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第一章 概述
1.1 过程控制系统由哪些基本单元构成？画出其基本框图。
控制器、执行机构、被控过程、检测与传动装置、报警，保护，连锁等部件
1.2 按设定值的不同情况，自动控制系统有哪三类？ 定值控制系统、随机控制系统、程序控制系统
1.3 简述控制系统的过渡过程单项品质指标，它们分别表征过程控制系统的什么性能？
a.衰减比和衰减率：稳定性指标；
b.最大动态偏差和超调量：动态准确性指标； c.余差：稳态准确性指标；
d.调节时间和振荡频率：反应控制快速性指标。
第二章 过程控制系统建模方法
习题2.10
某水槽如图所示。其中F为槽的截面积，R1，R2和R3均为线性水阻，Q1为流入量，Q2和Q3为流出量。要求：
（1） 写出以水位H为输出量，Q1为输入量的对象动态方程；
（2） 写出对象的传递函数G(s)，并指出其增益K和时间常数T的数值。
（1）物料平衡方程为Q1?(Q2?Q3)?FdH dtd?H dt增量关系式为 ?Q1??Q2??Q3?F而?Q2??h?h， ?Q3?， R2R3代入增量关系式，则有F（2）两边拉氏变换有：
d?h(R2?R3)?h???Q1 dtR2R3FsH(s)?更多精品文档
R2?R3H(s)?Q1(s) R2R3学习-----好资料
故传函为：
R2R3R2?R3H(s)K G(s)???RRQ1(s)F23s?1Ts?1R2?R3K=
第三章 过程控制系统设计
1. 有一蒸汽加热设备利用蒸汽将物料加热，并用搅拌器不停地搅拌物料，到物料达到所需温度后排出。试问：
（1） 影响物料出口温度的主要因素有哪些？
（2） 如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与操纵变量应选谁？为什么？
（3） 如果物料在温度过低时会凝结，据此情况应如何选择控制阀的开、闭形式及控制器
的正反作用？
解：（1）物料进料量，搅拌器的搅拌速度，蒸汽流量
（2）被控变量：物料出口温度。因为其直观易控制，是加热系统的控制目标。
操作变量：蒸汽流量。因为其容易通过控制阀开闭进行调整，变化范围较大且对被
控变量有主要影响。
（3）由于温度低物料凝结所以要保持控制阀的常开状态，所以控制阀选择气关式。控制
器选择正作用。
2. 如下图所示为一锅炉锅筒液位控制系统，要求锅炉不能烧干。试画出该系统的框图，判断控制阀的气开、气关型式，确定控制器的正、反作用，并简述当加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时，该控制系统是如何克服干扰的？
R2R3R2R3, T=F
R2?R3R2?R3
解：系统框图如下：
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扰动 扰动通道 液位设定值 控制器 - 检测元件
由于锅炉不能烧干故选择气关式，增益为负控制器选择正作用。
克服干扰过程：当加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时，锅筒液位下降，具有正作用后调节器输出信号减小，使气关型的阀门开度增大，从而使给水流量增大，进而使锅筒液位升高，克服蒸汽流量干扰的影响。
3. 如下图所示为精馏塔温度控制系统，它通过调节进入再沸器的蒸汽量实现被控变量的稳定。试画出该控制系统的框图，确定控制阀的气开、气关型式和控制器的正、反作用，并简述由于外界干扰使精馏塔温度升高时该系统的控制过程（此处假定精馏塔的温度不能太高）。
阀门 过控对象 液位 给水流量
解：系统框图如下：
扰动 扰动通道 温度设定值 控制器 - 检测元件
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阀门 过控对象 蒸汽流量 温度 学习-----好资料
根据题意阀门选择气开型，增益为正控制器为反作用。 克服干扰过程：
当外界干扰使蒸馏塔温度升高时，具有反作用的调节器输出信号减小，使得气开型的阀门开度减小，蒸汽流量随之减小，使精馏塔温度降低，克服干扰的影响。
第四章 PID调节原理
习题4.2 试总结调节器P, PI, PD动作规律对系统控制质量的影响。
习题4.7 某电动比例调节器的测量范围为100~200oC，其输出为0~10mA。当温度从140oC变化到160oC时，测得调节器的输出从3mA变化到7mA。试求出该调节器比例带。 解：
??e/(e?emi)n(16?0140)/(?200100)max?100%??100?%u/(u?umi)n(?73)/?(100)max50%
习题4.9某水槽液位控制系统如图所示。已知，F=1000cm2，R=0.03s/cm2，调节阀为气
关式，其静态增益|Kv|=28cm3/s·mA，Km=1mA/cm。 （1） 画出系统的传递方框图；
（2） 调节器为比例调节器，其比例带δ=40%，试分别求出扰动ΔQd=56cm3/s以及定值扰
动Δr=0.5mA 时，被调量h的残差；
（3） 若δ改为120%，其他条件不变，h的残差又是多少？比较（2）（3）的计算结果，
总结δ值对系统残差的影响；
（4） 液位调节器改用PI调节器后，h的残差又是多少？
解：(1)
设定值 液位控制器- 液位检测
(2)系统动态方程
控制阀 液位对象 增量关系式为 又
所以有
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