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“过程控制系统设计”模拟试卷 一、简答题（30 分） 1、简述P 、I、D 控制规律各自的特点？为何 I、D 作用很少单独使用？ 2 、与简单控制相比，串级控制能使系统的控制质量得到哪些改进？ 3、什么是分程控制？ 怎样实现分程控制？ 4 、为什么要进行燃料-送风交叉限幅控制？如何实现燃料-送风交叉限幅控制？ 二、计算、设计题（70 分） 1．某加热器出口温度控制系统如图一所示,其控制阀开度脉冲响应实验数据如下： 矩形脉冲的幅值为 2.5t/h ，脉冲宽度为 10min。 （1） 试画出其阶跃响应曲线，并确定其传递函数； （2 ） 画出该简单温度控制系统的设备连接示意图和结构方框图。 （3 ） 若调节阀采用气关式，且要求该控制系统动态偏差较小且稳态无差，试确定控制系 统调节器的控制规律和调节器的正反作用，并整定其参数。 t/min 1 3 4 5 8 10 15 16.5 T/ ℃ 0.45 1.7 3.7 8 19 26.4 36 37.5 t/min 20 25 30 40 50 60 70 80 T/ ℃ 33.5 27.5 21 10.4 5.1 2.8 1.1 0.5 图一 2 ． 图二是某工艺流程中容器液位系统的结构示意图，液位由出口调节阀来控制．来自容器 入口处的扰动主要有管道流量的变化，该扰动较大且较为频繁；来自容器出口处的扰动 有液压泵出口流量的波动等．工艺流程要求容器液位严格保持恒定． 试为该容器液位系统设计一个串级前馈控制系统，并在图二中画出设备连接示意图， 同时画出控制系统的方框图（方框内的各环节用文字表示）。 共 3 页 第 1 页 “过程控制系统设计”模拟试卷 3． 某加热器系统的控制流程图如图三所示： （1）画出该控制系统的方框图，说明采用了哪种控制方案。 （2）若扰动通道传递函数用 Kd、Td 和τd 模型表示，控制通道传递函数用 Kp、Tp 和τp 模型来表示，试求 PC 控制器的传递函数（其它各环节的传递函数可自行定义为 Gi(s),i=1,2,……）。 （3）当τ /T 很大时，还可用什么控制方案来提高系统的控制质量？简要说明方案的工作原 p p 理。 图三 4 ．燃料在炉膛内燃烧时，燃料量和风量需保持一定的比例关系,且燃烧要处于富氧状态，以 保证燃烧的充分性。若两种物料的比例关系为 1：1.25，QAmax=150T/h, QBmax=200T/h,仪 表测量系统采用 4~20mA 输出，试设计相除方案的比值控制系统。画出控制系统方框图， 求系统的比值系数，确定该方案的比值设定值。 5 ．某一 2 ×2 耦合系统，其被调量 y 、y 和调节量μ 、μ 的关系为： 1 2 1 2 1.5 −s − s e e y (s) 9.8 μ +4.2 μ 1 1 2 3s +1 5s +1 ， 2 1.2 − s −