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1、填空1前馈控制一般有四种结构形式，分别为：( ),( )。),( ),( ),2工业上PID控制器一般可以分为四类，分别为：( )。(1) Smith预估补偿控制对给定值的跟随效果比对干扰量的抑制效果要好()(2) 在PID控制中，若系统震荡剧烈，则应加大积分信号()(3)在PID控制中，为了提高系统的响应速度，则应加大比例信号()(4 )在控制系统中，控制通道时间常数的大小反映了控制作用的强弱()(5 )增量型PID算式仅仅是计算方法上的改进，并没有改变位置型 PID算式的本质()(6 )串级控制系统的主回路可以看成是一个定值控制系统()(7 )在模糊控制中，隶属度函数值一般不会大于1 ()

2、(8 )在解耦控制中，若矩阵的元素越接近1 ,表示相关通道受耦合的影响越小()(9 )在选择性控制中，总有一个控制器(调节器)处于开环状态()(10)分程控制本质上是一个单回路控制系统 ()(10)均匀控制结构上与单回路控制系统完全相同()K <(11)自衡的非振荡过程传递函数一般可写为：G(s) K一e s()s(Ts 1)(12)不论前馈还是反馈控制系统扰动滞后f都不会影响控制系统的品质 ()(13)任何串级控制系统副对象的动态滞后总是比整个对象的动态滞后大()(14)前馈控制系统属于开环控制系统 ()(15)在解耦控制中，相对增益为负值，表示严重关联()(16)实验室控制AE200

3、0A的控制方式中没有计算机控制 ()(17)在实验室DCS中，JX-300的所有卡件均为热插拔卡件()(18)鲁棒控制是基于含有不确定性的非精确数学模型来设计系统控制器。()(19)鲁棒控制中，小增益定理给出了多变量系统稳定的充要条件()(20)微分作用在高频下有大的振幅比，所以存在高频噪声的地方可以采用微分()(21) 均匀控制的控制器参数整定目标和方法与单回路控制系统完全相同()(22) 在PID控制中，若系统的超调量过大，则可以通过减小比例系数的大小修正()(23)在PID控制中，通过加入积分控制实现系统的无静差控制()(24 )在控制系统中，控制通道时间常数的大小反映了控制作用的强弱(

4、)(25 )在控制系统中，扰动通道滞后时间常数的大小反映了扰动作用的强弱()(26 )串级控制系统的副回路可以看成是一个定值控制系统()(27 ) Smith预估补偿控制效果的好坏依赖于系统的数学模型的精度()(28)内模控制本质上时一种特殊的Smith预估补偿控制()(29)前馈控制系统本质上与反馈控制系统是一样的()(30)在解耦控制中，相对增益无穷大，表示严重关联()(31)串级控制系统副对象的动态滞后总是比整个对象的动态滞后小()1 到 10,14, 15, 17, 18, 22 , 23 , 30, 31 对 ，其他都错二对象建模 (10)如图所示，液位过程的输入量为 q1，流出量为

5、q3,相应的液位高度 h为被控参数，c为 相应的容量系数，设 R为相应的线性液阻。要求(1)列出相应过程的微分方程组(2)求出液位过程的传递函数(1)q1q2C1d h1dtq2%R1d h2q2q3C2dtq3h2R3传递函数：H2® K,T1 RC1,T2 R2c2,KR2Q1(s)(T1S 1)(T2s 1)两只水箱串联工作，输入量为q1，流出量为q2, q3相应的液位高度为 h1, h2.h2为被控参数变量，c1, c2为相应的容量系数，设 R1,R2,R3为相应的线性液阻。要求(1)列出相应过程的微分方程组(2)求出液位过程的传递函数QiQihiQQ2上RR2QidtH2(

6、s)Qi(s)R22RiCi RC2s (RiCiR2c2R2c1)s 1三问答题 (2*5 )i请写出模拟式pid控制位置算式？u(t) KJe(t) e(t)dt Td蚂2Ti odt请写出离散 PID 位置算式？ u(k i) Kce(k) e(t) Td e(k) e(k i) Ti t iT(1)请指出前馈控制与反馈控制的主要区别？2请写出实验室四种控制 AE2000A的控制方式？智能仪表控制，计算机控制( DDC), PLC控制，DCS控制3 JX-300 DCS的通讯网络可分为哪三层？信息管理网，过程控制网，SBUS总线4什么叫积分饱和现象？解决选择性控制中的积分饱和现象有哪些方

7、法？由于设定值和实际值之间存在偏差，调节器的积分作用使其输出不停变化，一直达到 极限值并停留在该值上，这种现象叫积分饱和。积分分离，遇限消弱积分法，限制调节器的输出一般工业过程可以分为四类，分别是()()()()3 JX5 -300 DCS的硬件系统主要有哪三部分组成？操作站，控制站，通讯网络4典型单回路控制系统主要有哪些环节组成，并画出方框图？控制器执行机构被控对象测量变送环节请写出前馈控制的四种不变性类型。绝对不变性 误差不变性选择不变性 稳态不变性前馈控制结构上有哪四种类型静态前馈动态前馈前馈反馈复合控制前馈串级复合控制请写出任意三种工业常用控制方法P , PI, PD, PID四计算题

8、 (5*10)1假设不确定广义对象的标称模型P为:ZP11P12W ,1112 其中Z为系统输出，y为测量输出，W为扰动输入，u为控制输入。yP21P22u2冷凝器hB糜前馈-反馈复合控制系毯脉理图如图所示，已知扰动通道特性W /s)Oe；控制通道特性W0 (s) (1 41s)岫需0 94e8s 、 0.4 0.30.5 0.2R (S T)0.7 0.50.9 0.74两模糊矩阵0.20.510.7 0.1 0.8Q1Q1Q20.6 0.50.41,求合成矩阵Q R0.1 0.90.4 0.90.6 0.84如图有两种液料 Q1和Q2在管道中均匀混合， 产生一种所需成分 X的混合物，混合物

9、的总 流量Q也要进行控制。现在要求混合物的成分 X控制在Q1的质量百分数为0.2。求出操纵 变量和被控变量之间的恰当配对。QQ1Q2, XK11 K121,K21X 1 X 0.2 0.80.8 0.25设被控耦合对象的传递函数矩阵为Gp(s)2.5822.7s 114.5s 11.58227s 1 ,要求目标矩阵为14.5s 12.582 八 0GP(s)2.7s 1，试进行静态解耦设计。014.5s10.620 0.380N0.620 0.6206有一水槽，其横截面积F为0.5m2。流出侧阀门阻力实验结果为：当水位 H变化20cm时，流出量的变化为 1000cm3/s.试求流出侧阀门阻力

10、R,并计算该水槽的时间常数T.1/R=Q/H,R=200, T=RF=1008某水槽的阶跃响应实验数据如下:t/s01020406080100150200300400500h/mm09.518334555637886959899其中阶跃扰动量u 20%。若该水位对象用一阶惯性环节近似(1) 画出水位阶跃响应曲线；用切线法求出时间常数T.(2) 用计算法计算出增益K和时间常数T.(3) 若系统的滞后时间为0.5秒，请用动态特性参数法整定PI控制器参数大小, Y 100”K 500, 丫1=100*0.39=39t1=50, 丫2=100*0.63=63,t2=100U 20%T=2*(t2-t1

11、)=100Kp 1.1K(-) 1.1*500*0.5/100 2.75KI 3.33.3* 0.5 1.657.若比值k=QA/QB=4,QAmax=6x103kg/h , QBmax=3x103kg/h当流量测量不加开放器，试求出 比值系数Ko解：K = (1/k) 2X (QAmax2/QBmax2)= 1/48在某生产过程中，需使参与反应的甲乙两种物料流量保持一定比值，若已知正常操作时，甲流量q 1=7m3/h,采用孔板测量 并配用差压变送器，其测量范围为010m3/h,乙流量q2=250 L/h,相应的测量范围为 0300L/ h,根据要求设计保持 q2/q1比值的控制系统。试求在流

12、量和测 量信号分别成线性和非线性关系时，采用DDZ-m型仪表组成系统时的比例系数Ko解：线性：k=q2/qi=0.25/7=1/28K=k X(Qimax/Q2max)=25/21非线性：k=q 22/qi 2=0.25 2/72=1/784K=k2X ( Qlmax2/Q2max2) =625/449.有一双闭环比值控制系统如图7-5所示。若采用 DDZ-m型仪表和相乘方案来实现。已知 Q1max= 7000kg/h,Q2max=4000kg/h。要求：(1)画出系统方块图；(2)若已知I0=18mA,求该比值系统的比值 k=?比值系数 K = ?(3)待该比值系统稳定时，测得 I= 10m

13、A,试计算此时I2=? o开方器T11解：(2) KX16 + 4=b 得：K = 7/8又因为 K=k*(Q 1max/Q2max)得：k=1/2(3) K= (I2-4) /(I1-4)得：I2 = 9.25mA10有一均匀控制系统(缓冲罐直径 2m,控制器为纯比例读 100%)输入流量为正弦变化， 幅度从240480m3/h,周期为2min ,由此引起的液位变化幅度为0.3m。(1) 求相应的输出流量变化幅度(2) 若将该储罐直径增加到 2.8米，求液位变化幅度和输出流量变化幅度。d h(1)因为q1q2-1q1 480 240 h 0.3 C , t 60dtq2 239.0580所以

14、R2 上 0.00i3q2（2）,同上写出qiq2C2 d_c2dt2i.4 以及R2hi0.00i3 得 q2q2 239.9760hi0.3120传递函数:H2(s)Qi(s)(Tis 1)(T2s 1),TiRiCi,T2 R2c2,K R211 .题图3-i所示液位过程的输入量为Qi,流出量为Q2, Q3,液位h为被控参数，A为截面积，并设Ri, R2, R3均为线性液阻。要求: 列写过程的微分方程组;画出过程的方框图；一 H (S) 求过程的传递函数 Wo(s) (-oFR2Q2QiRiQi(s)h荻Q3R312 .已知两只水箱串联工作（如题图3-2所示），其输入量为Qi,流出量为Q

15、2, Q3, hi,h2分别为两只水箱的水位，h2为被控量，Ci,C2为其容量系数，假设Ri,R2,Ri2,R3为线性液阻。要求： 列写过程的微分方程组；画出过程的方框图； 求液位过程的传递函数 Wo(s)3Q)13.在一个串级控制系统中，原来选用口径为 气关阀。问20mm的气开阀，后来改为口径为32mm的主、副控制器正反作用要否改变？为什么？为什么?为什么? 副控制器的比例度和积分时间要否改变？是变大还是变小? 主控制器的比例度和积分时间要否改变？是变大还是变小?14.在一个串级控制系统中，主变量是温度，温度变送器量程原为0200C,后改为80120 C。问 副控制器比例度和积分时间要否改变

16、？是变大还是变小？为什么？ 主控制器比例度和积分时间要否改变？是变大还是变小？为什么？15 .在所有回路均为开环时，某一过程的开环增益矩阵为0.58K 0.7310.360.360.61011试推导出相对增益矩阵，并选出最好的控制回路，分析此过程是否需要解耦。16 .设有一个三种液体混合的系统，其中一种是水，混合液流量为 Q ,系统被控变量是混合液的密度 和粘度 。已知它们之间有下列关系，即Au1 Bu2Cu1 Du2Q 'Q式中，A, B, C, D为物理常数；u/Du2为两个可控流量。请求出该系统的相对增益矩阵。若设A B C 0.5, D 1.0 ,则系统相对增益矩阵是什么？并对

17、计算结果进行 分析。17.已知一个2X2相关系统的传递函数矩阵为GilG12G21G220.30.50.40.2,试计算该系统相对增益矩阵，说明其变量配对的合理性。装置的数学模型。然后按静态解耦方法进行解耦，求取静态解耦0.23 0.770.230.3Gn0.77 0.230.58 0.2318.设对象的传递函数矩阵为Gp(s)1（s 1）213s 112s 1 ,给定的闭环传递函数矩阵为1s 110(s) sn1，试用给定要求设计法，设计解耦器和控制器结合的Gcn。0 s 1t/min0246810121416/ c270.0270.0267.0264.7262.7261.0259.5258

18、.4257.8t/min182022242628303234/ c257.0256.5256.0255.7255.4255.2255.1255.0255.019.题图中有一加热炉出口温度系统，测取温度对象的过程为： 在系统稳定时，在阀上风压作3%变化，输出温度记录如下要求整定PI参数(假定变送器量程为 200300C)。20 某前馈-串级控制系统原理图如图所示，已知扰动通道特性-/、0.5-、八 /、GpD（S） Gc1（s）Gc2（s）（1 2 s）,39；Gh1（s）Gh 2（s）1，Gp1（s）（1 2s）一/ 、2Gp2(s 。求该复合控制系统中前馈控制器的数学模型。p (1 2s)6设过程输入输出关系如下:Yi(s)Ui(s)U2(s)s 10.1s 1Y2(s)0.2u(