自动控制原理课件：2_4典型环节

自动控制原理重要公式

A . 阶跃函数斜坡函数抛物线函数脉冲函数正弦函数 B.典型环节的传递函数比例环节惯性环节(非周期环节 ) 积分环节微分环节二阶振荡环节(二阶惯性环节) 延迟环节 C.环节间的连接串联并联反馈开环传递函数= 前向通道传递函数= 负反馈闭环传递函数正反馈闭环传递函数 D.梅逊增益公式 E.劳斯判据劳斯表中第一列所有元素均大于零 s n a 0a 2a 4a 6…… s n-1a 1a 3a 5a 7…… s n-2b 1b 2b 3b 4…… s n-3c 1c 2c 3c 4…… ……… s 2f 1f 2 s 1g 1 s 0h 1 劳斯表中某一行的第一个元素为零而该行其它元素不为零，ε→0；劳斯表中某一行的元素全为零。P(s)=2s 4+6s 2-8。 F.赫尔维茨判据特征方程式的所有系数均大于零。 G. 误差传递函数扰动信号的误差传递函数 I.二阶系统的时域响应：其闭环传递函数为或系统的特征方程为0 2)(22=++=n n s s s D ωζω 特征根为1 ,221`-±-=ζωζωn n s 上升时间t r 其中峰值时间t p 最大超调量M p 调整时间t s a.误差带范围为±5% b.误差带范围为±2% 振荡次数N J.频率特性：还可表示为：G (jω)=p (ω)+jθ(ω) p (ω)——为G (jω)的实部，称为实频特性； θ(ω)——为G (jω)的虚部，称为虚频特性。显然有： K.典型环节频率特性： 1.积分环节 ???? ???? ? =+===)()()()()()()(sin )()()(cos )()(2 2ωωθω?ωθωωω?ωωθω?ωωp arctg p A A A p s s G 1(=???≥<=000)(t A t t r K s R s C s G ==)()()(222 2)(n n n s s K s G ωζωω++=)()(1)()() ()(s H s G s G s R s C s -= =Φ22 22)() (n n n s s s R s C ωζωω++=1 21)()(22++= Ts s T s R s C ζ2 1ζωβ πωβπ--=-= n d r t n s t ζω3 =

热工过程及设备

目录实验一流体力学综合实验 (2) 实验二燃料热值的测定（氧弹法） (7) 实验三球体法导热系数的测定. (12) 实验四套管换热器液-液换热实验 (16) 附录1 铜－康铜热电偶分度表 ...... 错误！未定义书签。附录2 精密数字温度温差仪使用方法 . (21)

实验一流体力学综合实验流体力学综合实验台为多用途实验装置，其结构示意图如图1所示。图1 流体力学综合试验台结构示意图 1.储水箱 2.上、回水管 3.电源插座 4.恒压水箱 5.墨盒 6.实验管段组 7.支架 8.计量水箱 9.回水管10.实验桌利用这种实验台可进行下列实验：一、雷诺实验；二、能量方程实验；一、雷诺实验 1．实验目的（1）观察流体在管道中的流动状态；（2）测定几种状态下的雷诺数；（3）了解流态与雷诺数的关系。 2．实验装置在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺数实验管、阀门、伯努力方程实验管道、颜料水（蓝墨水）盒及其控制阀门、上水阀、出水阀，水泵和计量水箱等，秒表及温度计自备。 3．实验前准备

（1）、将实验台的各个阀门置于关闭状态。开启水泵，全开上水阀门，把水箱注满水，再调节上水阀门，使水箱的水有少量溢流，并保持水位不变。（2）、用温度计测量水温。 4．实验方法（1）、观察状态打开颜料水控制阀，使颜料水从注入针流出，颜料水和雷诺实验管中的水迅速混合成均匀的淡颜色水，此时雷诺实验管中的流动状态为紊流；随着出水阀门的不断的关小，颜料水与雷诺实验管中的水渗混程度逐渐减弱，直至颜料水与雷诺实验管中形成一条清晰的线流，此时雷诺实验管中的流动为层流。（2）测定几种状态下的雷诺系数全开出水阀门，然后在逐渐关闭出水阀门，直至能开始保持雷诺实验管内的颜料水流动状态为层流状态。按照从小流量到大流量的顺序进行实验，在每一个状态下测量体积流量和水温，并求出相应的雷诺数。实验数据处理举例：设某一工况下具体积流量Q=3.467×10-5m 3/s ，雷诺实验管内径d=0.014m ，实验水温T=5℃，查水的运动粘度与水温曲线，可知微v=1.519×10-6m 2/s 。流速 s m F Q V /255.0014.04 10467.325 =??= =-π 雷诺数 207510519.1/225.0014.0/Re 6=??=?=-v d V 线

自动控制原理简答题要点

三.名词解释 47、传递函数：传递函数是指在零初始条件下，系统输出量的拉式变换与系统输入量的拉式变换之比。 48、系统校正：为了使系统达到我们的要求，给系统加入特定的环节，使系统达到我们的要求，这个过程叫系统校正。 49、主导极点：如果系统闭环极点中有一个极点或一对复数极点据虚轴最近且附近没有其他闭环零点，则它在响应中起主导作用称为主导极点。 50、香农定理：要求离散频谱各分量不出现重叠,即要求采样角频率满足如下关系： ωs ≥2ωmax 。 51、状态转移矩阵：()At t e φ=，描述系统从某一初始时刻向任一时刻的转移。 52、峰值时间：系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为峰值时间。 53、动态结构图：把系统中所有环节或元件的传递函数填在系统原理方块图的方块中，并把相应的输入、输出信号分别以拉氏变换来表示，从而得到的传递函数方块图就称为动态结构图。 54、根轨迹的渐近线：当开环极点数 n 大于开环零点数 m 时，系统有n-m 条根轨迹终止于 S 平面的无穷远处，且它们交于实轴上的一点，这 n-m 条根轨迹变化趋向的直线叫做根轨迹的渐近线。 55、脉冲传递函数：零初始条件下，输出离散时间信号的z 变换()C z 与输入离散信号的z 变换()R z 之比，即()()() C z G z R z =。 56、Nyquist 判据（或奈氏判据）：当ω由-∞变化到+∞时， Nyquist 曲线（极坐标图）逆时针包围（-1，j0）点的圈数N ，等于系统G(s)H(s)位于s 右半平面的极点数P ，即N=P ，则闭环系统稳定；否则（N ≠P ）闭环系统不稳定，且闭环系统位于s 右半平面的极点数Z 为：Z=∣P-N ∣ 57、程序控制系统: 输入信号是一个已知的函数，系统的控制过程按预定的程序进行，要求被控量能迅速准确地复现输入，这样的自动控制系统称为程序控制系统。 58、稳态误差：对单位负反馈系统，当时间t 趋于无穷大时，系统对输入信号响应的实际值与期望值（即输入量）之差的极限值，称为稳态误差，它反映系统复现输入信号的（稳态）精度。 59、尼柯尔斯图（Nichocls 图）：将对数幅频特性和对数相频特性画在一个图上，即以（度）为线性分度的横轴，以 l(ω)=20lgA(ω)（db ）为线性分度的纵轴，以ω为参变量绘制的φ(ω) 曲线，称为对数幅相频率特性，或称作尼柯尔斯图（Nichols 图） 60、零阶保持器：零阶保持器是将离散信号恢复到相应的连续信号的环节，它把采样时刻的采样值恒定不变地保持（或外推）到下一采样时刻。 61、状态反馈设系统方程为,x Ax Bu y cx =+=&，若对状态方程的输入量u 取u r Kx =-，则称状态反馈控制。四.简答题

热工自动控制B-总复习2016

在电站生产领域，自动化（自动控制）包含的内容有哪些？数据采集与管理；回路控制；顺序控制及联锁保护。电站自动化的发展经历了几个阶段，各阶段的特点是什么？人工操作：劳动密集型；关键生产环节自动化：仪表密集型；机、炉、电整体自动化：信息密集型；企业级综合自动化：知识密集型；比较开环控制系统和闭环控制系统优缺点。开环：不设置测量变送装置，被控制量的测量值与给定值不再进行比较，克服扰动能力差，结构简单，成本低廉；闭环：将被控制量的测量值与给定值进行比较，自动修正被控制量出现的偏差，控制精度高，配备测量变送装置，克服扰动能力强；定性判断自动控制系统性能的指标有哪些？它们之间的关系是什么？指标：稳定性、准确性、快速性。关系：同一控制系统，这三个方面相互制约，如果提高系统快速性，往往会引起系统的震荡，动态偏差增大，改善了稳定性，过渡过程又相对缓慢。定性描述下面4 条曲线的性能特点，给出其衰减率的取值范围。粉：等幅震荡过程，ψ=0；绿：衰减震荡过程，0<ψ<1；红：衰减震荡过程，0<ψ<1；蓝：不震荡过程，ψ=1；在热工控制系统中，影响对象动态特性的特征参数主要有哪三个？容量系数，阻力系数，传递迟延纯迟延与容积迟延在表现形式上有什么差别，容积迟延通常出现在什么类型的热工对象上？容积迟延：前置水箱的惯性使得主水箱的水位变化在时间上落后于扰动量。纯迟延：被调量变化的时刻，落后于扰动发生的时刻的现象。纯延迟是传输过程中因传输距离的存在而产生的，容积迟延因水箱惯性存在的有自平衡能力的双容对象建立热工对象数学模型的方法有哪些？机理建模：根据对象或生产过程遵循的物理或化学规律，列写物质平衡、能量平衡、动量平衡及反映流体流动、传热等运动方程，从中获得数学模型。实验建模：根据过程的输入和输出实测数据进行数学处理后得到模型了解由阶跃响应曲线求取被控对象数学模型的方法、步骤及注意事项，能对切线法、两点法做简单的区分。注意事项：1实验前系统处于需要的稳定工况，留出变化裕量；2扰动量大小适当，既克服干扰又不影响运行；3采样间隔足够小，真实记录相应曲线的变化；4实验在主要工况下进行，每一工况重复几次试验；5进行正反两个方向的试验，减小非线性误差的影响。方法：有自平衡无延迟一阶对象：切线发和0.632法；有自平衡有延迟一阶对象：切线发和两点法；有自平衡高阶对象：切线发和两点法；无自平衡对象：一阶近似法和高阶近

《热工过程自动控制》课程设计

（注意：保持清洁，设计结束后装订在设计说明书正文的第1页）《热工过程自动控制》课程设计任务书专业方向：热能与动力工程班级：学生姓名：指导教师：周数：1 学分：1 一、设计题目 600MW单元机组直流锅炉给水控制系统的组态设计二、原始资料 1. 控制对象 600MW超临界机组直流锅炉给水控制系统采用两台分别带50%负荷的汽动给水泵作为正常负荷下的供水，设置一台可带50%负荷的电动给水泵，作为启动及带低负荷或两台汽动泵中有一台故障时作备用泵使用。 2. 控制要求直流锅炉必须使燃烧率和给水量随时保持适当的比例。（1）给水流量控制回路仅当锅炉运行在纯直流工况下，才能对锅炉出口的主蒸汽温度起到粗调的作用。为保证锅炉本身的安全运行，要求任何工况下省煤器入口给水流量不低于35%MCR；（2）给水泵串级控制回路的副调节器根据给水流量偏差输出给水泵控制指令，调节各台泵的转速以满足机组负荷变化的需要；（3）为保证给水泵的运行安全，给水流量调节阀控制回路通过调节给水阀门的开度维持泵出口母管的压力在适当范围内；（4）汽动给水泵再循环阀调节回路需保证通过每台汽泵的流量不低于最小允许流量。三、设计任务 1、了解大型单元机组控制系统概貌和集散控制系统概貌及其组态原理；

2、了解ABB贝利公司Symphony集散控制设备及其重要功能模块的作用； 3、掌握控制对象（包括工艺流程）及控制任务； 4、根据控制系统原理进行相应集散控制系统的组态设计；给水控制系统包括三个部分：（1）给水流量指令形成回路（2）汽动给水泵转速控制回路（3）给水流量调节阀控制回路，可任选其中两部分做组态设计。 5、对所设计的部分进行组态分析。四、建议时间安排课程设计时间安排序号内容时间 1 收集资料，学习相关理论知识1天 2.5天 2 进行集散控制系统的组态设计并绘制组态图 3 整理报告1天 4 答辩0.5天 5 合计5天五、成果要求 1、课程设计报告（1）字数约5000左右，统一用A4纸手工书写，字迹工整。（2）主要内容及装订顺序：封面、扉页、成绩考核表、课程设计任务书、目录、正文、参考文献、设计体会及附录。（3）正文部分应该包括以下几项内容：大型单元机组控制系统概述、集散控制系统概述及其组态原理、Symphony集散控制设备简介及重要功能模块的作用、系统控制对象（包括工艺流程）及控制任务、所选定部分的组态设计和组态分析。（4）设计报告严禁抄袭，即使是同一小组也不允许雷同，否则按不及格论。 2、图纸要求：图纸要求手绘，以附录的形式放在报告最后。六、成绩评定设计成果主要由设计报告体现，成绩评定等级为优、良、中、及格、不及格五级制。设计成绩根据以下四个方面综合确定：（1）设计报告（40%）（2）设计期间表现（20%）（3）设计答辩（40%）。

-自动控制原理知识点汇总

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自动控制原理知识点总结第一章 1.什么是自动控制？（填空）自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。 2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空）开环控制和闭环控制 3.开环控制和闭环控制的概念？开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。闭环控制：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，既有被控量对被控过程的影响。主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点？（分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。） 4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断）（1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力（2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的 e来表征的（3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值 ss 第二章 1.控制系统的数学模型有什么？（填空）微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性 2.了解微分方程的建立？（1）、确定系统的输入变量和输入变量（2）、建立初始微分方程组。即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组（3）、消除中间变量，将式子标准化。将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边 3.传递函数定义和性质？认真理解。（填空或选择）传递函数：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换域系统输入量的拉普拉斯变

自动控制原理总经典总结

《自动控制原理》总复习

第一章自动控制的基本概念一、学习要点 1.自动控制基本术语：自动控制、系统、自动控制系统、被控量、输入量、干扰量、受控对象、控制器、反馈、负反馈控制原理等。 2.控制系统的基本方式： ①开环控制系统；②闭环控制系统；③复合控制系统。 3.自动控制系统的组成：由受控对象和控制器组成。 4.自动控制系统的类型：从不同的角度可以有不同的分法，常有：恒值系统与随动系统；线性系统与非线性系统；连续系统与离散系统；定常系统与时变系统等。 5.对自动控制系统的基本要求：稳、快、准。 6.典型输入信号：脉冲、阶跃、斜坡、抛物线、正弦。二、基本要求 1.对反馈控制系统的基本控制和方法有一个全面的、整体的了解。 2.掌握自动控制系统的基本概念、术语，了解自动控制系统的组成、分类，理解对自动控制系统稳、准、快三方面的基本要求。 3.了解控制系统的典型输入信号。 4.掌握由系统工作原理图画方框图的方法。三、内容结构图

四、知识结构图第二章控制系统的数学模型一、学习要点 1．数学模型的数学表达式形式（1）物理系统的微分方程描述；（2）数学工具—拉氏变换及反变换；（3）传递函数及典型环节的传递函数；（4）脉冲响应函数及应用。 2．数学模型的图形表示（1）结构图及其等效变换，梅逊公式的应用；（2）信号流图及梅逊公式的应用。二、基本要求 1、正确理解数学模型的特点，对系统的相似性、简化性、动态模型、静态模型、输入变量、输出变量、中间变量等概念，要准确掌握。 2、了解动态微分方程建立的一般方法及小偏差线性化的方法。 3、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法，并对解的结构、运动模态与特征根的关系、零输入响应、零状态响应等概念有清楚的理解。 4、正确理解传递函数的定义、性质和意义。熟练掌握由传递函数派生出来的系统开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数、典型环节传递函数等概念。（＃） 5、掌握系统结构图和信号流图两种数学模型的定义和绘制方法，熟练掌握控制系统的结构图及结构图的简化，并能用梅逊公式求系统传递函数。（＃＃）

热工过程控制系统

热工过程控制系统第一章过程控制系统概述 1.1过程控制定义及认识 1.2过程控制目的 *1.3过程控制系统的组成 1.4过程控制系统的特点 *1.5过程控制系统的分类 *1.6过程控制性能指标 1.7 过程控制仪表的发展 1.8 过程控制的地位 1.9 过程控制的任务 1.1过程控制定义及认识过程控制定义所谓过程控制（Process Control ）是指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程自动化。 1.3 过程控制系统组成被控过程（Process ），指运行中的多种多样的工艺生产设备；过程检测控制仪表（Instrumentation ），包括：测量变送元件（Measurement ）；控制器（Controller ）；执行机构（Control Element ）; 显示记录仪表 1.5 过程控制系统的分类按系统的结构特点来分:：反馈控制系统，前馈控制系统，复合控制系统（前馈-反馈控制系统）要求观察思考调节变换显示记录调节给定值执行机构检测仪表记录仪显示器调节器控制器测量变送被控过程执行器 r(t)e(t) u(t) q(t) f(t) y(t) z(t) -

按给定值信号的特点来分：定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统性能指标：对自动控制系统性能指标的要求主要是稳、快、准。最大超调量σ%反映系统的相对稳定性,稳态误差ess 反映系统的准确性，调整时间ts 反映系统的快速性。第三章过程执行器主要内容执行器电动执行器气动执行器调节阀及其流量特性变频器原理及应用本节内容在本课程中的地位执行器用于控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现对过程参数的自动控制。 3.1 调节阀（调节机构）结构调节阀是一个局部阻力可以改变的节流元件。由于阀芯在阀体内移动，改变了阀芯与阀座之间的流通面积，即改变了阀的阻力系数，被调介质的流量也就相应地改变，从而达到调节工艺参数的目的。 3.1 调节阀功能：接受控制器输出的控制信号，转换成直线位移或角位移，来改变调节阀的流通截面积。 3.1.1 调节阀的组成执行机构：执行机构是指根据控制器控制信号产生推力或位移的装置；控制器测量变送被控过程执行器 r ( t ) e ( t ) u ( t ) q ( t ) f ( t ) y ( t ) z ( t ) -

典型环节的模拟研究自动控制原理实验报告

典型环节的模拟研究一. 实验目的 1．了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式 2．观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响二．实验内容及步骤观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响.。改变被测环节的各项电路参数，画出模拟电路图，阶跃响应曲线，观测结果，填入实验报告运行LABACT 程序，选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究中的相应实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分 1)．观察比例环节的阶跃响应曲线典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。图3-1-1 典型比例环节模拟电路传递函数：0 1(S) (S)(S)R R K K U U G i O = == ；单位阶跃响应： K )t (U = 实验步骤：注：‘S ST ’用短路套短接！（1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT ），作为系统的信号输入（Ui ）；该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。 ① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中矩形波’（矩形波指示灯亮）。 ② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度＞1秒（D1单元左显示）。 ③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 4V （D1单元‘右显示）。

（2）构造模拟电路：按图3-1-1安置短路套及测孔联线，表如下。（b ）测孔联线（3）运行、观察、记录：打开虚拟示波器的界面，点击开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮（0→+4V 阶跃），观测A5B 输出端（Uo ）的实际响应曲线。示波器的截图详见虚拟示波器的使用。实验报告要求：按下表改变图3-1-1所示的被测系统比例系数，观测结果，填入实验报告。 R0=200K R1=100K Ui=4V

热工过程自动控制

1、精度为0.5级的温度表,测量范围为50~800°C,该表的允许基本误差是 A、±3.75°℃ B、±4°C C、±4.25℃ D、±0.35°C 正确答案:A 2、标准化节流装置是()。 A、文丘利管 B、偏心孔板 C、翼形动压管 D、毕托管正确答案:A 3、火电厂中,燃油流量的测量普遍地使用 A、耙式流量计 B、标准孔板 C、转子流量计 D、恒压降式流量计正确答案:A 4、在计算机控制系统中主机与外设备是()。 A、硬件部分 B、软件部分

C、中间部分 D、控制部分正确答案:A 5、用孔板测量流量,孔板应装在调节阀()。 A、前 B、后 C、进口处 D、任意位置正确答案:A 6、在DDZⅢ型仪表中,现场与控制室之间用()的信号。 A、4~20mA B、0~10Ma C、0~10Ma D、0~20V。正确答案:A 7、汽轮机润涓油低油压保护应在()投入 A、盘车前 B、满速后 C、冲转前 D、带负荷后正确答案:A

8、电接点水位计是利用锅水与蒸汽()的差别而设计的,它克服了汽包压力变化对水位的影响,可在锅炉启停及变参数运行时使用。 A、电导率 B、密度 C、热容量 D、电阻正确答案:A 9、采用按控制功能划分的设计原则时,分散控制系统可分为DAS、MCS、SCS、FSSS等子系统,其中MCS的中文含义是() A、模拟量控制系统 B、数据采集系统 C、顺序控制系统 D、炉膛燃烧安全监控系统正确答案:A 10、锅炉过热蒸汽温度调节系统中,被调量是() A、过热器出口汽温 B、减温水量 C、减温阀开度 D、过热器进口汽温正确答案:A 11、主厂房内架空电缆与热体管道应保持足够的距离，控制电缆不小于（）m

自动控制原理实验

实验一控制系统的数学模型一、实验目的 1. 熟悉Matlab 的实验环境，掌握Matlab 建立系统数学模型的方法。 2. 学习构成典型环节的模拟电路并掌握典型环节的软件仿真方法。 3. 学习由阶跃响应计算典型环节的传递函数。二、实验内容 1. 已知图1.1中()G s 和()H s 两方框相对应的微分方程分别是： ()610 ()20()()205()10()dc t c t e t dt db t b t c t dt +=+= 且满足零初始条件，用Matlab 求传递函数()()C s R s 和()() E s R s 。图1.1 系统结构图 2. 构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例-积分环节、比例-微分环节和比例-积分-微分环节的模拟电路并用Matlab 仿真； 3. 求以上各个环节的单位阶跃响应。三、实验原理 1. 构成比例环节的模拟电路如图1.2所示，该电路的传递函数为：

21().R G s R =- 图1.2 比例环节的模拟电路原理图 2. 构成惯性环节的模拟电路如图1.3所示，该电路的传递函数为： 221 (),,.1R K G s K T R C Ts R =-==+ 图1.2 惯性环节的模拟电路原理图 3. 构成积分环节的模拟电路如图1.3所示，该电路的传递函数为： 1(),.G s T RC Ts ==

图1.3 积分环节的模拟电路原理图 4.构成比例-积分环节的模拟电路如图1.4所示，该电路的传递函数为： 2 2 1 1 ()1,,. R G s K K T R C Ts R ?? =-+== ? ?? 图1.4 比例-积分环节的模拟电路原理图 5.构成比例-微分环节的模拟电路如图1.5所示，该电路的传递函数为： 2 2 1 ()(1),,. R G s K Ts K T R C R =-+==

2017年9月西安交通大学课程考试《热工过程自动控制》作业考核试题

2017年9月西安交通大学课程考试《热工过程自动控制》作业考核试题一、单选题（共30 道试题，共60 分。） 1. 调节系统的整定就根据调节对象调节通道的特性确定（)参数。 A. 变送器 B. 传感器 C. 执行器 D. 调节器。正确答案：D 2. 功频电液调节系统的输入信号是（)。 A. 转速 B. 功率 C. 功率和频率 D. 频率正确答案：C 3. 单纯的前馈调节是一种能对（)进行补偿的调节系统。 A. 测量与给定之间的偏差 B. 被调量的变化干扰量的变化 C. 输出的变化。正确答案：C 4. 锅炉汽包水位高、低保护应采用独立测量的（)的逻辑判断方式。 A. 二取平均值 B. 三取二 C. 三取中 D. 三取中正确答案：B 5. 在计算机控制系统中，计算机的输入和输出信号是（)。 A. 模拟信号 B. 数字信号 C. 4-20mA的标准信号 D. 开关信号正确答案：B 6. DEH系统不必由自动切至手动的情况是（) A. 由单阀切换为多阀运行时 B. 阀门控制卡（VCC卡）故障，在线更换VCC卡 C. 一只LVDT故障，在线更换故障的LVDT时 D. DPU（主控站）故障；

正确答案：A 7. 锅炉过热蒸汽温度调节系统中，被调量是（)。 A. 过热器出口汽温 B. 减温水量 C. 减温阀开度 D. 过热器进口汽温正确答案：A 8. 数字式电液控制系统用作协调控制系统中的（)部分。 A. 汽轮机执行器 B. 锅炉执行器 C. 发电机执行器 D. 协调指示执行器。正确答案：A 9. 测量时环境温度的改变造成的误差属于（)。 A. 疏失误差 B. 随机误差 C. 系统误差 D. 基本误差正确答案：C 10. 采用容积测量法的是（)。 A. 超声波量计 B. 罗茨流量计 C. 电磁流量计 D. 靶式流量计正确答案：B 11. 主蒸汽管的管壁温度监测点设在（)。 A. 汽轮机的电动主汽门后 B. 汽轮机的自动主汽门前 C. 汽轮机的调节汽门前的主汽管上 D. 主汽门和调节汽门之间。正确答案：B 12. 下列信号中不是热工信号的是（)。 A. 主汽温度高报警 B. 汽包水位低报警 C. 炉膛压力低报警 D. 发电机跳闸。正确答案：D 13. 氧化锆氧量计要得到准确的测量结果，其工作温度必须在（)。 A. 500℃左右 B. 850℃左右 C. 1200℃左右 D. 600℃左右正确答案：B 14. 超声波流量计是属于（)。

自动控制原理试卷答案(1)

自动控制原理试卷与答案一、填空题 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过稳定性与反馈量的差值进行的 2、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 3、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。 4、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性。 5、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有微分方程、函数等 6.闭环控制系统又称为反馈控制系统。 7.一线性系统，当输入是单位脉冲函数时，其输出象函数与传递函数相同 8.控制系统线性化过程中，线性化的精度和系统变量的时间常数T有关。 9、.PID调节中的“P”指的是比例控制器 10.对控制系统的首要要求是系统具有稳定性。 11.反馈控制原理是检测偏差并纠正偏差的原理 12.根据采用的信号处理技术的不同，控制系统分为模拟控制系统和数学控制系统。 13、由控制器（含测量元件）和被控制对象组成的有机整体称为自动控制系统。 14、闭环系统是指系统输出量直接或地参与系统的控制的作用。 15、开环控制系统与闭环系统相互结合的控制方式是复合控制 16只有一个反馈通道的系统是单回路系统。 17、描述系统各个物理量之间关系的数学表达式或图形称为系统的数学模型

18、过渡过程的三要素是起始值、稳定值、时间常数 19从一个状态进入另一个稳态的中间过程叫做过渡过程或动态过程 20、换路定律表明了换路前与换路后瞬间电路的工作状态之间的关系。。二、选择题 1、采用负反馈形式连接后，则( D) 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)。 A、增加开环极点；C、增加开环零点；D B 、在积节分环外加单位负反馈；、引入串联超前校正装置。 3、关于传递函数，错误的说法是 ( B) A传递函数只适用于线性定常系统； B传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响；C传递函数一般是为复变量s的真分式； D闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。 4、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果( C)。 A、增加积分环节 B 、提高系统的开环增益K C、增加微分环节 D 、引入扰动补偿 5、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的( D)。 A、准确度越高 B、准确度越低 C、响应速度越快 D、响应速度越慢 6.通过测量输出量，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（ A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件 7系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（C） A.系统综合 B.系统辨识 C.系统分析 D.系统设计 D） 8.当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时，电动机可看作一个（D） A.比例环节 B.微分环节 C.积分环节 D.惯性环节 9某典型环节的传递函数是 1 B）Gs ，则该环节是（ 5s 1 A.比例环节 B.积分环节 C.惯性环节 D.微分环节 10、设一阶系统的传递函数是Gs 2 5%，则其调整时间为（C），且容许误差为 s1

热工过程自动控制复习题·王建国

10级热动《电厂热工过程自动控制》1．掌握自动控制系统中常用的基本术语。被控量被控对象给定值扰动控制量控制对象 2．掌握自动控制系统常见的分类方法，并能够判别实际系统所属类别。按生产过程中被控量所希望保证的数值分恒值控制系统(过热汽温控制系统再热汽温控制系统) 程序控制系统随机控制系统根据控制系统内部结构分类闭环控制系统（反馈控制系统）开环控制系统复合控制系统 3．掌握被控对象分类方法、各类对象的动态特性曲线及其平衡特性。有自平衡能力的无自平衡能力的有自平衡能力对象：被控对象收到扰动后平衡被破坏，不需要外来的控制作用，而依靠被控量自身变化使对象重新恢复平衡的特性，称为对象的自平衡特性，具有这种特性的被控对象就是有自平衡能力的被控对象。无自平衡能力对象：当这种被控量平衡关系破坏后，被控量以一定的速度继续变化下去而不会自动地在新的水平上恢复平衡，具有这种现象的对象成为无自平衡能力对象。 4．控制器有哪些基本动作规律？各种动作规律的阶跃响应曲线，控制动作的特点、参数变化对其控制过程的影响。比例控制P（有差调节）比例带减小，控制系统稳定性变差，比例带太小将使系统不稳定，系统稳定时比例带越小静态误差越小但被控量振荡加剧积分控制I（无差调节）积分时间T1越小积分作用越强调节阀的动作越快就越容易引起和加剧振荡但与此同时振荡频率将越来越高而最大动态偏差则越来越小被控量最后都没有静态偏差。微分控制D（超前调节）有某种程度的预见性 5．被控对象控制通道、扰动通道的特性对控制质量的影响。扰动通道（扰动和被控量之间的信息通道）1、放大系数增大静态偏差也增大所以扰动通道的放大系数越小越好对控制越有利 2、时间常数越大阶次m越高，被控量受到扰动后的动态偏差就较小，这将有利于控制。控制通道（控制作用和被控量之间的信息通道）1、放大系数增大静态偏差减小有利控制 2、时间常数越大阶次n越大控制作用就较迟缓控制不灵敏，显然不利控制。 6．复杂控制系统主要包括哪几种？串级控制系统比例控制系统前馈-反馈控制系统 7．串级控制系统基本组成原理，系统中常见术语及其控制作用分析。常见术语：主回路副回路主对象副对象主控制对象副控制对象主控制器副控制器串级控制系统的特点及作用归纳：1 副回路的存在，改善了对象的动态特性。减小了对象的时间常数，缩短了控制通道，使控制作用更加及时；提高了系统的工作频率，使振荡周期减小，调节时间缩短，系统的快速性增强了。2 对进入副回路的扰动有较强的克服能力，对进入主回路的扰动也有一定的克服能力 3 对负荷或者操作条件的变化具有一定的自适应能力 8．比值控制系统的类型，比值控制方案的选择。单闭环比值控制系统双闭环比值控制系统变比值控制系统选择方案：1 单闭环比值控制系统：如果工艺上仅要求两物料流量之比值一定，负荷变化不大而对总流量变化无要求则可选用单闭环比值控制系统 2 双闭环比值控制系统：在生产过程中，主副流量扰动频繁，负荷变化较大，同时要保证主副无聊总量恒定，则可选用双闭环比值控制系统 3 变比值控制系统当生产要求两物料流量的比值能灵活的随第三参数的需要进行调节时（实现两种物料流量间的定值控制）可选择变比值控制系统 9．过热汽温控制的任务是什么？不仅维持出口汽温在允许范围内，并且要求维持过热器蒸汽流程中各点的蒸汽温度一定。以确保整个过热器的安全运行。 10.过热汽温控制对象的各种动态特性及其特点。扰动主要来自3方面：蒸汽流量变化（锅炉负荷）【特点有迟延有惯性有自平衡能力迟延和惯性较小】烟气传热量变化【特点迟延较小】减温水流量变化（过热器入口汽温变化）【特点迟延和惯性较大】 11.熟悉串级汽温控制系统的基本组成结构（P98图6-4），分析其控制作用。 TT 温度变送器 PT 压力变送器 θ1 导前信号减温器出口汽温 θ2 被控量主信号过热器出口温度 P1 给定值代表负荷信号的汽轮机第一级蒸汽压力 T1切换继电器用以选择定压运行或滑压运行 mV/V 热电势-电压转换 V/I 电压-电流转换 I/V 电流-电压转换 f(x) 执行机构喷水减温控制阀 f1(x) f2(x) 时间函数发生器串级汽温控制系统的主副回路控制作用及选择规律：在过热汽温串级控制系统中，对副回路的要求是尽快消除减温水流量的自发扰动和进入副回路的其他扰动，对过热汽温起粗调作用。故副回路一般选用比例P或比例微分调节器PD。对主回路的要求是保持主汽温等于给定值，因此主调节器要具有积分作用，故主回路一般选用比例积分PI或比例积分微分调节器PID。 12.再热汽温的控制方式有哪几种？各种控制方式的特点有哪些？ 1、采用烟气挡板的再热汽温控制 2、采用烟气再循环的再热汽温控制 3、采用摆动燃烧器角度和多层布置燃烧器的再热汽温控制 4、采用汽-汽热交换器的再热汽温控制 5、采用喷水减温方式的再热汽温控制再热蒸汽温度自动控制系统的任务：维持再热器出口汽温为给定值 13.给水控制的任务是什么？使给水量适应锅炉蒸发量，维持汽包水位在规定范围内。 14.给水控制对象在几种主要扰动下的动态特性及特点。给水量W 有惯性无自平衡能力蒸汽流量D 无自平衡能力有虚假水位炉膛热负荷扰动Q 无自平衡能力有不明显的虚假水位虚假水位：锅炉负荷变化时，汽包水位的变化具有特殊的形式，负荷增加时，给水量小于蒸发量，在开始阶段水位没有下降反而迅速上升，反之，负荷降低时，水位先下降后上升，这种现象称为虚假水位。有虚假水位的原因：负荷增加时，给水量小于蒸发量，水位应该下降，但是，由于蒸发强度增加，水面下汽泡体积变大，从而使汽包水位先上升，引起“虚假水位”现象。 15.熟悉单级三冲量给水控制系统的基本结构组成（P112图6-24），并能够正确分析其控制作用。三冲量蒸汽流量 D 汽包水位H 给水流量W FT流量变送器 LT液位变送器 I/V 电流-电压转换 D 前馈信号（减弱虚假水位影响） H 被控量主信号 W 反馈信号控制量为什么W 即是前馈又是反馈当蒸汽流量D和汽包水位H发生变化引起调节器作用时，给水流量信号W是调节器动作的反馈信号，当给水流量W自身发生变化时，调节器也能使调节机构迅速动作，使给水量迅速恢复到原来的数值，从这个意义来讲，给水流量W还起着前馈作用。单级三冲量控制系统内回路作用：克服扰动，粗调主回路作用：使被调量等于给定值，细调前馈回路作用：克服给水流量W的干扰 16.给水控制系统采用变速给水泵的两种类型，变速给水泵的安全工作区。电动调速泵汽动调速泵为保证变速给水泵在安全工作区，给水控制系统包括有3个子系统：1 汽包水位控制系统通过改变泵的转速，控制给水流量，维持水位稳定 2 泵出口压力控制系统改变给水调节阀开度控制给水泵出口压力保证泵在经济安全区域内运行 3 泵最小流量控制系统改变泵的再循环阀门开或关以保证通过泵的流量不低于泵所规定的最小流量 17.如何保证给水泵工作在安全区？ 3个子系统：1给水控制系统改变泵的转速控制给水流量维持水位稳定 2 泵出口压力控制系统改变给水阀开度控制给水泵出口压力维持泵在经济区内工作 3 泵最小流量控制系统控制泵的再循环阀门开或关控制泵的流量不低于泵所规定的最小值 18.全程给水控制的概念。在启停和正常运行过程中均能实现自动给水控制的系统。 19.全程给水控制系统中测量信号的校正。在锅炉启动到正常工作过程中，蒸汽流量和负荷变化范围波动较大影响给水流量蒸汽流量汽包水位测量的准确性为了实现全程控制，要对这些参数的压力和温度进行校正。汽包水位通过压力校正蒸汽流量通过温度和压力校正给水流量通过温度校正 20.燃烧控制的基本任务是什么？使燃料燃烧所提供的热量适应锅炉蒸汽负荷的需要，保证锅炉安全经济运行。 21.燃烧控制系统在负荷扰动下汽压控制的动态特性曲线及其特点。在燃烧率扰动下汽压控制对象的动态特性（1）汽轮机负荷不变无自平衡能力（2）汽轮机调节门开度不变有自平衡能力在负荷扰动下汽压控制对象的动态特性（1）汽轮机调节门开度扰动下有自平衡能力（2）汽轮机进气流量扰动下无自平衡能力 22.燃烧控制系统的基本组成原则是什么？ 1 能迅速改变炉膛燃烧率，适应外界负荷变化 2 迅速发现并消除燃烧率扰动 3 确保送风，引风，燃料量等参数协调变化 23.燃烧控制过程应包括哪几个子系统？各子系统的结构组成（P137图6-62、P138图6-64、图 6-65）及其控制原理。燃料控制子系统送风控制子系统引风控制子系统燃料控制子系统的作用使燃料量与外界负荷要求相适应燃料量的测量方法包括：1给煤机转速2 给粉机转速 3 磨煤机进出口差压 4 热量信号（燃料进入炉膛燃烧后后，单位时间所释放的热量折算成蒸汽量用符号DQ表示） 24.采用热量信号的燃烧控制系统中风煤交叉限制控制原理（ P141图6-69）。为实现升负荷时先加风后加煤，减负荷时先减煤后减风的目的，系统设计了风煤交叉限制回路。控制原理：机组增加负荷时，锅炉负荷指令NB同时加在风量控制系统和燃料控制系统上，由于大值选择器作用，风量随NB增大而增加，由于小值选择器作用，燃料量和热量不会马上增加，而是等实际风量上升后，燃料量才开始增加。 25.单元机组的特点和任务是什么？单元机组的特点 1 单元制机组是一个强相互关联的多变量控制对象 2 汽轮机负荷响应快，锅炉负荷响应慢 3 具有参加电网一次调频的能力，以便使电网在二次调频之前减小电网频率变化幅度任务对外保证单元机组有较快的响应速度和有一定的调频能力对内保证主蒸汽压力偏差在允许范围内。 26.单元机组几种典型运行方式及特点。 1定压运行方式2滑压运行方式3联合运行方式4调频运行方式 27.单元机组负荷控制系统由哪几部分组成？负荷指令管理机炉负荷控制 28.负荷指令管理包括哪几部分？各部分的基本功能是什么？负荷指令管理包括：负荷指令运算回路负荷指令限制回路目标负荷指令包括：1电网中心调度的负荷分配指令2机组就地设定的负荷指令3电网频率变化所要求的负荷指令负荷指令管理部分基本功能：对外部负荷指令进行选择并加以处理，使之转变为单元机组安全运行所能接受的实际负荷指令P0 并作为机组功率的给定值信号 29.单元机组负荷控制方式有哪些？各种控制方式的控制过程（原理）及主要特点。机炉分别控制和协调控制方式机炉分别控制：1锅炉跟随控制汽轮机控制机组输出功率锅炉控制汽压汽机侧先动作锅炉侧随之动作负荷变化时能充分利用锅炉蓄热使机组较快的适应电网的负荷要求，但汽压波动较大不利于机组运行的安全性和经济性 2汽机跟随控制锅炉控制机组输出功率汽机控制汽压锅炉先动作汽机后动作汽压波动小有利于机组的安全和经济但未能利用锅炉蓄热因而负荷适应能力较差不利于带动负荷和参加电网调频练习题： 3、生产过程中需要调节的、表征生产过程进行状况的物理量是（ B ）。 A、扰动量 B、被调量 C、调节量 D、给定值 4、为了抑制一些可以预知的扰动，控制系统应采用（ C ）。 A 随动控制 B 程序控制 C前馈控制 D 反馈控制 6、自动调节系统中按被调量偏差进

《电厂热工过程自动控制》复习提纲

《电厂热工过程自动控制》复习提纲及练习题第一章自动控制的基本概念内容要求 1.掌握自动控制系统中的常用术语及其在实际控制系统中的应用。 2.能够画出实际系统的控制原理图。 3.能够对实际控制系统进行分类。 4.了解自动控制系统的工作状态，掌握系统静态特性与动态特性的概念。 5.了解控制系统性能指标，掌握衰减率、静态偏差、动态偏差及调节时间等项指标的含义。练习题 1. 什么叫自动控制系统？ 2．自动控制系统主要由哪几部分组成？每一部分的作用是什么？3．控制对象、被控制量、控制量和给定值是如何定义的？请举例说明。 4．自动控制系统的主要分类方法有哪几种？说明各种分类方法的特点，指出各种分类方法所包括的系统是什么？各系统的特点是什么？5．什么叫前馈控制系统？什么叫反馈控制系统？ 6．什么叫反馈？什么叫负反馈？ 7、什么叫定值控制系统？对定值控制系统来说，系统的输入量是什么？举例说明日常生活中的定值控制系统。 8．什么叫随动控制系统？对随动控制系统来说，系统的输入量是什

么？举例说明日常生活中的随动控制系统。 9．对一个实际控制系统如何实现负反馈？ 10．说明汽包锅炉有哪些被控制量？相应的控制量、控制机构有哪些？锅炉运行过程中被控制量可能会受到哪些扰动？ 11．控制过程的基本形式有哪几种？它们各有什么特点？如何根据控制过程曲线来检验控制系统是否满足基本要求？哪种控制过程的基本形式符合热工控制过程的要求，给出稳定性指标的范围。 12．通常从哪三个方面衡量自动调节系统的工作品质，表示调节系统的工作品质的指标有哪几个？如何兼顾这些指标？ 13．举出反馈控制系统的实例，指出被控制量、控制量、控制机构、给定值、扰动，画出控制系统的示意图。 14．水位自动控制系统的两种方案如下图所示，在运行中，希望水位高度H维持不变：（1）说明各系统的工作原理。（2）画出各系统的方框图，并说明控制对象、被控制量、给定值、扰动各是什么？（3）试说明两系统各属于何种结构的控制方式。（4）当水箱出口水流量q2变化时，各系统能否使水位高度保持不变？试从原理上定性说明。