热工自动控制复习材料

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第一章

1.被控对象：被调节的机器设备或生产过程 被控量：系统中被控参数 扰动：影响被调量的所有因素

给定值：根据生产要求被调量规定值

调节机构：在调节作用下，用来改变进入被控对象的物质或能量的装置 2.系统方框图可以由什么构成，一个复杂的控制系统由哪些基本的连接方式构成

系统方框图可以由环节机构构成，一个复杂的控制系统由串并联和反馈连接构成

3.自动控制系统的分类

Ⅰ、按给定值的形式分类：①恒值控制系统 ②程序控制系统 ③随动控制系统 ④比值控制系统

Ⅱ、按系统中信号的形式分类：① 连续系统 ②离散系统 Ⅲ、按工作方式分类：①开环控制系统 ②闭环控制系统

Ⅳ、按系统的复杂程度分类：①单回路控制系统②多回路控制系统

Ⅴ、按系统的动态特性分类：①线性系统和非线性系统 ②时变系统和定常系统 Ⅵ、按控制规律分类：①程序和顺序控制 ②比例积分微分(PID)控制 ③最少拍控制 ④复杂规律控制 ⑤智能控制

VII按系统中被调量和被调量的数目分类:①单输入、单输出系统 ②多输入、多输出系统

4.衡量一个控制系统的质量可以通过：①稳定性 ②准确性 ③快速性

5.稳定性一般用什么进行反映，调节过程根据过渡过程的形态不同分为哪几种？（会画过渡过程的形态图）最佳稳定性指标是多少？稳定性一般用衰减率品质指标反映

Ψ=1非周期；Ψ=0等幅振荡；0<Ψ<1衰减振荡；Ψ<0渐扩振荡调节过程；最佳0.75~0.9

6.动态偏差：静态偏差：t→∞时,偏差的大小

e∞；动态偏差：系统在过渡过程

e（t）的最大值,记为

e

M

7.快速性用系统的调节时间来反映

系统调节时间（即系统受扰动后从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态所需时间）可反应系统的快速性。

8.画出采用前反馈控制系统来调节容器内热水温度的示意图，并对其工作原理进行解释，并支持这种做法相对单独反馈或者反馈的有点存在（自己解决，哥们无能为力，呵呵呵。）

第二章

1.描写无（有）自平衡能力对象动态特性的特征参数有哪些？（自己解决，哥们无能为力，呵呵呵。）

2.请简要叙述热工过程对象的特点，并说明热工过程控制系统的任务是什么？ （1）合理选择调节系统的结构 （2）合理选择PID调节器的参数

3.什么是飞升曲线？典型热工对象的飞升曲线有哪几种，画出各自的飞升曲线，写出各自的特征参数，并作简要说明（自己解决，哥们无能为力，呵呵呵。）

4.对于飞升曲线，在转换成传递函数时，常用的两种方法是什么？

切线法和两点法

5.基本的调节规律有哪三种，三种调节规律如何描述的 ，比较三种调节规律的优缺点

P54 比例(P)调节规律、积分(I)调节规律、微分(D)调节规律

比例(P)调节规律:在比例调节规律中使调节器中调节量m与偏差e成正比是最基本的调节规律.

积分(I)调节规律：使调节器中调节量m与偏差e对时间的积分成比例的调节量规律 微分(D)调节器:调节作用仅与偏差的变化速度成比例,而与偏差无关,不能单独使用.

6.热工过程自动控制中采用的工业调节器有哪几种？各种工业调节器的优缺点？ 比例(P)调节器：只能保证过程稳定性，不能保证无差运动和无动态偏差 比例积分(PI)调节器：能保证稳定性和无差运动，不能无动态偏差 比例微分(PD)调节器：能稳定性和无动态偏差，不能无差运动 比例积分微分(PID)调节器：都能保证

请分析由于积分（微分）作用的加入，对调节系统的稳定性、静态偏差，以及动态偏差的影响（自己解决，哥们无能为力，呵呵呵。）

7.8.请画出采用PI(PD)调节器的等稳定性线图，并对调节系统的稳定性进行分析(P44) 9.采用PID调节器时的等衰减率曲线，来分析不同段静态误差和动态偏偏差的变化情况(P46)

10.对于P调节器，Kp增大，调节时间如何变化?PI调节器相对于P,调节时间长还是短？PD调节器相对于P(PI)，调节时间长还是短P47

11.单回路调节系统整定的方法有哪几种？实验整定又有哪两种方法？ 单回路调节系统整定的方法:计算、图表、实验；

实验整定法：临界比例带、衰减曲线

第三章

1.工业调节器从实现方式上来分类可以分为哪两类，请简要的说明直接数字控制系统

和模拟调节系统的结构，控制方法，实现过程等有什么不同，数字式有什么样的优点？

工业调节器从实现方式上分：模拟、数字

模拟：通过电容、电阻、放大器组成电路来调节，采用惯性环节反馈，可实现PD调节，采用实际微分环节反馈可实现PI调节

数字：通过计算机编程实现；能实现复杂控制规律的控制、有很快计算时间，以及分时控制能力，可实现多回路控制、具有很强灵活性、还克实现监控数据采集数字显示等、系统维护简单可靠性高(书上未验证)

2.采用什么环节可以实现PD调节，什么缓解可以实现PI调节？（自己解决，哥们无能为力，呵呵呵。）

3.A/D转换器的作用？将模拟信号转换为数字信号

4.作为被控对象，温度（成分）和流量（液位）相比，哪个采样周期更长一些？

作为被控对象，温度和流量相比，温度>流量

5.常用的数字滤波的主要方法有哪些，中值滤波适用于变化缓慢还是迅速的过程参

数？常用数字滤波方法：平均、一介惯性；中值滤波适用于迅速过程参数

6.平均值滤波有哪些方法:算数平均滤波 移动平均滤波 加权平均滤波 去极值平均滤波

7.限速（幅）滤波是一种常用的异常数据剔除的方法，请写出限速滤波的算法，画出程序框图并说明其适用场合P92

8.实现采样动作的装置叫什么？数字信号恢复为模拟信号的最常见装置是什么P110 9.PID调节规律的数字算法常用的有哪几种？改进的算法有哪些？指出增量型算法的一个应用实例 (未解决)

PID调节规律的数字算法常用法：位置、增量式、速度式

改进算法：带有死区、积分分离、不完全微分、带有一阶滤波器PID控制算法

10.写出积分分离（带死区、不完全微分）的PID控制算法，并根据算法画出计算机程序概图P103

第四章

1.DCS是什么的简称，其设计理念是什么，它一般由哪三部分构成一个有机的整体

DCS：集中管理和分散控制的设计理念的集散综合控制系统 设计理念：集中管理，分散控制

特点：自治性、协调性、易用性、友好性、适应性、实时在线想性

组成：操作管理装置：工程师站、操作员站、管理计算机和显示设置；通讯系统：计算机网络；分散控制装置：现场控制站、过程监测站

2.DCS的层次化结构一般分为哪四个级别，现场控制站属于哪个级别 过程管理级 过程控制级、现场控制级 经营管理级(整理不全)

3.DCS的网络拓扑结构有几种？说出各自优缺点 DCS网络拓扑结构种类：星形、环形、总线形、树形

星形：以中央结点为中心与各个结点连接而成，各结点与中央结点通过点到点方式连接，中央结点可直接与从结点连接

环形：在网络中各结点通过环路接口连载一条守卫相接的闭合环形通信线路中；结点多影响传输效率，一个站故障影响整个，封闭环不易扩张

总线形：比较简单的结构，采用一根中央主点缆称为公共总线的传输介质，各节点直接与总线相连接，信息沿总线介质逐个结点地传播

树形：网在总线型网络上加分支形成，传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路，通信线路短，网络成本低

4.简述现场控制站、工程师站、操作员站的功能P130

5.在集散控制系统中，常用的传输介质有双绞线，同轴电缆及光缆哪种性能最好，最便宜？（会比较）双绞线<同轴电缆<光缆

6.为了便于实现网络的标准化，国际标准化组织ISO提出了模型是什么，这个协议的最底层最高层分别是什么？国际标准化组织提出:ISO/OSI模型

分层：物理，数据链路，网络，传输，会话，表示，应用最底层物理层最高层应用层

7.节点访问或者控制网络的方式有哪两种？（自己解决，哥们无能为力，呵呵呵。） 8.DCS中常用的网络协议有哪些？？ISO/OSI协议有几层？ MAP协议 OSI模型 IEEEE802标准 MAP协议 最底层是什么？7层 物理层 9.MAP协议有哪三种？全MAP 小MAP 加强MAP

10.什么是现场总线，简述现场总线（相对于原先的模拟信号传输）的优缺点(未解决)，现场总线技术的发展离不开什么的进步现场总线：测量和控制机器间的数字

通讯为主的网络；总线技术发展离不开智能仪表的进步

11.现场总线中的通信协议有几层 4层 用户层 应用层 数据连接层 物理层

第五章

1.计算机先进过程控制系统主要包括哪些?专家系统 遗传算法 2.预测控制的基本内容有哪些？（自己解决，哥们无能为力，呵呵呵。） 3.专家系统主要由哪几部分组成，最关键的是哪两个，其控制思想是什么？

专家系统组成：知识库、数据库、自学习机构、推理机、控制策略、信息处理与融合 解释器 执行机构 人机接口(不全)

4.专家系统中的知识表达最常用的一种方式是什么？专家系统常用知识表达方式：产生式规则

5.基本遗传算法的运算思想是怎么样的，基本的遗传算子有哪些？基本遗传算法运算

思想：遗传变异; 基本遗传算子：选择、交叉、变异

1.计算机先进过程控制系统主要包括哪些?专家系统 遗传算法 2.预测控制的基本内容有哪些？（自己解决，哥们无能为力，呵呵呵。） 3.专家系统主要由哪几部分组成，最关键的是哪两个，其控制思想是什么？

专家系统组成：知识库、数据库、自学习机构、推理机、控制策略、信息处理与融合 解释器 执行机构 人机接口(不全)

4.专家系统中的知识表达最常用的一种方式是什么？专家系统常用知识表达方式：产生式规则

5.基本遗传算法的运算思想是怎么样的，基本的遗传算子有哪些？基本遗传算法运算

思想：遗传变异; 基本遗传算子：选择、交叉、变异

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