過程控制系統(tǒng)簡答題

1、1 .什么叫申級控制系統(tǒng)？畫出一般申級控制系統(tǒng)的典型方塊圖。答：申級控制系統(tǒng)是由其結(jié)構(gòu)上的特征而得名的。它是由主、副兩個控制 器申接工作的。主控制器的輸出作為副控制器的給定值，副控制器的輸出去操縱控制閥，以實 現(xiàn)對變量的定值控制。2 .申級控制系統(tǒng)有哪些特點 "要使用在哪些場合？答申級控制系統(tǒng)的主要特點為：(1) 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，它是由兩個申接工作的控制器構(gòu)成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)；(2) 系統(tǒng)的目的在于通過設(shè)置副變量來提高對主變量的控制質(zhì)量(3) 由于副回路的存在，對進入副回路的十?dāng)_有超前控制的作用，因而減少了十?dāng)_對主變量的影響；(4) 系統(tǒng)對負荷改變時有一定的自適應(yīng)能力。申級控制系統(tǒng)主要

2、應(yīng)用于：對象的滯后和時間常數(shù)很大、 十?dāng)_作用強而頻 繁、負荷變化大、對控制質(zhì)量要求較高的場合。3. 申級控制系統(tǒng)中主、劇變量應(yīng)如何選擇 ？答主變量的選擇原則與簡單控制系統(tǒng)中被控變量的選擇原則是一樣的。副變量的選擇原則是：(1) 主、副變量問應(yīng)有一定的內(nèi)在聯(lián)系,副變量的變化應(yīng)在很大程度上能影 響主變量的變化；(2) 通過對副變量的選擇，使所構(gòu)成的副回路能包含系統(tǒng)的主要十?dāng)_;(3) 在可能的情況下，應(yīng)使副回路包含更多的主要十?dāng)_, 但副變量乂不能離 主變量太近；(4) 副變量的選擇應(yīng)考慮到主、副對象時間常數(shù)的匹配，以防“共振”的發(fā) 生4. 為什么說申級控制系統(tǒng)中的主回路是定值控制系統(tǒng)，而副回路是隨動

3、控制 系統(tǒng)？答 申級控制系統(tǒng)的目的是為了更好地穩(wěn)定主變量，使之等于給定值，而 主變量就是主回路的輸出，所以說主回路是定值控制系統(tǒng)。副回路的輸出是副變 量，副回路的給定值是主控制器的輸出， 所以在申級控制系統(tǒng)中，副變量不是要 求不變的，而是要求隨主控制器的輸出變化而變化，因此是一個隨動控制系統(tǒng)。5. 怎樣選擇申級控制系統(tǒng)中主、副控制器的控制規(guī)律 ？答 申級控制系統(tǒng)的目的是為了高精度地穩(wěn)定主變量，對主變量要求較高，一 股不允許有余差，所以主控制器一般選擇比例積分控制規(guī)律，當(dāng)對象滯后較大時， 也可引入適當(dāng)?shù)奈⒎肿饔?。申級控制系統(tǒng)中對副變量的要求不嚴(yán)。在控制過程中，副變量是不斷跟隨主 控制器的輸出變化

4、而變化的，所以副控制器一般采用比例控制規(guī)律就行了， 必要 時引入適當(dāng)?shù)姆e分作用，而微分作用一般是不需要的。6. 如何選擇申級控制系統(tǒng)中主、副控制器的正、反作用 ？答副控制器的作用方向與副對象特性、控制閥的氣開、氣關(guān)型式有關(guān)，其選擇 方法與簡單控制系統(tǒng)中控制器正、 反作用的選擇方法相同，是按照使副回路成為 一個負反饋系統(tǒng)的原則來確定的。主控制器作用方向的選擇可按下述方法進行： 當(dāng)主、副變量在增加(或減小時), 如果要求控制閥的動作方向是一致的， 則主控制器應(yīng)選“反”作用的； 反之,則 應(yīng)選“正”作用的。從上述方法可以看出，申級控制系統(tǒng)中主控制器作用方向的選擇完全由工藝情況確定，或者說，只取決于主

5、對象的特性，而與執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式及副控 制器的作用方向完全無關(guān)。這種情況可以這樣來理解：如果將整個副回路看作是構(gòu)成主回路的一個環(huán)節(jié)時，副回路這個環(huán)節(jié)的輸入就是主控制器的輸出（即副回路的給定），而其輸出就是副變量。由于副回路的作用總是使副變量跟隨主控制 器的輸出變化而變化，不管副回路中副對象的特性及執(zhí)行器的特性如何，當(dāng)主控制器輸出增加時，副變量總是增加的，所以在主回路中，副回路這個環(huán)節(jié)的特性 總是“正”作用方向的。由圖可見，在主回路中，由于副回路、主測量變送這兩 個環(huán)節(jié)的特性始終為“正”，所以為了使整個主回路構(gòu)成負反饋， 主控制器的作 用方向僅取決于主對象的特性。主對象具有“正”作用特性

6、（即副變量增加時， 主變量亦增加）時，主控制器應(yīng)選“反”作用方向，反之,當(dāng)主對象具有“反” 作用特性時，主控制器應(yīng)選“正”作用方向。7 .申級控制系統(tǒng)中主、副控制器參數(shù)的工程整定主要有哪兩種方法？答：有兩步整定法和一步整定法兩種。按照申級控制系統(tǒng)主、副回路的情況，先整定副控制器，后整定主控制器的 方法叫做兩步整定法。根據(jù)經(jīng)驗直接確定副控制器的參數(shù)，只需按簡單控制系統(tǒng)參數(shù)整定的方法來整 定主控制器參數(shù)的方法稱一步整定法。8 .均勻控制系統(tǒng)的目的和特點是什么 ？答：均勻控制系統(tǒng)的目的是為了解決前后工序的供求矛盾，使兩個變量之間能夠互相兼顧和協(xié)調(diào)操作。均勻控制系統(tǒng)的特點是其控制結(jié)果不像其他控制系統(tǒng)那

7、樣，不是為了使被控變量保持不變，而是使兩個互相聯(lián)系的變量都在允許的范圍內(nèi)緩慢地變化。9.簡述均勻控制系統(tǒng)的控制方案。答：以液位與流量的均勻控制為例，其控制方案有簡單均勻控制與申級 均勻控制兩種。從結(jié)構(gòu)上來講，簡單均勻控制與一般的液位控制系統(tǒng)一樣，申級均勻控制 與一般的液位一流量申級控制系統(tǒng)一樣。 其區(qū)別在于均勻控制與一般的控制系統(tǒng) 目的不一樣。之所以能夠使兩個變量間的關(guān)系得到協(xié)調(diào),是通過控制器參數(shù)整定來實現(xiàn)的。均勻控制系統(tǒng)中的控制器一般都采用純比例作用，且比例度很大，必 要時才引入少量的積分作用。10.什么叫比值控制系統(tǒng)？答實現(xiàn)兩個或兩個以上的參數(shù)符合一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。

8、通常為流量比值控制系統(tǒng)，用來保持兩種物料的流量保持一定的比值關(guān)系。11 .試簡述雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)及其使用場合。答：雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)有兩個閉合回路，分別對主、副流量進行定值控制。同時，當(dāng)主流量發(fā)生變化時，通過比值控制器來改變副流量控制器的給定值，使副流量能隨主流量的大小變化而變化，始終保持一定的比值關(guān)系。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)主要適用于主流量十?dāng)_頻繁、工藝上不允許負荷有較大波動或工藝上經(jīng)常需要提降負荷的場合。12. 什么是前饋控制系統(tǒng) 弛有什么特點？答：按擾動變化大小進行控制的系統(tǒng)稱為前饋控制系統(tǒng)。前饋控制系統(tǒng)的主要特點有：(1) 前饋控制是基于不變性原理工作的，比反饋控制及時、有效；(2) 前

9、饋控制是屆于“開環(huán)”控制系統(tǒng);(3) 前饋控制使用的是視對象特性而定的“專用”控制器，乂稱前饋補償裝置;(4) 一種前饋作用只能克服一種十?dāng)_。13. 前饋控制的主要形式有哪幾種？答前饋控制的主要形式有單純的前饋控制(乂稱簡單前饋)和前饋一反饋控制 兩種。根據(jù)對十?dāng)_補償形式的特點，乂分靜態(tài)前饋控制和動態(tài)前饋控制。14. 前饋控制主要應(yīng)用在什么場合？答：前饋控制主要用于下列場合：(1) 十?dāng)_幅值大而頻繁，對被控變量影響劇烈，單純反饋控制達不到要求時；(2) 主要十?dāng)_是可測不可控的變量；(3) 對象的控制通道滯后大，反饋控制不及時，控制質(zhì)量差時，可采用前饋 一反饋控制系統(tǒng)，以提高控制質(zhì)量。15. 什

10、么是生產(chǎn)過程的軟保護措施？與硬保護措施相比，軟保護措施有什么優(yōu) 點？答：所謂生產(chǎn)的軟保護措施，就是當(dāng)生產(chǎn)短期內(nèi)處于不正常情況時，無須 像硬保護措施那樣硬性使設(shè)備停車，而是通過一個特定設(shè)計的自動選擇性控制系 統(tǒng)，以適當(dāng)改變控制方式來達到自動保護生產(chǎn)的目的。這樣就可以減少由于停車而帶來的巨大經(jīng)濟損失。16. 什么是控制器的“積分飽和”現(xiàn)象 ？產(chǎn)生積分飽和的條件是什么？答：積分飽和現(xiàn)象是指有積分作用的控制器當(dāng)偏差總不為零時， 控制器的 輸出就要一直增加到最大或降低到最小。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的條件有三個：其一是控 制器具有積分作用其二是控制器處于開環(huán)工作狀態(tài)，其輸出沒有被送往執(zhí)行器；其三是控制器的輸入偏差信

11、號長期存在。在選擇性控制系統(tǒng)中，沒有被選擇器選 中的控制器就有可能產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象。17. 積分飽和的危害是什么？有哪幾種主要的抗積分飽和措施？答：當(dāng)控制器處于積分飽和狀態(tài)時，它的輸出將達到最大或最小的極限值， 該極限值已超出執(zhí)行器的有效輸入信號范圍(對于氣動薄膜控制閥來說，其有效 輸入信號范圍一般為20100kPa)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象，對控制系統(tǒng)的工作是很不利 的。因為當(dāng)需要該控制器恢復(fù)工作狀態(tài)(在取代控制系統(tǒng)中，控制器重新被選擇 器選中)時，它不能馬上動作，必須待它的輸出退出飽和區(qū)，返回到執(zhí)行器的有 效輸入信號范圍內(nèi)后，才能使執(zhí)行器開始動作。所以取代是不及時的，這樣會對 系統(tǒng)的工作帶來嚴(yán)重的后果，甚至?xí)斐墒鹿省？狗e分飽和的主要方法有限幅法 和積分切除法等。1