分布式控制系统复习资料

1、简述分布式控制系统(集散控制系统的结构组成及其各自功能)组成部分:现场控制站、操作员站、工程师站、通信系统现场控制站：完成系统的运算处理控制操作员站：完成人机界面功能、供操作员操作监视工程师站：对DCS进行应用组态和编程通信系统：完成数据传输2、简述最小拍控制的特点(1)若参数不变，可以实现时间最优控制(2)本质是开环控制(3)加反馈可实现闭环最优控制3、简述分布式控制系统的可扩展件、可移植性。随着产品的完善和控制规模的扩人，分布式控制系统的硬件和应用软件可以增加。硬件包括通讯系统、控制器和操作站等，应刖软件包括操作界面、控制功能和数模开发等。一旦系统运行成功以后，可以被移植到任何相似的工艺过程中。4、画出数字PID闭环控制系统结构图，并阐述各部分特点。答：在生产过程计算机控制系统中，采用图2.5所示的PID控制，其算式为1()cdideuKeedtTTdt或写成传递函数形式()1(1)()cdiUsKTsEsTs其中，cK为比例增益，cK与比例带成倒数关系，即1cK，iT为积分时间，dT为微分时间，u为控制量，e为被控量y与给定值r的偏差。5、简述选择性控制的基本原理：(1)适应不同的工况，即设备在不同状态下，采用不同的控制方式。通常的自动控制系统在遇到不正常工况或特大扰动时，很可能无法适应，只好从自动改为手动。(2)基于安全考虑。在手动操作的一段时间里，操作人员为确保生产安全，适应特殊情况，有另一套操作规律，若将这一任务交给另一控制器来实现，那就可扩大自动化应用范围，使生产更加安全。(3)基于热备用考虑，一台控制器在线，另一台控制器热备用6、分布式控制系统为什么采用现场总线控制力式?采用现场总线控制方式具有如下优点：①消除4mA—20模拟仪表通讯的瓶颈现象：将传统的通讯是单向的模拟信号转变为双向的数字通讯：②降低现场安装费用和减少相应的设备；电缆和输入输山卡可以大幅度减少；③增强了系统的自治性；采用现场总线标准智能仪表后，操作人员可以方便地在控制室刑现场设备进行监控；④系统组态简单、安装、运行和维修方便。7、如何在分布式控制系统中实施解耦控制方式？这类耦合可以转化为串级耦合，对这类串级解耦，可以用对角线、单位矩阵法，消除耦合元素。如对角线矩阵法：()()()YSGSUS()()()USDSPS()()()()YSGSDSPS欲使系统间无关联，只需G(S)D(S)相乘后成为对角阵。即1122()0G(S)D(S)=0G(S)GS8、试描述在分布式控制系统中如何实现前馈控制与反馈控制相结合的控制模式?前馈控制实质是一种按扰动进行调节的开环控制系统，其作用是使被控制变量不受主要扰动作用而产生偏差。其特点是当扰动产生后，被控制变量还未显示出变化以前，根据扰动大小进行调节，以补偿扰动对被控对象的影响。而反馈控制是误差控制，其作用是克服其余扰动以及前馈补偿不完全的部分。要实现完全补偿并非易事，因为要得到工业过程的精确数学模型是十分困难的；同时扰动也不是特定的一种。为保证系统有更大的适应性，工业过程的许多场合把前馈控制与反馈控制结合起来，实现前馈控制与反馈控制相结合的控制模式。9、10、绘制PLC的工作原理图并简述其工作过程工作原理目：工作过程：PLC作过程实际上周而复始地执行读输入、执行程序、处理通信请求、执行CPU自诊断和写输出地扫描过程。11、设计行车（正反转）控制逻辑图。符号说明：QF：空气开关；KH：热继电器；KM1，KM2：正反转接触器；SB2，SB3：正反转按钮；SB1：停止按钮梯形图；SB1接I0.0；SB2接I0.1；SB3接I0.2；KH接Q0.1；KM1接Q0.0；KM2接Q0.1。12、设被控对象传递函数为Gp(s),其前后均有较强干扰，采用复式控制（前馈和反馈），请画出系统框图并给出调节器。解：因为被控对象前后均有较强干扰，所以在被控对象前后干扰通道的传递环节Gf和干扰补偿环节Gd。()()GpsGcPIDGpssmith被控对象的传递函数已给出，可使用调节器；若含纯滞后环节，可用预估器。13、圆弧插补法1）M点偏差22222mmmmFRRXYR若mF=0，则M点在圆弧上；若mF0，则M点在圆弧外；若mF0，则M点在圆弧内。对逆向第二象限圆弧插补（假设步长为1）：当0mF时，沿-X方向移动一步，Q0.0I0.2I0.1Q0.1I0.0I0.3Q0.0I0.2I0.1Q0.0I0.0I0.3Q0.1Q0.1即111,mmmmXXYY122121mmmmFRRFX当0mF时，沿-Y方向移动一步，即11,1mmmmXXYY121mmmFFY2）算步数（以X=1）X方向：0XeNXXX=5Y方向：0YeNYYY=53）路径推断表步数mF原（x,y）新（x,y）10(0,5)(-1,5)21(-1,5)(-1,4)3-8(-1,4)(-2,4)4-5(-2,4)(-3,4)50(-3,4)(-4,4)67(-4,4)(-4,3)70(-4,3)(-5,3)89(-5,3)(-5,2)94(-5,2)(-5,1)101(-5,1)(-5,0)