控制工程试卷答案(1B).pdfVIP

（答 2007/2008 学年 1 学期 过程控制工程 （B卷） 试题标准答案 案要 拟题学院（系）： 自动化与电子工程学院 拟 题 人： 杨为民 适用专业：自动化04级1-8班 、04级B、C 书写标准答案人： 杨为民 注明各个要点的评分标准） 一、（20分） ①（10分）定值控制系统是按（偏差）进行控制的，而前馈控制是按（扰动）进 行控制的；前者是（闭）环控制，后者是（开）环控制。前馈控制一般应用于扰动（可 测）和扰动（显著）与扰动（频繁）的场合。 ②（10分）串级控制系统能迅速克服进入（副）回路的扰动，改善（主）控制器 的广义对象特性，容许（副）回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个 系统的控制品质。消除余差 二、（15分） 理想微分作用： ； 。 由于理想微分作用对高频分量要有巨大的放大能量，无法达到。因此，实际情况： ； 阶跃响应曲线如图： 当 时，为正微分作用；如果 则为反微分作用； 当 时，为 的单纯比例作用。 1.微分作用可以使系统开环频率特性幅值比增大，相位提前。微分作用量适当，可以 使系统的稳定域度提高，最大偏差减小，回复时间缩短；对温度和成分控制系统，往 往引入微 分控制。对真正的时滞，微分作用不能改善控制品质。对噪声大的对象，微分作用会 把这些高频干扰放大的很厉害，将使系统的控制质量降低。因此，对流量和液位控制 系统，一般不引入微分作用。如实必要，须先将测量信号滤波。 2.反微分作用常常用在噪声很大的流量系统控制。 三、（20分） 答： 1．前馈控制是按扰动而进行控制的，因此，前馈控制常用于的场合：一是扰动 必须可测，否则无法实施控制；二是必须经常有比较显著和比较频繁的扰动，否则无 此必要。三是存在对被控参数影响较大且不易直接控制的扰动。 2． 前馈控制是一种补偿控制。一般来讲，前馈控制无法全部补偿扰动对被控变 量产生的影响。因此，单纯的前馈控制系统在应用中就会带来一定的局限性。为 克服这一弊端，前馈控制常与反馈控制联用，构成前馈—反馈控制系统。对最主 要的、显著的、频繁的无法直接控制的扰动，由前馈来进行补偿控制；对无法完 全补偿的扰动影响，由反馈控制根据其对被控变量所产生的偏差大小来进行控制。 3．系统方块图如图所示。 根据补偿性原理： ，所以我们有前馈控制规律： 。 四、（15分） 答：采用乘法器的单闭环比值控制流程框图如图所示。 （其中F1为甲流量，F2为乙流量） 1.引入开方器时： 2.不引入开方器时： 五、（20分） 答：1. 当总进料量是主要扰动时，控制方案如图所示。 该方案为前馈—反馈控制系统方案。如果负荷是主要扰 动， 我们将总进料量测出，将流量信号送到前馈补偿 装置，其输出与温度控制器的输出相迭加，作为总的控 制作用。这时，当进料量发生变化后，不需要等到出现 偏差，燃料量就会及时作相应的调整，结果使控制过程 中的温度偏差大为减小。 2． 当燃料压力是主要扰动时，控制方案如图所示。 该方案为被加热物料出口温度对燃料气流量的串级控制系统 方案。当燃料气压力发 生变化时，利用流量副环的作用，可以迅速地对扰动作出反应，调整燃料气阀门的开 度，调整较为及时。但是这只是一个粗略的调整，扰动对温度的影响还需通过主环来 进一步细调，使被控的主变量——被加热物料出口温度保持在希望值。 六、(10分) 答：APC为英文Advanced Process Control的第一字母缩写，意为先进控制。通常 下列控制系统都归结为先进控制系统范畴： 1.状态反馈控制； 2.动态最优控制系统； 3.预测控制系统； 4.解耦控制系统； 5.软测量技术和推断控制系统； 6.适应控制系统； 7.鲁棒控制系统； 8.时滞补偿控制系统; 9.智能控制系统。