2021年单回路控制综合系统.doc

第一章 单回路控制系统
何谓控制通道？何谓干扰通道？它们特征对控制系统质量有什么影响？
控制通道——是指操纵变量和被控变量之间信号联络；
干扰通道——是指干扰作用和被控变量之间信号联络。
（1） 控制通道特征对系统控制质量影响：（从K、T、τ三方面）
控制通道静态放大倍数越大，系统灵敏度越高，余差越小。但伴随静态放大倍数增大，系统稳定性变差。
控制通道时间常数越大，经过容量数越多，系统工作频率越低，控制越不立即，过渡过程时间越长，系统质量越低，但也不是越小越好，太小会使系统稳定性下降，所以应该合适小部分。
控制通道纯滞后存在不仅使系统控制不立即，使动态偏差增大，而且还还会使系统稳定性降低。
（2） 干扰通道特征对系统控制质量影响：（从K、T、τ三方面）
干扰通道放大倍数越大，系统余差也越大，即控制质量越差。
干扰通道时间常数越大，阶数越高，或说干扰进入系统位置越远离被控变量测量点而靠近控制阀，干扰对被控变量影响越小，系统质量则越高。
干扰通道有没有纯滞后对质量无影响，不一样只是干扰对被控变量影响向后推迟一个纯滞后时间τ0。
怎样选择操纵变量？
1）考虑工艺合理性和可实现性；
2）控制通道静态放大倍数大于干扰通道静态放大倍数；
3）控制通道时间常数应合适小些为好，但不易过小，通常要求小于干扰通道时间常数。干扰动通道时间常数越大越好，阶数越高越好。
4）控制通道纯滞后越小越好。
控制器百分比度δ改变对控制系统控制精度有何影响？对控制系统动态质量有何影响？
百分比度δ越小，系统灵敏度越高，余差越小。伴随δ减小，系统稳定性下降。
-42为一蒸汽加热设备，利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出。试问：影响物料出口温度关键原因有哪些？假如要设计一温度控制系统，你认为被控变量和操纵变量应选谁？为何？假如物料在温度过低时会凝结，应怎样选择控制阀开闭形式及控制器正反作用？
答：影响物料出口温度原因关键有蒸汽流量和温度、搅拌器搅拌速度、物料流量和入口温度。被控变量应选择物料出口温度，操纵变量应选择蒸汽流量。物料出口温度是工艺要求直接质量指标，测试技术成熟、成本低，应该选作被控变量。可选作操纵变量因数有两个：蒸汽流量、物料流量。后者工艺不合理，所以只能选蒸汽流量作为操纵变量。控制阀应选择气关阀，控制器选择正作用。
图1-43为热交换器出口温度控制系统，要求确定在下面不一样情况下控制阀开闭形式及控制器正反作用：
 被加热物料在温度过高时会发生分解、自聚；
‚ 被加热物料在温度过低时会发生凝结；
ƒ 假如操纵变量为冷却水流量，该地域最低温度
在0℃以下，怎样预防热交换器被冻坏。
答：控制阀选气开阀，选反作用控制器。
‚ 控制阀选气关阀，选正作用控制器。
ƒ 控制阀选气关阀，选反作用控制器。
单回路系统方块图图1-44所表示。试问当系统中某组成步骤参数发生改变时，系统质量会有何改变？为何？
（1）若T0增大； （2）若τ0增大； （3）若Tf增大； （4）若τf增大。
答：（1）T0 增大，控制通道时间常数增大，会使系统工作频率降低，控制质量变差；
（2）τ0 增大，控制通道纯滞后时间增大，会使系统控制不立即，动态偏差增大，过渡过程时间加长。
（3）Tf 增大，超调量缩小1/Tf倍，有利于提升控制系统质量；
（4）τf 增大对系统质量无影响，当有纯滞后时，干扰对被控变量影响向后推迟了一个纯滞后时间τf 。
第二章 串级控制系统
2．1 和单回路系统相比，串级控制系统有些什么特点？
(1) 串级系统因为副回路存在, 使等效副对象时间常数减小，改善了对象特征,使系统工作频率提升。
(2) 串级控制系统有较强抗干扰能力，尤其是干扰作用于副环情况下,系统抗干扰能力会更强。
(3) 串级系统含有一定自适应能力。
2．2 为何说串级控制系统主控制器正、反作用方法只取决于主对象放大倍数符号，而和其它步骤无关？
主环内包含有主控制器,副回路,
“1”步骤,主变送器放大倍数通常为正,所以主控制器正反作用只取决于主对象放大倍数符号。假如主对象放大倍数符号为正,则主控制器为反作用,反之, 则主控制器为正作用。
2．5 试说明为何整个副环可视为一放大倍数为正步骤来看？
副回路所起作用是使副变量依据主调整器输出进行控制，是一随动系统。所以整个副回路可视为一放大倍数为正步骤来看。
2．6 试说明在整个串级控制系统中主、副控制器之一正、反作用方法选错会造成怎样危害？
当主、副控制器有一个正反作用方法选错时,就会造成系统主回路或副回路按正反馈控制,当被控变量出现偏差时,系统