工业自动控制答案解析.doc

工业控制技术试题 学号 姓名 什么叫积分饱和现象？目前防止积分饱和的方法有哪几种？ 调节器的比例度、积分时间、微分时间变化对系统过渡过程分别有何影响？, 如图示为锅炉汽包液位调节系统，试回答以下问题： 如果采用简单控制系统则会出现“虚假液位”现象，这是为什么？ 试设计双冲量控制系统实现控制，画出流程图； 确定阀门的气开气关形式； 如图所示的氨冷器，用液氨冷却铜液，要求出口铜液温度恒定。为保证氨冷器内有一定的汽化空间，避免液氨带入冰机造成事故，采用温度――液位串级控制。 此串级控制系统的主副被控变量各是什么？ 试设计一温度—－液位串级控制系统完成该控制方案（即将图示的氨冷器控制系统示意图补充完整）； 试画出温度――液位串级控制系统的方块图； 确定气动调节阀的气开气关形式，并说明原因； 试简述PROFIBUS 现场总线 （1）什么叫积分饱和现象？目前防止积分饱和的方法有哪几种？ 答 ：一个具有积分作用的调节器，当其处于开环工作状态时，如果偏差输入信号长期存在，那么由于积分作用的结果，将使调节器的输出不断增加或不断减小，一直达到输出的极限值为止，这种现象称为积分饱和。? 防止积分饱和的方法有：（1）限幅法（2）积分切除法?（3）在正反馈回路中加一个间隙单元（4） 变速积分 PID 控制算法（5）超限削弱积分法 （2）调节器的比例度、积分时间、微分时间变化对系统过渡过程分别有何影响？ 答：(1)比例度也就是比例增益反映比例作用的强弱，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例度pK越大，比例作用越强，反之亦然。比例控制克服干扰能力较强、控制及时、过渡时间短，但过大的比例使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。 ?(2)积分作用是使系统消除稳态误差，提高无差度。当有误差，积分调节就进行，若无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分时间IT越小，积分作用越强，反之亦然。积分作用会使系统稳定性降低，但在过渡过程结束时无余差；? (3)微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能遇见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，可被微分调节作用消除。微分时间DT越大，微分作用越强，反之亦然。微分作用能产生超前的控制作用，可以减少超调，减少调节时间；但对噪声干扰有放大作用。 3， 如图示为锅炉汽包液位调节系统，试回答以下问题： 1) 如果采用简单控制系统则会出现“虚假液位”现象，这是为什么？ 2) 试设计双冲量控制系统实现控制，画出流程图； 3) 确定阀门的气开气关形式； 答：（1）在锅炉汽包液位控制系统中，在燃料量不变的情况下，若蒸汽负荷突然有较大幅度的增加，由于汽包内蒸汽压力瞬时下降，汽包内的沸腾突然加剧，水中的汽泡迅速增多，将水位抬高，形成了虚假的水位上升现象，这种升高的液位并不代表汽包贮液量的真实情况，故称之为虚假液位。 （2）采用双冲量控制系统，引入蒸汽流量的前馈控制，使蒸汽负荷变化时首先由前馈控制系统克服，从而减少液位的波动。流程图如右： (3)在气源中断时，从安全角度，应该开大阀门，使给水进入防止锅炉烧干，因此选择气关阀； 4， 如图所示的氨冷器，用液氨冷却铜液，要求出口铜液温度恒定。为保证氨冷器内有一定的汽化空间，避免液氨带入冰机造成事故，采用温度――液位串级控制。 1) 此串级控制系统的主副被控变量各是什么？ 2) 试设计一温度—－液位串级控制系统完成该控制方案（即将图示的氨冷器控制系统示意图补充完整）； 3) 试画出温度――液位串级控制系统的方块图； 4) 确定气动调节阀的气开气关形式，并说明原因； 答（1）此串级控制系统的主被控变量是铜液出口温度，副被控变量是铜液液位。 （2）温度—－液位串级控制系统完成该控制方案图如下： 温度――液位串级控制系统的方块图如下： （4） 当气源中断时，氨冷器内部需要一定的气化空间，所以此阀门为气开阀。 5 试简述PROFIBUS 现场总线 PROFIBUS是过程现场总线（Process Field Bus ）的缩写，于1989年正式成为现场总线的国际标准。目前在多种自动化的领域中占据主导地位它由三个兼容部分组成，即PROFIBUS－DP．PROFIBUS－PA．PROFIBUS-FMS。其中PROFIBUS－DP应用于现场级，它是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I/O之间的通讯，总线周期一般小于10ms，使用协议第1、2层和用户接口，确保数据传输的快速和有效进行。PROFIBUS－PA适用于过程自动化，可使传感器和执行器接在一根共用的总线上，可应用于本征安全领域；PROFIBUS－FMS用于车间级监控网络，它是令牌结构的实时多主网络，用