多回路控制系统
多回路控制系统的标准系数设计法及其应用研究_胡剑波
统的单位阶跃响应如图1所示, 其中 S= X0 ts , ts 为过渡过程时间。 计算表明, 当 n 为大于等于 3 的奇数时, 系统( 5) 的极点为( n -
1) / 2 对相同的重复根(- 0. 75? 1.75/ 2) X0 和一个实根- X0; 当 n 为大于等于 2的偶数时, 系统(5) 的极点为( n- 1) / 2对相同的重
此时, 系统为一阶无静差系统, 设X0 =a a
0 n
,
Ai =
an- i a nX 0
,
i=
1, ,, n -
1
(4)
则系统( 1) 可以描述为
<( s ) =
sn+
A 1 X0 sn- 1 +
Xn0 ,+
A n- 1 Xn0- 1 s +
Xn0
(5)
称系数 A i( i = 0, ,, n) 为标准系数, 其中 A 0 = A n = 1。当选择系 数 A i 满足表 1时, 可以用 MATLAB计算其单位阶跃响应, 给出系
a1s +
a0
(1)
( 2) 闭环系统 2
<( s) =
ansn +
a1s + an- 1 sn- 1 +
a0 ,+
a1s +
a0
(2)
( 3) 闭环系统 3
<( s) =
ansn +
a2s2 + a1s + a0 an- 1 sn- 1 + , + a1 s +
a0
(3)
211 闭环系统 1 的标准系数法
4 1, 71 9, 15, 71 9, 1
1080《过程控制》西南大学网教23秋季作业参考答案
108020232单项选择题1、串级控制系统的主回路是一个（），因此对于设计中的主参数的选择，可以按照单回路控制系统的设计原则进行。
.随动控制系统 . 定值控制系统. 程序控制系统 .以上都不是2、比例调节的缺点是存在静态误差，因此也称为（）。
. 误差调节 . 动态调节. 有差调节.静态调节3、实验法建模时，为了获得被控对象的（），应加入激励信号使被控对象处于被激励的状态。
. 动态特性. 静态特性. 物理属性 .化学特性4、利用阶跃响应曲线法建立被控对象的数学模型，需求取被控对象输入与输出之间的（）。
.大小关系.最大值.最小值.传递函数5、比例积分调节规律中，积分调节可以消除（）。
.振荡.比例系数.调节时间.静态误差6、比例积分微分调节的缩写为（）。
.DCS.PID.PI.PD7、若调节对象的特性是线性的，应选择具有（）流量特性的调节阀。
.双曲线.抛物线.直线.等百分比8、为了减小调节阀（）的影响，一般采用阀门定位器克服阀杆摩擦力。
.流量.重量.间隙特性.尺寸9、弹性式压力表是利用各种弹性元件，在被测介质压力作用下产生弹性变形的原理来测量压力的，服从（）。
.法拉第电磁感应定律.胡克定律.质量守恒定律.惯性定律10、变送器一般由输入转换部分、放大器和（）组成。
.控制器.反馈部分.传感器.执行单元11、关于压力检测仪表的安装，下列叙述错误的是（）。
.压力检测仪表必须经检验合格后才能安装.压力检测仪表应水平安装.取压点应能如实反映被测压力的真实情况.压力检测仪表的连接处，应选择适当的材料作为密封垫圈12、串级控制系统是把两个调节器串接在一起，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的（），共同稳定一个被控变量所组成的闭合回路。
.输入值.给定值.扰动量.以上都不是13、阶跃响应曲线法适用于处于（）的被控对象。
.C. 开环、非稳态.开环、稳态.闭环、稳态.闭环、非稳态14、调节器的调节规律是指调节器输出信号与输入信号之间随（）变化的规律。
自动控制基础知识总结(环工 给排水专业)
第一章自动控制基本知识1.任何自动化系统都是由被控对象和自动化装置两大部分组成。
2.被控对象是指需要控制的设备、机器或生产过程。
3.自动化装置指实现自动化的工具。
包括：测量元件及变送器，控制器，执行器，定值器，辅助装置（如电源，稳压装置）。
4.自动检测是实现生产过程自动化的首要基础。
5.在自动控制系统中，需要控制工艺参数的生产设备叫被控对象，简称对象。
6.测量元件与变送器在自动控制系统中起着获取信息的作用。
7.控制器：接收测量元件与变送器的信号，根据被控对象的数学模型及控制所要达到的要求，按照一定的控制规律进行运算，并输出相应的信号给执行器。
8.执行器：接收来自控制器的信号，改变操纵变量的大小或符号，从而实现对生产的控制，在过程控制系统中，常用的有电动、气动执行器。
9.定值器：将被控变量的给定值转换成统一信号的装置，以便使给定值送入控制器和测量信号进行比较。
10.在自动控制系统中，被控对象中需要控制的那个参数叫做被控变量。
被控变量要求保持的那个规定值称为给定值（亦称设定值），烦恼影响被控变量偏离给定值的各种因素称为干扰。
11.方框图具有单向传递性。
c（t）是被控对象的被控变量，z（t）是被控对象的测量值，r(t)是被控对象的希望值即给定值，e(t)是给定值与测量值的偏差，e(t)=r(t)-z(t).12.方框图的优点：只要依照信号的流向，便可将表示各元件或设备的方框连接起来，很容易组成整个系统。
与纯抽象的数学表达式相比，它还能比较直观、形象地表示出组成系统的各个部分间的相互作用关系及其在系统中所起的作用。
与物理系统相比，它能更容易地体现系统运动的因果关系。
13.反馈：把系统的输出信号又返回输入端的做法。
14.把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统的静态，而把被控变量随时间而变化的不平衡状态称为系统的动态、15.平衡是暂时的、相对的、有条件的；不平衡是普遍的、绝对的、无条件的。
16.过度过程:自动控制系统在动态过程中被控变量是不断变化的，这种随时间而变化的过程，称为自动控制系统的过度过程，也就是系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程，或者说是自动控制系统的控制作用不断克服干扰的全过程。
自动化考试试题(含答案)
第一类：填空题一．填空题1．自动化控制系统按被控量的时间特性分为（连续量）和（离散量）。
2．PLC 全称为（可编程序逻辑控制器），DCS全称为( 集散控制系统)。
3．输入输出单元是（PLC）与工业过程控制现场之间的连接部件。
4．PLC的工作方式是（周期扫描方式）。
5. 冗余设计可采用（热备份）或（冷备份）。
6．MPI 接口一般的默认传输速率（187.5 ）kbps,PROFIBUS-DP接口主要用于连接（分布式）I/O,传输速率（12）Mbps.7.（授权）是使用软件的“钥匙”，只用将他安装好，软件才能正常使用。
8. 自动控制系统按照系统按结构分类，有（闭环）控制系统（开环）控制系统（复合）控制系统。
９. 自动控制系统按照闭环数目分类（单回路）控制系统（多回路）控制系统。
10. 自动控制系统的方块图由串联、（并联）、（反馈）三种基本形式组成。
11. 串行数据通信的方向性结构有三种，即( 单工)、（半双工）和（全双工）。
12. 最常用的两种多路复用技术为（频分多路复用）和（时分多路复用），其中，前者是同一时间同时传送多路信号，而后者是将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流分配给多个信号使用。
13. 在TCP/IP层次模型中与OSI参考模型第四层(运输层)相对应的主要协议有（TCP）和（UDP），其中后者提供无连接的不可靠传输服务。
14．局域网使用的三种典型拓朴结构是（总线型）、（环形网）、（星型网）。
15．开放系统互连参考模型OSI中，共分七个层次，其中最下面的三个层次从下到上分别是（物理层）、（数据链路层）、（网络层）。
16、每台PLC至少有一个（CPU ），它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中。
17、PLC的对外功能，主要是通过各种（I/O接口模块）与外界联系的。
18、PLC具有通信联网的功能，它使（PLC与PLC）之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。
一种简易的多回路控制系统优化设计方法研究
的参 数值 作 为 Ｎ Ｄ（ ｏｌ ｅｒｃｎｒ ｅｉ ） 块 的初 始 化值 对 控 制 系统 的 参数 进 一 步进 行 优 化 ， 与 Ｃ ｎｎｉ ａ ｏ ｔ ｌ ｓ ｎ 模 ｎ ｏｄ ｇ 并
任 意选择 的 ６组参 数值作 为 Ｎ Ｄ模 块初 始化值 而得 到 的优 化 效 果进 行 了比较 。还对 飞 行控 制 的 多回 Ｃ 路控 制 系统 的鲁棒 性进行 了研 究。 结果证 明 ， 用标 准特征 多项 式和 Ｎ Ｄ优 化方 法 ， 计 方便 ， Ｃ 设 并且 系统 有很 好 的鲁棒 性 。
关键 词 ： 多回路 控制 系统 ； 准特征 多项式 ； Ｃ 标 Ｎ Ｄ优化 方 法 ； 鲁棒 性
中图分类 号 ：Ｐ ７ Ｔ２３ 文献标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ：０ ０— ８ ９ ２ １ ）０— ０ ７— ４ １０ ８ ２ （ ０ ０ １ ０ ７ ０
Ａ ｉ ｐｌ ｅ ｈｏ ｏ ｕｌｉＬｏ ｐ Ｃｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ Ｓｍ ｅＭ ｔ ｄ ｆｒＭ ｔ－ ｏ ｎ ｒ ｌＳ ｓ ｅ Ｏｐｔｍ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｓｇ ｉ ｚ ｔｏ ｎｄ Ｄ 中 ， 回路控 制 系统 的设 多 计 是工程 师 们经 常遇 到 的问题 ， 被 普遍 应 用 于工 业 它 控制 、 飞行控 制等 场合 。以往 ， 们 习惯 采用经 典控 制 人 方 法来设 计 这些控 制 系统 ， 是 ， 但 当要 确定 的控 制 系统 的参数太 多 时 ， 计算 量 就会很 大 ， 系统 设计 起来 会变 得 比较复 杂 ， 给设计 者们 带来 了很 大 的困难 。２ ０世 纪 ６ ０ 年 代 中期 ， 些法 国 和前 苏 联 的 科 学 家提 出 了基 于 代 一
过程装备控制技术及应用 选择
1下列哪一项不是生产过程自动化包含的内容（D）A 自动检测系统B 自动控制系统C信号联锁系统D自动识别系统答案：D 生产过程自动化主要包含自动检测系统、信号联锁系统、自动操纵系统、自动控制系统2闭环控制系统是根据______B_____信号进行控制的。
A被控量B偏差C扰动D给定值3 下列关于串级控制系统说法错误的是（B）A 串级控制系统包含两个回路，主环和副环B 应使系统中主要干扰包含在主环内C应使非线性环节尽量包含在副环中D 当对象具有较大的纯滞后时，应使副环尽量少包含或不包含纯滞后4根据爆炸气体的分级和分组，下列气体最危险的是( D )A甲烷（ⅠT1）B丁烷（ⅡA T2）C异戊二烯（ⅡB T3）D硝酸乙酯（ⅡC T6）5对于PID调节器，I的作用是（ B ）AI的作用是减小动态偏差B I的作用是消除静态偏差CI的作用是消除动态偏差D I对静态偏差无作用6.关于工艺介质分路以下哪个是正确的 DA.静态性能好B.响应快C.可以采用三通阀D以上都是7.继电器的作用有哪些 DA控制B放大C保护和调节D以上都是8.电动仪表控制的特点（D）A．能源简单 B.防爆 C.可实现无滞后的远距离传送D以上都是9.在化学反应器的控制中，以下属于约束条件的是EA催化剂活性 B 温度压力 C 反应物配比 D 流速 E 以上都是10.不是精馏塔的控制特性是哪一个 AA对象是线性，系统动态响应快B多输入，多输出，被控变量，操纵变量多C系统间关联D控制要求高，方案多一．选择题1.控制系统性能指标中的余差反映了系统的（B）A.稳定性B.准确性C.响应快慢2.偏差积分性能指标中对大偏差敏感的是（B）A.平方误差积分B.时间积平方误差积分C.绝对误差积分3.为防止锅炉生产中产生脱火现象应采用（A）控制A.选择B.比值C.串级4.当一台压缩机的出口压力不够时，应采用2台或以上的（B）A.并联B.串联C.没所谓5.过程控制的第一要求是（A）A.安全性B.经济性C.稳定性6.图示标志的含义是(C)A.自动安装B.集中盘面安装C.就地安装7.如图想要增加容器的真空度，阀门开度应（A）A.↑B.↓C.都可以8.下列属于串级控制的是（A）AC B9.如下图所示的换热器的控制系统流程图，操纵变量是（B）A.物料出口温度B.蒸汽流量C.换热量10.液氨蒸发器的单回路控制如下图，应用（C）控制系统实现待冷却物料温度控制并保证液氨不满罐A.串级B.比值C.选择1上图中a代表什么（A ）A 调节器B 执行器C 被控对象D测量元件及变送器2 下列哪个不是被控对象特性的参数（D ）A 放大系数B 时间常数C 滞后时间D 变量偏差3 反馈控制系统的控制依据是什么（C ）A干扰量的变化 B 被控变量 C 被控变量的偏差 D 干扰量的波动4 一下哪项不属于定比值控制系统（D ）A 开环比值控制系统B 单闭环比值控制系统C 双闭环比值控制系统D 双开环比值控制系统5 “一个执行器，两个控制器”是哪个控制系统的特点（B ）A 前馈控制系统B 串级控制系统C 比值控制系统D 选择性控制系统6 电动控制仪表中电流信号电动Ⅲ型仪表的电流为（C ）A 0--10mAB 10--20mAC 4—20mAD 0—20mA7 下图属于什么控制（D ）A 分程控制B 前馈控制C 分段控制D 串级控制8 “任何扰动对系统的影响均可消除”是哪个控制的优点（D ）A 前馈控制B 串级控制C 比值控制D 反馈控制9 实现均匀控制有几种方案（B ）A 2种B 3种C 4种D 5种10 下列哪个物质属于第Ⅰ类爆炸性物质（A ）A 矿井甲烷B 可燃蒸汽C 易燃纤维D 爆炸性气体过程装备控制技术及运用一、选择题。
第6章-串级控制系统讲解全文编辑修改
D1
烧成带 θ1
副测量变送器
主测量变送器 根据副控制器的“反”作用，其输出将减小，“气开”式的控制阀门将 被关小，燃料流量将被调节回稳定状态时的大小。
6.1 串级控制系统的基本概念
串级控制系统的工作过程
(2)只存在一次干扰
θ1r
主控制器
副控制器 调节阀
D2 燃烧室 θ2
隔焰板
D1
烧成带 θ1
副测量变送器
主参数设定
－
主调 节器
－
副调 节器
调节 阀
二次扰动
副对象
一次扰动 主参数
主对象
副变送器
副参数
定值控 制系统
主变送器
主回路
图6-6 串级控制系统标准方框图
1) 在结构上，串级控制系统由两个闭环组成．副回路 起“粗调”作用，主回路起“细调”作用。
2) 每个闭环都有各自的调节对象，调节器和变送器 3) 调节阀由副调节器直接控制
－
－
Gm2(s)
Y2(s)
Gm1(s)
y2,sp
＋ －
Gc2 ym2
Gv Gm2
＋ ＋
GGpo22
D2 y2
D2(s)
1 + Gc G 2Gv op22Gm2
y2,sp
Gc2GvGGop2
1 + Gc G 2Gv op22Gm2
＋ D2' (s)
＋
y2(s)
Go2’(s)
6.2 串级控制系统的分析
6.2 串级控制系统的分析
串级控制特点总结：
1) 在系统结构上, 它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环 控制系统。其中主回路是定值控制，副回路是随动控制；
多回路控制系统pid调节实验总结
多回路控制系统pid调节实验总结多回路控制系统PID调节这实验啊，可把我折腾得够呛。
我就像个摸不着头脑的小蚂蚁，在这一堆复杂的线路和数据里乱转。
我刚进实验室的时候啊，瞅见那些个设备，大大小小的盒子，五颜六色的线，那线就跟乱麻似的缠在一起。
旁边的小李还打趣说：“哟，这是进了盘丝洞啊。
”我白了他一眼，心里想这都啥时候了还开玩笑。
我那表情啊，估计皱得像个苦瓜似的，眉头都能夹死苍蝇了。
我开始摆弄那些个控制器，看着那屏幕上闪着的数字，就跟看外星文似的。
PID 这仨字母啊，平常看着挺简单，真到调节的时候，那可真是个老大难。
我这儿调一点，那数据就跟发了疯的野马似的，到处乱蹦跶。
我就嘟囔着：“这啥玩意儿啊，咋就不听我的话呢？”旁边的老王听见了，慢悠悠地说：“你呀，得顺着它的性子来，就像驯马一样。
”我瞅着老王那一脸淡定的样儿，心想你说得倒轻巧。
那实验环境也不咋地，灯光有点暗，感觉像在一个大闷罐子里似的。
机器嗡嗡响，吵得我心烦意乱。
我在那儿调着参数，一会儿觉得这个回路该这么弄，一会儿又觉得不对。
我这手啊，在那些个旋钮和按键上按来按去，都按出一手的汗了。
不过呢，慢慢摸着门道儿了。
我就像个侦探一样，一点点找线索。
发现这个参数和那个参数之间好像有点啥联系。
我就试着把它们组合起来调整，你还别说，数据开始有点听话了。
我这脸上就露出了点笑模样，那笑啊，就跟刚从地里挖出宝藏似的。
这多回路控制系统PID调节啊，就像一场和机器的拔河比赛。
有时候你觉得你使了好大的劲儿，可它纹丝不动；有时候你稍微松松劲儿，它就往你想要的方向走了。
我就这么和它较着劲，一会儿高兴，一会儿又气得想骂人。
在这过程中啊，我和其他几个做实验的伙伴也是互相交流。
小张说他遇到个特奇怪的现象，我就凑过去看，我俩就对着那些数据和线路指指点点，跟两个小老头似的。
我说：“你看这儿，是不是这儿出问题了？”小张挠挠头说：“好像有点道理。
”然后我们就一起捣鼓，有时候争得面红耳赤的，就为了一个参数到底该设多少。
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分类：
选择器在调节器之后，对调节器输出信号进行选择的 系统 选择器在调节器之前，是对变送器输出信号进行选择 的系统。
14
应用：
对设备实现软保护 多输入被控量的选择控制
15
3
串级系统结构组成 与简单控制系统明显不同，串级控制系
统有两个对象：主、副对象；两个控制器： 主、副控制器；两个测量变送器：主、副测 量变送器；一个执行器
4
5
主控制器为EPT70比例积分电动温度控制器，副控制器为电动压力导 阀cvM。主控制回路由库温电阻发信器ESD、主控制器EPT70比例积分 电动温度控制器、电动执行器AMD23组成；副控制回路由压力控制器 (电动压力导阂CVM)制器所控制的参数。 副参数：副控制器所检测和控制的参数，是为了稳定主 参数而引入的辅助参数。
特点
能迅速克服副回路的干扰,抗干扰的能力强,控制质量高. 改善过程的动态特性 . 对负荷和操作条件的变化适应性强.
7
应用
克服被控对象中变化较剧烈、幅值较大的局部干扰。 适用于滞后大 、时间常数大的 对象。
分类： 调节阀同向动作的分成控制系统 调节阀异向动作的分成控制系统
11
分程控制系统主要应用在以下场合 按工艺要求和节能目的变更调节量，保证工艺参数稳定 和避免发生事故。 满足工艺生产在不同负荷下的 控制要求
12
5、 自动选择控制系统 定义：在一个控制系统中设有两个控 制器，通过高、低值选择器选出能适应 生产安全状况的控制信号，实现对生产 过程自动控制的系统。
多回路控制系统
1
➢ 1、 串级控制系统 ➢ 2、 前馈-反馈控制系统 ➢ 3、 比值控制系统 ➢ 4、 分程控制系统 ➢ 5、自动选择控制系统
2
1、 串级控制系统
串级控制系统由主控制回路和副控制回路串接组成。主控制器的输出信号．作为 副控制器的给定值，因此主控制器所形成的系统是定值控制系统；而副控制器的 工作是随动控制系统。利用副控制回路的快速控制作用，以及主副回路的串级作 用，可以大大改善控制系统的性能。
9
3、 比值控制系统
定义：凡是用来实现两个或两个以上 参数保持一定的比值关系的过程控制系 统。
类型： 单闭环比值控制系统
（结构简单，调整方便，两个流量间的比值叫精确）
双闭环比值控制系统 具有其他变量调整的 固定比值控制系统
10
4、 分程控制系统
定义：调节器的输出同时控制两个或 两个以上的调节阀，每个调节阀根据工 艺要求在控制器输出的一段信号范围内 起作用。
8
2、 前馈－反馈控制系统
前馈调节又叫补偿调节，它与反馈控制 不同，是按照引起被调参数变化的干扰大小 进行调节的。 当干扰刚出现且能测出时，调节器就能 发出信号，使调节量做相应变化，使两者抵 消于被调参数发生偏差之前。 前馈控制能更快地克服可测难控的主要干 扰，而由反馈控制克服其他次要的干扰及监 控前馈控制产生的效果，使控制质量提高。