答以下问题：a) 什么是系统的传递函数？如何从系统的微分方程中推导出传递函数？b) 什么是系统的频率响应？如何利用频率响应来分析系统的稳定性和性能？c) 请解释Bode图和Nyquist图分别代表了什么，并举例说明它们的应用。

5. 状态空间表示和观测器设计状态空间表示是一种用于描述控制系统动态行为的方法。

观测器是一种用于估计系统状态的补偿器。

请回答以下问题：a) 什么是状态空间表示？如何将系统微分方程转化为状态空间表示？b) 什么是观测器？它的作用是什么？如何设计一个观测器？c) 请解释最优观测器与线性二次估计问题的关系，并简要介绍最优观测器的设计方法。

第三章调节器1．掌握P、PI、PD，PID调节的特点，各调节规律定义公式，其阶跃响应。

积分时间的大小相应的积分作用怎样微分时间的大小其作用怎样比例度如何求取2．无扰动切换是指什么3．了解微分先行的PID算法主要用于解决什么问题对什么有微分作用4．了解比例先行的PID算法有什么特点5．掌握PID微分方程及差分方程6．掌握调节器的正反作用判断。

执行器7．掌握解执行器的作用、类型、由哪两部分组成各部分的作用是什么8．了解气动执行器和电动执行器各有什么特点9．掌握什么是气开阀，什么是气关阀。

按什么原则、如何来选择气开或气关方式10．掌握调节阀流量特性的定义；理想流量特性的定义、分类和特点；11．工作流量特性的定义，串联管道中调节阀流量特性的变化12．S值是指什么S值的大小对流量特性的影响13．掌握选择调节阀的流量特性的三原则14．了解电－气转换器起什么作用为什么要用阀门定位器15．掌握构成一个安全火花型防爆系统的充要条件是什么安全火花型防爆系统的组成结构。

16．了解防爆栅有哪几种类型17．了解危险场所分为哪几类危险程度最高的是哪一类第一类危险场所又分为哪几级第四章控制对象的特性测试1.掌握利用机理法建立单容/双容对象的数学模型。

2.掌握什么是具有自衡能力的对象具有滞后的一阶二阶特性的表示式；什么是无自衡能力的对象具有滞后的一阶二阶特性的表示式。

3.掌握什么是飞升曲线单容对象或多容对象的飞升曲线可用哪些参数来表征4.掌握如何测定飞升曲线和方波响应曲线测得方波响应曲线后如何获得飞升曲线(获取飞升曲线的原理和方法)。

5.掌握由飞升曲线来确定一阶对象，了解确定二阶对象的传递函数的方法。

6.掌握测定对象动特性的方法分类第三次作业（P108）1（2）某比例积分调节器的输入，输出范围均为4~20mA DC，若设ó=100%，T1=2MIN，稳态时其输出为6mA，若在某一时刻输入阶跃增加1mA，试求经过4min后调节器的输出。

pid校正练习题PID（Proportional-Integral-Derivative）校正是一种常见的控制算法，广泛应用于自动化控制系统中。

PID控制器通过根据目标值和实际值之间的误差来调整输出，以实现系统的稳定和优化。

本文将为您提供一些PID校正的练习题，以帮助您巩固和应用相关的知识。

1. 正比例增益（P）校正假设您需要校正一个温度控制系统，目标是将温度维持在25°C，当前的实际温度为28°C。

控制器的输出范围为0-100%，增益系数为0.5。

请计算P校正后的控制器输出，并解释校正的效果。

解答：根据P校正公式，P校正后的输出可表示为：输出 = Kp * 误差其中，Kp为增益系数，误差为目标值与实际值之差。

计算过程如下：误差 = 25 - 28 = -3°C输出 = 0.5 * (-3) = -1.5因此，P校正后的控制器输出为-1.5%。

P校正通过调节输出，使得实际温度向目标温度靠近，有助于减小温度偏差。

2. 积分时间（I）校正现有一个液位控制系统，目标液位为50cm，当前实际液位为45cm。

控制器的输出范围为0-10V，积分时间为2秒。

请计算I校正后的控制器输出，以及校正对系统稳定性的影响。

解答：I校正公式如下：输出= Ki * ∫误差dt其中，Ki为积分增益系数，误差为目标值与实际值之差。

计算过程如下：误差 = 50 - 45 = 5cm输出= Ki * ∫(5dt) = Ki * 5t根据积分时间的定义，积分时间为2秒，因此：输出 = Ki * 5 * 2 = 10Ki因此，I校正后的控制器输出为10Ki。

I校正通过积分误差的累积，使控制器持续输出，加大控制力度，有助于消除系统的稳态误差。

3. 微分时间（D）校正考虑一个速度控制系统，目标速度为1000rpm，当前实际速度为950rpm。

控制器的输出范围为0-5000Hz，微分时间为0.1秒。

请计算D校正后的控制器输出，以及校正对系统动态响应的影响。

《过程控制工程》期末复习题一、（每空1分）填空题：1、对于一个比例积分微分（PID）控制器来说，积分时间越小则积分作用越；微分时间越小，则微分作用越。

2、三种常用的均匀控制方案包括、、。

3、常规PID控制器中的P指作用、I指作用、 D指作用。

4、用于输送流体和提高流体压头的机械设备统称为流体输送设备，其中输送液体并提高其压头的机械称为，而输送气体并提高其压头的机械称为。

5、工程上常用的几种整定PID控制器参数的方法是、、、。

6、请举出我们曾经学过的三种复杂控制系统：、、。

7、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是开环比值控制系统、、、四种。

8、调节阀的固有流量特性主要有、、、四种。

9、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是开环比值控制系统、、、四种。

10、单回路控制系统一般由、、、四个环节组成11、常见的传热设备有、、等。

12、要消除系统的稳态误差，通常选用控制器。

13、用来评价控制系统性能优劣的阶跃响应曲线性能指标分别是、、、振荡频率和回复时间等。

14、工程上进行PID控制器参数整定时，随动系统的控制品质要求衰减比为，定值系统中控制品质要求衰减比为。

15、常见的传热设备有、、等。

16、精馏装置一般由、、、等设备组成。

精馏塔产品质量指标选择有直接产品质量指标和两类。

二、选择题（10分，每小题2分）1、成分、温度调节系统的调节规律，通常选用（）。

A. PIB. PDC. PID2、自动控制系统中控制器正、反作用的确定是根据（）。

A．实现闭环回路的正反馈。

B．实现闭环回路的负反馈。

C．系统放大倍数恰到好处D．生产的安全性。

3、单纯的前馈调节是一种能对（）进行补偿的调节系统。

A．测量与给定之间的偏差 B．被调量的变化 C．干扰量的变化4、分程控制系统常要加装（）来达到分程的目的。

A．调节器 B.变送器 C.阀门定位器5、在某一分离异丁烷与正丁烷的精馏塔中，微小的压力波动也会影响温度的变化，同时压力波动引起的各板上温度变化的方向是一致的，此时应选择（）作为间接质量指标进行控制。

自动控制原理复习题自动控制原理填空题1.PID 调节中的“P ”指的是控制器。

2.输入相同时，系统型次越高，稳态误差越。

3.描述系统的微分方程为()()()()t x t x dtt dx dt t x d i =++230202，则频率特性=)(ωj G 。

4.对控制系统的首要要求是系统具有。

5.对单位反馈系统来讲，偏差信号和误差信号。

6.一般讲系统的位置误差指输入是所引起的输出位置上的误差。

7.延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使发生变化。

8.若要全面地评价系统的相对稳定性，需要同时根据相位裕量和来做出判断。

9.二阶系统当共轭复数极点位于±45?线上时，对应的阻尼比为。

10.远离虚轴的闭环极点对的影响很小。

11.系统闭环极点之和为。

12.“经典控制理论”的内容是以为基础的。

13.对控制系统的首要要求是系统具有。

14.对单位反馈系统来讲，偏差信号和误差信号。

15.一般讲系统的位置误差指输入是所引起的输出位置上的误差。

16.延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使发生变化。

17.若要全面地评价系统的相对稳定性，需要同时根据相位裕量和来做出判断。

18.惯性环节和积分环节的频率特性在上相等。

19.若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越_ _越好。

20.“经典控制理论”的内容是以为基础的。

21.某典型环节的传递函数是21)(+=s s G ，则系统的时间常数是。

22.反馈控制原理是原理。

23.PID 调节中的“P ”指的是控制器。

24.主要用来产生偏差的元件称为元件。

25.设积分环节的传递函数为sK s G =)(，则其频率特性幅值A (ω)= 。

26.与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对进行直接或间接地测量，通过反馈环节去影响控制信号。

27.开环控制系统的的特征是没有。

28.二阶系统当共轭复数极点位于±45?线上时，对应的阻尼比为。

29.远离虚轴的闭环极点对的影响很小。

30.系统闭环极点之和为。

第一套一、单项选择填空（每小题4分，共20分） 1. 系统不稳定时，其稳定误差为（ ）1）+∞ 2）-∞ 3）0 4）以上都不对 2. ２-１-２型渐近对数幅频特性描述的闭环系统一定（ ）1）稳定 2）不稳定 3）条件稳定 4）说不清 3. 由纯积分环节经单位反馈而形成的闭环系统超调量为（ ） 1）0 2）16.3% 3）无超量 4）以上都对 4. 描述函数描述了（ ）系统的性能。

1）非线性系统 2）本质非线性系统 3）线性、非线性系统 4）以上都错 5. 采样周期为（ ）的系统是连续系统。

１）０ ２）∞ ３）需经严格证明 ４）以上都错 二、简化结构图求传递函数C(s)/R(s) (每小题８分，共１６分)1.2.三、单位负反馈系统的零初始条件下的单位阶跃响应为 (每小题5分，共20分)1. 析开环、闭环稳定性；2. 超调量；3. 求Δ＝±0.02L(∞)时，调节时间；4. 求阶跃响应时的稳态误差。

四、单位负反馈系统的开环传递函数为 (每小题８分，共１６分)1. 绘制闭环根轨迹图；2. 决定闭环稳定的k 1的范围。

五、单位负反馈系统开环传递函数为 (每小题８分，共１６分)1. 绘制开环伯德图；2. 分析闭环稳定性。

0≥ +-=--t tg t e t C t )220sin(1)(15)1)(3()(1++=s s s k s G )1()(21++=s s s k s G第四套一、对自动控制系统基本的性能要求是什么？其中最基本的要求是什么？（5分）二、已知系统结构图如图1所示。

（20分） 1）求传递函数E(s)/R(s) 和 E(s)/N(s)。

2）若要消除干扰对误差的影响（即E(s)/N(s)=0），问G 0(s)=?图1三、已知系统结构图如图2所示，要求系统阻尼比0.6ζ=。

（20分） 1）确定K f 值并计算动态性能指标t p ，σ%，t s ； （提示：p dt πω=，%p e σ=4s nt ζω=）2）求在r （t ）=t ，作用下系统的稳态误差。

自动控制原理复习题（二）一、选择题1、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c ω=处提供最大相位超前角的是：A. 1011s s ++C. 210.51s s ++B. 1010.11s s ++ D. 0.11101s s ++2、一阶系统的闭环极点越靠近S 平面原点：A. 准确度越高 C. 响应速度越快B. 准确度越低 D. 响应速度越慢3、已知系统的传递函数为1s Ke TS τ-+，其幅频特性()G j ω应为： A. 1Ke T τω-+τω-B. 1Ke T τωω-+4、梅逊公式主要用来（ ）A. 判断稳定性 C. 求系统的传递函数B. 计算输入误差 D. 求系统的根轨迹5、 适合应用传递函数描述的系统是： A. 单输入，单输出的线性定常系统；B. 单输入，单输出的线性时变系统；C. 单输入，单输出的定常系统；D. 非线性系统。

6、对于代表两个或两个以上输入信号进行（ ）的元件又称比较器。

A. 微分 C. 加减B. 相乘 D. 相除 7、直接对控制对象进行操作的元件称为（ ）A. 比较元件C. 执行元件B.给定元件D. 放大元件8、二阶欠阻尼系统的性能指标中只与阻尼比有关的是（）A. 上升时间C. 调整时间B.峰值时间D. 最大超调量9、在用实验法求取系统的幅频特性时，一般是通过改变输入信号的（）来求得输出信号的幅值。

A. 相位C. 稳定裕量B.频率D. 时间常数10、已知二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，则其阻尼比可能为（）A. 0.707 C. 1B.0.6 D. 011、非单位反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，则输入端定义的误差E(S)与输出端定义的误差*()E S之间有如下关系：A.* ()()() E S H S E S=⋅C.*()()()()E S G S H S E S=⋅⋅B.*()()()E S H S E S=⋅D.*()()()()E S G S H S E S=⋅⋅12、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的：A. 闭环零点和极点C. 闭环极点B.开环零点D. 阶跃响应13、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是：A.*(2) (1) K s s s-+C.*2(31)Ks s s+－B.*(1)(5Ks s s-+）D.*(1)(2)K ss s--14、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：A. 低频段C. 高频段B.开环增益D. 中频段15、系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的（）A. 充分条件C. 充分必要条件B.必要条件D. 以上都不是16、以下关于系统稳态误差的概念正确的是（ C ）A. 它只决定于系统的结构和参数B.它只决定于系统的输入和干扰C. 与系统的结构和参数、输入和干扰有关D. 它始终为0非线性系统17、当输入为单位加速度且系统为单位反馈时，对于I型系统其稳态误差为（）A. 0 C. 1/kB.0.1/k D.18、开环控制的特征是（）A. 系统无执行环节C. 系统无反馈环节B.系统无给定环节D. 系统无放大环节19、若已知某串联校正装置的传递函数为，则它是一种（）A. 相位滞后校正C. 微分调节器B.相位超前校正D. 积分调节器20、在信号流图中，只有（）不用节点表示。

练习题一、填空题1．定比值控制系统包括：（开环比值控制系统）、（单闭环比值控制系统）和（双闭环比值控制系统）。

2．控制阀的开闭形式有（气开）和（气关）。

3．对于对象容量滞后大和干扰较多时，可引入辅助变量构成（串级）控制系统，使等效对象时间常数（减少），提高串级控制系统的工作频率。

4．测量滞后包括测量环节的（容量滞后）和信号测量过程的（纯滞后）。

5．锅炉汽包水位常用控制方案为：（单冲量水位控制系统）、（双冲量控制系统）、（三冲量控制系统）。

6．泵可分为（容积式）和（离心式）两类，其控制方案主要有：（出口直接节流）、（调节泵的转速）、（调节旁路流量）。

7．精馏塔的控制目标是，在保证产品质量合格的前提下，使塔的总收益最大或总成本最小。

具体对一个精馏塔来说，需从四个方面考虑，设置必要的控制系统，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（约束条件控制）和（质量控制）。

1.前馈控制系统的主要结构形式包括：单纯的前馈控制系统、（前馈反馈控制系统）和（多变量前馈控制系统）。

2.反馈控制系统是具有被控变量负反馈的闭环回路，它是按着（偏差）进行控制的；前馈控制系统是按（扰动）进行的开环控制系统。

3.选择性控制系统的类型包括：（开关型）、（连续型）和（混合型）。

4.常用控制阀的特性为（线性）、（快开）、（对数）、和（抛物线）特性。

5.阀位控制系统就是在综合考虑操纵变量的（快速性）、（经济性）、（合理性）、和（有效性）基础上发展起来的一种控制系统。

6.压缩机的控制方案主要有：（调速）、（旁路）和节流。

7.化学反应器在石油、化工生产中占有很重要的地位，对它的控制一般有四个方面，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（质量控制）和（约束条件控制）。

二、简答题1．说明生产过程中软保护措施与硬保护措施的区别。

答：所谓生产的软保护措施，就是当生产短期内处于不正常情况时，无须像硬保护措施那样硬性使设备停车，而是通过一个特定设计的自动选择性控制系统，以适当改变控制方式来达到自动保护生产的目的。