复习(过程控制)答案

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1、复习:看图分析题：1下图为某控制系统采用I调节时，在不同的积分速度S0下的响应过程。试说明图示箭头方向代表积分速度S0作何种改变？并总结积分速度S0改变对响应过程影响。1答：图示箭头方向代表积分速度S0作增大改变。增大积分速度将会降低控制系统的稳定程度，直到最后出现发散的振荡过程。积分速度愈大，调节阀的动作愈快，就愈容易引起和加剧振荡，与此同时，振荡频率将愈来愈高，最大动态偏差则愈来愈小。被调量最后都没有偏差，这是I调节器的特点。2下图为某控制系统采用PD调节时，不同的微分时间TD下的响应过程。试说明图示箭头方向代表微分时间TD作何种改变？并总结微分时间TD改变对响应过程影响。2答：图示箭头方

2、向代表微分时间TD作减小改变。微分调节动作总是力图抑止被调量的振荡，它有提高控制系统稳定性的作用。适度引入微分动作后，可以允许稍许减小比例带，同时保持衰减率不变。大多是PD控制系统随着微分时间增大，其稳定性提高，表现在可以减少偏差，减少短期最大偏差和提高了振荡频率。但某些特殊系统也有例外,当TD超出某一上限值后，系统反而变得不稳定了。3.对象的阶跃响应曲线如下图。用一阶惯性环节加纯迟延来近似对象的阶跃响应曲线,试用作图法来辨识系统的传递函数。yS)-y(0)Au计算题1对某温度控制系统采用PID调节器。在调节阀扰动量Au=40%时，测得温度控制对象的阶跃响应特性参数：稳定时温度变化A0(8)=

3、300时间常数T=100s；纯迟延时间t=10s。温度变送器量程为0100卫温度变送器和调节器均为DDZ-皿型仪表。 试用动态特性参数法(Z-N公式)选择PID调节器参数，已知干扰系数F计算公式中的a=1.73，试求调节器6、TITD的刻度值。1解：采用动态特性参数法，按Z-N公式：KK=1.2(-)-1.0cT计算等效调节器的等效比例增益，即：K=兰匚)-1.0=12(巴)-1=12(%/C)cKT30/30100因为等效调节器用调节器、变送器和调节阀组成，因此：K=K*KKccmv其中变送器转换系数：K=券4(mA/C)m100-0调节阀的转换系数：K=型二0(%/mA)m20-4这样调节

4、器的比例增益实际值为：KK*=一cKKmv1220-4100-0=12x1000204相应的比例带实际值为：5*丄二8.3%12T*T调节器积分时间TI的实际值为：节=2.0(亍)1.onT;=2.0t=20(s)T*T调节器微分时间TD的实际值为：-d=0.5(亍)1.0nT*=0.5t=5(s)TQ干扰系数F为：F=1+a(tD)-1+1.73=2.73I相应的比例带刻度值为：5=F5*=22.659%T*调节器积分时间TI的刻度值为：T=-F-=7.326调节器微分时间TD的刻度值为：Td=FT*=13.65(s)2已知对象控制通道（包括被控对象、测量变送器、调节阀组成）阶跃响应曲线数据

5、如F表所示，调节量阶跃变化Au=50%。时间/min00.20.40.60.81.01.2被调量200.1201.1204.0227.0251.0280.0302.5时间/min1.4161.82.02.22.4被调量318.0329.5336.0339.0340.5341.0 用一阶惯性环节加纯迟延近似该对象，试用两点法确定K、T和t值（片=08、t2=1.2）；应用稳定边界法选择PI调节器参数6、耳。2解：k=341一2.1=2.81850Ay*（1）二y(t)-y(0)y(2.4)-y(0)二0.567Ay*(t2)二y(t)-y(0)2y(2.4)-y(0)二0.727T=lnl-Ay

6、*(t)-ll-Ay*(t)二0.47(min28.2(sec)122l；1-A；X-:n：-a：罟=0.589(min)=35.34(sec)12系统数学模型为：G（s）=-K-e-TsTs+1K 频率特性为：G（妙）=je卞-arctgg)t=-k=t=120.74。=120.74crcrcr180=竺xk=0.0596cr180t由式：cr(2分)T二0.85TIcr=0.694cr二0,85x2xk二89.58(-)cr3对某温度控制系统采用PID调节器启知:临界比例带6=30%,临界振荡周期Tcr=40scr试用稳定边界法选择PID调节器参数6、耳、TD；已知干扰系数F计算公式中的a

7、=1.46，试求调节器6、片、TD的刻度值。3解：采用稳定边界法，可得调节器的比例带实际值为：5*二1.678二50.1%cr调节器积分时间耳的实际值为：T*二0.5T二30(s)Icr调节器微分时间TD的实际值为：T*二0.125T”二7.5(s)T干扰系数F为：F=1+a(d)=1+1.46=2.46TI相应的比例带刻度值为：8=F5*=123.246%T*调节器积分时间耳的刻度值为：T=方=12.195(s)调节器微分时间TD的刻度值为：Td=FT*=18.45(s)y*(1)二y(t)y(0)y(400)y(0)二0.409y*(t2)二y(t)y(0)2y(400)y(0)二0.69

8、64已知一液位对象，其矩形脉冲响应试验结果如下表所示：t/s01020406080100120140160180h/cm000.20.61.2161.82.01.91.71.6t/s200220240260280300320340360380400h/cm10.80.70.70.60.60.40.20.20.150.15已知矩形脉冲幅ffiAu=30%阀门开度变化，脉冲宽度At=20s,液位变送器量程为02005且液位变送器和调节阀均为DDZ-m型仪表。试将该矩形脉冲响应曲线转换为阶跃响应曲线；用一阶惯性环节加纯迟延近似该对象，试用两点法确定K、T和t值(=120、t2=180)；应用特性参数

9、法选择PI调节器参数6、TIO4解：将矩形脉冲响应曲线转换为阶跃响应曲线：yi(t)=y(t)+yi(t-At)，可得数据如下:t/s01020406080100120140160180h/cm000.20.82365.47.49.31112.6t/s200220240260280300320340360380400h/cm13614.415.115.816.41717.417.617.817.9518.1tt-2二90.254(s)ln1Ay*(t)ln1Ay*(t)12tln1Ay*(t)tln1Ay*(t)-2+2-ln1Ay*(t)ln1Ay*(t)12系统数学模型为：G(s)=-e-TsTs+1根据Z-N公式：KK=0.9(】)-i.o=1.12nK=1.87cTcT*T亠=3.33()1.0nT*=3.33t=241.532(s)TTi因为等效调节器由调节器、变送器和调节阀组成，因此其中变送器转换系数：Km2042000调节阀的转换系数：K1000204(%/mA)这样调节器的比例增益实际值为：K*=一cKKmv1.8720-4100-0x200-020-43.741相应的比例带实际值为：5*二二26.74%K*c