2022年自动化仪表及过程控制系统课程答辩.docx
精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用1、<15 分）如下列图为加热炉的两种掌握方案；试分别画出 <a）、 <b）所示两种 情形的方框图,说明其调剂过程并比较这两种掌握方案的特点；<a）图：给定TC FC 调剂阀燃料油炉温开方器AOJIE孔板FT 温度测量变送器调剂过程： 挑选炉膛温度作为主控参数构成主回路,燃料油压力作为副控参数构成副回路；副回路依据燃料油压力的变化起着对炉口温度的粗调作用,主回路依据炉温的变化起着细调 作用；<b）图F<S）开方器FT 孔板给定TC 燃料油炉温温度测量变送器调剂过程： 通过对炉温的检测掌握燃料油阀门的开度,构成反馈掌握；通过对燃料油压力的 检测掌握其阀门开度,构成前馈环节,在扰动显现之前进行掌握；特点分析： 串级掌握系统使被控过程的时间常数减小,改善了系统的动态性能；前馈-反馈控 制能准时排除扰动对被控量的影响,但前馈掌握只适合用来克服可测不行控的扰动；2、<20 分）<用 MATLAB仿真实现）某液位掌握系统,在掌握阀开度增加 10%后,液位的响应数据如下：名师归纳总结 ts> 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 第 1 页,共 8 页hmm> 0 0.8 2.8 4.5 5.4 5.9 6.1 6.2 6.3 6.3 6.3 假如用具有推迟的一阶惯性环节近似,确定其参数K,T 和,并依据这些参- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用数整定 PI 掌握器的参数,用仿真结果验证之；在 MATLAB 中可得其阶跃响应曲线如下：7 6 5 4 3 2 100102030405060708090100取 T1=18, T2=26. T0=2*T2-T1>=16 ,",K=63 =, =3.3* 在 PID 调剂器中, PI 调剂表示为： s>=1+>=1.454+*0.4466 在 simulink 中,设置为 1.454,=0.446,=0,去下图所示：经过小范畴修改 PI 参数后,可得其响应曲线为：3、<20 分）某隧道窑系统,考虑将燃料室温度作为副变量,烧成温度为主变量,名师归纳总结 燃烧室温度为副变量的串级掌握系统中主、副对象的传递函数G o1,G o2分别为：第 2 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - Go1 3011,Go2 10 s1s12个人资料整理仅限学习使用s1,其中有一个10s 的传输推迟,其传递函数为G d e10s；当推迟环节分别放在主回路和副回路时,设计串级掌握主、副PID 掌握器的参数,并绘制出整定后的阶跃响应曲线,分析二次扰动系统的影响；当推迟环节放在主回路时,在simulink 中建立如下列图的掌握回路第一步,主回路开环,先整定副回路如下图所示按单回路方法整定副掌握器,不断的试验,当 此时的衰减比约为 4：1；1.41.210.80.60.40.2Kc2=8 时,掌握曲线如下：从下图中可知,0 0102030405060708090100其次步,主回路闭合,整定主回路；副掌握的参数为 Kc1=2.4 时,阶跃响应如下图所示：Ts1=45s；Kc2=8 ,调剂主掌握器参数,当名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用10.90.80.70.60.50.40.30.20.10020406080100120140160180200此时 第三步,在主回路闭环的情形下重新整定副调剂器参数,依据衰减曲线法取 Kc1=8 ,Kc2=2.4 ,系统阶跃响应曲线如下图：1.41.210.80.60.40.200102030405060708090100第四步,反复试验,当Kc1=2.5 ,TI=0.02 ,Kc2=8.2 时,图形较为抱负1.41.210.80.60.40.200102030405060708090100同理可得当推迟环节在副回路时：Kc1=0.43 ,Kc2=3.5 ,TI=0.15 ,得到下图所示的曲线：1.41.210.80.60.40.20020406080100120140160180200扰动分析：由于串级掌握系统副回路的存在,能快速克服进入副回路的二次扰动,能大大 减小二次扰动的影响,提高掌握质量；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4、<20 分）如图是一种带G fs 个人资料整理仅限学习使用的 Smith 预估补偿掌握系统；试导出系统对干扰D 1s 和D2s实现完全补偿的条件；Gds 为抗干扰反馈掌握器,G fs 为测量反馈掌握器,Gcs 为主掌握器,Gps 为被控对象线性部分的传递函数；4、令 R<s）=0, <S）=0,依据梅逊公式可得：= 令=0,可得 = R<s）=0, <S）=0,同理依据梅逊公式可得 : 令,可得 = 5、25 分>温度流量解耦掌握系统的设计与仿真 已知被控对象传递函数为：W 11 1011,W 12 11,W 21 s11,W 22 11,s5 s4 s掌握器传递函数为N 11 1,N22 1, 采纳对角阵解耦法来做；1）确定解耦掌握器的另外两个掌握器传递函数N 12 , s N21 2）画出温度流量解耦掌握系统的系统方框图 3）画出无解耦掌握器的掌握系统的系统方框图 4）用 Matlab 的 simulink 画出上述两个系统 5）选 PID 调剂器的参数使解耦掌握系统的掌握性能较好,并画出系统的单位阶跃响应曲线 6）观看无解耦掌握器时掌握系统的耦合现象和有解耦掌握器时掌握系统的无耦合现象,并说明缘由；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用5、1>依据对角阵解耦设计要求可得；=,就解之得： ,= 2>、温度流量解耦掌握系统的系统方框图如下 + + + + + + _ + 3）无解耦掌握器的掌握系统的系统方框图如下： + + + + + + _ + 4）用 Matlab 的 simulink 画出上述两个系统如下：名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用解耦掌握系统框图无解耦掌握系统框图 <5）、取 Kp=40, 有解耦掌握时其阶跃响应如下图 21.510.50-0.5-1-1.5名师归纳总结 -2012345678910第 7 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用无解耦掌握时其阶跃响应如下图 21.510.50-0.5-1-1.5-2012345678910<6）、现象及缘由分析 有解耦解耦网络每相输出只受相应输入的影响,两输入之间没有联系；不带解耦网络每一输 出都受到两个输入的影响；缘由分析： <S）=S>S>+S>S>S> ,带入各参数可得,<S） =0；即即调剂量 U c1s>对被控量 Y 2s>没有影响；实现解耦过程；同理可证, U c2s> 与 Y 1s>之间也已解除耦合,即调剂量 故该系统已实现解耦；U c2s>对被控量 Y 1s>没有影响,名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 8 页
