工业过程与过程控制4单元课后习题.pdf

第4章 1、基本练习题 （1）什么是被控过程的特性？什么是被控过程的数学模型？为什么要研究过程的数学模型？ 目前研究过程数学模型的主要方法有哪几种？ Q：1）被控过程的特性：被控过程输入量与输出量之间的关系。2）被控过程的数学模型： 被控过程的特性的数学描述，即过程输入量与输出量之间定量关系的数学描述。3）研究过程 的数学模型的意义：是控制系统设计的基础；是控制器参数确定的重要依据；是仿真或研究、 开发新型控制策略的必要条件；是设计与操作生产工艺及设备时的指导；是工业过程故障检 测与诊断系统的设计指导。4）主要方法：机理演绎法、试验辨识法、混合法。 （2）响应曲线法辨识过程数学模型时，一般应注意哪些问题？ Q：试验测试前，被控过程应处于相对稳定的工作状态；相同条件下应重复多做几次试验； 分别作正、反方向的阶跃输入信号进行试验；每完成一次试验后，应将被控过程恢复到原来 的工况并稳定一段时间再做第二次试验；输入的阶跃幅度不能过大也不能过小。 （4）图4-30所示液位过程的输入量为q ，流出量为q 、q ，液位h为被控参数，C为容量 1 2 3 系数，并设 R 、R 、R 均为线性液阻。要求：1）列写该过程的微分方程组。2）画出该过 1 2 3 程框图。3）求该过程的传递函数G (s)=H(s)/Q (s)。0 1  dh q q q C  1 2 3 dt  h Q：1）微分方程组： q   2 R2  h q   3 R 3 2)过程框图： 1 3）传递函数：G (s)H(s)/Q (s) 0 1 1 1 Cs  R R 2 3 （5）某水槽水位阶跃响应的试验记录为： t/s 0 10 20 40 60 80 100 150 200 300 … h/mm 0 9.5 18 33 45 55 63 78 86 95 … 98 其中阶跃扰动量 为稳态值的10%。 u 1）画出水位的阶跃响应标幺值曲线。2）若该水位对象用一阶惯性环节近似，试确定其增益 K和时间常数T。 y(t) y(t) Q：1）阶跃响应标幺值y (t)  ，图略。 0 y() 98 K 2 ）一阶惯性环节传递函数： 0 ，又 =10%*h(∞)=9.8，放大系数 G(s) u Ts1 0 y() 98 K=  10，时间常数T=100s，是达到新的稳态值的63%所用的时间。 u 9.8 （6）、有一流量对象，当调节阀气压改变0.01MPa时，流量的变化如表。