第一章绪论史艳华一．工业生产过程中自动控制系统的被控变量是温度、压力、流量、液位、成分等这样一些变量的系统，叫做过程控制系统。
电力拖动及电机运转等的自动控制一般不包括在内。
二过程控制系统组成
1.被控对象（被控过程、过程、对象）
2.变送器
3、控制器
4、执行器(种类：电动、气动、液动)
三，控制仪表及装置的分类
按信号类型分：模拟式：电动单元组合仪表DDZ-I型、DDZ-II型、DDZ-III 型、气动仪QDZ等。
四．过程控制系统的特点
1.被控对象的多样化
2.过程存在滞后
3.对象特性非线性
4.控制系统比较复杂或无法得到传递函数
五．过程控制系统的性能指标
1、衰减比和衰减率
2、动态偏差A （最大偏差）
3、调整时间 Tc (控制时间、过渡过程时间、恢复时间）
4、静态偏差C（余差、残余偏差）
六．从不同的角度划分过程控制系统的类别
按设定值的形式不同分：
定值控制系统：设定值不变；
随动控制系统：设定值是无规律变化的；
程序控制系统：设定值按生产工艺要求有规律变化。
常规过程仪表控制系统，传输信号是连续变化的模拟信号。以定值系统为主。第二章信号的联络、传输及转换
1、联络信号类型：
气动仪表：气压信号：20kPa-100kPa
2、电模拟信号的确定：
国际电工委员会（IEC）确定：4-20mA DC电流信号和1-5V DC 电压信号为过程控制系统电模拟控制信号的统一标准。DDZ-III型仪表采用。
一、模拟信号的传输方式
1、电流信号的传输
2、电压信号传输
二、电流信号传输的特点：
1、电流信号适合远传。
2、某台仪表出故障时，影响其他仪表；（解决方法:用配电器分成两路电流）
3、无公共接地点。
三、电压传输特点： 1、某台仪表故障时基本不影响其它仪表；
2、有公共接地点；
3、传输过程有电压损耗，故电压信号不适宜远传。
四、变送器与控制室仪表间的信号传输和供电方式：
1、四线制 （0-20MA ）
电源与信号分别传送。 2、两线制(4-20MA)
两条线既是信号线又是电源线。
节省电缆及安装费用，有利于防爆。
活零点。 五，配电器（作用）：
1.将输入信号转换为控制系统需要的一路或多路信号。
2.为变送器提供配电电源
3.实现变送器和调节器之间的隔离。 第三章控制系统防爆措施
产生爆炸的条件：只有当具有潜在爆炸危险的环境中，同时具备点燃源、爆炸
性物质、空气时，才可能产生爆炸。
一、本安防爆系统的条件
1、在危险场所使用本质安全型防爆仪表。
2、在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅，以限制流入危险场所的能
量。（本安防爆系统必须要有“安全栅”）
二、安全栅的作用
1、安全栅可用于传输信号。
2、限制流入危险场所的能量，以确保系统的本安防爆性能。
三、安全栅的种类： 齐纳式安全栅 隔离式安全栅
1.变压器隔离式安全栅种类：
检测端安全栅（输入式安全栅） 执行端安全栅（输出式安全栅）
第四章 变送器
2.变送器和转换器的作用： 分别将各种工艺变量(如温度、压力、流量、液
位)和电信号（如电压、电流、频率、气压信号等）转换成相应的统一标准信号，
以供显示、记录和控制之用。
3.变送器原理：是基于负反馈原理工作的。
4.变送器构成：它包括测量部分（即输入转换部分）、放大器和反馈部分。
5.量程调整作用：使变送器的输出信号上限值ymax（20MA)与测量范围的上限值xmax相对应。
6.零点调整和零点迁移的作用：使变送器的输出信号下限值ymin与测量范围的下限值xmin相对应。
在xmin=0时，称为零点调整。（零点调整使变送器的测量起始点为零）
在xmin≠0时，称为零点迁移。
（零点迁移是把测量的起始点由零迁移到某一数值。
当测量的起始点由零变为某一正值，称为正迁移；
当测量的起始点由零变为某一负值，称为负迁移; ）
第五章控制器
2.数字PID控制器的两种形式：（1）位置式PID控制算法（2）增量式PID 控制算法
3.增量式PID算法的优点：
① 位置式PID算法每次输出与整个过去状态有关，容易产生较大的累积计算误差。而增量式PID只需计算增量，计算误差或精度不足时对控制量的计算影响较小。
② 控制从手动切换到自动时，位置式PID算法必须先将输出值置为原始阀门开度时，才能保证无扰动切换。若采用增量算法，与原始值无关，易于实现手动到自动的无扰动切换。
③ 采用位置式PID算法，计算机出现故障，输出量大幅度变化，调节阀门突然加大或减小，可能会给生产造成损失。采用增量式算法时所用的执行器本身都具有保持功能，即使计算机发生故障，执行器仍能保持在原位，不会对生产造成恶劣影响。
第六章执行器
1.执行器种类:电动执行器气动执行器液动执行器
2.执行器的组成：执行机构、控制机构（也叫调节机构,调节阀或控制阀）
3.气动执行机构：它是以140kP的压缩空气为能源，接收电-气转换器或电-气阀门定位器输出的20kP-100kP气压信号。
4.气动执行机构有薄膜式和活塞式两种。
5.气动薄膜式执行机构:执行机构产生非线性偏差和正反行程变差。解决办法：加阀门定位器。(分程控制系统也必须加阀门定位器)
6.电/气转换器是将电动仪表输出的4-20mA直流电流信号转换成可被气动仪表接受的20KPa-100KPa标准气压信号，实现电动仪表和气动仪表的联用必须用“电气转换”。
7.气动仪表由气阻、气容、弹性元件、喷嘴-挡板机构和功率放大器等基本元件组成。
8，阀门定位器应用场合:
1)增加执行机构的推力 2）加快执行机构的动作速度
3）实现分程控制 4）改善控制阀流量特性
9.控制阀的流量特性:
①理想流量特性：阀前后差压不变时的流量特性，也叫固有流量特性。
②工作流量特性：阀装在管道中前后差压变时的流量特性，也叫实际流量特性。
10.理想流量特性:（1）直线特性。（2）对数特性:（又称等百分比特性）
（3）快开特性（4）抛物线特性
11.工作流量特性：
S=1时，为理想流量特性
特性曲线下移，流量特性畸变（S越小畸变越严重）
S太小，流量变化范围减小，对控制不利。S一般不小于0.3。
第七章被控对象
1.过程控制系统建模方法:机理法建模实验法建模机理法和实验法相结合。
第八章单回路控制系统
2.单回路控制系统又称简单控制系统。它是由被控对象、检测元件及变送器、控制器和执行器组成一个闭合回路的反馈控制系统。
系统的静态性能指标：余差
K—对象的放大系数，K=Rkx
R—流阻；Kx—控制阀的流量系数
T—时间常数，T=RC τ=L/V
C—容量，即液容，容器底面积A
3操控量的选择：
①选择操纵量时，使扰动通道的放大系数Kd越小越好，以减小余差，提高控制精度。②控制通道的放大系数Ko大一点，以加强控制作用。
（注：对某一控制系统来说，KoKc有一最佳值，因此Ko小可加大Kc来补偿。）4、选择操纵量的一般原则：
1）操纵量应具有可控性、工艺操作合理性、经济性；
2）干扰通道的时间常数越大越好。控制通道时间常数应适当的小些，纯滞后时间越小越好；
3）控制通道的放大系数应大于干扰通道；
4）应尽量使干扰远离被控量而向执行器靠近；
5）尽可能避免几个时间常数相等或相近，他们越错开越好。
5.比例控制（P）作用对控制质量的影响
1) P:比例，快速调节，P越大响应速度越快，稳定性越差，静差越小
2)特点：
①比例控制器构成的系统，存在余差。
②Kc↑，系统稳定性降低，余差减小。
③比例作用具有“快”的特点。
6.积分控制作用对控制质量的影响:
1）I积分，消除静差，稳定性下降,积分时间（TI）↓，积分作用强，系统振荡；TI↑，积分作用弱。TI=∞时，积分作用切除。
2）特点：
积分控制作用能消除余差，但系统的稳定性降低了，特别是TI较小时，更为严重。积分时间越长，积分作用越弱，反之相反。
7.微分控制作用对控制质量的影响
1）D微分，全面提高控制质量，D太大，易导致执行器瞬时全开全关，提高系统稳定性。
2）特点：
①引入微分后，可提高系统的稳定性，减小最大偏差，对克服容量滞后有明显作用，同时可使Kc增大，减小余差，因此，可全面提高控制质量。
②对于一固定的系统来说，TD不宜取得太大。（会导致执行器瞬间全开全关）
8.（PID）控制器参数的整定方法：经验凑试法、临界比例度法、衰减曲线法、
响应曲线法。
第九章串级控制系统
1、串级控制系统标准框图
2、串级控制系统的四大特点：
1）等效时间常数减小； 2）工作频率提高；
3）抗干扰能力增强； 4）有一定自适应能力
2、正、反作用方式的选择
3.主、副控制器的选择
1）副控制器正反作用
副回路：同单回路，乘积为“负”。2）主控制器正反作用
控制器正反作用判别依据：控制器正反作用判别依据:
当ε=Xi-Xs 时，必须满足：（主控制器±）×（主对象±）=（－）Kp×Kv×K0×KM<0
作业
1下图为造纸系统某一工艺段的温度串级控制
系统以保持网前箱出口温度稳定。
（1）画出该控制系统的方框图。
（2）如工艺要求在故障情况下切断蒸汽的供应，试
选择蒸汽阀的气开和气关方式。
（3）确定主副温度调节器的正反作用。
（4）结合图，试说明为什么串级控制方案比网前箱
出口温度单回路控制方案控制效果好。
第十章其他控制系统
第一节比值控制系统
1、工艺比：副流量与主流量的比K=Q2/Q1
2.比值控制系统的类型（书上P191~P196,能识别各类系统）：
1）开环比值控制系统； 2）单闭环比值控制系统；
3）双闭环比值控制系统； 4）变比值控制系统（串级比值控制系统）
第二节 前馈控制系统：是开环控制，无稳定性问题
1、前馈与反馈系统的差别（虚线的是
反馈控制）：
1）产出控制作用的依据不同。
2）控制效果不同。
3）实现的经济性和可能性不同。
4）控制类型不同。
2、前馈控制器的传函（干扰通道传函与控制通道传函之比）：
3、前馈控制系统的结构形式：
1）静态前馈控制系统 2）动态前馈控制系统
3）前馈——反馈控制系统 4）前馈——串级控制系统
4、静态前馈控制系统（P206例题）
仅考虑静态放大系数时，前馈控制器为：
第三节 分程与选择控制系统
1、分程控制的作用（应用场合）：
1）用于扩大控制阀的可调范围 2）用于节能控制
3）用于不同工况下的控制 4）用于保证生产过程的安全和稳定
2、用于扩大控制阀的可调范围（分程控制可以通过控制阀可调范围可调节分程控制可调范围）：1）大、小阀最大流通能力
2）大、小阀可调范围
3）小阀的最小流通能力
4）最大流通能力
5）分程控制的可调范围
3、选择性控制系统中若此控制器有积分作用，就会产生积分饱和现象。
选择器位于控制器间
4、防止积分饱和的方法：1）PI-P 法 2）外反馈法
作业：如图由2个DDZ-Ⅲ调节阀组成的分程控制系统原
理图。分析： （1）A 、B 两阀的气开/气关形式。 （2）I=7mA 时，A 和B 两阀的开度分别是多少？
（3）如果在非分程情况下，I=7mA 时，A 和B 两阀的开
度又是多少？ （4）画出非分程情况下A 和B 两阀的输入-输出特性。
第四节 纯滞后控制系统（Smith 补偿控制）
下图为大滞后对象控制框图，其中Wo(s)为一阶惯性。根据此图。(1)推导Smith 补偿器Ws(s)(2)设M 点为阶跃信号，试定性画出C 、S 、Z 点
波形。
(3)Smith 补偿器的滞后补偿是针对系统输出C
还是对反馈Z ？ 100,4max max ==VB VA K K 30==B A R R 133.0304max min ===A VA VA R K K 1041004max max max =+=+=VB VA V K K K 30782133.0104min max >>≈==V V K K R 分
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自动控制系统复习提纲 考试范围：绪论、ch1、ch2、ch3、ch6、ch7； 题型：问答题、分析作图题、计算题； 绪论 1自动控制系统的组成及各环节的主要作用； 控制对象 控制器 驱动结构 核心是控制理论 2为何要调速； （1）为了节电交流不调速-交流调速 （2）为了减少维护为目的直流调速-交流调速 （3）大功率场合：直流调速达不到要求 3直流调速的三种方法及特点； （1）调节电枢供电电压U （2）减弱励磁磁通 （3）改变电枢回路电阻R ch1 1调速性能指标的三个方面；（分为静态指标和动态指标） （1）调速 （2）稳速 （3）加减速 2静态调速指标：调速范围、静差率、额定速降的概念和计算以及三者之间的关系；
3开环调速系统和单闭环调速系统的速度降落、调速范围及静差率的计算；
4转速单环调速系统原理图中各部件的作用；5开环机械特性和闭环静特性的区别和联系；6速度单环系统的静特性方程；
7反馈控制规律： P调节器是有静差系统，I和PI均为无静差系统； 8电流截止负反馈的目的及电路接法、下垂特性；目的： （1）反应主回路电流信号大小的检测部分 （2）比较电压部分
下垂特性： 9积分器的电路和特性，比例积分调节器的电路及物理意义； 积分器三个特性：（1）延缓性 （2）积累性 （3）记忆性 比例积分调节器电路： 比例部分能迅速响应进行控制，积分部分则最终消除稳态偏差。 属于串联校正，使系统稳态无静差，动态时保持稳定性。 10带PI调节器的单环调速系统原理图（图1-34）分析，及负载扰动或电网
电压u2扰动下的调节过程（n\id\ud\IL的变化波形），对带P调节器的单环调速系统也有同样的要求。带PI调节器的单环调速系统的静特性。 ch2 1双闭环直流调速系统的原理图、电路图和稳态结构图；
闭环控制系统和开环控制系统有什么不同？ 答：开环控制系统中控制装置与被控对象之间只有顺向作用，而无反向联系；开环控制系统较为简单不能保证消除误差，抗干扰能力差，控制精度不高。闭环控制系统的输出信号通过反馈环节返回到输入端；根据偏差控制被测量可以偏差减小或消除，闭环系统较为复杂，闭环控制系统使系统的稳定性变差。 自动控制系统主要哪几部分组成？各组成部分在系统中的作用是什么？ 答：一般自动控系统包括被控对象，检测变送单元，控制器、执行器1、被控对象：是植被控制的工业设备或装置。2、检测变送单元：测量被控变量，并按一定规律将其转化为标准信号，输出作为测量值，即把被控变量转化为测量值。3、控制器：被控变量的测量值与设定值进行比较得出的偏差信号，并控制某种预定的控制变量进行运算，给出控制信号。4、执行器：接收控制器送来的控制信号直接改变操纵变量 按设定值的不同自动控制系统可以分为哪几类？答：按设定值的不同，将自动控制系统分为三大类1、定值控制系统2、随动控制系统3、程序控制系统 对系统运行的基本要求是什么？过程控制系统的单项性能指标有哪些？他们分别表示了对系统哪一方面的性能要求？答：基本要求包括静态和动态两个方面，一般可以归纳为稳准快，过渡过程的单项性能指标1、衰减比n放映了系统的稳定性2、超调量与最大动态偏差Emax，衡量过渡过程动态准确性3、回复时间Ts衡量控制系统快速性4、余差描述静态准确性的指标 一阶自衡非振荡过程的特性参数有哪些（过程特性的一般分析）？各有何物理意义？答：一阶自衡非振荡过程的特性参数有K、T、To K：放大系数T：时间常数To:纯滞后时间 什么是控制器的控制规律，常规控制的基本控制规律有哪些？他们各有什么特点？答：控制器的控制规律是指控制器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律常规控制器的基本控制规律有比例控制P积分控制I和微分控制D各种控制规律的特点：1、比例控制规律，控制速度很快，输出输入成正比，不具备消除偏差的性质是有差调节。2、积分控制规律：输出与偏差的积分成正比，控制速度较慢主要特点是能够消除余差3、微分控制规律：输出与偏差变化速度成正比，有超前控制的有点，不能消除余差 工业实际使用的控制规律主要有哪几种？试分别简述它们的适用场合。答：工业生产实际中使用的控制规律有比例控制P，比例积分控制PI比例积分微分控制PID 三种1、液位、一般要求不高，用P或PI控制规律2、流量：时间常数小，测量信息中夹杂有噪音，用PI或加反微分3、压力：液体介质的时间常数小，气体介质的时间常数中等，用P或PI。4、温度和成分分析：容量滞后较大宜用PID控制规律。 什么是控制阀的理想流量特性和工作流量特性？两者有什么关系？系统设计时应如何选择控制阀的流量特性？答：理想流量特性：控制阀两端压差恒定时的流量特性为理想流量特性，又称固有流量特性。工作流量特性是指控制阀的相对开度与相对流量之间的关系称为工作流量特性。理想流量特性：是工作流量特性的理想化模型 何为串级控制？画出一般串级控制系统的典型方框图，并指出它在结构上与简单控制系统有什么不同？答：串级控制系统是由两个控制器想连接组成，其中一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值。与简单控制系统的区别：1、串级控制系统将原被控对象分解为两个串联的被控对象2、主控制器的输出值作为副控制器的设定值3、串级控制系统的主环是一个定值控制系统副回路是一个随动控制系统 如何选择串级控制系统中主、副控制器的正反作用？它们与控制阀的开关形式有关系？答：串级控制系统中副控制器作用方式的选择是根据工艺安全要求在选定控制阀的气开，气关形式后，按照使副回路构成副反馈系统的原则来确定的，因此，副控制器的作用方式与副对象特性及控制阀的气开气关有关，其选择方法与简单控制系统中控制器正反作用的方法相同，串级控制系统中主控制器作用方式的选择完全由工艺情况确定，而与控制阀的气开，气关形式及副控制器的作用方式完全无关，即只需根据主对象特性，选择与其作用方向相反的主控制器的正反作用。 自动控制的基本方式：1、开环控制系统2、闭环控制系统；自动控制系统的分类：1、定值控制系统2、随动控制系统3、程序控制系统；被控量的选择方法：1、选择直接参数作为被控变量2、选择间接参数作为被控变量；操纵变量：在过程控制系统中，把用来克服扰动对被控变量的影响、实现控制作用的变量称为操作变量。控制阀的组成：执行机构和调节机构
期末复习题 概念题 一、 填空题 1、把输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环参和控制的系统，称作 闭环控制系统 。 2、传递函数反映系统本身的瞬态特性，和本身参数和结构 有关 ，和输入和初始条件 无关 。 3、最大超调量只决定于阻尼比ξ，ξ越小，最大超调量越 小 。 4、已知系统频率特性为 1 51+ωj ，当输入为t t x 2sin )(=时，系统的稳态输出为 110)101 t tg --。 5、校正装置的传递函数为Ts aTs s G c ++=11)(，系数a 大于1，则该校正装置为 超前 校 正装置。 6、如果max ω为)(t f 函数有效频谱的最高频率，那么采样频率s ω满足条件max 2s ωω≥ 时，采样函数)(* t f 能无失真地恢复到原来的连续函数)(t f 。 二、 单选题 1、闭环控制系统的控制方式为 D 。 A. 按输入信号控制 B. 按扰动信号控制 C. 按反馈信号控制 D. 按偏差信号控制 2、某一系统在单位速度输入时稳态误差为零，则该系统的开环传递函数可能是 D 。 A. 1 +Ts K B. ))((b s a s s d s +++ C. )(a s s K + D. )(2a s s K + 3、已知单位反馈系统的开环奈氏图如图所示，其开环右半S 平面极点数P=0，系统型号1v =，则系统 A 。
1 -j A.稳定 B.不稳定 C.临界稳定 D. 稳定性不能确定 4、串联滞后校正是利用 B ，使得系统截止频率下降，从而获得足够的相角裕度。 A ． 校正装置本身的超前相角 B ．校正装置本身的高频幅值衰减特性 C ．校正装置本身的超前相角和高频幅值衰减 D ．校正装置富裕的稳态性能 5、设离散系统闭环极点为i i i z j σω=+，则 C 。 A ．当0i ω=时，其对应的阶跃响应是单调的； B ．当0i σ<时，其对应的阶跃响应是收敛的； C 221i i σω+<时，其对应的阶跃响应是收敛的； D ．当0i ω=时，其对应的阶跃响应是等幅振荡。 三、 是非题 1、 对于线性定常负反馈控制系统， (1) 它的传递函数随输入信号变化而变化 ( × ) (2) 它的稳定性随输入信号变化而变化 ( × ) (3) 它的稳态误差随输入信号变化而变化 ( √ ) (4) 它的频率特性随输入信号变化而变化 ( × ) (5) 它的特征方程是唯一的 ( √ ) (6) 劳斯判据是根据系统闭环特征方程系数判别闭环系统稳定性的一种准则 ( √ ) (7) 奈氏判据是根据系统闭环频率特性判别闭环系统稳定性的一种准则 ( × )
过程控制系统与仪表复习题 一、判断题： 1. 过程控制系统中，需要控制的工艺设备(塔、容器、贮糟等)、机器称为被控对象。（√） 2. 扰动量是作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。（×） 答案：扰动量是除操纵变量外作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。 3. 由调节器输出至被调参数间的所有环节称为干扰通道。（×） 答案：由调节器输出至被调参数间的所有环节称为调节通道。 4. 过程控制系统的偏差是指设定值与测量值之差。（√） 5. 由控制阀操纵，能使被控变量恢复到设定值的物料量或能量即为操纵变量。（√） 6. 按控制系统的输出信号是否反馈到系统的输入端可分为开环系统和闭环系统。（√） 7. 在闭环控制系统中，按照设定值的情况不同，可分为定值控制系统、前馈控制系统、程序控制系统。（×） 答案：在闭环控制系统中，按照设定值的情况不同，可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。 8. 在一个定值控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态，也即被控变量变化率等于零的状态，称为系统的动态。（×） 答案：在一个定值控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态，也即被控变量变化率等于零的状态，称为系统的静态，静态是一种相对静止状态。 9. 对一个系统总是希望能够做到余差小，最大偏差小，调节时间短，回复快。（√） 10. 时间常数越小，被控变量的变化越慢，达到新的稳态值所需的时间也越长。（×） 答案：时间常数越大，被控变量的变化越慢，达到新的稳态值所需的时间也越长。 11. 时间常数指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新稳态值的63.2 %所需要的时间。（√） 12. 对干扰通道时间常数越小越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易。（×） 答案：时间常数越大越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易。 13. 放大倍数K 取决于稳态下的数值，是反映静态特性的参数。（√） 14. 对于控制通道来说希望τ越大越好，而对扰动通道来说希望τ适度小点好。（×） 答案：控制通道τ越小越好，而对扰动通道来说希望τ适度大点好 15. 对象特性放大系数Κm是动特性，时间常数Tm和滞后时间τm是测量元件和变送器的静态特性。（×） 答案：对象特性放大系数Κm是静特性，时间常数Tm和滞后时间τm是测量元件和变送器的动特性。 16. 对纯滞后大的调节对象，为克服其影响，可引入微分调节作用来克服。（×） 答案：微分作用能起到超前调节的作用，但不能克服纯滞后。 17. 当调节过程不稳定时，可增大积分时间或加大比例度，使其稳定。（√） 18. 比例调节过程的余差与调节器的比例度成正比，比例度越大则余差越大。（√） 19. 临界比例度法是在纯比例运行下通过试验，得到临界比例度δK 和临界周期TK，然后根据经验总结出来的关系，求出调节 器各参数值。（√） 20. 采用PID 调节器的条件是对象纯滞后较大。（×） 答案：采用PID 调节器的条件是对象纯滞后不能太大，否则应考虑采用其他控制方法。 21. 当生产不允许被调参数波动时，选用衰减振荡形式过渡过程为宜。（×） 答案：当生产不允许被调参数波动时，选用非周期衰减过程为宜。 22. 时间常数越小，对象受干扰后达到稳定值所需时间越短。（√） 23. 化工过程中，通常温度控制对象时间常数和滞后时间都较短。（×） 答案：化工过程中，通常温度控制对象时间常数和滞后时间都较大。应合理选择检测点。 24. 自动调节系统干扰通道放大倍数越大，则超调量越大；调节通道放大倍数越大，则超调量越小。（√） 25. 对象特性时间常数越长，则过程反应越快，易引起较长的过渡时间。（×） 答案：对象特性时间常数越长，则过程反应越慢，易引起较长的过渡时间。 26. 纯滞后时间长，将使系统超调量增加，干扰通道中纯滞后对调节品质没有影响。（√） 27. 测量滞后一般由测量元件特性引起，克服测量滞后的办法是在调节规律中增加积分环节。（×） 答案：微分作用能起到超前调节的作用，因此能克服纯滞后；积分作用能克服余差。 28. 目前国生产调节阀主要有有线性、等百分比、快开3 种流量特性。（√） 29. 积分作用可以消除余差，但要求用在对象时间常数较小，系统负荷变化较小的控制过程中。（√）
运动控制直流部分复习题 一、填空： 1. 调速系统的稳态性能指标主要是指和静差率。 2. 采用V-M系统，当系统处于深调速状态时，功率因数将较。 3. 直流调速系统中，晶闸管触发和整流装置的传递函数可近似成环节， 时间常数称为。 4. 晶闸管-电动机转速、电流双闭环调速系统中，环为内环，环为 外环。 5. 双惯性环节校正成典型Ⅰ型系统，引入的调节器是调节器。 6 直流调速的方法包括改变电枢回路电阻调速、调速和减弱磁通调速。7．闭环调速系统对于_ 的扰动具有抑制作用，而对于_ _的扰动则无能为力。 8．转速、电流双闭环调速系统中，调节_ _的限幅值可以调节系统最大电流；调节_ _的限幅值可以调节UPE的最大输出电压。 9．双极性直流PWM变换器的占空比，当时，输出平均电压为正，要使输出平均电压为负，应使。 二、选择题 1.下列说法正确的是（） A 积分调节器的输出决定于输入偏差量的历史过程。 B 比例控制可以使系统在偏差电压为零时保持恒速运行。 C 比例调节器可以实现无静差。 D 采用积分调节器动态相应快。 2.双闭环调速系统中电流调节器具备的作用为（） A 对负载变化起抗扰作用。 B 对电网电压波动起及时抗扰作用。 C 输出限幅决定允许的最大电流。 D 使转速跟随转速给定电压变化。 3.双闭环调速系统中转速调节器不具备的作用为（） A 对负载变化起抗扰作用。 B 对电网电压波动起及时抗扰作用。 C 输出限幅决定允许的最大电流。 D 使转速跟随给定电压变化。 4.在工程设计中，如果将系统校正成典型Ⅰ型系统的过程，KT值取为（）时为无超调。
A B C D 5. 采用工程设计法的双闭环直流调速系统中，电流环设计成典型（）型系统，引入的电流调节器为（）调节器。 A ⅠPI B ⅡPI C ⅠP D ⅡP 6. G-M直流调速系统中的G指的是哪一种直流电源（）。 A 直流发电机； B 静止整流器； C 脉宽调制电源； D 以上情况均可能。 三、分析与简答 1.在调速系统中，为什么在开环系统中晶闸管整流装置的控制电压前面没有加放大器，而在闭环之后要添加放大器？ 2. 双闭环调速系统中，电流调节器的作用各是什么？ 3.采用双极型PWM变换器的调速系统，当电动机停止时，电枢电流是否等于零，为什么？ 4. 假设某转速单闭环调速系统的电源电压突然降低，则该调速系统将如何进行 调节，请结合稳态结构图加以说明。 5. 转速、电流双闭环直流调速系统设计后，ASR限幅对应倍额定电流，但是在空 载额定励磁稳速运行时突加额定转矩负载，转速不能回到给定转速，请分析原因？ 6. 在转速、电流双闭环直流调速系统中，两个调节器均采用PI调节器。当系统带 额定负载运行时，转速反馈线突然断线，试分析系统进入稳态后调节器、转速、电枢电流的情况。 7. 写出直流电动机反馈闭环调速系统的临界放大系数表达式，并请说明表达式中各个参数含义。 8. 请写出双闭环调速系统起动过程的三个特点。 9. 请简述H型双极式PWM变换器的缺点。 四、设计题 1、某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据如下： 直流电动机220V、136A、1460r/min，C e=r，允许过载倍数λ=。 晶闸管装置放大系数40。 电枢回路总电阻Ω。 时间常数T l=，T m=。 电流反馈系数β=A（≈10V/），转速反馈系数α=r（≈10V/n N）。 将电流环校正成典型Ⅰ型系统，取KT=；将转速环校正成典型Ⅱ型系统，取h=5。电流环滤波时间常数；转速环滤波时间常数。 请选择并设计各调节器参数。 2、有一转速、电流双闭环调速系统,已知电动机参数为：P N =，U N =220V， I N=28A，n N=1490 r/min，电枢回路电阻R=Ω,允许电流过载倍数λ=，电 磁时间常数T L=，机电时间常数T m=，主电路采用三相桥式整流电路，触 发整流环节的放大倍数Ks=35，整流电装置内阻R res=Ω，平均失控时间常
第十二章自动化仪表基础知识 第一节测量误差知识 一、测量误差的基本概念 冶金生产过程大多具有规模大、流程长、连续化、自动化的特点，为了有效地进行工艺操作和生产控制，需要用各种类型的仪表去测量生产过程中各种变量的具体量值。虽然进行测量时所用的仪表和测量方法不同，但测量过程的机理是相同的，即都是将被测变量与其同种类单位的量值进行比较的过程。各种测量仪表就是实现这种比较的技术工具。对于在生产装置上使用的各种测量仪表，总是希望它们测量的结果准确无误。但是在实际测量过程中，往往由于测量仪表本身性能、安装使用环境、测量方法及操作人员疏忽等主客观因素的影响，使得测量结果与被测量的真实值之间存在一些偏差，这个偏差就称为测量误差。 二、测量仪表的误差。 误差的分类方法多种多样，如按误差出现的规律来分，可分为系统误差、偶然误差和疏失误差；按仪表使用的条件来分，有基本误差、辅加误差；按被测变量随时间变化的关系来分，有静态误差、动态误差；按与被测变量的关系来分，有定值误差、累计误差。测量仪表常凋的绝对误差、相对误差和引用误差是按照误差的数值表示来分类的。 1、绝对误差 绝对误差是指仪表的测量值与被测变量真实值之差。用公式表示为： △C=Cm-Cr 式（1-1） 试中Cm代表测量值，Cr代表真实值(简称真值)，△C代表绝对误差。事实上，被测变量的真实值并不能确切知道，往往用精确度比较高的标准仪器来测量同一被测变量，其测量结果当作被测变量的真实值。 绝对误差有单位和符号，但不能完整地反映仪表的准确度，只能反应某点的准确程度。我们将各点绝对误差中最大的称为仪表的绝对误差。绝对误差符号相反的值称为修正值。 2、相对误差 相对误差是指测量的绝对误差与被测变量之比。用公式表示为 式（1-2） 式中AC为测量的绝对误差，Cr为被测变量的真实值。 由上式可见，相对误差C0是一个比值，它能够客观地反映测量结果的准确度，通常以百分数表示。 如某化学反应釜中物料实际温度为300℃，仪表的示值为298．5℃。 求得测量的绝对误差 测量的相对误差 3、引用误差(相对折合误差或相对百分误差) 测量仪表的准确性不仅与绝对误差和相对误差有关，而且还与仪表的测量范围有关。工业仪表通常用引用误差来表示仪表的准确程度，即绝对值与测量范围上限或测量表量程的比值，以非分比表示：
一、填空题 1. 直流调速系统用的可控直流电源有：旋转变流机组（G-M系统）、静止可控整流器（V-M 统）、直流斩波器和脉宽调制变换器（PWM）。 2. 转速、电流双闭环调速系统的起动过程特点是饱和非线性控制、准时间最优控制和转速超调。 3. 交流异步电动机变频调速系统的控制方式有恒磁通控制、恒功率控制和恒电流控制三种。 4. 变频器从结构上看，可分为交交变频、交直交变频两类，从变频电源性质看，可分为电流型、电压型两类。 5. 相异步电动机的数学模型包括：电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程。 6. 异步电动机动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。 7. 常见的调速系统中，在基速以下按恒转矩调速方式，在基速以上按恒功率调速方式。 8. 调速系统的稳态性能指标包括调速范围和静差率。 9. 反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。 10. VVVF控制是指逆变器输出电压和频率可变的控制 11、转速、电流双闭环调速系统当中，两个调节器采用串级联接，其中转速反馈极性为负反馈、电流反馈极性为负反馈。 12、直流斩波器的几种常用的控制方法：①T不变，变ton——脉冲宽度调制（PWM）； ②ton不变，变T——脉冲频率调制（PFM）；③ton和T都可调，改变占空比——混合型。 13、转速、电流双闭环系统，采用PI调节器，稳态运行时，转速n取决于给定电压、ASR 的输出量取决于负载电流。 14. 各种电力拖动自动控制系统都是通过控制电动机转速来工作的。 15. V-M系统中，采用三相整流电路，为抑制电流脉动，可采用的主要措施是设置平波电抗器。 16、在单闭环调速系统中，为了限制全压启动和堵转电流过大，通常采用电流截止负反馈。 17、在α＝β配合控制的直流可逆调速系统中，存在的是直流平均环流，可用串接环流电抗器抑制。 18、采用PI调节器的转速、电流双闭环系统启动时，转速调节器经历不饱和、饱和、退饱和三种状态。 二、选择题 1. 带有比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为（A ） A、零； B、大于零的定值 C、小于零的定值； D、保持原先的值不变 2. 无静差调速系统的PI调节器中P部份的作用是（D ） A、消除稳态误差； B、不能消除稳态误差也不能加快动态响应 C、既消除稳态误差又加快动态响应； D、加快动态响应 3. 异步电动机变压变频调速时，采用（B ）控制方式，可获得一线性机械特性。 A、U1／f1=常值； B、Eg/f1=常值； C、Es/f1=常值； D、Er/f1=常值 4. 一般的间接变频器中，逆变器起（ B ）作用。 A、调压； B、调频； C、调压与逆变； D、调频与逆变 5. 转差频率控制变频调速系统的基本思想是控制（C ）。 A、电机的调速精度； B、电机的动态转矩；
过程控制系统复习题 一.选择题（每题2分，共10题，共20分） 1.过程控制系统由几大部分组成，它们是：( C ) A.传感器、变送器、执行器 B.控制器、检测装置、执行机构、调节阀门 C. 控制器、检测装置、执行器、被控对象 D. 控制器、检测装置、执行器 2. 在简单控制系统中，接受偏差信号的环节是( B )。 A .变送器 B. 控制器, C. 控制阀 D. 被控对象 3. 串级控制系统主、副对象的时间常数之比，T01/T02＝( )为好，主、副回路恰能发挥其优越性，确保系统高质量的运行。 A. 3～10 B. 2～8 C. 1～4 D. 1～2 4. 过渡过程品质指标中，余差表示( )。 A.新稳态值与给定值之差 B.测量值与给定值之差 C.调节参数与被调参数之差 D.超调量与给定值之差 5.PID调节器变为纯比例作用，则( )。 A. 积分时间置∞、微分时间置∞ B. 积分时间置0、微分时间置∞ C. 积分时间置∞，微分时间置0 D. 积分时间置0，微分时间置0 6.( )在阀芯行程比较小时，流量就比较大，随着行程的增加，流量很快地达到最大。 A. 快开流量特性 B. 线性流量特性 C. 抛物线流量特性 D. 等百分比流量特性 7.闭环控制系统是根据( )信号进行控制的。 A.被控量 B.偏差 C.扰动 D.给定值 8.衡量控制准确性的质量指标是( )。 A.衰减比 B.过渡过程时间 C.最大偏差 D.余差 9.对象特性的实验测取常用的方法是( )。 A.阶跃响应曲线法 B.频率特性法 C.比例积分法D．最小二乘法 10.用于迅速启闭的切断阀或两位式调节阀应选择( )的调节阀。 A.快开特性B．等百分比特性C．线性 D.抛物线特性 11.调节具有腐蚀性流体，可选用( )阀。 A.单座阀 B.双座阀 C.蝶阀D．隔膜阀 12.调节阀接受调节器发出的控制信号，把( )控制在所要求的围，从而达到生产过程的自动控制。 A. 操纵变量 B.被控变量 C. 扰动量 D. 偏差 13.串级调节系统主调节输出信号送给( )。 A．调节阀B．副调节器 C. 变送器 D. 主对象 14.在阶跃扰动作用下，过程控制系统的过渡过程出现的形式如下，( )是一种稳定控制系统 A.发散振荡过程 B.等幅振荡过程 C.衰减振荡过程 D.非振荡发散过程 15. 串级控制系统参数整定步骤应为( )。 A. 先主环，后副环 B.先副环后主环 C.只整定副环 D.没有先后顺序 16. 引起被调参数偏离给定值的各种因素称( )。 A.调节 B.扰动 C.反馈 D.给定
一、填空题 1、控制系统的动态性能指标是指跟随指标和抗扰指标，而调速系 统的动态指标通常以抗扰性能指标为主 2、直流电机调速方法有变压调速、电枢串电阻调速和弱磁调速。异 步电动机调速方式常见有6种分别是：降压调速、差离合调速、转子串电阻调速、串级调速和双馈电动机调速、变级调速、变压变频调速。其中转差率不变型有：变级调速、变压变频调速，只有变压变频应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统。 同步电动机按频率控制方式不同分为：他控式变频调速和自控式变频调速。（变电阻调速：有级调速。变转差率调速：无级调速。调压调速：调节供电电压进行调速） 按按转差功率可以怎么划分电动机:转差功率消耗型、转差功率不变型、转差功率馈送型 3、对于异步电动机变压变频调速，在基频以下，希望维持气隙磁 通不变，需按比例同时控制定子电压和定子频率，低频时还应当抬高电压以补偿阻抗压降，基频以下调速属于恒转矩调速； 而基频以上，由于电压无法升高，只好仅提高定子频率而迫使磁通减弱，相当直流电动机弱磁升速情况，基频以上调速属于恒功率调速。 4、对于SPWM型逆变器，SPWM的含义为正弦波脉宽调制，以正弦波 作为逆变器输出的期望波形，SPWM波调制时，调制波为频率和期望波相同的正弦波，载波为频率比期望波高得多的等腰三角波，SPWM型逆变器控制方式有同步调制、异步调制、混合调制。
SPWM 型逆变器的输出的基波频率取决于正弦波。SPWM 控制技术 包括单极性控制和双极性控制两种方式。 5、调速系统的稳定性能指标包括调速范围和静差率 6、供变压调速使用的可控直流电源有：旋转交流机组（G-M 系统）、静止式可控整流器（V-M 系统）与直流斩波器（PWM-M 系统）或脉宽调制变换器。 7、典型 I 型系统与典型 II 型系统相比, 前者跟随性能好、超调小，但抗扰性能差。 典型I 型系统和典型Ⅱ型系统在稳态误差和动态性能上有什么区别？ 答：稳态误差：对于典型I 型系统，在阶跃输入下，稳态时是无差的；但在斜坡输入下则有恒值稳态误差，且与K 值成反比；在加速度输入下稳态误差为∞ 。对于典型II 型系统，在阶跃和斜坡输入下，稳态时均无差；加速度输入下稳态误差与开环增益K 成反比。 动态性能：典型 I 型系统在跟随性能上可以做到超调小，但抗扰性能稍差；典型Ⅱ型系统的超调量相对较大，抗扰性能却比较好。 8、数字测速中,T 法测速适用于低速,M 法测速适用于高速。 9、PI 调节器的双重作用是指：一是比例部分加快动态进程；二是积 分部分最终消除偏差。 10、 直流调速系统的理论依据φ e n C R I U d d -= ，交流调速系统的理论依据)1(60n s p f -=。 11、交-直-交电压型变频器的主要电路基本组成为整流器、直流平滑电路、逆变器。 12、在交-直-交逆变器中，直流侧所用滤波元件为大电容，因而直流电压波形比较平直，在理想情况下是一个内阻为零的恒压源，成
第一章 绪论 自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控变量）自动地按照预定的规律运行。 自动控制系统的基本体系：物理量和系统结构。 恒值控制系统：系统输入量为恒定值，输出量也为恒定值且输出量在任何扰动作用下经过暂短的过渡过程后均能稳定在原来的恒值或其附近。 位置随动控制系统：又称伺服系统。系统输入量为事先未知随时间变化的函数，其控制要求是输出量迅速、平稳地跟随输入量的变化（追踪系统）。 程序控制系统：输入量的变化规律预先确知，其控制要求是被控量快速、准确地加以复现。 第三章 电力拖动控制系统按被控制量的不同分为两大类： 1、调速系统：以电动机的转速为被控制量的系统。它是最基本的电力拖动控制系统。 2、位置伺服系统：以生产机械的角位移或直线位移为被控制量的系统，又称为位置随动系统。 他励直流电动机的机械特性 转矩方程： 转速方程： 机械特性方程： R--电枢回路总电阻，包含电枢电阻R a 和附加电阻R ad 。 C e =K e Φ—电动势转速比 ；K e —电动势系数；C m =K m Φ –转矩电流比K e C m =9.55C e K m —转矩系数K m =9.55； n 0—电动机的空载转速，在Φ不变即励磁电流I f 不变时，只与电枢电压有关。 Δn--转速降，ρ是特性斜率，表明随负载增大转速降落的速率。ρ 值大，相同负载转矩下的转速降落大，特性“软”；反之，则特性“硬”。 在电动机结构不变时，可以改变 电枢回路端电压，改变电枢回路串联电阻（附加电阻），改变励磁磁通 来改变电动机的机械特性。 直流电动机调速方法：①调压调速：调节电枢供电电压U 。②调磁调速：减弱励磁磁通Φ。 ③调阻调速：改变电枢回路电阻R 。 直流调速系统以调压调速为主原因：改变电阻只能有级调速（有级调速：在调速过程中，电动机的转速不能连续调节，只有有限的几级，称有级调速）；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。 因此，自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。 常用的可控直流电源有以下三种：1）旋转变流机组G-M ， 2）静止式可控整流器V-M ，3）直流斩波器或脉宽调制变换器PWM 斩波电路输出电压的三种调制方式：（1）T 不变，变 t on —脉冲宽度调制（PWM ）， （2）t on 不变，变 T —脉冲频率调制（PFM ），（3）t on 和 T 都可调，改变占空比—混合型。 试述V-M 调速系统和PWM 调速系统的组成及各自的工作原理和优缺点。 V-M 调速系统工作原理：通过调节触发装置的控制电压U c 来移动触发脉冲的相位，从而改变平均整流电压U d ，实现平滑调速。 优点：1、晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。2、在控制作用的快速性上，变流机组是秒级，而晶闸管整流器是毫秒 a m a m I I K T C =Φ=e a e a C RI U K RI U n -= Φ-=Δn n T n T C C R C U n m e e -=-=-= 00ρΦ ==e e K U C U n 0
一、单项选择题 1.只能实现有级调速调速方式为（ C ） 2.调速系统的静差率指标，应以（ D ） 3.某直流调速系统电动机额定转速nN=1430r/min，额定速降ΔnN=115r/min，当要求静差率s≤30%时，允许的 调速范围是（ C ） 4.对自动调速系统来说，主要的扰动量是（B） 5.如果要改变双闭环无静差V-M系统的转速，可调节（ C ） 6.转速电流双闭环调速系统在稳态工作点上时，控制电压不取决于（D） 7.不是跟随性能指标是（D ） 8.在转速电流双闭环调速系统中，选用了典型I型系统，是因为电流环（ A ） 9.两组晶闸管装置反并联的可逆V-M系统在一定控制角下稳定工作时出现的环流叫做（A ） 10.在配合无环流可逆系统中，可采用配合控制的触发移相方法对其进行控制，但需将两组晶闸管装置的触发脉 冲的初始相位都整定在（C ） 11.在两组晶闸管反并联的可逆V-M系统中，当正组的控制角小于反组的逆变角时，将会产生（B ） 12.交-直-交PWM变压变频器中，逆变器起作用是（A ） 13.当交流电动机由常规的六拍阶梯波逆变器供电时，磁链轨迹是一个（A ） 14.不是异步电动机动态数学模型的特点为（B ） 15.不是直接转矩控制的特点为（A ） 16.采用旋转编码器的数字测速方法不包括（ D ） 17.交流电动机带恒转矩负载作调压调速时，其转差功率与转差率（ A ） 18.在低频输出时采用异步调制方式，高频输出时切换到同步调制方式为（ D ） 19.不是异步电动机动态数学模型的特点。（D ） 20.电流跟踪PWM控制时，当环宽选得较大时（ A ） 21.只能实现有级调速调速方式为（ C ） 22.调速系统的静差率指标，应以（ D ） 23.某直流调速系统电动机额定转速n N=1430r/min，额定速降Δn N=115r/min，当要求静差率s≤30%时，允许的 调速范围是（C ） 24.对自动调速系统来说，主要的扰动量是（B） 25.如果要改变双闭环无静差V-M系统的转速，可调节（ C ） 26.转速电流双闭环调速系统在稳态工作点上时，控制电压不取决于（B ） 27.不是跟随性能指标是（ D ） 28.在转速电流双闭环调速系统中，选用了典型I型系统，是因为电流环（ A ） 29.两组晶闸管装置反并联的可逆V-M系统在一定控制角下稳定工作时出现的环流叫做（A ） 30.在配合无环流可逆系统中，可采用配合控制的触发移相方法对其进行控制，但需将两组晶闸管装置的触发脉 冲的初始相位都整定在（ C ） 31.不适合使用矢量控制方式是（ B ） 32.PMW变压变频器，通过它可同时调节电压和频率，其可控的是（B ）。
1 .转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是 A. PID B. PI C. P D. PD 2 .静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬,静差率 A.越小 B.越大 C.不变 D.不确定 3?下列异步电动机调速方法属于转差功率消耗型的调速系统是 A.降电压调速 B.串级调速 C.变极调速 D .变压变频调速 4 ?可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速的是 A. 比例控制 B. 积分控制 C.微分控制 D.比例微分控制5?控制系统能够正常运行的首要条件是 A. 抗扰性 B. 稳定性 C. 快速性 D. 准确性6?在定性的分析闭环系统性能时，截止频率 3 c越低，则系统的稳定精度 A.越咼 B.越低 C.不变 D.不确定 7 ?常用的数字滤波方法不包括 A.算术平均值滤波 B.中值滤波 C. 中值平均滤波 D. 几何平均值滤波 8 ?转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是 A. ACR .AVR C . ASR .ATR 9.双闭环直流调速系统的起动过程中不包括 A.转速调节阶段 B.电流上升阶段 C.恒流升速阶段 D.电流下降阶段 11.下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是 A.饱和非线性控制.转速超调 C .准时间最优控制 D.饱和线性控制 12 .下列交流异步电动机的调速方法中，应用最广的是 A.降电压调速 B.变极对数调速 C .变压变频调速.转子串电阻调速 13 . SPWM技术中，调制波是频率和期望波相同的 A.正弦波 B .方波.等腰三角波D .锯齿波 14 .下列不属于异步电动机动态数学模型特点的是 A.高阶 B.低阶 C .非线性 D .强耦合 15 .在微机数字控制系统的中断服务子程序中中断级别最高的是 A. 故障保护 B . PWMfe成 C .电流调节D .转速调节 16 .比例微分的英文缩写是 A. PI B. PD C. VR D. PID 17 .调速系统的静差率指标应以何时所能达到的数值为准 A.平均速度 B.最高速 D.任意速度 20 .采用旋转编码器的数字测速方法不包括 A. M法 B. T法 C. M/T 法 21.转速电流双闭环调速系统中转速调节器的英文缩写是 A . ACR B . AVR C . ASR D . ATR 22 .下列关于转速反馈闭环调速系统反馈控制基本规律的叙述中，错误的是
《过程控制系统》复习题 一、填空题 1．随着控制通道的增益K 0的增加，控制作用 ，克服干扰的能力 ， 系统的余差 ，最大偏差 。 2．从理论上讲，干扰通道存在纯滞后， 系统的控制质量。 3．建立过程对象模型的方法有 和 。 4．控制系统对检测变送环节的基本要求是 、 和 。 5. 控制阀的选择包括 、 、 和 。 6．防积分饱和的措施有 、 和 。 7．如果对象扰动通道增益f K 增加，扰动作用 ，系统的余差 ， 最大偏差 。 8．在离心泵的控制方案中，机械效率最差的是 。 9．DDZ-Ⅱ型仪表由220V 交流电压单独供电，DDZ-Ⅲ型仪表由 统一供电。 10．对PID 调节器而言，当积分时间I T →∞，微分时间0D T =时，调节器呈 调节特 性。 11．在相同的条件下，用同一仪表对某一工艺参数进行正反行程的测量，相同的被测量值得 到的正反行程测量值的最大差值称为 。 12．由于系统中物料或者能量的传递需要克服一定的阻力而产生的滞后被称为___________。 13．在被控对象的输入中，_______________应该比干扰变量对被控变量的影响更大。 14．按照给定值对控制系统进行分类，如果给定值按事先设定好的程序变化，则控制系统为_______________。 15．当系统的最大超调量与最大偏差相等时，系统的余差值等于___________。 16．确定调节阀气开气关型式主要应考虑________________。 17．常用的抗积分饱和措施有限幅法和____________。 18与反馈控制能够克服所有干扰不同，前馈控制能够克服_________种干扰。 二、 单选题 1. 下列（ ）不是测量仪表的技术性能指标。
∑??=i i i s s Q s H ) ()(1 )(第一章：1 闭环系统（或反馈系统）的特征：采用负反馈，系统的被控变量对控制作用有直接影响，即被控变量对自己有控制作用 。2 典型闭环系统的功能框图。 自动控制 在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。 自动控制系统 由控制器和被控对象组成，能够实现自动控制任务的系统。 被控制量 在控制系统中．按规定的任务需要加以控制的物理量。 控制量 作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星．也称控制输入。 扰动量 干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量，也称扰动输入或干扰掐入。 反馈 通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端，与输入信号相比较。反送到输入端的信号称为反馈信号。 负反馈 反馈信号与输人信号相减，其差为偏差信号。 负反馈控制原理 检测偏差用以消除偏差。将系统的输出信号引回插入端，与输入信号相减，形成偏差信号。然后根据偏差信号产生相应的控制作用，力图消除或减少偏差的过程。 开环控制系统 系统的输入和输出之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响，这样的系统称为开环控制系统。开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。 闭环控制系统 凡是系统输出端与输入端存在反馈回路，即输出量对控制作用有直接影响的系统，叫作闭环控制系统。 自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。 复合控制系统 复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。它在闭环控制的基础上，用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道，用以提高系统的精度。 自动控制系统组成 闭环负反馈控制系统的典型结构如图1．2所示。组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件 1．给定元件 给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号)，这个控制输入信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。给定元件通常不在闭环回路中。2．测量元件 测量元件也叫传感器，用于测量被控制量，产生与被控制量有一定函数关 系的信号。被控制量成比例或与其导数成比例的 信号。测量元件的精度直接影响控制系统的精度应使测量元件的精度高于系统的精度，还要有足够宽的频带。3．比较无件 用于比较控制量和反馈量并产生偏差信号。电桥、运算放大器可作为电信号的比较元件。有些比较元件与测量元件是结合在一起的，如测角位移的旋转变压器和自整 角机等。4．放大元件 对信号进行幅值或功率的 放大，以及信号形式的变换．如交流变直流的相敏整流或直流变交流的相敏调制。5．执行元件 用于操纵被控对象，如机械位移系统中的电动机、液压伺服马达、温度控制系统中的加热装置。执行元件的选择应具有足够大的功率和足够宽的频带。6．校正元件 用于改善系统的动态和稳态性能。根据被控对象特点和性能指标的要求而设计。校正元件串联在由偏差信号到被控制信号间的前向通道中的称为串联校正；校正元件在反馈回路中的称为反馈校正。7．被控对象 控制系统所要控制的对象，例如水箱水位控制系统中的水箱、房间温度控制系统中的房间、火炮随动系统中的火炮、电动机转速控制系统中电机所带的负载等。设计控制系统时，认为被控对象是不可改变的，它的输出即为控制系统的被控制量。8．能源元件 为控制系统提供能源的元件，在方框图中通常不画出。 对控制系统的基本要求1．稳定性 稳定性是系统正常工作的必要条件。2．准确性 要求过渡过程结束后，系统的稳态精度比较高，稳态误差比较小．或者对某种典型输入信号的稳态误差为零。3．快速性 系统的响应速度快、过渡过程时间短、超调量小。系统的稳定性足够好、频带足够宽，才可能实现快速性的要求。 第二章：1、建立系统的微分方程，绘制动态框图并求传递函数。3、传递函数 在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为传递函数。传递函数的概念适用于线性定常单输入、单输出系统。求传递函数通常有两种方法：对系统的微分方程取拉氏变换，或化简系统的动态方框图。对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络，一般采用运算阻抗的方法求传递函数。4、结构图的变换与化简 化简方框图是求传递函数的常用方法。对方框图进行变换和化简时要遵循等效原则：对任一环节进行变换时，变换前后该环节的输人量、输出量及其相互关系应保持不变。化简方框图的主要方法就是将串联环节、并联环节和基本反馈环节用一个等效环节代替。化简方框图的关键是解除交叉结构， 即移动分支点或相加点，使被简化的环节中不存在与外部直接相连的分支点和相加点。5、利用梅森(Mason)公式求传递函数。 )(s Q i 第i 条前向通路传递函数的乘积。?流图的特征式= 1 - 所有回路传递函数乘积之和+每两个互不接触回路传递函数乘 积之和-每三个 (1) ∑∑-+ b c c b a a L L L ..........条前向通路接触的回路 中处除去与第从余子式i ,??i 第三章：1、一阶系统对典型输入信号的输出响应。（单位）阶跃函数（Step function ）0,)(1≥t t ;（单位）斜坡函数（Ramp
过程控制系统复习题 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
过程控制系统复习题 一.选择题（每题2分，共10题，共20分） 1.过程控制系统由几大部分组成，它们是：( C ) A.传感器、变送器、执行器 B.控制器、检测装置、执行机构、调节阀门 C. 控制器、检测装置、执行器、被控对象 D. 控制器、检测装置、执行器 2. 在简单控制系统中，接受偏差信号的环节是( B )。 A .变送器 B. 控制器, C. 控制阀 D. 被控对象 3. 串级控制系统主、副对象的时间常数之比，T01/T02＝( )为好，主、副回路恰能发挥其优越性，确保系统高质量的运行。 A. 3～10 B. 2～8 C. 1～4 D. 1～2 4. 过渡过程品质指标中，余差表示( )。 A.新稳态值与给定值之差 B.测量值与给定值之差 C.调节参数与被调参数之差 D.超调量与给定值之差 调节器变为纯比例作用，则( )。 A. 积分时间置∞、微分时间置∞ B. 积分时间置0、微分时间置∞ C. 积分时间置∞，微分时间置0 D. 积分时间置0，微分时间置0 6.( )在阀芯行程比较小时，流量就比较大，随着行程的增加，流量很快地达到最大。 A. 快开流量特性 B. 线性流量特性 C. 抛物线流量特性 D. 等百分比流量特性 7.闭环控制系统是根据( )信号进行控制的。 A.被控量 B.偏差 C.扰动 D.给定值 8.衡量控制准确性的质量指标是( )。 A.衰减比 B.过渡过程时间 C.最大偏差 D.余差
9.对象特性的实验测取常用的方法是( )。 A.阶跃响应曲线法 B.频率特性法 C.比例积分法 D．最小二乘法 10.用于迅速启闭的切断阀或两位式调节阀应选择( )的调节阀。 A.快开特性 B．等百分比特性 C．线性 D.抛物线特性 11.调节具有腐蚀性流体，可选用( )阀。 A.单座阀 B.双座阀 C.蝶阀 D．隔膜阀 12.调节阀接受调节器发出的控制信号，把( )控制在所要求的范围内，从而达到生产过程的自动控制。 A. 操纵变量 B.被控变量 C. 扰动量 D. 偏差 13.串级调节系统主调节输出信号送给( )。 A．调节阀 B．副调节器 C. 变送器 D. 主对象 14.在阶跃扰动作用下，过程控制系统的过渡过程出现的形式如下，( )是一种稳定控制系统 A.发散振荡过程 B.等幅振荡过程 C.衰减振荡过程 D.非振荡发散过程 15. 串级控制系统参数整定步骤应为( )。 A. 先主环，后副环 B.先副环后主环 C.只整定副环 D.没有先后顺序 16. 引起被调参数偏离给定值的各种因素称( )。 A.调节 B.扰动 C.反馈 D.给定 17.依据所测物理量的不同, 控制系统可分为( )。 A.压力控制系统、物位控制系统、流量控制系统、温度控制系统等 B.指示型、记录型、讯号型、远传指示型、累积型等 C.离散型和连续型