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控制仪表及系统 复习题 四 问答题 1 分别说明 P I D 控制作用对控制质量有什么样的影响 P I D 动态 控制作用快 随着 K 增大 系统的稳定性 下降 动态特性变差 特别是积分时间较小 时 系统的稳定性下降较为严重 采 用积分后 一般应减小放大倍数 使最大偏差减小 过渡过程时间变短 对 偏差有超前调节作用 对克服容量滞后有 显著效果 可全面提高控制质量 静态 不能消除余差 随着 K 增大 余差减小 积分可以消除余差 不能消除余差 但采用微分后可提高放大 倍数 因此可使余差减小 2 单回路控制系统由哪几部分组成 有什么特点 一般应用在什么场合 3 为什么能用加设定值扰动进行控制器的参数设定 4 与单回路相比 串级控制系统有那些主要特点 5 简要说明控制通道的KT 和干扰通道的KT 对控制质量分别有什么样的影响 答 干扰通道的放大倍数 Kd 越小越好 这样可使余差减小 控制精度得到提高 干扰通道的时间常数 Td 越大越 好 Td 使过渡过程动态分量的幅值减小了 Td 倍 从而使控制过程的超调量随着 Td 的增大而减小 控制质量得 到提高 当干扰通道惯性环节的阶数增加时 控制质量将获得进一步改善 干扰通道存在纯滞后时间 d 时 从 理论上讲不影响控制系统的质量 仅仅使被控量在时间上平移了一个 d 值 干扰通道存在容量滞后时间 Tc 时 它将使干扰信号变得和缓一些 Tc 越大 干扰变得越平缓 对系统克服干扰就越有利 因此 Tc 对控制质量 的影响与时间常数 Td 的影响一致 控制通道的放大倍数 K 一般希望大一点 以加强控制作用 但 K 的大小可由 Kc 来补偿 时间常数 T 的 大小反映了控制作用的强弱 或者说反映了克服干扰影响的快慢 时间常数 T 太大 将使控制作用太弱 反应迟 钝 过渡过程时间加长 控制质量下降 时间常数 T 小 控制作用强 克服干扰影响快 过渡过程时间缩短 但 是 当它过小时 就容易引起过渡过程的多次振荡 使被控量难于稳定下来 即系统稳定性受到影响 纯滞后 0 越小越好 纯滞后时间 0 的存在降低了控制系统的稳定性 6 简述选择操纵量的基本原则 7 简述控制阀的四种流量特性 并说明它们是理想流量特性还是工作流量特性 8 简要说明串级控制系统的应用场合 9 简述阀门定位器的应用场合 P84 10 何谓控制阀的可调比和流量特性 理想情况下和工作情况下的特性有何不同 max min Q R Q R 称为控制阀的可调比 或可控比 即控制阀所能控制的流量上限和流量下限之比 控制阀的流量特性是指控制介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度 即推杆的相对位移量 之间的函数关系 一般地说 改变阀芯与阀座之间的节流面积便可实现对流量的控制 但是 在节流面积改变的同时 控制阀前后 的压差也会发生变化 而此变化又将引起流量的变化 因此 为分析问题方便 我们先假定控制阀前后的压差恒 定不变 然后再引申到真实情况 我们把前一种情况下控制阀的流量特性称为理想流量特性 也称阀的固有流量 特性 而后者称为工作流量特性或实际流量特性 相对于理想流量特性 工作流量特性要发生畸变 线形畸变为 快开 对数畸变为线性 S 越小畸变越严重 11 过程控制的特点是什么 P97 答 过程控制有四个主要特点 1 被控对象的多样化 2 对象存在滞后 3 对象特性非线性 4 控制系统比较复杂 12 如何选择被控量 13 何为最佳参数整定 参数整定的依据是什么 14 单回路控制系统中控制器的正 反作用如何确定 答 单回路控制器正 反作用方式的确定原则是使整个单回路构成负反馈系统 若对控制系统中有关环节的正 负符号作如下规定 则可得出 乘积为负 的选择判别式 规定 控制阀 气开式为 气闭式为 控制器 正作用为 反作用为 对象 当通过控制阀的物料或能量增加时 按工艺机理分析 若被控量随之增加为 随之降低为 变送器一般视为正环节 则控制器正 反作用选择的判别式为 控制器 控制阀 对象 15 单回路控制系统的整定方法有哪些 答 常用的单回路控制系统整定方法有 经验凑试法 临界比例度法 衰减曲线法 响应曲线法 衰减频率特性 法 前四种是时域方法 后一种是频域方法 16 怎样选择串级控制系统的主变量和副变量 17 怎样确定串级控制系统中主 副控制器的正 反作用 答 副回路同单回路一样 控制器正 反作用方式的选择原则是使副回路构成负反馈系统 即 乘积为负 主控 制器正 反作用选择的判别式为 主控制器 副对象 主对象 18 怎样整定串级控制系统主 副控制器参数 19 前馈控制系统有什么特点 20 什么叫前馈 反馈控制系统 复合控制系统 有何特点 21 可以使广义对象线性化的方法有那些 五 计算题 1 用临界比例度法整定单回路压力控制系统 PI 参数 已知 T 0 75min 28 求控制器整定参数 参见 表 1 表 1 临界比例度法控制器参数计算表 0 75 整定参数 控制作用 TI TD P 2 K PI 2 2 K 0 85TK PID 1 7 K 0 5TK 0 13TK 解 P 2 2 K 2 2 28 61 6 TI 0 85 TK 0 85 0 75min 0 64 min 答 为 61 6 TI为 0 64 min 2 用 4 1 衰减曲线法整定温度控制系统的 PID 参数 已知 T 10 6min 33 求控制器整定参数 可不考 虑干扰系数 参见表 2 表 2 4 1 过程控制器参数整定表 整定参 数 控制作用 TI TD P PI 1 2 0 5T PID 0 8 0 3T 0 1T 解 P 0 8 S 0 8 33 26 4 TI 0 3 TS 0 3 10 6min 3 18min TD 0 1 TS 0 1 10 6min 1 06min 答 为 26 4 TI为 3 18min TD为 1 06min 3 采用矩形脉冲法测定温度过程的动态特性 测得数据如表 3 所示 设 t0 3min 操纵量变化幅值为 22kg 小 时 试将表中矩形脉冲响应 yp 换算成阶跃响应 ys 填入表 3 第三行中 表 3 压力对象矩形脉冲响应曲线参数表 t min 0 1 2 3 6 9 12 15 18 21 yp t 0 1 8 18 5 27 4 32 6 21 0 11 1 5 9 2 7 1 1 ys t 0 1 8 18 5 27 4 60 0 81 0 92 0 97 9 100 6 101 7 4 某 PI 调节器输入信号为 4 20 mA