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过程控制系统习题解答

《过程控制系统》习题解答

1－1 试简述过程控制的发展概况及各个阶段的主要特点。

答:第一个阶段5０年代前后:实现了仪表化和局部自动化，其特点：

1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表?

2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统

3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数?

4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定,消除或减少主要扰动对生产过程的影响?

5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论,主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题

第二个阶段6０年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表,其特点:

1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统

2、计算机系统开始运用于过程控制?３、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制）

４、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用

第三个阶段７0年代以来：现代过程控制的新阶段——计算机时代，其特点：

1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控制

2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用

3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用

４、集散控制系统的广泛应用

第四个阶段８0年代以后:飞跃的发展，其特点：

1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展

2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心

3、过程控制的概念更大的发展,包括先进的管理系统、调度和优化等。

１-2 与其它自动控制相比,过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程? 过程控制的特点是与其它自动控制系统相比较而言的。

一、连续生产过程的自动控制

连续控制指连续生产过程的自动控制,其被控量需定量控制,而且应是连续可调的。若控制动作在时间上是离散的（如采用控制系统等），但是其被控量需定量控制，也归入过程控制。

二、过程控制系统由过程检测、控制仪表组成

过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和检测控制仪表两部分组成。

三、被控过程是多种多样的、非电量的

现代工业生产过程中，工业过程日趋复杂，工艺要求各异,产品多种多样;动态特性具有大惯性、大滞后、非线性特性。有些过程的机理(如发酵等)复杂,很难用目前过程辨识方法建立过程的精确数学模型，因此设计能适应各种过程的控制系统并非易事。

四、过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制

因为大惯性、大滞后等特性，决定了过程控制的控制过程多属慢过程；在一些特殊工业生产过程中,采用一些物理量和化学量来表征其生产过程状况，故需要对过程参数进行自动检测和自动控制,所以过程控制多半为参量控制。

五、过程控制方案十分丰富

过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。

过程特性:多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等。

单变量控制系统、多变量控制系统；仪表过程控制系统、计算机集散控制系统;复杂控制系统,满足特定要求的控制系统。

六、定值控制是过程控制的一种常用方式

过程控制的目的：消除或减小外界干扰对被控量的影响,使被控量能稳定控制在给定值上,使工业生产能实现优质、高产和低耗能的目标。

1-３什么是过程控制系统,其基本分类方法有哪些?

过程控制系统:工业生产过程中自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位、成分、粘度、湿度和pH等这样一些过程变量的系统。

1、按过程控制系统的结构特点分

1)反馈控制系统：是根据系统被控量的偏差进行工作，偏差值是控制的依据，最后达到消除或减小偏差的目的。

2）前馈控制系统：直接根据扰动量的大小进行工作,扰动是控制的依据。

3、前馈—反馈控制系统（复合控制系统)：充分结合两者的有点,大大提高控制质量。

２、按给定值信号的特点来分类

定值控制系统：是指系统被控量的给定值保持在规定值不变,或在小范围附近不变。

2、程序控制系统:是被控量的给定值按预定的时间程序变化工作,目的是使系统被控量按工艺要求规定的程序自动变化。加热升温或逐次降温等。

3、随动控制系统:是一种被控量的给定值随时间任意变化的控制系统,主要作用是克服一切扰动，使控量快速跟随给定值而变化。空气量与燃料量的关系。

1-4何为集散控制系统,试述其基本组成与各部分的作用原理。

集散控制系统是分布(分散)控制系统(Ｄistributｅd Ｃoｎtrol Ｓyｓteｍ)的简称,国内一般习惯称为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统,综合了计算机(Ｃompｕtｅr)、通讯(Cｏmmunicａtｉｏｎ)、显示(ＣRＴ）和控制(Conｔrｏl)等4Ｃ技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。

集散控制系统经历了三代的发展，但从基本机构上来看,他们有相同的

特性，其基本结构可分为三大部分。

现场控制装置:完成模拟量与数字量的相互转换,完成控制算法的各种运算,对输入量和输出量进行有关的软件滤波及其他的一些运算。

操作管理装置:操作员通过操作管理装置了解生产的运行状况,并发出操作指令给生产过程。生产过程的各种参数在操作管理装置上显示，以便于操作人员监视和操作。

通信系统：过程控制装置与操作管理之间需要有一个桥梁来完成数据之间的传递和交换,这就是通信系统。

２-1 何为被控过程及其数学模型，模型一般可分为哪几类,它与过程控制有何关系？

被控过程是指正在运行中的多种多样的被控制的生产工艺设备。

被控过程的数学模型是指过程在各输入量作用下,其相应的输出量变化函数关系的数学表达式。

过程数学模型的两种描述形式：

非参量形式：即用曲线或数据表格来表示（形象、直观，但对进行系统的设计和综合不方便)。参量形式：即用数学方程来表示(方便,描述形式有：微分方程、传递函数、差分方程、脉冲响应函数、状态方程等）。

2-2 什么是过程通道?什么是过程的控制通道和扰动通道?它们的数学模型是否相同？为什么?

过程通道：输入量与输出量间的信号联系。扰动通道: 扰动作用与被控量间的信号联系。控制通道：控制作用与被控量间的信号联系。

不同,因为同一个系统,通道不同,输入输出关系不同,其数学模型亦不一样。

2-3 从阶跃响应曲线看,大多数被控过程有何特点？

绝大部分工业过程的动态特性具有自衡能力，因此其模型可以近似为以下几类：近似地以一阶、二阶、一阶加滞后、二阶加滞后特性之一来描述。

2－４试述研究过程建模的主要目的及其建模方法？ 1.设计过程控制系统和整定调节器参数。 2.进行仿真试验研究。

３.指导生产工艺设备的设计。 4.培训运行操作人员。

机理法:又称数学分析法或者理论建模法，根据过程的内在机理,通过静态与动态物料平衡和能量平衡等关系用数学推导的方法求取过程的数学模型。

试验法：在实际的生产过程中，根据过程的输入、输出的实验数据来获得过程的数学模型。

2-6图示液位控制过程的输入量为q1，流出量为q ２、q ３，液位h 为被控变量,C 为容量系数，并设R 1、Ｒ2、R ３均为线性液阻。要求： 1) 列出液位过程的微分方程组； 2) 画出液位控制过程框图； 3) 求取液位过程的传递函数。

12 3 d q d h q q C

t --=，123d d h

q q q C t

??-?-?=22

h q R ??=,33h q R ??=

Q 123

()1

()H s Q s Cs R R =

２-13 已知某液位过程的阶跃相应数值

t ／s 0 10 20 40 ６0 80 1０0 140 18０ 250 ３0０ 4０0 50０６00

h ／mm 0 0 0.2 0.8 2.0 3.６ 5.4 ８.8 11.8 14.4 １6.６ 18.4 １9.２１9.6 当其阶跃扰动量为2０%时要求：画出液位过程的阶跃响应曲线；用一阶加滞后环节近似描述

020

=1000.2

K , t=[0 １0 ２0 ４０ 60 80 100 140 １80 25０３0０４00 ５００ 600];

ｈ＝[０ 0 ０．2 0.8 2.0 ３．6 5.4 8.8 １１.8 １4．4 1６.6 18.4 19.2 19.6]; hstar ＝h/20;

spl ｉｎｅ(hsta ｒ(2:1４),t(2：1４),０.3９）得1128.9t = s ｐli ｎｅ(h ｓtar(2：1４),t(2:１4),０．６3）得2200.5t = 021=2()T t t -=143．2 12=2t t τ-=57．3

spline(t,hstar ，５7．３) 得0．０9 较小接近0;

当400.8171.9t T τ=+= sp ｌｉn ｅ(ｔ,hst ａr,171．9）得0．５64 与０.55较接近；当502343.7t T τ=+= s ｐline （t,hsta ｒ,34３.7）得0.８89 与0．865较接近; 该过程可用一阶加滞后环节近似描述。

2-1８何为测量和测量误差？什么是仪表的精度等级?若用测量范围为0－２０0摄氏度的温度计测温，在正常工作条件下，进行数次测量,其误差分别为-0.2,0，0．1,０．３,试确定该仪表的精度等级?

测量：利用一个已知的单位量与被测的同类量进行比较，通过比较可知被测量是已知单位量若干倍的过程。

测量误差--在测量过程中测量结果与被测量的真值之间会有一定的差值。它反映了测量结果的可靠程度。

绝对误差的最大值为０.３,0.３／200=0．15%,所以精度等级为0.2

２-２１试述在工程应用中,利用热电偶和热电阻测温时,必须注意哪些主要问题？热电偶要注意补偿导线和冷端温度补偿，

热电偶用于较高温度测量，50０度以下用热电阻;热电偶使用时注意正确使用补偿导线的类型并注意配套连接。热电阻测温应该注意三线制接线方法;也可以采用四线制接法。

安装时要求仪表与介质充分接触；注意使用现场的工作环境，合理选择仪表的精度和量程,正确选择安装位置,采用正确安装方法等保证仪表正常工作。

2-２9 为什么说温度、流量、液位等过程都可通过压力间接测量？在工业生产过程中,压力与温度、流量或液位之间成单值函数关系。

２-38 在工程应用中选用液位检测仪表需注意哪些问题？

（1)检测精度对于计量和经济核算的场合,应选用精度等级较高的液位检测仪表，如超声波液位计的精度为±5mm,对于一般检测精度可选用其它的液位计。

(２)工作条件对于测量高温、高压、低温、高粘度、腐蚀性、泥浆等特殊介质或在其他方法难以检测的各种恶劣条件下的某些特殊场合

（3)测量范围:测量范围较大，可选用电容式液位计。

（4）刻度范围：最高液位或上限报警点应为最大刻度的９0%;正常液位为最大刻度的5０%；最低液位或下限报警点为最大刻度的10％左右。

其他:还要考虑容器的形状、大小；被测介质的状态；现场安装条件;安全性；信号输出方式等问题。

3-３请归纳一下过程控制系统设计的主要内容。

控制方案的设计:系统设计的核心，包括合理选择被控参数和控制参数、信息的获取和变送、调节阀的选择、调节器控制规律及正、反作用方式的确定等。

工程设计：在方案设计的基础上进行,包括仪表选型、控制室和仪表盘设计、仪表供电供气系统设计、信号及联锁保护系统设计等。

工程安装和仪表调校:系统正常运行的前提，安装完毕后要对每台仪表进行单校和对各个回路联校等。

调节器参数工程整定：保证系统运行在最佳状态。

３-６什么是直接参数与间接参数？这两者有何关系？选择被控参数应遵循哪些基本原则? 直接参数:直接反应生产过程产品产量和质量,以及安全运行的参数。

间接参数: 能间接反应产品质量和产量又与直接参数有单值对应关系的、易于测量的参数作为被控参数。

直接参数与间接参数有单值对应关系。

归纳起来:

1）选择对产品和质量、安全生产、经济运行等具有决定性作用的、可直接测量的工艺参数２)当不能用直接参数作为被控参数时,应该选择一个与直接参数有单值函数关系的间接参数作为被控参数

3）被控参数必须有足够的灵敏度

4）被控参数的选取考虑工艺过程的合理性和所用仪表的性能。

3-18 已知模型调节器的传递函数10.17()0.08s

Wc s s

+=，采用数字ＰＩD 算式实现,试分别写出相

应的位置型PID 和增量型PID 算式。设采样周期为T=０.2s 。

10.171

() 2.125(1)0.080.17s Wc s s s

+==+，

位置型PID 0() 2.125() 1.176()k

j u k e k e j =??

=+????

∑

增量型P ＩＤ算式 {}() 2.125()(1) 1.176()u k e k e k e k ?=--+

4－1 什么叫串级控制系统？串级控制系统结构可用下图表示

4-２与单回路系统相比，串级控制系统有哪些主要特点? 1、改善了被控过程的动态特性,提高了系统的工作效率 2、大大增强了二次扰动的克服能力 3、一次扰动有较好的克服能力

4、副路参数变化具有一定的自适应能力

4-3 与单回路相比,为什么说串级控制系统由于存在一个副回路而具有较强的抑制扰动的能力?

1、大大增强了对二次扰动的克服能力

212

2()()c c c D c

Q s K K Q s K =,12

c c c K K K 意味着串级副回路的存在能迅速克服进入副回路的二次扰动、大

大减小了二次扰动的影响,提高了控制质量。 2、对一次扰动有较好的克服能力

11022()1

()()()()

c D v m Q s Q s W s W s W s ≈，022()()()1v m W s W s W s <意味着串级控制系统的抗一次扰动的能力要比单回路控制系统略强一些。

4-８串级控制系统通常可用在哪些场合? 1、用于克服对象较大的容量滞后 2、用于克服对象的纯滞后

3、用于克服变化剧烈和幅值大的干扰

4、用于克服对象的非线性

4－11 前馈控制与反馈控制各有什么特点?

前馈控制与反馈控制的特点:检测:前馈控制测干扰,反馈控制测被控量；效果：克服干扰，前馈控制及时,理论上可实现完全补偿，“基于扰动消除扰动” ；经济性:克服干扰，前馈控制只能一对一,不如反馈控制经济;稳定性：前馈为开环,不存在稳定性问题（只要每个环节都稳定）反馈则不同,稳定性与控制精度是矛盾的；控制规律：前馈控制器的控制规律取决于被控对象和扰动通道的特性,控制规律往往比较复杂。

4－12 在什么条件下前馈效果最好？

前馈控制只有在实现完全补偿的前提下,才能使系统得到良好的动态品质。

4－１6 冷凝器温度前馈-反馈符合控制系统如图4-23所示。已知扰动通道特性

61.05()=411s f e W s s -+；控制通道特性80.9()=551

o e W s s -+;温度调节器采用PI 规律。试求该复合控制系

统中，前馈控制器的数学模型()m W s ？

6281.05() 1.17(551)411()0.9()411551

s s f m s

o e W s e s s W s e W s s s --++=-=-=-++

4-19 为什么大滞后过程是一种难控制的过程?它对系统的控制品质影响如何？

由过程控制通道中存在的纯滞后,使得被控量不能及时反映系统所承受的扰动,因此这样的过程必然会产生较明显的超调量和需要较长的调节时间，被公认为较难控制的过程。

当/T τ增加时，过程中的相位滞后增加而使超调量增大甚至会因为严重超调而出现聚爆、结焦等事故，此外大滞后会降低整个控制系统的稳定性。

4－25 什么叫比值控制系统？常用比值控制方案有哪些？并比较优缺点。

凡是两个或多个变量自动维持一定比值关系的过程控制系统，统称为比值控制系统。

开环比值控制: 简单、成本低;只有当Q1变化时才起控制作用;Q2变化时Ｑ1不会响应，比例关系被破坏。

单闭环比值控制：能克服开环比值方案的不足。优点：不但能实现流量的副量跟随主量变化,而且能克服流量干扰等。缺点:主流量不受控。

双闭环比值控制:能克服单闭环主流量不受控的不足。升降负荷比较方便。

变比值控制:在有些生产过程中,要求两种物料流量的比值随第三个变量的变化而变化。比值只是一种手段，不是最终目的，而第三变量Ｙ(s)往往是产品质量指标。

4-27 设计比值控制系统时需解决哪些主要问题?

4-２9 在制药工业中,为了增强药效,需要对某种成分的药物注入一定量的镇定剂、缓冲剂或加入一定的酸或碱,使药物呈现酸性或碱性。这种注入过程一般在一个混合槽中进行。生产要求药物与注入剂混合后的含量必须符合规定的比例。同时在混合过程中不允许药物流量突然发生变化，比免引起混合过程产生局部的化学反应。

为了防止发生要求流量q 产生急剧变化,通常在混合槽前面增加一个停留槽,如图4-９3所示,使药物流量先进入停留槽，然后再进入混合槽，同时停留槽设有液位控制,从而使q 经停留槽

后的流量q １平缓变化。为了保证药物与注入剂按严格规定的比例数值混合，设计了图示比值控制系统流程图。试由控制流程图画出框图,确定调节阀的气开、气关形式和调节器的正、反作用方式。

V １气关式 LC 反作用 F １C 正作用

V ２气开式Ｆ2C 反作用

4－３0 什么叫分程控制?怎样实现分程控制？

由一个控制器的输出信号分段分别去控制两个或两个以上控制阀动作的系统称为分程控制系统。

分程控制是通过阀门定位器或电气阀门定位器来实现的。

4-４2 什么叫解耦控制，若已知相对增益矩阵为1001??

????，试问这两个回路需要解耦吗，为什么?

变量间的耦合给过程控制带来了很大困难。而单回路控制系统是最简单的控制方案。因此解决多变量耦合过程控制的最好方法就是解决变量之间不希望的耦合，形成各个独立的单输入单输出控制通道,使得该过程的传递函数为：

1122()0

()()0

()nm W s W s W s W s ??????=?????

1221()()0W s W s ==表示过程无耦合，可按单回路控制方法独立整定调节器参数。

4-４3 已知3*3系统各通道静态增益矩阵K 为

0.58-0.36-0.360.73-0.610111K ????=??

????

试求相对增益矩阵,选择最好的控制回路,并分析该过程是否要解耦。

0.62-0.460.84K.*(inv(K)')0100.380.460.16??

??=??????

u ３对y1, ｕ２对y2, u １对y3, 需要解耦

4-45 图4－10１所示的2*２过程,欲使1y 与2u 和2y 与1u 配对构成两个回路,试求两个装置的数学模型。

111()F W W s =-,222()F W W s =-

4-46 解耦控制系统工程实施中需要注意哪些问题？什么叫部分解耦?它具有什么特点？

1、稳定性

2、部分解耦

3、解耦系统的简化

部分解耦是一种有选择的解耦,使用时必须首先确定哪些过程是需要解耦的，对此通常有两点可以考虑：

1)被控参数的相对重要性。对重要控制回路解耦。

2）被控参数的响应速度。响应快的被控参数受响应慢的参数通道的影响小;对响应慢的通道解耦。

4-47 什么是模糊集合，什么是清晰集合，它们各有什么特点？模糊集合可用隶属函数表示,

()(0,1)0A x A x x A x A μ∈??

=????

属于的程度

式中,A 称为模糊集合,由0，1及()A x μ 构成，()A x μ表示元素x 属于模糊集合A 的程度,取值范围是[0,1],称()A x μ为x 属于模糊集合Ａ的隶属度。

１、隶属函数的值域为[０,1]，它将普通集合只能取0，1两个值，推广到［0，1]闭区间上连

续取值。隶属函数的值越接近于1，表示元素属于模糊集合的程度越大。反之，越接近于0，表示元素属于模糊集合的程度越小。

2、隶属函数完全刻画了模糊集合，隶属函数是模糊数学的基本概念,不同的隶属函数所描述的模糊集合也不同。

清晰集合可用特征函数表示，

()0

A x A x x A μ∈?=?

例如“男人”和“女人”这样一对集合是有明确界线的，可用特征函数来表示。然而，对于诸如“速度的快慢”、“年龄的大小”、“温度的高低”等模糊概念没有明确的外延。

4-48 试比较隶属函数与特征函数的相同点和不同点。

１、隶属函数的值域为［０，1］,它将普通集合只能取0，１两个值，推广到[０，１]闭区间上连续取值。

2、隶属函数完全刻画了模糊集合，隶属函数是模糊数学的基本概念,不同的隶属函数所描述的模糊集合也不同。

特征函数可用来表示有明确界线的集合,如“男人”和“女人”这样一对集合。然而,对于诸如“速度的快慢”、“年龄的大小”、“温度的高低”等模糊概念没有明确的外延。

４－５2 已知U V ?中的模糊关系Q 和V W ?中的模糊关系R 分别为

10.30.50.20.70.40.600.8Q ????=??????0.610.40.40.20.50.70.70.8R ????=??????

试求U W ?中的合成关系S Q R =和T R Q =。

10.30.50.610.40.610.50.20.70.40.40.20.50.40.40.50.600.80.70.70.80.70.70.8S Q R ????????????===??????????????????

0.610.410.30.50.60.70.50.40.20.50.20.70.40.50.30.50.70.70.80.600.80.70.70.8T R Q ??

????

????===??????????????

????

4-53 基本模糊控制器有哪几部分组成,简述各部分在构成控制系统中的作用。

1、模糊化接口(Fuz ｚy Int ｅr ｆａce ）将确定量的转换成模糊量，作为模糊推理机的输入。

2、知识库(Knowl ｅｄge Ba ｓe —KB) 知识库由数据库和规则库两部分构成。

（１)数据库数据库所存放的是所有输入、输出变量的全部模糊子集的隶属度矢量值(即经过论域等级离散化以后对应值的集合），若论域为连续域则为隶属度函数。在规则推理的模糊关系方程求解过程中，向推理机提供数据。

（２）规则库模糊控制器的规则库基于专家知识或手动操作人员长期积累的经验，它是按人的直觉推理的一种语言表示形式。模糊规则通常有一系列的关系词连接而成。 3、推理与解模糊接口（Ｉnferen ｃe an ｄ D ｅｆｕzz ｙ-Interface ）

推理是模糊控制器中，根据输入模糊量，由模糊控制规则完成模糊推理来求解模糊关系方程，并获得模糊控制量的功能部分。正向推理常被用于模糊控制中,而逆向推理一般用于专家系统中。

４-5４设模糊推理规则为“若A 则B ”,已知123450.40.710.80.3A x x x x x =

++++,123

0.30.71

B u u u =++,如果输入量为2x ,试用强度转移法求出输入量u 。若输入为5x ，则u 应为多少？

0.3

0.40.40.30.70.70.3

0.710.30.70.80.30.30.3R ??

=????

?????? ,[]

[]0.3

0.40.40.30.70.7010000.30.70.70.30.710.30.70.80.30.30.3??

=????

??????

[][]0.30.40.40.30.70.7000010.30.30.30.30.710.30.70.80.30.30.3??

??=??

????????

4-56 解模糊有哪几种算法,试用所列算法计算上题的清晰输出?

1）最大隶属度法; 2)重心法

(A×B)＝[]0.40.40.40.40.70.40.70.60.410.610.410.60.80.40.80.60.30.30.30.3????

????=??????

????

????????

R ＝(A×B ）T1×C=

[][]0.40.40.40.40.70.60.410.60.40.80.60.30.30.30.3

0.710.30.40.40.30.40.40.30.40.40.30.40.40.30.70.70.30.60.60.30.40.4

0.30.710.30.60.60.30.40.40.30.70.80.30.60.60.30.30.30.30.30.30.30.30.3T ???????????=????

????

???

(A1×B1)Ｔ2=[]000100000000000

模糊输出为[]0.30.40.4

最大隶属度法(ｕ2+u3)/2;重心法：（0.3*u1＋0.４＊ｕ2+0.４*ｕ3)/1.1

4-５７基本模糊控制器有哪些设计内容,其转移系数e k 、c k 、u k 如何选定?

1、定义输入输出变量

2、定义所有变量的模糊化条件

3、设计控制规则库

4、设计模糊推理结构

5、选择精确化策略的方法

。例如，三个语言变量的量化等级确定各输入、输出变量的变化范围,量化等级和量化因子K,k,k

e c u

都为9级,即

x,y,z={-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4}

误差e的论域为[-50,50],误差变化ｄe的论域为[-１50，150]。控制输出u的论域为[-６4,64]。则各比例因子为:

K=4/50,k=4/150,k=64/4=16

e c u

4-58 讨论基本模糊控制器在实际应用的缺点，你认为应从哪些途径加以改进,简述某种方法的思路。

基本模糊控制器在实际应用的缺点：

１、固定转换系数将难以同时满足动态和静态的要求，一种改善的方法是在输入不同的时候设置不同的转换系数,例如将偏差分成几个区域,每个区域有不同的系数,随着偏差的减小,系数也跟着减小，这样小偏差就不会产生大的超调。

２、基本模糊控制器相当于PD控制,所以静态性能不理想，如果能实现PI控制的功能,就可以做到无静态偏差，这个设想可通过改变规则来得到。

３、基本模糊控制器存在着控制性能的缺陷,基本的补救方法就是增加积分作用,构成一个混合结构，称为模糊PＩD控制器。

4、基本模糊控制器的参数都是事先一次设置好的，这些参数允许不是唯一的,这就会带来控制结果的分散，无法加以优化。当过程参数出现变化时,它有相对较好的鲁棒性，但控制性能的偏离也较大。自适应控制是提高控制品质和鲁棒性的有效手段，自适应的本来意义是能自动辨识被控过程参数或状态的变化，并随之在线修正控制器的参数,使过程输出跟踪某个参考输出，或者达到某种性能指标的最优。

5-1 什么是集散系统？集散系统的特点是什么?

集散系统是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机（Ｃomputer)、通讯（Commｕniｃaｔｉｏn)、显示(CRＴ)和控制(Contrｏｌ)等4C 技术,其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。

DCS具有如下几个突出的特点:1.分散控制，集中管理;2．采用局域网通信技术；3.采用模块化结构,系统扩展方便

5－２与仪表控制系统相比较，集散系统有哪些相同处?有哪些不同处?

集散控制系统的特点DCＳ控制系统与常规模拟仪表及集中型计算机控制系统相比, 具有很显著的特点。1、系统构成灵活。从总体上看，DCＳ就是由各个工作站通过网络通信系统组网而成的。你可以把他现象成“因特网”。根据生产需求,你可以随时加入或者撤去工作站。系统组态很灵活。２、操作管理便捷。DＣS 的人机反馈都是通过ＣRＴ跟键盘、鼠标等实现的。你可以想象成在因特网冲浪一样,你可以监视生产装置乃至整个工厂的运行情况。３、控制功能丰富。原先用模拟控制回路实现的复杂运算,通过高精度的微处理器来实现。4、信息资源共享。你可以把工作站想象成因特网上的各个网站,只要你在DＣS 系统中,并且权限够大，你就能了解到你要的任何参数。5、安装、调试方便。相比原先的模拟控

自动控制系统试题库(改)

一、填空题 1、直流调速的种类有：改变电枢电压、电枢串电阻、弱磁调速。 2、实现无静差调速，则需要在控制电路中包含有积分环节。 3、比例调节器的输出量完全取决输入量。 4、多环控制系统的校正步骤为：先校正环。校正好后，并通过适当的等效变换、简化处理，再校正环。 5、典型Ⅰ型系统中，若以快速性为主，则宜取ζ= ，若以稳定性为主，则宜取ζ= 。 6、α=β配合控制的有环流可逆调速系统中存在的是环流。 7、两组晶闸管装置组成的可逆线路有两种接线方式为和。 8、直流电动机有两个独立的电路：电枢回路与励磁回路。 9、积分环节的输出量取决于积分环节的大小。 10、比例—积分调节器兼顾了系统的快速性和实现无静差的两个方面的要求，因此在自动控制系统中获得广泛的应用。 11、根据转速方向和它与电磁转矩间的关系，可分成四种工作状态：正向运行、正向制动、反向运行、反向制动。 12、双闭环调速系统的两个调节器一般采用调节器，实行联接。 13、采用比例调节器的调速系统，依靠系统的与的偏差进行工作，是一种有静差的调速系统。 14、自动调速指的是：由转速负反馈自动调节转速。 15、最大超调量是输出量与稳态值的最大偏差与稳态值之比。 17、有静差调速系统，其自动调节作用只能尽量减少系统的静差，而不能完全消除静差。 18、积分环节的输出量，取决于输入量对时间的累积过程。 19、反向运行的情况与正向运行相类似，只是由反组取代了正组。电压、电流、转矩与正向运行相反。 20、反馈控制的一般规律是：要想维持某一被控量不变或少受内部和外部干扰的影响，

只要引入该量的__反馈量__与__给定量__进行比较，用它们的___偏差__进行控制，组成__________即可。 21．直流电动机调压可获得调速，直流电动机调励磁可获得调速。 22．双闭环调速系统在稳定时，控制电压Ｕct的大小取决于。23．在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，突减负载后又进入稳定运行状态，此时晶闸管整流装置的输出电压U d较之负载变化前是(增加、减少、不变)。 24．在单极式可逆ＰＷＭ变换器中，随着负载的减小，电流将（连续还是断续），方向将（来回改变还是不变）。 25、若要实现无静差调速，应采用___________________或_____________________等。 26、非独立控制励磁的调速系统的调磁调速部分是_______________的闭环结构。 27、非独立控制励磁的调速系统调磁调速双闭环结构中，电动势环为，励磁电流环为。 28集成运算放大器的最大输出功率是有限的，一般不能直接驱动较大负载电流必须外加 29要满足系统的稳态精度的要求又要保证系统的稳定性，而且还要自有一定的裕量，必须设计合适的，使其达到期的性能指标． 30 在典型Ⅰ型系统中，当ζ=，此时系统对阶跃响应的超调量为。二、判断题 1、在晶闸管调压调速电路的控制方法中，相位控制由于导通波形是工频正弦波一周期的一部分，低速时转速脉动较大。（） 2、在晶闸管调压调速电路的控制方法中，通断控制由于采用了“零”触发的控制方法，几乎不产生谐波污染。( ) 3、静止可控整流器在控制作用的快速性方面是微秒级的，而变流机组是秒级的。（） 4、电流转速双闭环调速系统在正常运行时，转速调节器是不会达到饱和状态的。（）

集散控制系统试卷及答案(2012)

昆明理工大学试卷（）B5-1 考试科目：集散控制系统考试日期：命题教师：学院：信自专业班级：自动化07、测控07 学生姓名：学号：任课教师：课序号：考试座位号：一、填空题(共32 分，每空1分) 1、DCS 设计思想是分散________、集中________，设计原则是分而 ________、综合________。 2、一个典型的DCS应该包括四大部分组成：至少一台___________站，至少一台___________站，一台___________站（也可以兼做）和一条通信系统。 3、在DCS操作站的画面体系中有___________、____________及______________这三种类型的显示画面。 4、DCS 控制层软件的基本功能可以概括为__________________、____________、____________、及I/O 数据的输出。 5、现场总线是自动化领域的通信、网络技术, 也被称之为工厂的____________。 6、集散控制系统是___________、___________、___________、___________技术（简称四C技术）发展的产物。

B5-2 7、发送装置和接收装置之间的信息传输通路称为___________，它包括 ___________和有关的中间设备。 8、DCS中报警优先级由高到底依次是：___________、___________、___________、___________和___________。 9、集散控制系统中，各种在组态中定义的回路控制算法、顺序控制算法、计算功能均在____________中实现。 10请列出主要DCS 生产厂家及产品①厂家:____________产品:____________ ②厂家:____________产品:____________③厂家:____________产品:____________。二、名词解释(12分,每题3分) 1、实时 2、在线 3、集散控制系统

自动控制原理试卷有参考答案

一、填空题（每空1分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为 ()G s ，则G(s)为G 1(s)+G 2(s)（用G 1(s)与G 2(s)表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示，则无阻尼自然频率=n ω 1.414，阻尼比=ξ0.707，该系统的特征方程为2220s s ++=，该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡。 5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G(s)为 105 0.20.5s s s s + ++。 6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为 (1) (1) K s s Ts τ++。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。 3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉氏变换之比。 5、设系统的开环传递函数为2(1)(1)K s s Ts τ++，则其开环幅频特性为222221 1 K T τωωω++；相频特性为arctan 180arctan T τωω--(或：2 180arctan 1T T τωω τω---+)。 6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率c ω对应时域性能指标调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的快速性 .

自动控制系统习题题目和答案

习题解答（供参考）习题二 2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n s n rpm D s ?==??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?==

2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。已知直流电动机60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V ?min/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ?为多少？（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ?又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ?=?=?= (2) 0274.5274.5)21.5%N N S n n =?=+= (3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ?=-=??=

运动控制系统练习题

判断题 1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。（Ⅹ） 2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T 法适用于测低速。（√） 3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。（√） 4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。（√） 5静差率和机械特性硬度是一回事。（Ⅹ） 6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。（Ⅹ）7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压U k的大小并非仅取决于速度定U g*的大小。（√） 8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。（Ⅹ） 9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。（Ⅹ）

10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。（√） 11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。（Ⅹ）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。（Ⅹ）12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√） 13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。（Ⅹ） 14 电压闭环相当于电流变化率闭环。（√） 15 闭环系统可以改造控制对象。（√） 16闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。17直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。（√）18 直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。（Ⅹ）

19电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。（√） 20对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。（√）选择题 1．转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是B A．PID B．PI C．P D．PD 2．静差率和机械特性的硬度有关,当理想空载转速一定时,特性越硬,静差率A A．越小B．越大C．不变D．不确定 3．下列异步电动机调速方法属于转差功率不变型的调速系统是D A．降电压调速B．串级调速C．变极调速D．变压变频调速

集散控制系统期末考试试题库及答案解析(1)

集散控制系统期末考试试题库及答案解析一、填空 4. TDC3000系统中，一条LCN网最多可连40 个模块，通过扩大器可连64 个模块。 5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线、通信网关等部分组成。 7.现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构、计算机局部网络的底层控制网络。 9.现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器、现场总线-电流变换器等。 10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP7。 11.计算机控制系统由:工业控制机生产过程组成。 12.计算机控制系统按参与控制的计算机不同，可分为工业控制机控制系统、PLC控制、单片机控制 20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型、紧凑型三种。 22.计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构、分散结构大类。 23.集散控制系统由:工业控制机、通信网络、现场检测控制设备大部分组成。 25.集散控制系统又称为分散控制系统，英文简称DCS ，现场总线控制系统简称为FCS 。

二、名词解释数据采集系统：计算机只承担数据的采集和处理，而不直接参与控制。直接数字控制系统：计算机既采集数据，又对数据进行处理，并按照一定的控制规律进行运算，其结果经输出通道作用到控制对象，使被控变量符合要求。现场总线控制系统：利用现场总线将分布在工业现场的各种智能设备和I/O单元方便的连接在一起构成的系统。实时控制：计算机在规定的时间内完成数据的采集、、计算和输出。传输速率：单位时间内通信系统所传输的信息量，一般以每秒种能够传输的比特数来表示，其单位是bps。计算机控制系统：利用计算机来实现工艺过程自动控制的系统。集散控制系统：是一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层结构形式、局部网络通信的计算机综合控制系统。现场总线：连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。组态：利用软件工具将计算机的软硬件及各种资源进行配置，使其按预定的功能实现特定的目的。串行传输：把数据逐位依次在信道上进行传输的方式。通信协议：通信双方共同遵守的规则，包括语法、语义、时序。监督计算机控制系统：简称SCC系统，是一种两级微型计算机控制系统，其中DDC级计算机完成生产过程的直接数字控制。分级控制系统：由多台计算机完成不同的控制功能和对多个设备的控制，其特点是控制分散、危险分散。模拟通信：通信系统中所传输的是模拟信号，通常采用0-10m A DC或4-20m A DC电流信号传输信息。数字通信：通信系统中所传输的是数字信号。并行传输：把数据多位同时在信道上进行传输的方式。开放系统互连参考模型：信息处理领域内最重要的标准之一，是一种框架模型，它将开发系统的通信功能分为七层，描述了各层的意义及各层的命名和功能。六、问答题 1.操作站的主要功能：为过程显示和控制、系统生成与诊断、现场数据的采集和恢复显示等。工程师站的主要功能：控制系统组态的修改、控制参数的调试监控计算机的主要功能：在车间管理级与过程优化级之间起到信息传递的作用，同时可对信息进行优化计算，为系统决策提供参考。 2.组态设计的一般步骤如下：（1）组态软件的安装按照要求正确安装组态软件，并将外围设备的驱动程序、通信协议等安装就绪。（2）工程项目系统分析首先要了解控制系统的构成和工艺流程，弄清被控对象的特征，明确技术要求，然后再进行工程的整体规划，包括系统应实现哪些功能、需要怎样的用户界面窗口和哪些动态数据显示、数据库中如何定义及定义哪些数据变量等。

自动控制原理试题库(含答案)

一、填空题（每空 1 分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为G1(s)+G2(s)（用G 1(s)与G 2(s) 表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示，则无阻尼自然频率=n ω2，阻尼比=ξ，20.7072 = 该系统的特征方程为2220s s ++= ，该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡。 5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G(s)为1050.20.5s s s s +++。 6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为(1) (1)K s s Ts τ++。 8、PI 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 1()[()()]p u t K e t e t dt T =+?，其相应的传递函数为1[1]p K Ts +，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性能。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。 3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉

自动控制系统试题

一、选择题 1. 带有比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为（ A ） A、零； B、大于零的定值 C、小于零的定值； D、保持原先的值不变 1、无静差单闭环调速系统，稳态时，转速的给定值与反馈值相同，此时调节器的输出（ D ）。 A、为0 B、正向逐渐增大 C、负向逐渐增大 D、保持恒定终值不变 1、下列关于转速反馈闭环调速系统反馈控制基本规律的叙述中，错误的是 A、只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的 B、反馈控制系统可以抑制不被反馈环节包围的前向通道上的扰动 C、反馈控制系统的作用是：抵抗扰动、服从给定 D、系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度 3. 无静差调速系统的PI调节器中P部份的作用是（ D ） A、消除稳态误差； B、不能消除稳态误差也不能加快动态响应 C、既消除稳态误差又加快动态响应； D、加快动态响应 4．转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是 ( B ) A．PID B．PI C．P D．PD 4、双闭环调速系统在稳定运行时，控制电压Uct的大小取决于（ C ）。 A、Idl B、n C、n和Idl D、α和β 4．双闭环调速系统中，在恒流升速阶段时，两个调节器的状态是( A ) A. ASR饱和、ACR不饱和 B. ACR饱和、ASR不饱和 C. ASR和ACR都饱和 D. ACR和ASR都不饱和 4、双闭环直流调速系统的起动过程中不包括 A、转速调节阶段 B、电流上升阶段 C、恒流升速阶段 D、电流下降阶段 4、下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是 A、饱和非线性控制 B、转速超调 C、准时间最优控制 D、饱和线性控制 4、转速、电流双闭环调速系统起动时，转速调节器处于 B 。 A、调节状态 B、饱和状态 C、截止状态

《运动控制系统》综合复习题

一、单项选择题 1.只能实现有级调速调速方式为（ C ） 2.调速系统的静差率指标，应以（ D ） 3.某直流调速系统电动机额定转速nN=1430r/min，额定速降ΔnN=115r/min，当要求静差率s≤30%时，允许的调速范围是（ C ） 4.对自动调速系统来说，主要的扰动量是（B） 5.如果要改变双闭环无静差V-M系统的转速，可调节（ C ） 6.转速电流双闭环调速系统在稳态工作点上时，控制电压不取决于（D） 7.不是跟随性能指标是（D ） 8.在转速电流双闭环调速系统中，选用了典型I型系统，是因为电流环（ A ） 9.两组晶闸管装置反并联的可逆V-M系统在一定控制角下稳定工作时出现的环流叫做（A ） 10.在配合无环流可逆系统中，可采用配合控制的触发移相方法对其进行控制，但需将两组晶闸管装置的触发脉冲的初始相位都整定在（C ） 11.在两组晶闸管反并联的可逆V-M系统中，当正组的控制角小于反组的逆变角时，将会产生（B ） 12.交-直-交PWM变压变频器中，逆变器起作用是（A ） 13.当交流电动机由常规的六拍阶梯波逆变器供电时，磁链轨迹是一个（A ） 14.不是异步电动机动态数学模型的特点为（B ） 15.不是直接转矩控制的特点为（A ） 16.采用旋转编码器的数字测速方法不包括（ D ） 17.交流电动机带恒转矩负载作调压调速时，其转差功率与转差率（ A ） 18.在低频输出时采用异步调制方式，高频输出时切换到同步调制方式为（ D ） 19.不是异步电动机动态数学模型的特点。（D ） 20.电流跟踪PWM控制时，当环宽选得较大时（ A ） 21.只能实现有级调速调速方式为（ C ） 22.调速系统的静差率指标，应以（ D ） 23.某直流调速系统电动机额定转速n N=1430r/min，额定速降Δn N=115r/min，当要求静差率s≤30%时，允许的调速范围是（C ） 24.对自动调速系统来说，主要的扰动量是（B） 25.如果要改变双闭环无静差V-M系统的转速，可调节（ C ） 26.转速电流双闭环调速系统在稳态工作点上时，控制电压不取决于（B ） 27.不是跟随性能指标是（ D ） 28.在转速电流双闭环调速系统中，选用了典型I型系统，是因为电流环（ A ） 29.两组晶闸管装置反并联的可逆V-M系统在一定控制角下稳定工作时出现的环流叫做（A ） 30.在配合无环流可逆系统中，可采用配合控制的触发移相方法对其进行控制，但需将两组晶闸管装置的触发脉冲的初始相位都整定在（ C ） 31.不适合使用矢量控制方式是（ B ） 32.PMW变压变频器，通过它可同时调节电压和频率，其可控的是（B ）。

集散控制系统试题库

填空1.1975年，世界上第一套集散控制系统由Honeywell公司首先向市场推出，其型号是TDC2000。2. 操作站的基本功能包括显示、操作、报警、系统组态、系统维护和报告生成。 3. OSI参考模型的七层分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 4.TDC3000系统中，一条LCN网最多可连40个模块，通过扩大器可连645个模块。 5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线和通信网关等部分组成。 6.MACS现场控制站由控制机笼、主控制器、电源模块、智能I/O模块、端子模块、通信网络、控制机柜等部分组成。 7. 现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构和计算机局部网络的底层控制网络。 8. 典型的现场总线有Profibus、CAN、FF等。 9. 现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器和现场总线-电流变换器等。10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP711。11. 计算机控制系统由工业控制机和生成过程两大部分组成。12. 计算机控制系统按参与控制的计算机不同，可分为工业控制机控制系统、PLC控制和单片机控制。13. 集散控制系统是计算机技术、控制技术、显示技术和通信技术相结合的产物。14. 计算机网络的拓扑结构主要有总线型、星型、环型、树型和网状型。 15. JX-300X集散控制系统控制站卡件有主控制卡、数据转发卡和I/O卡。16. JX-300X DCS 的基本组态软件是sckey，实时监控软件是Advantrol/Advantrol-Pro17. 现场控制站的基本功能包括反馈控制、逻辑控制、顺序控制、批量控制、数据采集与处理和数据通信。18. TPS集散控制系统的网络类型主要有工厂信息网路PIN、TPS过程控制网络TPN和万能控制网络UCN。19. TDC3000集散控制系统的万能控制网UCN上挂接着过程管理站PM、先进过程管理站APM、万能控制网络UCN等。20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型和紧凑型三种。21. MACS通信网络主要分系统网络SNET、监控网络MNET和企业管理网ENET层次。22. 计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构和分散结构两大类。23. 集散控制系统由工业控制机、通信网络和现场检测控制设备三大部分组成。24. 常用的通信介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。25. 集散控制系统又称为分散控制系统英文简称DCS，现场总线控制系统简称为FCS。26. 集散控制系统的设计思想为集中管理、分散控制。27. JX-300X DCS的通信网络主要有SBUS总线、过程控制网SC netII和信息管理网EYHERNET三个层次。 28.TDC3000系统的三种通信网络主要是局部控制网LCN、万能控制网UCN和数据高速通道DHW。29. TPS集散控制系统中，一个HPMM最多能安装40块IOP和40块后备IOP。30. CS3000系统RIO标准型FCS中，一个FCU最多连1031个节点。31. MACS系统主要由网络、工程师站、操作员站、高级计算站、管理网网关、系统服务器、现场控制站、通信控制站等部分组成。31.集散控制系统的设计一般分为方案论证、方案设计、工程设计和系统文件设计四个

自动控制系统练习题

1.我们通常按照控制系统是否设有反馈环节来进行分类：设有反馈环节的，称为闭环控制系统；不设有反馈环节的，称为开环控制系统。 2.反馈控制可以自动进行补偿，这是闭环控制的一个突出的优点。 3.自动控制系统按输入量变化的规律分为：恒值控制系统、随动系统、过程控制系统。 4.恒值控制系统、随动系统各有什么特点？ 5.恒值控制系统是最常见的一类自动控制系统，如自动调速系统、恒温控制系统、恒张力控制系统等。 6.自动控制系统的性能通常是指系统的稳定性、稳态性能和动态性能。 7.对任何自动控制系统，首要的条件便是系统能稳定正常运行。 8.系统稳态误差的大小反映了系统的稳态精度，它表明了系统的准确程度。若稳态误差等于0，则系统称为无静差系统；若稳态误差不等于0，则称为有静差系统。 9.我们通常把系统的输出量进入并一直保持在某个允许的足够小的误差范围（称为误差带）内，即认为系统已进入稳定运行状态。 10.动态性能指标通常用最大超调量、调整时间、振荡次数来衡量。 11.最大超调量和振荡次数反映了系统的稳定性能，调整时间反映了系统的快速性，稳态误差反映了系统的准确度。一般说来，我们总是希望最大超调量小一点，振荡次数少一点，调整时间短一些，稳态误差小一点。总之，希望系统能达到稳、快、准。 12.书15页1-5判断下列系统属于哪一类系统？电饭煲、空调机、燃气热水器、仿形加工机床、母子钟系统、自动跟踪雷达、家用交流稳压器、数控加工中心、啤酒生产自动线。 13.常用的转速检测元件有直流测速发电机、交流测速发电机、光电传感器、增量编码盘等。 14.转子是电动机的转动部分，通常称它为电枢。 15.直流电动机结构的主要特征是具有换向器和电刷。 16.直流电动机的转速n的大小，主要取决于电枢电压Ua. 17.直流电动机的起动转矩很大，这也是直流电动机的一大优点（起动时还要注意起动电流不可过大）。 18.直流电动机不允许直接起动。通常采取的办法是降低加在电枢两端的电压，或在电枢回路中串接附加起动电阻。 19.直流调速系统中调速采用的主要方法是：改变电枢电压Ua来改变转速。 20.对笼型三相异步电动机，变频调速是高性能调速的主要方式。 21.晶闸管电路有许多保护环节，其中主要是过电压保护和过电流保护。 22．单相晶闸管交流调压电路，可以采用两只反并联的普通晶闸管（也可采用一只双向晶闸管）与负载电阻串联构成主电路。 23.双极晶体管（BJT）有空穴和电子两种载流子参与导电，是全控型器件。 24.绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的特性兼有MOSFET和BJT的优点。 25.以下（）是半控型器件。晶闸管二极管双极晶体管绝缘栅双极型晶体管 26.在经典控制理论中，通常采用的方法为时域分析法、频率特性法、根轨迹法。 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34.

集散控制系统复习题

集散控制系统是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。集散控制系统的主要特点是集中管理和分散控制。 2. 集散控制系统基本构成由分散过程控制装置、操作管理装置和通信系统组成。3. 分级递阶控制系统结构分为多层结构、多级结构和多重结构组成 4. 开放系统的标志是可移植性、可操作性、可适宜性和可用性。 5. 常用的冗余方式有同步运转方式、待机运转方式、后退运转方式和多级操作方式。6. 现场总线可分为执行器传感器现场总线、设备现场总线和全服务现场总线。 7. 现场总线的特点是开放性、智能化、互操作性、环境适应性、分散控制。 8. 保证互操作性的措施有标准化、OPC技术、设备描述技术等。 9. 集散控制系统的性能评估指标有可靠性、易操作性、可组态性、可扩展性、实时性、环境适应性、开放性和经济性等。 10. 集散控制系统的可靠性指标有可靠度、平均无故障时间MTBF、到发生故障的平均时间MTTF、故障率等。 11. 集散控制系统可靠性设计三准则是系统运行不易发生故障的设计、系统运行不受故障影响的设计、能迅速排除故障的设计。 12. 集散控制系统的组态包括系统组态、控制组态、画面组态。 13. 功能模块按功能分类，通常可分为输入、输出类功能模块、控制算法类功能模块、运算类功能模块、信号发生器类功能模块、转换类功能模块、信号选择和状态类功能模块等类。 14. 趋势画面包括实时趋势和历史趋势两类。 15. 媒体存取控制指节点在向通信媒体存信息或从通信媒体取信息时的控制规则。 16. 香农（Shannon）定理规定采样频率应采样频率应不小于原系统最高频率的两倍。 17. 软件滤波采用计算方法，常用软件滤波有一阶低通滤波、一阶高通滤波、递推平均（加权）滤波、程序判别滤波等。

自动控制原理模拟试卷四及答案

《自动控制原理》模拟试卷四一、填空题（每空 1 分，共20分） 1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：、快速性和。 2、控制系统的称为传递函数。一阶系统传函标准形式是，二阶系统传函标准形式是。 3、在经典控制理论中，可采用、根轨迹法或等方法判断线性控制系统稳定性。 4、控制系统的数学模型，取决于系统和 , 与外作用及初始条件无关。 5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为，横坐标为。 6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指，Z 是指，R 指。 7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为。%σ是。 8、PI 控制规律的时域表达式是。P I D 控制规律的传递函数表达式是。 9、设系统的开环传递函数为 12(1)(1) K s T s T s ++，则其开环幅频特性为，相频特性为。二、判断选择题(每题2分，共 16分) 1、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：( ) A 、一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差； B 、稳态误差计算的通用公式是20() lim 1()() ss s s R s e G s H s →=+； C 、增大系统开环增益K 可以减小稳态误差； D 、增加积分环节可以消除稳态误差，而且不会影响系统稳定性。 2、适合应用传递函数描述的系统是 ( )。 A 、单输入，单输出的线性定常系统； B 、单输入，单输出的线性时变系统； C 、单输入，单输出的定常系统； D 、非线性系统。 3、若某负反馈控制系统的开环传递函数为 5 (1) s s +，则该系统的闭环特征方程为 ( )。 A 、(1)0s s += B 、 (1)50s s ++= C 、(1)10s s ++= D 、与是否为单位反馈系统有关

自动控制原理试题库(含答案)

课程名称: 自动控制理论（A/B 卷闭卷）一、填空题（每空 1 分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按的前馈复合控制和按的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为（用G 1(s)与G 2(s) 表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示，则无阻尼自然频率=n ω ，阻尼比=ξ ，该系统的特征方程为，该系统的单位阶跃响应曲线为。 5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G(s)为。 6、根轨迹起始于，终止于。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为。 8、PI 控制器的输入－输出关系的时域表达式是，其相应的传递函数为，由于积分环节的引入，可以改善系统的性能。二、选择题（每题 2 分，共20分） 1、采用负反馈形式连接后，则 ( ) A 、一定能使闭环系统稳定； B 、系统动态性能一定会提高； C 、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除； D 、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。 2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 ( )。 A 、增加开环极点； B 、在积分环节外加单位负反馈； C 、增加开环零点； D 、引入串联超前校正装置。 3、系统特征方程为 0632)(23=+++=s s s s D ，则系统 ( ) A 、稳定； B 、单位阶跃响应曲线为单调指数上升； C 、临界稳定； D 、右半平面闭环极点数2=Z 。

电力拖动自动控制系统--运动控制系统第四版复习题考试题目

考试题型及分数分配 1 判断题（20分，10~20小题）范围广， 2 选择题（20分，10~20小题）内容深，细节区分 3 填空题（10分，10小题） 4 设计题（10分，2小题） 5 简述题（10分，2小题） 6 无传感器算法：磁链、转矩的计算算法异步电动机转子磁链和定子磁链的估算、转矩的估算 7 分析计算题（20分，3小题）直流调速系统一判断题 1弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。（Ⅹ） 2采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。（√） 3只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。（√） 4直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。（√） 5静差率和机械特性硬度是一回事。（Ⅹ） 6带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。（Ⅹ）的大小并非仅取决于7电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压U k *的大小。（√）速度定 U g 8双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。（Ⅹ）9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。（Ⅹ） 10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。（√） 11双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。（Ⅹ）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。（Ⅹ） 12α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√） 13转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。（Ⅹ）14 电压闭环相当于电流变化率闭环。（√）

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18．某直流调速系统电动机额定转速为1430 r/min ，额定速降 ?n N = 115r/min ，当要求静差率30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率20%，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？解： 35701153 014301%30。。。）（时：要求=??=-??= =S n S n D S N N 1380 1152 014301%20。。。）（时：要求=??=-??= =S n S n D S N N %6444460115 101430115 1010。。时，静差率：希望==?+?=??+??= =N N N n D n n D S D 19．[2-2；1。4]调速系统的调速范围是1000~100 r/min ，要求静差率S =2%，那麽系统允许的稳态转速降是多少？解：ｒ／ｍｉｎ。）（则：；根据给定条件：041298102 1000110100 1000 =??=-?=?== S D S n n D N N 20．某一调速系统，在额定负载下，最高转速为n 0max =1500r/min ，最低转速为 n 0min =150r/min ，带额定负载时的速度降落min /15r n N =?，且在不同转速下额定速降不变，试问系统的调速范围有多大？系统的静差率是多少？解： % 101015 1114851511%1010150 15 1115 15015 1500max 0min 0min 0max 0==?+?=??+?-??====?= =--=?-?-= 。）（或：；。根据静差率的定义，；根据给定条件，N N N N N N n D n n n D S n n S n n n n D 21．直流电动机： min /1430,023.0,378,220,74r n R A I V U kW P N a N N N =Ω====晶闸管整流器内阻Ω=022.0S R 系统采用降压调速，当生产机械要求静差率S =20%，求系统的调速范围有多大？如果要求静差率S =30%，则系统的调速范围又有多大？解：

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