热工过程自动控制第三版答案

1.被控量：系统中被控参数

2.被控对象：被控制得装置

3.扰动：影响被控参数的因素

4.给定值：根据生产要求被调量规定值

5.调节机构：在调节作用下用来改编进入被控对象物质货能量的装置

6.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

7.自控系统分类：所要控制变量类型，新号传递路径，系统功用

8.衡量一个控制系统的质量评定通过：稳定性、准确性、快速性

9.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

10.动态偏差：T→∞时偏差大小；静态偏差：系统在过渡过程e（t）的最大值

11.快速性评定：系统调节时间，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

12.描写有无自平衡能力对象动态特性参数：有3个，无2个

13.热工过程对象特点:是一个不振荡环节 常用飞升曲线法 一般多输入对象 一定延迟和惯性

14.控制系统设计任务：分析对象特点 选择合适调节器 整定合适相关参数

15.飞升曲线：常用输入信号是阶跃信号，在阶跃输入下得到对象的阶跃响应曲线；分有自平衡和无两种

16.飞升曲线特征参数：有自平衡，延迟时间τ、自平衡系数ρ、时间常数Tc、飞升速

2002年下半年全国高等教育自学考试

热工过程自动控制试卷

（课程代码 2267） （考试时间 150分钟）

一、填空题（每小题1分，共10分）

1．用数学模型可以描述系统的特性，这种特性又可分为 和动态特性。 2．积分环节的输出信号与输入信号的 成正比。

3．传递函数的定义为：在零初始条件下，系统 的拉氏变换和输入的拉氏变换之比。

4．根据热工对象阶跃响应曲线，热对象动态特性可分为两大类： 和无自平衡能力对象。

5．某二阶系统传递函数为

C(s)8?2,其无阻尼荡振频率为 。 R(s)s?4s?4C(s)8?2，系统的特征根为 。 R(s)s?4s?46．某二阶系统传递函数为

7．系统稳定的必要条件是闭环控制系统特征多项式（设首项系数an>0）各项系统均 。

8．某标准二阶系统的阴尼比ζ＝0，则其衰减率ψ＝ 。

9．当控制系统存在经常变化、可以测量但不可控的 时，可考虑采用前馈一反馈控制系统。

10．根据运行经验，汽包锅炉在实现自动控制时可以组成给水自动控制系统，汽温自动控制系统和 自动控制系统等几个相对独立的控制系统。 11

《电厂热工过程自动控制》复习提纲及练习题

第一章 自动控制的基本概念

内容要求

1.掌握自动控制系统中的常用术语及其在实际控制系统中的应用。 2.能够画出实际系统的控制原理图。 3.能够对实际控制系统进行分类。

4.了解自动控制系统的工作状态，掌握系统静态特性与动态特性的概念。

5.了解控制系统性能指标，掌握衰减率、静态偏差、动态偏差及调节时间等项指标的含义。

练习题

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

1、实际应用中，调节器的参数整定方法有（临界比例带法、响应曲线法，经验法、衰减法）等4种。

2、在锅炉跟随的控制方式中，功率指令送到（汽轮机功率）调节器，以改变调节阀门开度，使机组尽快适应电网的负荷要求。

3、1151系列变送器进行正负迁移时对量程上限的影响（没有影响）

4、在燃煤锅炉中，由于进入炉膛的燃烧量很难准确测量，所以一般选用（热量）信号间接表示进炉膛的燃料量。 5、单元机组在启动过程中或机组承担变动负荷时，可采用（锅炉跟随）的负荷调节方式。

6、判断控制算法是否完善中，要看电源故障消除和系统恢复后，控制器的输出值有无（输出跟踪和抗积分饱和）等措施。 7、就地式水位计测量出的水位比汽包实际水位要（低） 8、DEH调节系统与自动同期装置连接可实现（自动并网）。

9、对于DCS软件闭环控制的气动调节执行机构，下列哪些方法不改变其行程特性（在允许范围内调节其供气压力）。 10、各种DCS系统其核心结构可归纳为“三点一线”结构，其中一线指计算机网络，三点分别指（现场控制站、操作员站、工程师站）

11、KMM调节器在异常工况有（连锁手动方式和后备方式）两种工作方式。 12、动态偏差是指调节过程中（被调量与给定值）之间的最大偏差

13、当?＜0时

1、实际应用中，调节器的参数整定方法有（临界比例带法、响应曲线法，经验法、衰减法）等4种。

2、在锅炉跟随的控制方式中，功率指令送到（汽轮机功率）调节器，以改变调节阀门开度，使机组尽快适应电网的负荷要求。

3、1151系列变送器进行正负迁移时对量程上限的影响（没有影响）

4、在燃煤锅炉中，由于进入炉膛的燃烧量很难准确测量，所以一般选用（热量）信号间接表示进炉膛的燃料量。 5、单元机组在启动过程中或机组承担变动负荷时，可采用（锅炉跟随）的负荷调节方式。

6、判断控制算法是否完善中，要看电源故障消除和系统恢复后，控制器的输出值有无（输出跟踪和抗积分饱和）等措施。 7、就地式水位计测量出的水位比汽包实际水位要（低） 8、DEH调节系统与自动同期装置连接可实现（自动并网）。

9、对于DCS软件闭环控制的气动调节执行机构，下列哪些方法不改变其行程特性（在允许范围内调节其供气压力）。 10、各种DCS系统其核心结构可归纳为“三点一线”结构，其中一线指计算机网络，三点分别指（现场控制站、操作员站、工程师站）

11、KMM调节器在异常工况有（连锁手动方式和后备方式）两种工作方式。 12、动态偏差是指调节过程中（被调量与给定值）之间的最大偏差

13、当?＜0时

免责声明:倾情奉献,数据仅供参考

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

第一章 闭环控制的直流调速系统

1－1 为什么 PWM—电动机系统比晶闸管—电动机系统能够获得更好的动态性能？ 答：PWM—电动机系统在很多方面有较大的优越性：

（1） 主电路线路简单，需用的功率器件少。

（2） 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。 （3） 低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达 1：10000 左右。 （4） 若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。 （5） 功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也

不大，因而装置效率较高。

（6） 直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。 1－2 试分析有制动通路的不可逆 PWM 变换器进行制动时，两个 VT 是如何工作的。 答：在制动状态中，id 为负值，VT2 就发挥作用了。这种情况发生在电动运行过程中需要降 速的时候。这时，先减小控制电压，使U g1 的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电 压U d 降低。但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成 E > U d ，很 快使电流 id 反向，VD2 截止，在 ton ≤ t ＜Ｔ时，U g 2 变正，于是VT2 导通，反向

页眉内容

第一章：闭环控制的直流调速系统00000

1-1 为什么PWM-电动机系统比晶闸管-电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM系统与V-M系统相比，在很多方面有较大的优越性：

（1）主电路线路简单，需用的功率器件少；

（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；

（3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右；

（4）若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；

（5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也大，

因而装置效率较高；

（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高；

1-2 试分析有制动通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的。答：如图P13，1-17，制动状态时，先减小控制电压，使U g1的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d降低。但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成E＞U d，很快使电流i d反向，VD2截止，在t on≤t＜T时，U g2变正，于是VT2导通，反向电流沿回路3流通，产生能耗制动作用。在T≤t＜T+t on(即下一周期的0≤t＜T on)时，VT2关断，-i d沿回路4经

热工自动控制理论与技术

牛玉广

北方联合电力公司 华北电力大学

2006年7月

目录

1

第一章 热工自动控制基础

1.1 自动控制的基本概念

1.1.1过程控制、程序控制与运动控制

? 过程控制：对流程工业生产过程的控制，广泛应用于电力、冶金、石化、轻工等行

业。

? 程序控制（顺序控制或开关控制）：根据预先规定的顺序和条件，使生产工艺过程

中的设备自动地依次进行操作。非流程工业控制（制造业等）。 ? 运动控制：机器人控制等。 1.1.2 过程控制系统的组成

在无人直接参与下可使生产过程或其它过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。

给定值+控制器-测量变送器执行器被控对象

图1-1典型的输出反馈控制系统

典型的控制系统结构如图1-1所示。它是由控制对象、测量环节、调节器和执行器构成输出反馈控制系统。当图中控制器由模拟仪表实现时，称为模拟（连续）控制系统；当控制器由计算机实现时，则称为计算机控制系统。由于计算机内部使用数字量进行数据的存储、运算与处理，而生产过程输入输出多为连续模拟信号，因此，计算机控制系统中首先要解决计算机与生产过程间的信号转换问题。实现这一功能的器件是多路开关、采样保持器、模数转换器、数模转换器和保持器，控制器则由计算机实

第二章

1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? P25 2. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转， 试问元件电势的方向和A、 B电刷的极性如何? P7

3. 为了获得最大的直流电势， 电刷应放在什么位置? 为什么端部对称的鼓形绕组(见图 2 - 3)的电刷放在磁极轴线上? P9-10

4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给定值? P23 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上， 而在偏离几何中性线α角的直线上， 如图 2 - 29 所示， 试综合应用所学的知识， 分析在此情况下对测速机正、 反转的输出特性的影响。(提示： 在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。

6. 具有 16 个槽， 16 个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30 所示。 (1) 试画出其绕组的完整连接图；

(2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图；

(3) 若电枢沿顺时针方向旋转， 试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性； (4) 如果电刷不是位于磁极轴线上， 例如顺时针方向移动一个换