热工控制系统B思考题与习题

热工控制系统B思考题与习题

第一章 控制系统概述

1. 什么叫自动控制系统？

2．自动控制系统主要由哪几部分组成？每一部分的作用是什么？ 3．控制对象、被控制量、控制量和给定值是如何定义的？请举例说明。

4．自动控制系统的主要分类方法有哪几种？说明各种分类方法的特点，指出各种分类方法所包括的系统是什么？各系统的特点是什么？

5．什么叫前馈控制系统？什么叫反馈控制系统？ 6．什么叫反馈？什么叫负反馈？

7、什么叫定值控制系统？对定值控制系统来说，系统的输入量是什么？举例说明日常生活中的定值控制系统。

8．什么叫随动控制系统？对随动控制系统来说，系统的输入量是什么？举例说明日常生活中的随动控制系统。

9．、对一个实际控制系统如何实现负反馈？

10．说明汽包锅炉有哪些被控制量？相应的控制量、控制机构有哪些？锅炉运行过程中被控制量可能会受到哪些扰动？

11．控制过程的基本形式有哪几种？它们各有什么特点？如何根据控制过程曲线来检验控制系统是否满足基本要求？哪种控制过程的基本形式符合热工控制过程的要求，给出稳定性指标的范围。

12．通常从哪三个方面衡量自动调节系统的工作品质，表示调节系统的工作品质的指标有哪几个？如何兼顾这些指标？

13．举出反馈控制系统的实例，指出被控制量、控制量、控制机构、给定值、扰动，画出控制系统的示意图。

14．水位自动控制系统的两种方案如下图所示，在运行中，希望水位高度H维持不变：

（1）说明各系统的工作原理。

（2）画出各系统的方框图，并说明控制对象、被控制量、给定值、扰动各是什么？

（3）试说明两系统各属于何种结构的控制方式。

（4）当水箱出口水流量q2变化时，各系统能否使水位高度保持不

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变？试从原理上定性说明。

第二章 控制对象的动态特性

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1．为什么要研究对象动态特性？

2．热工控制对象一般有哪几种类型？每种类型的特点是什么？写出相对应的传递函数。

3．热工控制对象的特征参数有哪些？是如何定义的，物理意义是什么？

4．写出表示有自平衡能力对象动态特性的两套特征参数和它们之间的关系。

5．写出表示无自平衡能力对象动态特性的两套特征参数和它们之间的关系。

6．在有、无自平衡能力对象的阶跃响应曲线上标出特征参数，写出相对应的传递函数。

7．指出控制对象的结构参数对动态特性的影响。 8．热工控制对象动态特性的特点是什么？

9．在测定被控对象阶跃响应曲线时，要注意哪些问题？

10．写出用现场实验方法求取被控对象的阶跃响应曲线的主要步骤？

11．用试验方法测得锅炉过热汽温在喷水量阶跃变化时的响应曲线，喷水量的阶跃变化量ΔX=2吨/时，从阶跃响应曲线上量得y（∞）=18OC，特征参数τ=63 Tc=153 写出此汽温对象以喷水量为输入，写出汽温y（t）为输出的近似传递函数。

12．用试验方法测得锅炉汽包水位的阶跃响应曲线，给水流量作为输入信号，已知给水阶跃变化量ΔX=15吨/时，从阶跃响应曲线上量得τ（ta）=30秒，Oh=13.5mmH20，y（ta）=4.32 mmH20，写出y（t）为输出的近似传递函数。

13．有一水槽，其截面积F为0.5m2，流出侧阀门阻力实验结果为:当水位H变化20cm时, 流出侧变化为1000cm3/s。试求流出侧阀门阻力R,并计算该水槽的时间常数T。

第三章 控制仪表及调节器的控制规律

1．电厂用到的控制仪表按结构形式分类有几种形式?其特点是什么?

2.比例,积分,微分三种调节作用是什么?其调整原则是什么? 3.为什么工业生产中很少采用纯积分作用的调节器?

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4.为什么工业生产不采用纯微分作用的调节器? 5.比例,积分,微分三种调节作用的特点是什么? 6.比例积分调节器和比例微分调节器,各有何特点? 7.如何根据调节对象特性选择调节器的调节规律? 8.积分调节对象应采用什么调节器进行控制?

9.要使PID调节器为比例规律,其积分时间Ti和微分时间Td应如何处理?

10．有哪几种常用的调节器?写出相应的传递函数表达式。 11．若要增强PID调节器的控制作用，如何调整比例带δ,积分时间Ti和微分时间Td ?

第四章 单回路控制系统

1.什么叫单回路控制系统？

2.如何选择单回路调节器的正反作用?

3.试分析被控对象的控制通道和扰动通道对控制质量的影响？ 4.调节器参数δ、Ti 、TD对控制过程有什么影响？

5.什么叫单回路控制系统调节器参数整定？目前有哪些主要的整定方法？

6.由调节器W(s)和广义对象W0(s)组成的单回路控制系统中，已知对象的传递函数W0(s)=1/(1+T0s)2,T0=20s;若调节器比例作用（W(s)=1/δ）试求Ψ=0.75时（或δ=0.216），调节器的参数δ值。

7.给定控制对象的传递函数为W0(s)=12/(2+5s)(1+3s)，采用比例调节器（1/δ）。试按ψ=0.75（或δ=0.216）来整定调节器的参数。

8.给定控制对象的传递函数为W0(s)=1/(1+20s)3，采用比例调节器。试按ψ=0.75的要求来整定调节器的参数.

9.给定控制对象的传递函数为W0(s)=1.5/(1+2s)3，采用比例积分调节器。试按ψ=0.75,ts=最小的要求来整定调节器的参数(提示: 取wPI=wP/1.1).

10.给定控制对象的传递函数为W0(s)=1/(1+20s)3，采用比例积分调节器。试按ψ=0.75,ts=最小的要求来整定调节器的参数(提示: 取wPI=wP/1.15).

11.给定控制对象的传递函数为W0(s)=2/(1+10s)(1+2s)，采用比例微分调节器[W(s)=(1+Tds)/δ]。试按ψ=0.75和静态偏差为最小的要求

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来整定调节器的参数(提示: 消去对象的传递函数中的最大极点)。

12.给定控制对象的传递函数为W0(s)= W0(s)=1/(1+20s)3，采用比例微分调节器[W(s)=(1+Tds)/δ]。试按ψ=0.75和静态偏差为最小的要求来整定调节器的参数(提示: 消去对象的传递函数中的最大极点)。

13.什么叫动态特性参数法、临界比例度法、衰减曲线法和经验法？试比较其特点？

14．四种工程整定方法是怎样确定控制器参数的?它们各适用于什么样的场合?

15.在单回路系统中，已知对象的传递函数为W0(s)=1/(1+20s)3用动态特性参数法整定调节器参数，测量得τ=16s,Tc=74s,自平衡率ρ=1，如果调节器为P、PI，PD试求ψ=0.75时，调节器的整定参数值。 16．某自动控制系统要求用临界比例带法整定控制器参数δ、T i 、Td 。已知δKP=30%、TKP=60s、β=1.73。

17．某自动控制系统要求用衰减曲线法整定控制器参数δ、T i 、Td。已知ψ=0.75δs=20%、Ts=300s、β=1。

18. 某自动控制系统要求用响应曲线法整定控制器参数δ、T i 、Td。已知ψ=0.75τ=120s、Tc=120s、K=1.5、β=1.07。

19.对已运行调节系统,如何进行最佳整定?

20.对某过程控制通道做一阶试验，输入阶越信号Δμ=5，阶跃响应记录数据增加表如图所示。

（1） 若过程用一阶加纯时延环节来描述，试求K0、T0、τ0 （2） 采用动态特性参数法整定调节器参数，求δ、Ti、Td。 时间分 0 5 10 15 20 25 30 35 40 被控量y 时间分 被控量y 21．单回路系统中其它参数不变，仅加大PI调节器的积分作用。

（1）在相同的外界阶跃扰动下，最大动态偏差是否增大?振荡是否加剧?（2）为了获得与以前相同的系统稳定性，可适当调整δ，问δ应调大还是调小?

22．单回路控制系统组成如图4所示。整定该比例微分调节器的调节参数δ、Td，使系统过渡过程具有?=0.75 (?=0.216, m=0.221)，静

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0.650 0.651 0.652 0.668 0.735 0.817 0.881 0.979 1.075 45 50 55 60 65 70 75 80 85 1.151 1.213 1.239 1.262 1.311 1.329 1.338 1.350 1.351

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