搜索
热工过程自动调节复习提纲1第一章1111、什么是被调对象、被调量、给定值、扰动、调节作用量、调节机关？答：被调对象：被调节的生产设备或生产过程。被调量：通过调节需要维持的物理量。给定值：根据生产要求，被调量的规定数值。扰动：引起被调量变化的各种原因。调节机关：在调节作用下，用来改变进入被调对象的物质或能量的装置。调节作用量：在调节作用下，控制被调量变化的物理量2222、系统方框图的绘制？其中，方框代表什么，箭头代表什么？答：系统方框图主要由环节和信号线组成。方框代表环节，箭头代表信号线。3333、自动调节系统按给定值如何分类？按结构又如何分类？答：按给定值：恒值调节系统、程序调节系统、随机调节系统按结构：反馈调节系统、前馈调节系统、复合调节系统4444、常用的输入信号有哪几个？各自的图像？什么是阶跃扰动？阶跃函数单位脉冲函数（也称δ(t)函数）斜坡函数正弦函数阶跃扰动：阶跃扰动的扰动量x0=1时。5555、四种典型的调节过程？非周期调节过程衰减振荡调节过程热工过程自动调节复习提纲2等幅振荡调节过程渐扩振荡调节过程6666、调节系统的性能指标有哪些？答：稳定性、准确性、快速性7777、衰减率、动态偏差、静态偏差、超调量、调节时间、峰值时间的计算？答：衰减率：131311MMMMM−=−=ψ动态偏差:emax=ymax-io静态偏差：e∝=y∝-io超调量：MP=∞∞−yyy3调节时间：ts峰值时间：tp第二章1111、什么是静态特性、动态特性、传递函数？答：静态特性：在平衡状态时，输出信号和引起它变化的输入信号之间的关系。动态特性：在不平衡状态时，输出信号和引起它变化的输入信号之间的关系。传递函数：线性定常系统在零初始条件下，系统（或环节）输出信号的拉普拉斯变换与输入信号的拉普拉斯变换之比。2222、计算题：列出系统的动态特性方程。3333、拉式变换的基本定理：微分定理、积分定理、终值定理。答：拉式变换定义：把实变数t的函数f(t)变换为复变数s的函数F(s).∫∞−==0)()()]([dtetfsFtfLst微分定理：⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫−−=−=)0()0()()]([)0()()]([)1(222ffSsFStfdtdLfsSFtfdtdL积分定理：终值定理：设F（s）=L[f(t)]，并且SF（s）在虚轴上及右半平面内没有极点，则有：)(lim)(limsSFtf0st→∞→=4444、计算题：给定方程的拉式反变换。热工过程自动调节复习提纲35555、计算题：试求传递函数的单位阶跃响应函数。6666、调节系统有哪些基本环节？各环节的传递函数？答：比例环节KsRsCsG==)()()(积分环节STsRsCsGi1)()()(==惯性环节1)()()(+==TSKsRsCsG理想微分环节STsRsCsGd==)()()(实际微分环节1+==STSTK)s(R)s(C)s(Gddd纯迟延环节1)()()(+==TSKsRsCsG7777、计算题：方框图的等效变换。8888、大型计算题：给定条件，画方框图，求求传递函数，并求其阶跃响应函数。第三章1111、什么是有自平衡能力对象？无自平衡能力对象？内扰？外扰？答：（1）有自平衡能力对象：指对象在阶跃扰动作用下，不需要经过外加调节作用，对象的输出量经过一段时间后能自己稳定在一个新的平衡状态。（2）无自平衡能力对象：指对象在阶跃扰动作用下，不经过外加调节作用，对象的输出量不能自己稳定在一个新的平衡状态。（3）内扰：经过调节通道作用到对象上的扰动（4）外扰：经过干扰通道作用到对象上的扰动2222、有自平衡能力对象和无自平衡能力的对象的特征参数分别是什么？各个量反映了什么？答：（1）有自平衡能力对象：自平衡系数ρ：ρ越大，自平衡能力越大。时间常数Tc迟延时间t（2）无自平衡能力的对象：迟延时间t：反映了对象在输入作用下，输出量的变化速度由零变道接近于渐近线斜率的快慢。飞升速度（响应速度）ε：表示当输入信号为单位阶跃信号时，输入量的最大变化速度3333、分析六种基本调节作用（PPPP、IIII、DDDD、PIPIPIPI、PDPDPDPD、PIDPIDPIDPID）对系统质量的影响？热工过程自动调节复习提纲4答：(1)比例调节作用（简称P作用）：动作快，对干扰能及时并有很强的抑制作用，存在着静态偏差。(2)积分调节作用（简称Ⅰ作用）:能消除静态偏差。但由于积分调节作用是随时间而逐渐增强的，与比例调节作用相比较过于迟缓，所以在改善静态品质的同时却恶化了动态品质，使过渡过程的振荡加剧，甚至造成系统不稳定，(3)微分调节作用（简称D作用）:具有超前的调节作用；只有单纯微分调节作用的调节器在工业上是不能使用的，微分调节作用只能作为工业调节器调节作用的一个组成部分。(4)PI调节器:综合了P调节器和I调节器两者的性质。它的超调量及调节时间与P调节器差不多，但没有静态偏差。(5)PD调节器：调节时间短，存在静态误差，比P调节器小(6)PID调节器：综合了PI和PD调节器的特点，它具有比PD调节还要小的超调量，积分作用消除了静态误差，但由于积分作用的引入，调节时间比PD调节器要长。第四章1111、工程上常用的调节系统的分析方法有哪两种？答：时域分析法和频域分析法2222、二阶系统的传递函数和特征方程？各符号的含义？答：传递函数的标准形式为：2222nnnSSK)s(Gω+ζω+ω=其中，ζ---阻尼比,wn----无阻尼自然振荡频率，K----放大系数定义特征方程式为0222=ω+ζω+nnSS3333、二阶系统的单位阶跃响应由几种情况？对应的单位阶跃响应曲线？特征根分布？阻尼比ζ阻尼情况单位阶跃响应曲线特征根特征根分布ζ=0无阻尼(临界振荡)n,jSω±=210ζ1欠阻尼dnnjjSωσζωζω+−=−±−=22,11热工过程自动调节复习提纲51=ζ临界阻尼nSω−=2,11ζ过阻尼122,1−±−=ζωζωnnS4444、计算题：对于简单的高阶系统，用劳斯判据判断系统的稳定性。第五章1111、什么是频率特性？基本表达式？相频特性曲线？幅频特性曲线？什么是频率特性曲线？答：频率特性：两者的频率ω相同，但振幅和相位角不同。当输入信号的频率改变时，输出信号的振幅和相位角会发生变化。基本表达式：)()()()()(ωθωωωωjjGjeMejGjG==∠幅频特性曲线：由于)()()()()(ωθωωωωjjGjeMejGjG==∠，)(ωM是频率特性的幅值，如果把这个函数关系用频率ω为横坐标，一味纵坐标的平面表示，所得的图形称为幅频特性曲线。相频特性曲线：若把上述函数用频率ω为横坐标，以θ(ω)为纵坐标的平面表示，所得图形为相频特性曲线。2222、掌握常用的基本环节的相、幅频特性。(1)比例环节：传递函数为KsRsCsG==)()()(，频率特性为KKejGj==0)(ω(2)积分环节：传递函数为STsGi1)(=，频率特性为211)(πωωωjiieTjTjG−==(3)微分环节：：：：理想微分环节：：：：传递函数为STsGd=)(频率特性为2)(πωωωjddeTjTjG==实际微分环节：传递函数为1)(+=STSKTsGDD热工过程自动调节复习提纲6频率特性为)2(22111)(DTtgjDDDDeTKTTjKTjjGϖπωωωωω−−+=+=(4)惯性环节：传递函数为1)(+=TSKsG频率特性为TjtgeTKTjKjGωωωω12211)(−−+=+=(5)纯迟延环节：传递函数为sesGτ−=)(，频率特性为ωτωjejG−=)(3333、计算题：利用复杂系统的开环传递函数，用奈奎斯特判据判断系统的稳定性。答：（1）开环系统稳定时，闭环系统稳定的必要条件是开环系统频率特性)(ωjGK曲线在ω从零变化到正无穷时不包围)0,1(j−点，若包围)0,1(j−点闭环系统就是不稳定的，穿过（-1，j0）点闭环系统边界稳定。（2）开环系统不稳定时（有K个正实部根），闭环系统稳定的充要条件是开环系统频率特性)(ωjGK曲线在ω从零变化到正无穷时逆时针包围)0,1(j−点2K圈。第六章1111、分析比例带δ、积分时间Ti、微分时间TD,对调节质量的影响（静态指标、动态指标、衰减率）？答：（1）比例带δ对调节质量的影响1、减小比例带可以获得较小的静态偏差和动态偏差；2、比例带减小，调节作用越强，会使系统震荡剧烈，衰减率减小，降低系统的稳定型。（2）积分时间Ti对调节质量的影响1、积分作用使静态偏差为零，积分时间越小，积分作用越强；2、积分作用的增强使衰减率减小；3、积分作用的增强使动态偏差减小。（3）微分时间TD对调节质量的影响1、适当增加微分作用会使系统稳定性增加，但过强会使系统不稳定；2、微分作用使动态偏差和调节时间都减小。2222、试说明为什么比例调节有差、积分调节无差、微分调节不能单独使用？3333、单回路整定有哪几种方法？答：临界比例带法、衰减曲线法、图表整定法。4444、各种整定方法的整定步骤？热工过程自动调节复习提纲7答：一．临界比例带法具体整定步骤如下：1．设置调节器整定参数Ti→∞，Td=0（即变成比例调节器）。δ置于较大的数值后，将系统投入闭环运行。2．系统运行稳定后，适量减小比例带的数值并施加阶跃扰动，直到出现等幅振荡为止。记录此时的临界比例带δc和临界振荡周期Tc。3．根据临界比例带δc和临界振荡周期Tc，通过查表，求出调节器中的各整定参数。4．将计算出的各整定参数值设置到调节器中，对系统作阶跃扰动试验，观察被调量的阶跃响应，适当修改各整定参数，直到满意为止。二．衰减曲线法具体整定步骤如下：1．设置调节器的整定参数Ti→∞，Td=0，δ置于较大的数值后，将系统投入闭环运行。2．系统运行稳定后，适量减小比例带的数值并施加阶跃扰动，当系统调节过程达到所要求的衰减率时，记录此时的比例带δs和衰减振荡周期Ts。3．根据比例带δs、衰减振荡周期Ts查表，求出调节器中的各整定参数。4．将求出的各整定参值设置到调节器中，对系统作阶跃扰动试验，观察被调量的阶跃响应，适当修改各整定参数，直到满意为止。三．图表整定法图表整定法是通过被调对象阶跃响应曲线的特征参数，经查图表求取调节器各整定参数的。图表整定法适用于典型的多容热工被调对象。采用图表整定法首先对被调对象作阶跃扰动试验，记录阶跃响应曲线，求取阶跃响应曲线上的特征参数：自平衡率ρ、飞升速度ε、迟延时间τ和时间常数Tc,然后通过整定参数表的计算公式计算调节器的各整定参数。表中的计算公式是依据衰减率ψ=0.75制定的，若需要得到其它衰减率数值，计算公式要进行修正。第七章1111、汽包水位变化的原因？这些原因是如何使水位发生变化的（用曲线表示）？答：水位Ｈ变化的主要原因来自于（１）给水量Ｗ；（２）蒸汽量Ｄ；（３）锅炉燃烧率。（1）给水量Ｗ扰动时，汽包水位Ｈ的变化过程可以分别从两个角度加以分析：1、从物质平衡的角度来分析；热工过程自动调节复习提纲82、从热平衡的角度来分析：在给水量Ｗ扰动下，被调对象具有迟延、惯性和无自平衡能力特性。（1）蒸汽量Ｄ扰动时，汽包水位Ｈ的变化过程同样可以从两个角度加以分析：1．从物质平衡的角度来分析：2．从热平衡的角度来分析：2222、什么是虚假水位？产生原因、在设计时采用什么样的措施？答：虚假水位：对汽包而言，在其输出蒸汽流量增加，输入给水流量不变的情况下，汽包水位一开始不但不下降，反而上升的现象。产生原因：蒸汽流量扰动导致。解决措施：将蒸汽流量信号作为系统的前馈信号，当蒸汽流量改变时，调节作用使给水流量W同方向改变，所以可以有效地减少或消除虚假水位现象产生误差带来的影响。3333、给水调节系统有哪三种类型？各自的优缺点？答：单冲量给水自动调节系统：1、这是一种最基本、最简单的调节系统，适用于低参数、小容量的锅炉；2、不能克服虚假水位；3、调节作用滞后，汽包水位波动较大，调节时间较长；4、对于大容量高参数锅炉，在低负荷工况下也可以采用。单级三冲量给水自动调节系统：1、克服了虚假水位；2、汽包水位不受给水自扰动的影响