2021年度过程控制题库

填空

I前馈控制普通有四种构造形式，分别为：（），（）,

（）,（）。

2工业上PID控制器普通可以分为四类，分别为：（）,（）,（）,

（）。

（1）Smith预估补偿控制对给定值跟随效果比对干扰量抑制效果要好（）

（2）在PID控制中，若系统震荡激烈，则应加大积分信号（）

（3）在PID控制中，为了提高系统响应速度，则应加大比例信号（）

（4）在控制系统中，控制通道时间常数大小反映了控制作用强弱（）

（5）增最型PID算式仅仅是计算办法上改进，并没有变化位置型PID算式本质（）

（6）串级控制系统主回路可以当作是一种定值控制系统（）

（7）在模糊控制中，从属度函数值普通不会不不大于1（）

（8）在解耦控制中，若A矩阵元素4越接近1,表达有关通道受耦合影响越小（）

（9）在选取性控制中，总有一种控制器（调节器）处在开环状态（）

（10）分程控制本质上是一种单回路控制系统（）

（10）均匀控制构造上与单回路控制系统完全相似（）

（11）自衡非振荡过程传递函数普通可写为：G（s）=---6^（）

8（仆+1）

（12）无论前馈还是反馈控制系统扰动滞后吃都不会影响控制系统品质（）

（13）任何串级控制系统副对象动态滞后总是比整个对象动态滞后大（）

（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2为负值，表达严重关联（）

（16）实验室控制AEA控制方式中没有计算机控制（）

（17）在实验室DCS中.JX-300所有卡件均为热插拔卡件（）

（18）鲁棒控制是基于具有不拟定性非精准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充要条件（）

（20）微分作用在高频下有大振幅比，因此存在高频噪声地方可以采用微分（）

（21）均匀控制控制器参数整定目的和办法与单回路控制系统完全相似（）

（22）在PID控制中，若系统超调量过大，则可以通过减小比例系数大小修止（）

（23）在PID控制中，通过加入积分控制实现系统无静差控制（）

（24）在控制系统中，控制通道时间常数大小反映了控制作用强弱（）

（25）在控制系统中，扰动通道滞后时间常数大小反映了扰动作用强弱（）

（26）串级控制系统副回路可以当作是一种定值控制系统（）

（27）Smith预估补偿控制效果好坏依赖于系统数学模型精度（）

（28）内模控制本质上时一种特殊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同样（）

（30）在解耦控制中，相对增益2无穷大，表达严重关联（）

（31）串级控制系统副对象动态滞后总是比整个对象动态滞后小（）

一1到10,14,15,17,18,22,23,30,31对,其她都错x

二对象建模（10）

如图所示，液位过程输入量为卬，流出量为q.”相应液位高度h为被控参数，c为相应

容量系数，设R为相应线性液阻。规定

（1）列出相应过程微分方程组

（2）求出液位过程传递函数

dbh、

(1)Mi=G~dT

△九

△%=

d\h

C2

△%一△%=2~dt~

⑸一

传递函数:”2M-/?|C|,7^—/?G,K=R2

QG)(7?+l)(4+l)2

两只水箱串联工作，输入量为卬，流出量为qz.q3相应液位高度为hl,h2.

h2为被控参数变量，cl,c2为相应容量系数，设RI,R2,R3为相应线性液阻。规定

（1）列出相应过程微分方程组

（2）求出液位过程传递函数

AZ1人八八dAh\A,、A/bd△江

A”2(S)____________________________&__________________________

A0(s)―R】C\R2c2s2一(RC+RG+R2c)s+1

三问答题(2*5)

1请写出模仿式PID控制位置算式？u(t)=Kc[e(t)++T(l

请写出离散PID位置算式？〃伏+I）=K/e（Z）+'五或，）+Td""）一\"-1）］

IeT

（1）

请指出前馈控制与反馈控制重要区别？

2请写出实验室四种控制AEA控制方式？

智能仪表控制，计算机控制（DDC）,PLC控制，DCS控制

3JX-300DCS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？解决选取性控制中积分饱和现象有哪些办法？

由于设定值和实际值之间存在偏差，调节器积分作用使其输出不断变化，始终达到极

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，限制调节器输出

普通工业过程可以分为四类，分别是（）（）（）（）

3JX5-300DCS硬件系统重要有哪三某些构成？

操作站，控制站，通讯网络

4典型单回路控制系统重要有哪些环节构成，并画出方框图？

控制器执行机构被控对象测量变送环节

诂写出前馈控制四种不变性类型。

绝对不变性误差不变性选取不变性稳态不变性

前馈控制构造上有哪四种类型

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惯用控制办法

P,PI,PD,PID

四计算题(5*10)

1假设不拟定广义对象标称模型P为:

z

%其巾z为系统输出，y为测审输出，W为扰动输入，u为控制输入。

y也〃>

等价形式

普涌刑式

2冷凝器温度前馈-反馈更合控制系统原理图如图所示，已知扰动通道特性

1OS.Ys094,-8s

W/s)=一—；控制通道特性叱)(s)=一；温度调节器采用PI调节规律。

7(1+4Is)(1+55.9)

求该复合控制系统中前馈控制器数学模型叱〃(s)；

二

心⑸二%(s)105(l+55s)s

-W,(s)一—94(l+41s)

3设模糊矩阵R,S,T分别为:

-0.70.5一0.40.30.70.6-

R=S=T=

0.90.20.60.80.50.7

求RUsur，/?nsnr,HU(snr)

0.70.6

R\JS\JT=

0.9().8

0.40.3

RC\Sr\T=

0.50.2

0.7().5

RU(s")=

0.90.7_

4两模糊矩阵

0.5

1,求合成矩阵Q*R

0.9

0.4()9

Q*R=

0.60.8

4如图有两种液料Qi和Q2在管道中均匀混合，产生一种所需成分X混合物，混合物总流审

Q也要进行控制。当前规定混合物成分X控制在Qi质量百分数为0.2。求出操纵变量和被

控变量之间恰当配乂寸。

Q

。=2+。2，X=

01+。2

I_xX

K”=&2=LK2]=---yK22

Q

X1-X_0.20.8一

A=

1-XX-0.80.2

2.582-1.582

5设被控耦合对象传递函数矩阵为G/s)=2.7;+12.7s+1规定目的矩阵为

1

.4.55+14.5s+1

「江o

GP(s)=2・7s+l,试进行静态解耦设计。

0----------

L4.5$+1」

-0.6200.38()-

N=

-0.6200.620

6有一水槽，其横截面积F为0.5m?。流出侧阀门阻力实验成果为：当水位H变化20cm

时，流出最变化为10（）0cm3/s.试求流出侧阀门阻力R,并计算该水槽时间常数T.

I/R=Q/H,R=200,T=RF=10（）

8某水槽阶跃响应实验数据如下:

t/s01020406080100150200300400500

h/mm09.518334555637886959899

其中阶跃扰动量△〃=2Q%。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

K=-=--=50(),YI=100*0.39=39tl=50,¥2=100*0.63=63,t2=100

△U20%

T=2*(t2-tl)=100

=1.1哗)=1.1*500*0.5/100=2.75

K,=3.3r=3.3*0.5=1.65

33

7.若比值k=QA/QB=4,QAmax=6x10kg/h,QBmax=3xl0kg/h当流量测量不加开放器，试求出

比值系数K。

222

解：K=(l/k)X(QAmax/QBmax)=1/4

8在某生产过程中，需使参加反映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产7m3/h,采用孔板测量并配用差压变送器,其测量范畴为0〜10m3/h,乙流量q2=250

L/h,相应测量范畴为。〜3()0L/h,依照规定设计保持q2旬比值控制系统。试求在流量和测量信

号分别成线性和非线性关系时，采用DDZ-HI型仪表构成系统时比例系数K。

解：线性：k=q2/qi=0.25/7=l/28

K—kX(Q[max/Q2max)=25/21

非线性：k=qi2/q12=0.252/72=1/784

K=k2X(Qimax^/Qlmax^)=625/44

9.有一双闭环比值控制系统如图7-5所示。若采用DDZ-IH型仪表和相乘方案来实现.已

知Qlmax=7000kg/h,Q2maX=4000kg/ho规定：

(1)画出系统方块图；

(2)若已知Io=18mA,求该比值系统比值k=?比值系数K=?

(3)待该比值系统稳定期，测得h=10mA,试计算此时L=?o

解：(2)Kx16+4=Io得：K=7/8

又由于K=k*(Q1max/Q2max)

得：k=1/2

(3)K=(h-4)；(Ii-4)

得：h=9.25mA

10有•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240〜480m3/h,周期为2min,由此引起液位变化幅度为0.3m。

(1)求相应输出流量变化幅度

(2)若将该储罐直径增长到2.8米，求液位变化幅度和输出流量变化幅度。

(1)由于\q.=480-24()A/?=0.3C=^,A/=60

dt

\q2=239.0580

因此凡=此=0.0013

△%

(2),同上写出△%—△d=C%G=^-xl.42以及R,=丛=0.0013得

dt-△%

△%=239.9760△4=0.3120

K

传递函数:，工=R]C1，12=R2c2，K=R2

Qi⑸(小+1)(7>+1)

11.题图3-1所示液位过程输入量为。「流出量为。2,液位力为被控参数，A为截

面积，并设%,R?,占均为线性液阻。规定:

①列写过程微分方程组；

②画出过程方框图：

③求过程传递函数Wo(s)=生2。

<2i(v)

12.已知两只水箱串联工作(如题图3-2所示)，其输入曷为Q1,流出量为。2,。3,加，

力2分别为两只水箱水位，外为被控量，G，。2为其容量系数，假设此，R2，&2,

层为线性液阻。规定：

①列写过程微分方程组：

②画出过程方框图；

③求液位过程传递函数Wo(s)=2H

Qi(s)

十e.

13.在一种串级控制系统中，本来选用口径为20mm气开阀，日后改为LI径为32mm气关

阀。问

①主、副控制器正反作用要否变化？为什么？

②副控制器比例度和积分时间要否变化？是变大还是变小？为什么？

③主控制器比例度和积分时间要否变化？是变大还是变小？为什么？

14.在一种串级控制系统中，主变最是温度，温度变送器最程原为0〜200℃,后改为80〜

120℃o问

①副控制器比例度和积分时间要否变化？是变大还是变小？为什么？

②主控制器比例度和积分时间要否变化？是变大还是变小？为什么？

15.在所有回路均为开环时，某一过程开环增益矩阵为

058-0.36-0.36一

K=0.73-0.610

111

试推导出相对增益矩阵，并选出最佳控制回路，分析此过程与否需要解耦。

16.设有一种二种液体混合系统，其中一种是水，混合液流量为。，系统被控变量是混合

液密度P和粘度U,已知它们之间有下列关系，即

Au.+及GCu,+Dis

p-——!--------,v=-!---------

QQ

式中，4,B,C,。为物理常数；%和内为两个可控流量。

①祈求出该系统相对增益矩阵.

②若设4=B=C=0.5,D=1.0,则系统相对增益矩阵是什么？并对计算成果进行

分析。

GiGz0.3-0.4

17.已知一种2X2有关系统传递函数矩阵为，试计算该系统

^21().5().2

相对增益矩阵，阐明其变量配对合理性。然后按静态解耦办法进行解耦，求取静态解耕装置

数学模型。

■().230.77]「0.23().3

A=G=

0.770.23J”[-0.580.23

1:1'

(s+l)22s+1

18.设对象传递函数矩阵为Gp（s）=,给定闭环传递函数矩阵为

11

_3s+ls+1.

10

郴）=7TT1，试用给定规定设计法，设计解耦器和控制器结合G’n。