被控对象的数学模型
一、填空题(本大题共1小题,总计1分)
1.滞后时间又叫时滞，它是从输入产生变化的瞬间起，到它所引起的输出量开始变化的瞬间为止的___生变化的瞬间起，到它所引起的输出量开始变化的瞬间为止的___
二、选择题(本大题共31小题,总计62分)
1.当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始速度变化，达到新的稳态之所需的时间称为（ ）。
(A)时间常数 (B)滞后时间
(C)振荡周期 (D)过渡时间
2.被控对象可以存放物料量或能量的能力称为对象的（ ）。
(A)负荷 (B)容量 (C)时间常数 (D)惯性
3.被控对象在受到输入作用后，被控变量不能立即而迅速的变化，这种现象称为（ ）。
(A)滞后现象 (B)滞后时间 (C)容量滞后 (D)传递滞后
4.被控对象的传递滞后 ,输出变量的变化落后于输入变量变化的时间称为（ ）。
(A)滞后时间 (B)传递滞后 (C)滞后现象 (D)过渡滞后
5.被控对象的传递滞后也称为（ ）。
(A)容量滞后 (B)纯滞后 (C)过渡滞后 (D)系统滞后
6.一个具有容量滞后对象的反应曲如图所示，被控对象的容量滞后是（ ）秒。
12s20s50s
(A)12 (B)20 (C)8 (D)50
7.操作变量的选择时干扰通道的放大系数尽可能小些，时间常数尽可能大些，干扰作用点尽量靠近( )，加大对象干扰通道的容量滞后，使干扰对被控变量的影响减小。
(A) 调节阀 (B) 被控对象 (C)测量点 (D) 采样点
8.干扰通道的( )要尽可能大些。
(A) 放大系数 (B) 时间常数 (C)微分时间 (D) 滞后时间
9.测量元件安装位置不当，会产生( )。它的存在将引起最大偏差增大，过渡时间延长，控制质量变差。
(A) 放大系数 (B) 时间常数 (C) 纯滞后 (D) 滞后时间
..
c 浅谈过程控制与自动化仪表
摘 要 随着自动化仪表的更新换代，现代科学技术的发展需要自动化仪表和过程控制提供技术保障，要不断地改进生产技术，使其朝着智能化、网络化、开放性发展。
关键词 自动化仪表；自动化技术；过程控制
1 引言
过程控制泛指石油、化工、电力、冶金、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，其被控量通常为压力、液位、流量、温度、PH值等过程变量，是自动化技术的重要组成部分。其作用体现在现代工业生产过程自动化中，过程控制技术可实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。自动化仪表是用于生产过程自动化的仪器或设备，是实现工业企业自动化的必要手段和技术工具。其特点是兼容性、统一标准。
2 过程控制概述
2.1 过程控制的特点、要求及任务、功能结构
过程控制的特点：系统由被控过程和检测控制仪表组成；被控过程的多样性；控制方案的多样性；控制过程大多属于慢变过程与参量控制；定值控制是过程控制的主要形式。
生产过程对控制最主要的要求可以归结为三个方面，即：安全性、稳定性和经济性。过程控制的任务，就是在了解、掌握工艺流程和生产过程的各种特性的基础上，根据工艺生产提出的要求，应用控制理论对控制系统进行分析、设计和综合，并采用相应的自动化装置和适宜的控制手段加以实现，最终达到优质、高产、低耗的控制目标。
图1过程控制的功能结构图
过程控制的功能结构：测量变送与执行，由测量变送装置与执行装置实现；决策管理与计划调度 实时优化 常规控制或高级过程控制 操作安全与环境保护 测量变送与执行 被控过程
日-月级 时-日级 分-时级或 分-妙级 小于1秒 小于1秒
..
c 操作安全与环保，保证生产安全、满足环保要求的设备(独立运行)；常规与高级控制，实现对过程参数的控制，满足控制要求；实时优化，实现最优操作工况(时间，成本，设备损耗)而设计的方案；决策与计划调度，对整个过程进行合理计划调度和正确决策，使企业利益最大化。
前言+第一章
1、自动化仪表：是实现工业生产过程自动化的重要工具，它被广泛地应用于石油、化工等各工业部门。在自动控制系统中，自动化仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后，除了送至显示仪表进行指示和记录外，还需送到控制仪表进行自动控制，从而实现生产过程的自动化，使被控变量达到预期的要求。
2、过程控制仪表包括：检测仪表、调节仪表（也叫控制器）、执行器，以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。
3、过程控制系统的主要任务是：对生产过程中的重要参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化。
4、标准信号制度：国际电工委员会规定：过程控制系统的模拟标准信号为直流电流4-20mA，直流电压1-5V。我国DDZ型仪表采用的标准信号： DDZ-Ⅰ型和DDZ-Ⅱ型仪表： 0-10mA。DDZ-Ⅲ型仪表：4-20mA。
5、我国的DDZ型仪表采用的是直流电流信号作为标准信号。
6、采用电流信号的优点：电流不受传输线及负载电阻变化的影响，适于远距离传输。动单元组合仪表很多是采用力平衡原理构成，使用电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力。对于要求电压输入的受信仪表和元件，只要在回路中串联电阻便可得到电压信号。
7、采用直流信号的优点：a.直流信号传输过程中易于和交流感应干扰相区别，且不存在移相问题；b.直流信号不受传输线中电感、电容和负载性质的限制。
8、热电偶是以热电效应为原理的测温元件，能将温度信号转换成电势信号（mV） 。特点：结构简单、测温准确可靠、信号便于远传。一般用于测量500～1600℃之间的温度。
9、热电偶的测温原理：将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，若两个连接点温度不同，回路中会产生电势。此电势称为热电势，并产生电流 。
10、对于确定的热电偶，热电势只与热端和冷端温度有关。
11、热电偶的基本定律:均质导体定律、中间导体定律、中间温度定律。
《⾃动化仪表与过程控制》练习题及参考答案
1、过程控制系统⼀般由控制器、执⾏器、被控过程和测量变送等环节组成。
2、仪表的精度等级⼜称准确度级，通常⽤引⽤误差作为判断仪表精度等级的尺度。
3、过程控制系统动态质量指标主要有衰减⽐n 、超调量σ和过渡过程时间t s ；
静态质量指标有稳态误差 e ss 。4、真值是指被测变量本⾝所具有的真实值，在计算误差时，⼀般⽤
约定真值或相对真值来代替。5、根据使⽤的能源不同，调节阀可分为⽓动调节阀、电动调节阀和液动调节阀
三⼤类。6、过程数学模型的求取⽅法⼀般有机理建模、试验建模和混合建模。
7、积分作⽤的优点是可消除稳态误差( 余差)，但引⼊积分作⽤会使系统稳定性下降。
单闭环⽐值控制、双闭环⽐值控制和8、在⼯业⽣产中常见的⽐值控制系统可分为
变⽐值控制三种。9、Smith 预估补偿原理是预先估计出被控过程的数学模型，然后将预估器并联在被
控过程上，使其对过程中的纯滞后进⾏补偿。10、随着控制通道的增益K0 的增加，控制作⽤增强，克服⼲扰的能⼒最⼤，
系统的余差减⼩，最⼤偏差减⼩。11、从理论上讲，⼲扰通道存在纯滞后，不影响系统的控制质量。
12、建⽴过程对象模型的⽅法有机理建模和系统辨识与参数估计。
13、控制系统对检测变送环节的基本要求是准确、迅速和可靠。
14、控制阀的选择包括结构材质的选择、⼝径的选择、流量特性的选择和正反作⽤的选择。
15、防积分饱和的措施有对控制器的输出限幅、限制控制器积分部分的输出和积分切除法。
16、如果对象扰动通道增益K f 增加，扰动作⽤增强，系统的余差增⼤，
最⼤偏差增⼤。17、在离⼼泵的控制⽅案中，机械效率最差的是通过旁路控制。
⼆、名词解释题
答：衰减⽐n定义为：
n B1 B2
衰减⽐是衡量系统过渡过程稳定性的⼀个动态指标。为保证系统⾜够的稳定程度，⼀般取
衰减⽐为4:1～10:1。2、⾃衡过程
答：当扰动发⽣后，⽆须外加任何控制作⽤，过程能够⾃发地趋于新的平衡状态的性质称
