孙洪程版过程控制课后答案

第一章思考题及习题

1.1何谓控制通道?何谓干扰通道?它们的特性对控制系统质量有什么影响?

答：所谓“通道”，就是某个参数影响另外一个参数的通路，这里所说的控制通道就是控制作用(一般的理解应当是控制器输出)U(s)对被控参数Y(s)的影响通路(一般的理解是控制作用通过执行器影响控制变量，然后控制变量通过被控对象再影响被控参数，即广义对象上的控制通道)。同理，干扰通道就是干扰作用F(s)对被控参数Y(s)的影响通路。干扰通道的特性对控制系统质量影响如下表所示。

控制通道的特性对控制系统质量影响如下表所示

1.2如何选择控制变量?

答：① 所选控制变量必须是可控的。

② 所选控制变量应是通道放大倍数比较大者，最好大于扰动通道的放大倍数。

③ 所选控制变量应使扰动通道时间常数越大越好，而控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小。

④ 所选控制变量其通道纯滞后时间应越小越好。

⑤ 所选控制变量应尽量使干扰点远离被控变量而靠近控制阀。

⑥ 在选择控制变量时还需考虑到工艺的合理性。一般来说，生产负荷直接关系到产品的产量，不宜经常变动，在不是十分必要的情况下，不宜选择生产负荷作为控制变量

1.3控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响?对控制系统的动态质量有何影响?

答：当G c(s)=K c时，即控制器为纯比例控制，则系统的余差与比例放大倍数成反比，也就是与比例度δ成正比，即比例度越大，余差也就越大。

K c增大、δ减小，控制精度提高(余差减小)，但是系统的稳定性下降。

1.4 4：1衰减曲线法整定控制器参数的要点是什么?

答：衰减曲线法是在系统闭环情况下，将控制器积分时间T i放在最大，微分时间T d放在最小，比例度放于适当数值(一般为100%)，然后使δ由大往小逐渐改变，并在每改变一次δ值时，通过改变给定值给系统施加一个阶跃干扰，同时观察过渡过程变化情况。如果衰减比大于4：1，δ应继续减小，当衰减比小于4：1时δ应增大，直至过渡过程呈现4：1衰减时为止。找到4：1衰减振荡时的比例度δs，及振荡周期T s。再按经验公式，可以算出采用不同类型控制器使过渡过程出现4：1振荡的控制器参数值。依次将控制器参数放好。不过在放积分、微分之前应将多放在比计算值稍大(约20%)的数值上，待积分、微分放好后再将δ放到计算值上。放好控制器参数后可以再加一次干扰，验证一下过渡过程是否呈4：1衰减振荡。如果不符合要求，可适当调整一下δ值，直到达到满意为止。

1.5图1.41为一蒸汽加热设备，利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出。试问：

① 影响物料出口温度的主要因素有哪些?

答：影响物料出口温度的主要有：蒸汽流量、物料流量为影响物料出口温度的主要因素。

② 如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与控制变量应选哪些参数?为什么?

答：被控变量为物料出口温度，控制变量为蒸汽流量。因为物料出口温度表征了系统的质量指标，蒸汽流量是可控的，无纯滞后，靠近控制阀，控制通道时间常数较小。

③ 如果物料在温度过低时会凝结，应如何选择控制阀的开、闭形式及控制器的正、反作用?

答：为防止在气源供气中断，或控制器出故障而无输出时出现物料凝结，应选气闭式。当出口温度降低时，要求蒸汽流量加大，即控制阀输入减小，控制器输出减小，此时控制器输入由于测量值减小而减小，控制器选正作用。

1.6图1.42为热交换器出口温度控制系统，要求确定在下面不同情况下控制阀开、闭形式及控制器的正、反作用：

① 被加热物料在温度过高时会发生分解、自聚。

答：控制阀气闭式，控制器的反作用。

② 被加热物料在温度过低时会发生凝结。

答：控制阀气开式，控制器的正作用。

③ 如果控制变量为冷却水流量，该地区最低温度在0℃以下，如何防止热交换器被冻坏。

答：控制阀气闭式，控制器的反作用。

1.7单回路系统方块图如图1.43所示。试问当系统中某组成环节的参数发生变化时，系统质量会有何变化?为什么?

答：当K C、K V、K0增加时，系统的余差减小，但系统稳定性下降。T0增加时，系统的工作频率降低，控制速度变慢。这样就不能及时地克服干扰的影响，因而，系统的控制质量会越差。τ0增加时，使系统控制不及时，使动态偏差增大，而且还会使系统的稳定性降低。K f增加时，系统的余差也变大，即控制静态质量变差。T f增加时，控制过程的品质会提高。τf增加时，质量没有影响。

1.8有一如图1.44所示的加热器，其正常操作温度为200℃，温度控制器得测量范围是150~250℃，当控制器输出变化1%时，蒸汽量将改变3%，而蒸汽量增加1%，槽内温度将上升0.2℃。又在正常操作情况下，若液体流量增加1%，槽内温度将会下降l℃。假定所采用的是纯比例式控制器，其比例度为100%，试求当设定值由200℃提高到220℃时，待系统稳定后，槽内温度是多少摄氏度？

答：当设定值由200℃提高到220℃时，控制器输出变化20/200=10%，蒸汽量增加30%，液体流量不变，槽内温度将上升0.2×30℃=6℃，所以待系统稳定后，槽内温度是206℃。

1.9在Δu=50阶跃干扰作用下，测得某温度对象控制通道得响应数据如下：

根据上述数据用反应曲线法计算PI控制器参数。

答：从响应数据得干扰起作用点为0.6min，227℃，即τ=0.6min，拐点为1.0min，280℃，即T0=2.0min-0.6min=1.4 min，设采用Ⅲ型仪表，测量范围为100～250℃，所以，K0=Δu=/ΔP

=50/(341.0-200.1)= 50/140.9=0.355

∵δ=(1.1K0τ/T0)×100%=(1.1×0.355×0.6×1.4) ×100%=32.8%

T i=3.3τ=3.3×0.6=1.98 min

第二章思考题及习题

2.1与单回路系统相比，串级控制系统有些什么特点?

答：串级控制方案具有单回路控制系统的全部功能，而且还具有许多单回路控制系统所没有的优点。因此，串级控制系统的控制质量一般都比单回路控制系统好。(1)串级控制系统具有更高的工作频率；(2)串级控制系统具有较强的抗干扰能力；(3)串级控制系统具有一定的自适应能力

2.2为什么说串级控制系统主控制器的正、反作用只取决于主对象放大倍数的符号，而与其他环节无关?

答：主控制器的正、反作用要根据主环所包括的各个环节的情况来确定。主环内包括有主控制器、副回路、主对象和主变送器。控制器正、反作用设置正确的副回路可将它视为一放大倍数为“正”的环节来看待。这样，只要根据主对象与主变送器放大倍数的符号及整个主环开环放大倍数的符号为“负”的要求。即Sign{G01(s)}Sign{G02’(s)}Sign{G m1(s)}Sign{G c1(s)}=-1就可以确定主控制器的正、反作用。实际上主变送器放大倍数符号一般情况下都是“正”的，再考虑副回路视为一放大倍数为“正”的环节，因此主控制器的正、反作用实际上只取决于主对象放大倍数的符号。当主对象放大倍数符号为“正”时，主控制器应选“负”作用；反之，当主对象放大倍数符号为“负”时，主控制器应选正作用。

2.4试证明串级控制系统中，当干扰作用在副环时，只要主、副控制器其中之一有积分作用就能保证主变量无余差。而当干扰作用于主环时，只有主控制器有积分作用时才能保证主变量无余差。

答：从串级控制系统结构图中可以看出：

1.当干扰作用在副环时，副环在干扰下的输出可如下计算：

令

并假定f(t)为单位阶跃干扰，则F(s)=1/s，运用终值定理可得：

如果G C2(s)=K c2(T i s+1)/T i s，即含有积分环节，则在上式分子上出现T i s项，y2(∞)=0，即干扰作用下主环也无余差。如果G C2(s) =K c2，则副环余差为y2(∞)=1/K V K m2K c2，此余差进入主环，此时将副环等效成一个环节，G’02(s) =1/K m2，用与上述副环余差计算一样的方法计算主环余差，如果主环控制器具有积分作用，y1(∞)=0，反之y1(∞)≠0。

当干扰作用在主环时，副环等效成一个环节，G’02(s) =1/K m2，用与上述副环余差计算一样的方法计算主环余差，如果主环控制器具有积分作用，y1(∞)=0，反之y1(∞)≠0。

2.7图2.21所示的反应釜内进行的是放热化学反应，而釜内温度过高会发生事故，因此采用夹套通冷却水来进行冷却，以带走反应过程中所产生的热量。由于工艺对该反应过程温度控制精度要求很高，单回路控制满足不了要求，需用串级控制。

① 当冷却水压力波动是主要干扰时，应怎样组成串级?画出系统结构图。

选择釜内温度为主对象，冷却水流量为副对象，组成串级控制，结构图如下

② 当冷却水入口温度波动是主要干扰时，应怎样组成串级?画出系统结构图。

选择釜内温度为主对象，冷却水入口温度为副对象，组成串级控制，结构图如下

③ 对上述两种不同控制方案选择控制阀的开、闭形式及主、副控制器正、反作用。

答：从安全角度出发，上述两种方案均应选择气闭式控制阀。

副控制器：第一种方案下，当冷却水流量超过给定值时，其输入为正值，此时要求阀的开度减小，即控制器输出增大，所以选正作用。第二种方案下，当入口温度超过给定值时，其输入为正值，此时要求阀的开度增加，即控制器输出减小，所以选负作用。

主环控制器：两种方案下，当冷却水流量增加时，釜内温度降低，因此K01为负，应选择正作用。

2.8图2.22为一管式炉原油出口温度与炉膛温度串级控制系统。要求：

① 选择控制阀的开、闭形式。

答：根据安全要求，控制阀应选择气开式。

② 确定主、副控制器的正、反作用。

副控制器：当炉膛温度超过给定值时，其输入为正值，此时要求阀的开度减小，即控制器输出减小，所以选负作用。主环控制器：当燃料气流量增加时，釜内温度升高，因此K01为正，应选择负作用。

③ 在系统稳定的情况下，如果燃料气压力突然升高，结合控制阀开、闭形式及控制器的正、反作用，分析该串级控制系统的工作过程。

答：在系统稳定的情况下，如果燃料气压力突然升高，此时控制阀的开度还没有变化，所以燃料气流量增加，炉膛温度升高，测量变送的输出增加，副控制器的输入为正，副控制器为负作用，输出减小，控制阀为气开式，所以开度减小，使燃料气流量下降。燃料气流量增加，炉膛温度升高最终会使原油出口温度增加，测量变送的输出增加，主控制器的输入为正，主控制器为负作用，输出减小，副控制器的给定值减小，促使副环控制器对燃料气流量进一步调整。一直到原油出口温度回到给定值为止，控制阀处在一个新开度上。

2.9某干燥器采用夹套加热和真空抽吸并行的方式来干燥物料。干燥温度过高会使物料的物性发生变化，这是不允许的，因此要求对干燥温度进行严格控制。夹套通入的是经列管式加热器加热后的热水，而加热器采用的是饱和蒸汽，流程如图2.23所示。要求：

① 如果冷水流量波动是主要干扰，应采用何种控制方案?为什么?

答：应采用干燥器干燥温度与冷水流量串级控制系统，因为要将主要干扰冷水流量包围在副环内。

② 如果蒸汽压力波动是主要干扰，应采用何种控制方案?为什么?

答：应采用干燥器干燥温度与蒸汽压力串级控制系统，因为要将主要干扰蒸汽压力包围在副环内。

③ 如果冷水流量和蒸汽压力都经常波动，应采用何种控制方案?为什么?

答：应采用干燥器干燥温度与加热器出口热水温度串级控制系统，副控制器的输出控制蒸汽、冷水控制阀，副控制器为负作用，蒸汽控制阀为气开式，冷水控制阀为气闭式，主控制器为负作用。

2.10某串级控制系统采用两步法进行整定，测得4：1衰减过程的参数为：δ1s=8%，δ2s=42%，T1s=120 s，T2s=8s。若该串级控制系统中主控制器采用PID规律，副控制器采用P 规律。试求主、副控制器的参数值应是多少?

答：

1、副控制器参数：δ2=δ2s=42%

2、主控制器参数：δ1=0.8δ1s=0.8×8%=0.64%

T1=0.3T1s=0.3×120=36s

T i=0.3T1s=0.1×120=12s

第三章思考题及习题

3.1比值与比值系数的含义有什么不同?它们之间有什么关系?

答：比值K是工艺要求的流量比，定义为从动流量F2与主动流量F1之比，即：

K=从动流量/主动流量=F2/F1

比值系数K'是仪表有效信号之比，定义为从动流量F2的有效信号与主动流量F1的有效

信号之比。如果用I来表示仪表的测量信号，则有：

流量比K与比值系数K'是两个不同的概念，不能混淆。比值系数K'的大小与流量比K 的值有关，也与变送器的量程有关，与负荷大小无关。流量与测量信号之间有无非线性关系对计算式有直接影响。线性关系时K'=K(F1max/F2max)；非线性关系(平方根关系)时K'=K2(F1max/ F2max)2。

3.8一比值控制系统用DDZ-Ⅲ型乘法器来进行比值运算(乘法器输出I’＝

，其中I0与I1分别为乘法器的两个输入信号)，流量用孔板配差压变送器来测量，但没有加开方器，如图3.24所示。己知F1max=3600kg/h，F2max=2000kg/h，要求：

(1)画出该比值控制系统方块图。

答：比值控制系统方块图如下

(2 )如果要求F1：F2=2：1，应如何设置乘法器的设置值I0?

答：没有加开方器，流量与测量信号成非线性关系，所以

K'=K2(F1max/F2max)2=0.52×（3600/2000）2=0.81

I0=16K'+4=16×0.81+4=16.96mA

3.9某化学反应过程要求参与反应的A、B两物料保持F A：F B=4：2.5的比例，两物料的最大流量F Amax=625m3/h，F Bmax=290m3/h。通过观察发现A、B两物料流量因管线压力波动而经常变化。根据上述情

况，要求：

①设计一个比较合适的比值控制系统。

答：采用双闭环比值控制系统，使主副流量保持稳定，克服因管线压力波动而经常变化带来的干扰，并保持比值关系，如下图所示。

②计算该比值系统的比值系数K’。

答：设流量与测量信号成线性关系

K'=K(F1max/F2max)=(2.5/4)×(625/290)=1.35

③该比值系统中，比值系数应设置于何处?设置值应该是多少(假定采用DDZ-Ⅲ型仪表)?

答：该比值系统中，比值系数应设置于135%。设置值应该是1.35

④选择该比值控制系统控制阀的开闭形式及控制器的正、反作用。

答：选择两个控制阀为气开式，当流量增加时，测量值增加，控制器输入为正，此时要求阀的开度减小，即控制器输出下降，所以两个控制器为反作用。

答：流量与测量信号成线性关系

K'=K(F1max/F2max)=(1/2)×(12000/5000)=1.2

用DDZ-Ⅱ型仪表来实现，信号为0~10mA，

I0=10K'=10×1.2=12 mA，所以，应在副流量回路中串入一个比例系数为0.5的比值器。

3.11有一个比值控制系统如图3.26所示。图中K为一系数。若已知K=2，F Amax=300kg/h，

F Bmax=1000kg/h，试求K'=？K=?。

答：该系统为用比值器组成的方案，K为一系数且K=2，即在副流量上串入了一个放大倍数为2的比值器，副流量信号被放大了2倍，从图中可以看出此系统为流量比为2的比值控制系统，即K=2

K'=K(F1max/F2max)=2×(300/1000)=0.6

所以K=2、K'=0.6

3.12一个双闭环比值控制系统如图3.27所示。其比值用DDZ-Ⅲ型乘法器来实现。已知F1max=7000kg/h，F2max=4000kg/h。要求：

①画出该系统方块图。

②若已知I0=18mA求该比值系统的比值K=?比值系数K’=?

③待该比值系统稳定时，测I1=l0mA，试计算此时I2？

答：①方框图如下

②

I0=16K'+4

18=16K'+4

K'=0.875

K'=K(F1max/F2max)=K×(7000/4000)=0.875

K=0.5

③比值系统稳定时，测I1=l0mA，

由公式

得：K'=(I2-4)/(10-4)，I2=l.25mA

g/h。当系统稳定时，测

得v1=4V，v2=3V，试计算该比值控制系统的比值系数K'=?，K=?v0=?

答：K'=（v2-1）/（v1-1）=2/3=0.67

设流量与测量信号成线性关系

K'=K(F1max/F2max)=K(3600/2000) =(2/3)

K= 0.37

根据比值控制要求，乘法器的v1’与v1之间应具有下面的关系：

v1’-1=K'(v0-1)

再根据

可得：K'=(v0-1)/4

v0=4K'+1=4×0.67+1=3.68 V

第四章思考题及习题

4.1均匀控制系统设置的目的是什么?

答：均匀控制系统的名称来自系统所能完成的特殊控制任务，它使前后设备在物料供求上相互均匀、协调，统筹兼顾。

4.2均匀控制系统有些什么特点?

答：(1)结构上无特殊性

均匀控制是指控制目的而言，而不是由控制系统的结构来决定的。均匀控制系统在结构上元任何特殊性，它可以是一个单回路控制系统，也可以是一个串级控制系统的结构形式，或者是一个双冲量控制系统的结构形式。

(2)参数应变化，而且应是缓慢地变化

因为均匀控制是前后设备物料供求之间的均匀，所以表征这两个物料的参数都不应为某一固定的数值,两个参数都变化，且变化比较缓慢。那种试图把两个参数都稳定不变的想法是不能实现的。

(3)参数应限定在允许范围内变化

第五章思考题及习题

5.1前馈控制与反馈控制各有什么特点?

答：(1)前馈控制克服干扰比反馈控制及时

前馈控制是按照干扰作用的大小进行控制的，如控制作用恰到好处，一般比反馈控制要及时。基于这个特点，可把前馈控制与反馈控制作如下比较：

(2)前馈控制属于“开环”控制系统

反馈控制系统是一个“闭环”控制系统，而前馈控制是一个“开环”控制系统。反馈控制由于是闭环系统，控制结果能够通过反馈获得检验，而前馈控制的效果并不通过反馈加以检验，因此前馈控制对被控对象的特性掌握必须比反馈控制清楚，才能得到一个较合造的前馈控制作用。

(3)前馈控制使用的是视对象特性而定的“专用”控制器，

一般的反馈控制系统均采用通用类型的PID控制器，而前馈控制器是专用控制器，对于不同的对象特性，前馈控制器的形式将是不同的。

(4)一种前馈控制作用只能克服一种干扰

由于前馈控制作用是按干扰进行工作的，而且整个系统是开环的，因此根据一种干扰设置的前馈控制只能克服这一干扰，而对于其他干扰，由于这个前馈控制器无法感受到，也就无能为力了。而反馈控制只用一个控制回路就可克服多个干扰，所以说这一点也是前馈控制系统的一个弱点。

5.3前馈-反馈控制具有哪些优点?

答：，前馈-反馈控制系统的优点在于：

① 由于增加了反馈控制回路，大大简化了原有前馈控制系统。只需对主要的干扰进行前馈补偿，其他干扰可由反馈控制予以校正。

② 反馈回路的存在，降低了前馈控制模型的精度要求，为工程上实现比较简单的通用型模型创造了条件.

③ 负荷或工况变化时，模型特性也要变化，可由反馈控制加以补偿，因此具有一定的自适应能力。

5.11某前馈-串级控制系统如图5.28所示。已知：G C1(s)=G C2(s)=9；G01(s)=3/(2s+1)；G v(s)=2；

G02(s)=2/(2s+1)；G m1(s)=G m2(s)=1：G PD(s)=0.5/(2s+1)。要求：①绘出该系统方块图。

②计算前馈控制器的数学模型。

③假定控制阀为气开式，试确定各控制器的正、反作用。

答：

①系统方块图如下：

②前馈控制器的数学模型为：

③假定控制阀为气开式

副回路中控制阀符号为正，当阀门开度增加时，蒸汽流量增加，所以副对象符号为正，测变环节为正，所以副控制器为负作用。主回路中当蒸汽流量增加时，出口温度上升，主对象为正，所以主控制器为负作用。

5.12有时前馈-反馈控制系统从其系统结构上看与串级控制系统十分相似，试问如何区分它们?

试分析判断图52.9所示的两个系统各属于什么系统?说明其理由。

答：串级控制是由内、外两个反馈回路所组成，而前馈-反馈控制是由一个反馈回路和另一个开环的补偿回路叠加而成。串级控制中的副参数与前馈-反馈控制中的前馈输入量是两个截然不同的概念。前者是串级控制系统中反映主被控变量的中间变量，控制作用对它产生明显的调节效果；而后者是对主被控变量有显著影响的干扰量，是完全不受控制作用约束的独立变量。

(b)图为串级控制系统，因为它由内、外两个反馈回路所组成，其副参数是串级控制系统中反映主被控变量的中间变量，控制作用对它产生明显的调节效果。

(a)图为静态前馈-反馈控制系统，因为原油的流量是对主被控变量――温度有显著影响的干扰量，是完全不受控制作用约束的独立变量。

第六章思考题及习题

6.1在选择性控制系统中，选择器的类型是如何确定的?

答：选择器的类型可以根据生产处于非正常情况下控制器的输出信号高、低来确定。如果在这种情况下它的输出为高信号，则应选高选器；如果在这种情况下它的输出为低信号，则应选低选器。

6.2何谓积分饱和?它有什么危害性?

答：一个具有积分作用的控制器，当其处于开环工作状态时，如果偏差输入信号一直存在，那么，由于积分作用的结果，将使控制器的输出不断增加(当控制器为正作用且偏差为正时)或不断减小(当偏差为负时)，一直达到输出的极限值为止，这种现象称之为“积分饱

和”。

由于积分饱和的影响，造成了控制阀的工作“死区”，使控制阀不能及时地发挥控制作用，因而导致控制品质的恶化，甚至还会导致发生事故。

6.5图6.15所示为一锅炉燃烧系统的产气量与燃料管线压力选择性控制系统。其中燃料压力控制是为了防止压力过高产生“脱火”事故而设置的，蒸汽流量控制则是根据用户所需蒸汽量而设置的。假设系统中所选控制阀为气闭阀，试分析确定各控制器的正、反作用及选择器的类型。并简要说明该系统的工作原理。

答：所选控制阀为气闭阀，蒸汽流量增加时，FC输入增加，此时要求控制阀开度加大，即FC输出减小，所以FC为正作用；当燃料压力超过设定值时，PC输入为正，要求PC通过选择器使控制阀开度减小，即PC的输出为高信号，所以PC选择正作用，选择器为高选器。

在正常情况下，燃料气压力低于产生脱火的压力(即低于给定值)，PC感受到的是负偏差，它的输出呈现为低信号(因为PC为正作用、窄比例控制器)，与此同时FC的输出信号相对来说则呈现为高信号。这样，高选选器HS将选中PC的输出送往控制阀，构成蒸汽流量控制系统。

当燃料气压力上升到超过PC的给定值(脱火压力)时，PC感受到的是正偏差，由于它是正作用、窄比例，因此PC的输出一下升为高信号，于是高选器HS就改选PC的输出送往控制阀，构成燃料气压力控制系统，从而防止燃料气压力的上升，达到防止产生脱火的目的。

待燃料气压力下降到低于给定值时，PC输出又迅速降为低信号，而蒸汽压力控制器FC 输出相对而言又成为高信号，被高选器重新选中送往控制阀，重新构成蒸汽压力控制系统。

第七章思考题及习题

7.3在分程控制系统中，什么情况下需选用同向动作控制阀，什么情况下需选用反向动作的控制阀?

答：当分程控制系统用于扩大控制阀的可调范围，改善系统品质时，需选用同向动作控制阀。当分程控制系统用于满足某些工艺操作的特殊需要时，需选用同反动作控制阀。

7.7图7.23为某管式加热炉原油出口温度分程控制系统。两分程阀分别设置在瓦斯气和燃料油管线上。工艺要求优先使用瓦斯气供热，只有当瓦斯气量不足以提供所需热量时，才打开燃料油控制阀作为补充。

根据上述要求试确定：

①A、B两控制阀的开闭形式及每个阀的工作信号段(假定分程点为0.06MPa)。

答：根据安全要求，A、B两个阀门应选择气开式；(20-4)/(0.1-0.02)=200；0.06×200=12，所以A阀工作信号段为4～12mA，B阀工作信号段为12～20mA。

②确定控制器的正、反作用。

A阀为气开式，其符号为“+”，A阀开度加大即瓦斯气流量增大，温度升高，对象符号为“+”；所以控制器为反作用。

③画出该系统的方块图，并简述该系统的工作原理。

答：系统的方块图如下。

工作原理：当瓦斯气量足以提供所需热量时，温度由于某种原因低于设定值，则TC的输入下降，由于TC为反作用，所以输出增加，但不会超过12mA，A阀开度加大，增加瓦斯气供应量，使温度回升。当瓦斯气供应不足以维持出口温度时，TC的输入为负，输出增加超过12mA，此时A阀全开，B阀由全闭开始打开，提供燃料油，使温度回升到设定值。

7.7图7.8某生产工艺有一个脱水工序，用95%浓度的酒精按卡拉胶与酒精之比为1：6的比例加入到卡拉胶中，以脱除卡拉胶中所含的一部分水分，工艺流程如图7.24所示。酒精来源有两个：一为酒精回收工序所得；一为新鲜酒精。工艺要求尽量使用回收酒精，只有在回收酒精量不足时，才允许添加新鲜酒精给予补充。根据上述情况应采用何种控制方式为好?画出系统的结构图与方块图。选择系统中控制阀的开、闭形式，控制阀的工作信号及控制器的正、反作用。

答：酒精与卡拉胶之间的流量采用比值控制系统，酒精流量采用分程控制系统，用A 控制阀控制回收酒精流量，B控制阀控制新鲜酒精流量。

系统的结构图与方块图如下所示：

A、B两阀均选择气开式，A阀工作信号段为4～12mA，B阀工作信号段为12～20mA。A阀为气开式，其符号为“+”，A阀开度加大即回收酒精流量增大，总流量增加，对象符号为“+”；所以控制器为反作用。

7.9图7.25所示为甲烷化反应器(DC-301)入口温度分程控制系统。它利用反应生成物经换热器EA-302对进反应器的物料进行预热，如入口温度仍达不到要求，则进一步通过蒸汽换热器EA-301进一步预热。两分程阀分别设置在换热器EA-302的旁路和蒸汽管线上，如图7.25所示。试确定各控制阀的开闭形式、工作信号段(设分程点为0.06MPa)及控制器的正、反作用。

答：B阀选择气闭式，A阀选择气开式。(20-4)/(0.1-0.02)=200；0.06×200=12，所以A 阀工作信号段为12～20mA，B阀工作信号段为4～12mA。B阀为气闭式，其符号为“-”，B阀开度加大即旁路流量增加，入口温度下降，所以对象符号为“-”，所以控制器选择反作用。

7.10图7.26为一燃料气混合罐(EA-703)压力分程控制系统。正常时调出界区的甲烷流量控制阀A，当罐内压力降低到A阀全关仍不能使其回升时，则开大来自燃料气发生罐(EA-704)的出口管线控制阀B。试分析该系统中各控制阀的开闭形式、阀上的信号段以及控制器的正、反作用。

答：A、B两阀均选择气开式，A阀工作信号段为4～12mA，B阀工作信号段为12～20mA。A阀为气开式，其符号为“+”，A阀开度加大即出界区的甲烷流量增大，罐内压力下降，对象符号为“-”；所以控制器为正作用。

7.11某反应过程要求反应物入口温度必须预热到所要求的温度，因此在反应物进入反应器之前经蒸汽换热器与蒸汽进行换热，其工艺流程图如图7.27所示。假定该反应过程对入口温度要求很严，而蒸汽换热由于时间常数比较大，控制很不及时，那么你认为应该设计何种控制方案为好?画出系统的结构图与方块图，选择控制阀的开闭形式及控制器的正、反作用，并说明该系统的工作原理。

答：采用分程控制系统，系统的结构图与方块图如下图所示：

从安全角度出发，A阀应选气开式，B阀应选气闭式。B阀气闭式，其符号为“-”，B 阀开度加大，入口温度降低，其对象符号为“-”，TC选择反作用，其符号为“-”，A阀气开式，其符号为“+”，A阀开度加大，入口温度升高，其对象符号为“+”，VPC选择正作用。

系统稳定情况下，被控变量等于主控制器的设定值R，控制阀V A处于某一开度，控制阀V B处于阀位控制器VPC所设置的小开度。当系统受到外界干扰使入口温度上升时，温度控制器的输出将减小，这一减小的信号送往两处：其一去V B；其二去VPC。送往V B的信号将使V B开度增大，这会将原油出口温度拉下来；送往VPC的信号是作为后者的测量值，在r不变的情况下，测量值减小，VPC的输出将减小，V A的开度将减小，燃料量则随之减少，入口温度也将因此而下降。这样V A、V B两只控制阀动作的结果都将会使温度上升的趋势减低。随着入口温度上升趋势的下降，TC输出逐渐增加，于是阀V B的开度逐渐减小，阀V A 的开度逐渐加大。这一过程一直进行到温度控制器TC及阀位控制器VPC的偏差都等于零时为止。温度控制器偏差等于零，意味着入口温度等于给定值，阀位控制器偏差等于零，意味着控制阀V B的阀压与阀位控制器VPC的设定值r相等，而V B的开度与阀压是有着一一对应的关系的，也就是说阀V B最终会回到设定值r所对应的开度。

7.12某放热化学反应器温度阀位控制系统如图7.28所示。为了控制反应温度，必须及时移走反应所产生的热量。图中采用两项措施：其一是在夹套通以冷却水；其二是将反应物从釜中抽出，与冷冻盐水换热后再送回釜中。显然，第二项措施反应较快，滞后较小，有良好的动态性能，但是用冷冻盐水代价太高，不经济。因此，正常情况盐水控制阀只打开一个很小的开度(由设置值r决定)。要求：

①确定两控制阀的开、闭形式。

答：从安全角度出发A、B阀应选闭开式。

②确定各控制器的正、反作用。

答：A阀气闭式，其符号为“-”，A阀开度加大，釜内温度降低，其对象符号为“-”，TC选择反作用，其符号为“-”，B阀气闭式，其符号为“-”，B阀开度加大，釜内温度降低，其对象符号为“-”，VPC选择正作用。

③分析一下该系统的工作过程。

系统稳定情况下，被控变量等于主控制器的设定值R，控制阀V B处于某一开度，控制阀V A处于阀位控制器VPC所设置的小开度。当系统受到干扰使釜内温度上升时，温度控制器的输出将减小，这一减小的信号送往两处：其一去V A；其二去VPC。送往V A的信号将使V A开度增大，这会将釜内温度拉下来；送往VPC的信号是作为后者的测量值，在r不变的情况下，测量值减小，VPC的输出将减小，V B的开度将增大，冷水量则随之增加，釜内温度也将因此而下降。这样V A、V B两只控制阀动作的结果都将会使温度上升的趋势减低。随着釜内温度上升趋势的下降，TC输出逐渐增加，于是阀V A的开度逐渐减小，阀V B的开度逐渐加大。这一过程一直进行到温度控制器TC及阀位控制器VPC的偏差都等于零时为止。温度控制器偏差等于零，意味着釜内温度等于给定值，阀位控制器偏差等于零，意味着控制阀V A的阀压与阀位控制器VPC的设定值r相等，而V A的开度与阀压是有着一一对应的关系的，也就是说阀V A最终会回到设定值r所对应的开度。

第八章思考题及习题

8.1什么是非线性控制系统?

答：非线性控制系统的控制规律不是线性的，可以分为两类：一类过程是线性的(或近似按线性处理)，为了满足控制系统的某种要求或改善控制系统质量而引入非线性的控制规律；另一类过程本身是非线性的，引入非线性的补偿元件或控制规律，以达到系统规定的控制指标。

8.4列出几种与PID控制器结合提高非线性控制能力的人工智能方法，它们是如何与常规PID控制器相结合的?

答：(1)模糊PID控制

模糊PID控制是利用当前的控制偏差和偏差，结合被控过程动态特性的变化，以及针对具体过程的实际经验，根据一定的控制要求或目标函数，通过模糊规则推理，对PID控制器的三个参数进行在线调整。

(2)专家PID控制

专家系统是一个具有大量专门知识和经验的计算机程序系统，其内部具有某个领域中大量专家水平的专门知识、经验和技巧，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来解决该领域的问题。专家PID控制

采用规则PID控制形式，通过对系统误差和系统输出的识别，了解被控对象过程动态特性的变化，在线调整PID的三个参数，直到过程的响应曲线为某种最佳响应曲线。它是一种基于启发式规则推理的自适应技术，其目的就是为了应付过程中出现的不确定性。

(3)神经网络PID控制

神经网络，又称人工神经网络，就是将人工神经元按某种方式联结组成的网络，用于模拟人脑神经元活动的过程，实现对信息的加工、处理、存储等。神经网络有前向网络(前馈网络)、反馈网络等网络结构形式。基于神经网络的PID控制即可以用神经网络来整定PID 的参数，也可以用神经网络直接作为控制器，通过训练神经网络的权系数间接地调整PID 参数。

第九章思考题及习题

第十章思考题及习题

10.1何谓系统关联?如何进行表示?

答：系统关联就是系统之间彼此互相有影响。利用回路相对增益来表示。

10.12在所有回路都开环时，某一过程的开环增益矩阵为

试推导出相对增益矩阵A，并选出最好的控制回路。分析此过程是否需要解耦?

答：

由传递矩阵可知

Y1(s )=0.58U1(s)-0.36U2(s) -0.36U3(s)

Y2(s)=0.73U1(s)-0.61U2(s)

Y3(s )=U1(s)+U2(s) +U3(s)

当除U1－Y1回路闭合，其它回路都开环时

静态增益为0.58

其它回路都闭环，即Y2(s)、Y3(s )保持不变时，U2(s)=1.197U1(s)，U3(s)= -2.197U1(s)静态增益为0.58-1.197×0.36+2.197×0.36＝0.94

λ11=0.58/0.94＝0.62

当除U2－Y1回路闭合，其它回路都开环时

静态增益为-0.36

其它回路都闭环，即Y2(s)、Y3(s )保持不变时，U1(s)=0.84U2(s)，U3(s)=-1.84U2(s)

静态增益为0.58×0.84-0.36+1.84×0.36＝0.79

λ12=-0.368/0.79＝-0.46

当除U1－Y2回路闭合，其它回路都开环时

静态增益为-0.61

其它回路都闭环，即Y2(s)、Y3(s )保持不变时，U1(s)=0，U3(s)=-0

静态增益为-0.619

λ21=-0.61/-0.61=1

同理λ22=1

所以，增益矩阵为

最好的控制回路有U1－Y2、U3－Y1、U3－Y3

此过程不需要解耦

第十五章思考题及习题

15.1离心泵流量控制方案有哪几种形式?

答：离心泵流量控制方案有：直接节流法、改变泵的转速n、改变旁路回流量

15.4何谓离心式压缩机的喘振?喘振产生的原因是什么?

答：离心式压缩机在运行过程中，当负荷低于某一定值时，气体的正常输送遭到破坏，气体的排出量时多时少，忽进忽出，发生强烈振荡，并发出如同哮喘病人“喘气”的噪声。此时可看到气体出口压力表、流量表的指示大幅度波动。随之，机身也会剧烈振动，并带动出口管道、厂房振动，压缩机将会发出周期性间断的吼响声。如不及时采取措施，将使压缩机遭到严重破坏，这种现象就是离心式压缩机的喘振，或称飞动。

喘振是由离心式压缩机的固有特性――特性曲线呈驼峰型而引起的。正由于特性曲线极值点的存在，一旦工艺负荷下降，使工作点移入极值点左侧，成为不稳定的工作点。此时，

系统稍有扰动，就不能稳定下来，出现气体排量强烈振荡而引起的喘振现象。引起离心式压缩机喘振的直接原因是负荷的下降，使工作流量Q1小于极限流量Q P，从而工作点进入到喘振区内。除此以外，还有一些工艺上的原因，也容易使工作点靠近或进入喘振区，引起压缩机的喘振，如压缩机气体的吸入状态的变化，使特性曲线发生变化，从而工作点有可能靠近或进入喘振区；管网阻力的变化使管路特性发生变化，工作点也有可能进入喘振区。

15.5防喘振控制方案有哪些?

常用的控制方案有固定极限流量法和可变极限流量法两种。

第十六章思考题及习题

16.1对传热设备来说，它是通过对传热量的调节来达到控制温度的目的。那么，调节传热量究竟有哪些途径?

答：从传热定理可知，热流体向冷流体的传热速率应为：

q=KFΔT

调节传热量可以通过改变K――传热系数，F――传热面积，ΔT――平均温差来实现。

16.4某生产工序为了回收产品的热量，用它与另一需要预热的物料进行换热。为了使被预热物料的出口温度达到规定的质量指标，采用了如图16.55所示的工艺。根据上述情况，你认为有哪几种可供选择的控制方案，画出其结构图，并确定系统中控制阀的开、闭形式及控制器的正、反作用。

答：该系统中载热体为一种工艺物料，不能节流。被加热物料也不能节流。所以只能采用载热体合流的控制方案。其结构图如下所示。

从安全出发，控制阀选择气闭式。当物料出口温度升高时，测量值增大，控制器输入增大，此时要求控制器的输出也增大，以增加分流量，所以控制器选择正做用。

干扰。

16.6以燃烧燃料气为例，管式加热炉燃烧系统的安全保护需从哪几个方面进行考虑?绘出以炉出口温度为被控变量，燃料气流量为控制变量的加热炉安全保护控制系统。

答：1、炉膛负压控制系统。2、防脱火系统。3、防回火系统。

16.8锅炉设备主要控制系统有哪些？

答：锅炉设备将有如下主要的控制系统：

① 锅炉汽包水位控制。② 锅炉燃烧系统的控制。③ 过热蒸汽系统的控制。④ 锅炉水处理过程的控制。

16.9汽包水位的假液位现象是怎么回事?它是在什么情况下产生的?具有什么样的危害性?

答：当蒸汽量加大时，虽然锅炉的给水量小于蒸发量，但在一开始，水位不仅不下降反而迅速上升，然后再下降；反之，蒸汽流量突然减少时，则水位先下降，然后上升。这种现象称之为"虚假水位"。虚假水位现象属于反向特性，给控制带来一定的困难，在控制方案设计时，必须引起注意。

16.12图16.58所示为锅炉燃烧系统选择性控制方案。它可以根据用户对蒸汽量的要求，自动调整燃料量和助燃空气量。不仅能维持两者的比值不变，而且能使燃料量与空气量的调整满足下述逻辑关系：当蒸汽用量增加时，先增加空气量后增加燃料量；当蒸汽用量减少时，先减燃料量后减空气量。根据上述要求，试确定图中控制阀的开闭形式、控制器正反作用及选择器的类型。

答：从安全出发两个控制阀均选择气开式。对于PC－FC1串级系统，当燃料量由于扰动增大时，应该使阀门关小，此时FC1的测量值增大，输入增加，而输出应减小，所以FC1为负作用，当蒸汽压力增加时，应减小燃料量，所以PC也为负作用；同样可知FC2为负作用。当蒸汽压力降低（负荷增大时），PC输出增加，此时应该先增加空气量，所以上面的选择器应该为高选器；当蒸汽压力升高时（负荷增减小时），PC输出减小，此时应该先减燃料量，所以下面面的选择器应该为低选器。

第十七章思考题及习题

17.1精馏塔控制的要求是什么?

答：精馏塔的控制目标是：在保证产品质量合格的前提下，使塔的总收益(利润)最大或总成本最小。具体对一个精馏塔来说，需从四个方面考虑，设置必要的控制系统。

(1)产品质量控制；(2)物料平衡控制；(3)能量平衡控制；(4)约束条件控制

17.2影响精馏塔操作的因素有哪些?它们对精馏操作有什么影响?

答：精馏塔的主要干扰因素为进料状态，即进料流量F、进料组分z f，进料温度T f或热焓F E。此外，冷剂与加热剂的压力和温度及环境温度等因素也会影响精馏塔的平衡操作。

第十八章思考题及习题

18.1按结构形式来分，反应器主要有哪些类型?

答：从反应器的结构形式来分类，可以分为釜式、管式、塔式、固定床、流化床反应器等多种形式。

18.6化学反应器最常用的控制方案有哪些?

答：化学反应器温度控制、化学反应器进料流量控制、化学反应器压力控制。

1810开环不稳定的系统闭环稳定的条件是什么?

答：系统开环特性为一阶惯性环节时，开环不稳定的系统闭环稳定的条件是(K c)min≥1/|K p|；系统高于一阶时，要使不稳定的开环对象组成稳定的闭环控制系统，K c除了有稳定下限外，还将有一个稳定上限，即闭环系统的稳定条件为：(K c)min

开发策划控制程序

1.目的 规定软件项目在整个生存周期中的各种计划及质量保证措施，对产品开发的全过程进行策划，保证项目的顺利进行，预防、控制及消除可能发生的失误和缺陷。 2.适用范围 适用于自主产品或合同软件开发所进行的开发策划活动。 3.职责 4.程序 4.1.总则

1.在《产品立项申请书》中，定出的只是初步的项目计划，大致明确开发各个阶段安排和 资源要求，包括需求的进度计划，用以协调需求活动的进行。 2.在《用户需求规格说明书》评审后，开发经理（DM）确定项目组人员组成和职责，要 组织开发人员进行软件估计，并对估计结果达成一致意见。然后根据需求和软件规模估计对初步的项目计划做出调整和细化，编制正式的开发计划，并组织相关人员编写配置管理计划、测试计划等。 《开发策划书》是一个项目实施的依据和保证，用以规范软件产品开发活动和过程，确保开发进度、质量等得到有效控制。 4.2.软件《开发策划书》 1.开发经理（DM）根据评审后的《产品立项申请书》、《需求备忘录》或《用户需求规 格说明书》，组织编制《开发策划书》。 2.《开发策划书》内容包括： a.工作陈述：软件项目的范围、目标。 b.软件生命周期的选择。 c.标识所选的用于开发和维护该软件的规程、方法和标准（如：软件开发计划、软件 配制管理、软件质量保证、软件设计、问题跟踪和解决方案及软件测量）。 d.对软件项目需要建立和实施控制的软件工作产品要进行标识 e.估计软件工作产品的规模及其可能的变化，参见4.3 中1软件规模估计。 f.估计软件项目的工作量、人员和成本，参见4.3 中.2 软件工作量、人员和成本估计 g.估计关键计算机资源，参见4.3 中3关键计算机资源估计 h.软件项目进度表，包括要标识里程碑和评审点，参见4.4 编制软件进度表。 i.对该项目需要使用的设备及支持工具作出计划。 j.对该项目的培训作出计划。 k.用于做软件计划的数据要记录（包括进行上述所有估计以及重建这些估计并评价其合理性所需要的所有数据）。 l.对软件产品质量相关的一些共性环节提出质量控制要求，如： o质量目标的分解

过程控制工程课后作业 答案

第一章纸质作业答案 一、调节阀的流量特性是指通过调节阀的流量与阀杆行程之间的关系。 调节阀的流量特性有线性型，等百分比型，快开型，抛物线型 调节阀流量特性选择的目的主要是从非线性补偿的角度来考虑，利用调节阀的非线性来补偿广义对象中其它环节的非线性，从而使整个广义对象的特性近似为线性。 二、简单控制系统是由一个被控对象、一个测量元件及变送器、一个控制器和一个执行器所构成的单闭环控制系统，也成为单回路控制系统。 简单控制系统的典型方块图为 三．按照已定的控制方案，确定使控制质量最好的控制器参数值。 经验凑试法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法 四、解： (1) 选择流出量 Q为操纵变量，控制阀安装在流出管线上， o 贮槽液位控制系统的控制流程图为 (2) 被控对象：液体贮槽

被控变量：贮槽液位 操纵变量：贮槽出口流量 主要扰动变量：贮槽进口流量 五、解： (1) 选择流入量 Q为操纵变量，控制阀安装在流入管线上， i 贮槽液位控制系统的控制流程图为 为了防止液体溢出，在控制阀气源突然中断时，控制阀应处于关闭状态，所以应选用气开形式控制阀，为“+”作为方向。 操纵变量即流入量 Q增加时，被控变量液位是上升的，故对象为“+”作用方向。由于 i 控制阀与被控对象都是“+”作用方向，为使控制系统具有负反馈作用，控制器应选择反作用。 (2) 选择流出量 Q为操纵变量，控制阀安装在流出管线上， o 贮槽液位控制系统的控制流程图为

为了防止液体溢出，在控制阀气源突然中断时，控制阀应处于全开状态，所以应选用气关形式控制阀，为“-”作为方向。 操纵变量即流出量 Q增加时，被控变量液位是下降的，故对象为“-”作用方向。由于 o 控制阀与被控对象都是“-”作用方向，为使控制系统具有负反馈作用，控制器应选择反作用。 六、（1）加入积分作用后，系统的稳定性变差，最大动态偏差增大、余差减小 加入适当的微分作用后，系统的稳定性编号，最大动态偏差减小，余差不变。 （2）为了得到相同的系统稳定性，加入积分作用后应增大比例度，加入微分作用后应适当的减小比例度。 第二章纸质作业答案 一．由两个控制器组成，分别接受来自被控对象不同部位的测量信号。一个控制器的输出作为下一个控制器的给定值，后者的输出去控制执行器以改变操纵变量。从系统的结构来看，两个控制器是串级工作的，称为串级控制系统。 方框图如下 二．答： 前馈控制系统方块图

自动控制原理课后习题答案

1.2根据题1.2图所示的电动机速度控制系统工作原理 （1）将a,b 与c,d 用线连接成负反馈系统； （ 2）画出系统 框图。 c d + - 发电机 解： （1） a 接d,b 接c. （2） 系 统 框 图 如下 1.3题1.3图所示为液位自动控制系统原理示意图。在任何情况下，希望页面高度c 维持不变，说明系统工作原理并画出系统框图。

解： 工作原理：当打开用水开关时，液面下降，浮子下降，从而通过电位器分压，使得电动机两端出现正向电压，电动机正转带动减速器旋转，开大控制阀，使得进水量增加，液面上升。同理，当液面上升时，浮子上升，通过电位器，使得电动机两端出现负向电压，从而带动减速器反向转动控制阀，减小进水量，从而达到稳定液面的目的。 系统框图如下： 2.1试求下列函数的拉式变换，设t<0时，x(t)=0: (1) x(t)=2+3t+4t 2 解： X(S)= s 2 +23s +38 s

(2) x(t)=5sin2t-2cos2t 解：X(S)=5 422+S -242+S S =4 2102+-S S (3) x(t)=1-e t T 1- 解：X(S)=S 1- T S 11+ = S 1-1 +ST T = ) 1(1 +ST S (4) x(t)=e t 4.0-cos12t 解：X(S)=2 212 )4.0(4 .0+++S S 2.2试求下列象函数X(S)的拉式反变换x(t)： (1) X(S)= ) 2)(1(++s s s 解：= )(S X )2)(1(++s s s =1 122+-+S S t t e e t x ---=∴22)( (2) X(S)=) 1(1 522 2++-s s s s 解：=)(S X ) 1(1522 2++-s s s s =15 12+-+S S S

控制工程基础第三版机械工业出版社课后答案

控制工程基础习题解答 第一章 1-5．图1-10为张力控制系统。当送料速度在短时间内突然变化时，试说明该控制系统的作用情况。画出该控制系统的框图。 图1-10 题1-5图 由图可知，通过张紧轮将张力转为角位移，通过测量角位移即可获得当前张力的大小。 当送料速度发生变化时，使系统张力发生改变，角位移相应变化，通过测量元件获得当前实际的角位移，和标准张力时角位移的给定值进行比较，得到它们的偏差。根据偏差的大小调节电动机的转速，使偏差减小达到张力控制的目的。 框图如图所示。 角位移 题1-5 框图 1-8．图1-13为自动防空火力随动控制系统示意图及原理图。试说明该控制系统的作用情况。

该系统由两个自动控制系统串联而成：跟踪控制系统和瞄准控制系统，由跟踪控制系统 获得目标的方位角和仰角，经过计算机进行弹道计算后给出火炮瞄准命令作为瞄准系统的给定值，瞄准系统控制火炮的水平旋转和垂直旋转实现瞄准。 跟踪控制系统根据敏感元件的输出获得对目标的跟踪误差，由此调整视线方向，保持敏感元件的最大输出，使视线始终对准目标，实现自动跟踪的功能。 瞄准系统分别由仰角伺服控制系统和方向角伺服控制系统并联组成，根据计算机给出的火炮瞄准命令，和仰角测量装置或水平方向角测量装置获得的火炮实际方位角比较，获得瞄准误差，通过定位伺服机构调整火炮瞄准的角度，实现火炮自动瞄准的功能。 控制工程基础习题解答 第二章 2-2．试求下列函数的拉氏变换，假定当t<0时，f(t)=0。 (3). ()t e t f t 10cos 5.0-= 解：()[][ ] ()100 5.05 .010cos 2 5.0+++= =-s s t e L t f L t (5). ()?? ? ? ?+ =35sin πt t f 图1-13 题1-8图 敏感元件

QP-13运行策划和控制管理程序

主题： 运行策划和控制管理程序 1 目的 1.1 旨在对满足产品要求所需的过程进行策划，以确保满足产品要求所需的过程风险得到识别和 控制； 1.2 在制造过程中，依生产操作规程与检验指导书进行控制，以确保过程在受控状态下，防患不 良品再度发生，做好在制品质量保证。 2 范围 2.1 适用于本公司满足产品要求所需的策划 2.2 适用于新产品试产前进行工作策划，试产过程进行工艺质量控制，试产后进行问题总结和改 良。 3 定义 3.1 无 4 一般原则 4.1 无 5 程序 5.1 策划时机 5.1.1 本公司已有的产品的运行过程均已完成了策划工作，策划的结果体现在相应的产品标准、图 纸、工艺、检验和试验规范、作业指导书、产品质量跟踪卡、生产和检验记录等文件信息中，无需另行策划。 5.1.2 当出现如下例外情况时，均应对产品满足要求所需的过程进行策划： a) 新的产品； b) 产品的技术标准、工艺等发生变化； c) 顾客有关产品的要求发生变化； d) 主要的原材料、生产设备、人员等发生较大变化； e) 其他产品要求发生变化的情况。 5.2 策划的内容 5.2.1 策划由技术部负责组织，其它相关部门参与。 5.2.2 策划时应确定产品的具体要求和满足这些要求所需的过程，并对这些过程进行策划，以确保 最终的控制方案应是最优化的方案，并适于达到控制要求。 5.2.3 当出现5.1.2条款所规定的情形时，应策划如下内容： a) 根据顾客的要求、产品的相关技术标准和规范等确定产品的具体要求，如产品要求没有 规定或无相关产品的技术标准，则开发部部应确定产品的技术要求或标准； b) 过程的管理目标和指标要求； c) 过程的质量风险及其相应的控制措施； d) 过程管理的职责与分工； e) 确保过程有效运行、产品满足要求所需的资源；

过程控制工程课后习题参考答案-前三章

过程控制工程课后习题参考答案-前三章

过程控制工程 第一章单回路控制系统 1.1 何谓控制通道？何谓干扰通道？它们的特性对控制系统质量有什么影响？ 控制通道——是指操纵变量与被控变量之间的信号联系； 干扰通道——是指干扰作用与被控变量之间的信号联系。 （1）控制通道特性对系统控制质量的影响：（从K、T、τ三方面） 控制通道静态放大倍数越大，系统灵敏度越高，余差越小。但随着静态放大倍数的增大，系统的稳定性变差。 控制通道时间常数越大，经过的容量数越多，系统的工作频率越低，控制越不及时，过渡过程时间越长，系统的质量越低，但也不是越小越好，太小会使系统的稳定性下降，因此应该适当小一些。 控制通道纯滞后的存在不仅使系统控制不及时，使动态偏差增大，而且还还会使系统的稳定性降低。 （2）干扰通道特性对系统控制质量的影响：

（从K、T、τ三方面） 干扰通道放大倍数越大，系统的余差也越大，即控制质量越差。 干扰通道时间常数越大，阶数越高，或者说干扰进入系统的位置越远离被控变量测量点而靠近控制阀，干扰对被控变量的影响越小，系统的质量则越高。 干扰通道有无纯滞后对质量无影响，不同的只是干扰对被控变量的影响向后推迟一个 。 纯滞后时间τ 1.2 如何选择操纵变量？ 1）考虑工艺的合理性和可实现性； 2）控制通道静态放大倍数大于干扰通道静态放大倍数； 3）控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小，一般要求小于干扰通道 时间常数。干扰动通道时间常数越大 越好，阶数越高越好。 4）控制通道纯滞后越小越好。 1.3 控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响？对控制系统的动态质量有何影响？ 比例度δ越小，系统灵敏度越高，余差越小。

自动控制原理_课后习题及答案

第一章绪论 1-1试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点. 解答：1开环系统 (1)优点:结构简单，成本低，工作稳定。用于系统输入信号及扰动作 用能预先知道时，可得到满意的效果。 (2)缺点：不能自动调节被控量的偏差。因此系统元器件参数变化， 外来未知扰动存在时，控制精度差。 2 闭环系统 ⑴优点：不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量 偏离给定值，都会产生控制作用去清除此偏差，所以控制精度较高。 它是一种按偏差调节的控制系统。在实际中应用广泛。 ⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法工作。 1-2 什么叫反馈？为什么闭环控制系统常采用负反馈？试举例说明之。 解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反馈。 闭环控制系统常采用负反馈。由1-1中的描述的闭环系统的优点所证 明。例如，一个温度控制系统通过热电阻（或热电偶）检测出当前炉 子的温度，再与温度值相比较，去控制加热系统，以达到设定值。 1-3 试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型（线性，非线性，定常，时变）？ （1） （2） （3） （4） （5）

（6） （7） 解答：（1）线性定常（2）非线性定常（3）线性时变 （4）线性时变（5）非线性定常（6）非线性定常 （7）线性定常 1-4如图1-4是水位自动控制系统的示意图，图中Q1，Q2分别为进水流量和出水流量。控制的目的是保持水位为一定的高度。 试说明该系统的工作原理并画出其方框图。 题1-4图水位自动控制系统 解答： (1) 方框图如下： ⑵工作原理：系统的控制是保持水箱水位高度不变。水箱是被控对象，水箱的水位是被控量，出水流量Q2的大小对应的水位高度是给定量。当水箱水位高于给定水位，通过浮子连杆机构使阀门关小，进入流量减小，水位降低，当水箱水位低于给定水位时，通过浮子连杆机构使流入管道中的阀门开大，进入流量增加，水位升高到给定水位。 1-5图1-5是液位系统的控制任务是保持液位高度不变。水箱是被控对象，水箱液位是被控量，电位器设定电压时（表征液位的希望值Cr）是给定量。

(完整版)过程控制系统与仪表课后习题答案完整版汇总

第1章思考题与习题 1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？ 解答： 1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富 3．控制多属慢过程参数控制 4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式 5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？ 解答： 过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。 组成：参照图1-1。 1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？ 解答： 分类方法说明： 按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。 通常分类： 1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统 （2）随动控制系统 （3）程序控制系统 2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统 （2）前馈控制系统 （3）前馈—反馈复合控制系统 1-5 什么是定值控制系统? 解答： 在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。

1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？ 解答： 被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。 被控对象的动态特性：。系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。 二者之间的关系： 1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性？ 解答： 稳态： 对于定值控制，当控制系统输入（设定值和扰动）不变时，整个系统若能达 到一种平衡状态，系统中各个组成环节暂不动作，它们的输出信号都处于相对静 止状态，这种状态称为稳态（或静态）。 动态： 从外部扰动出现、平衡状态遭到破坏、自动控制装置开始动作，到整个系统 又建立新的稳态（达到新的平衡）、调节过程结束的这一段时间，整个系统各个环节的状态和参数都处于变化的过程之中，这种状态称为动态。 在实际的生产过程中，被控过程常常受到各种振动的影响，不可能一直工作在稳态。只有将控制系统研究与分析的重点放在各个环节的动态特性，才能设计出良好的控制系统。 1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些？各自的定义是什么？ 解答： 单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。 衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n； 过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A； y与最终稳态值y（∞）之比的百分数σ； 超调量：第一个波峰值 1

《控制工程基础》王积伟_第二版_课后习题解答(完整)

第一章 3 解：1)工作原理：电压u2反映大门的实际位置，电压u1由开（关）门开关的指令状态决定，两电压之差△u＝u1－u2驱动伺服电动机，进而通过传动装置控制 大门的开启。当大门在打开位置，u2＝u 上：如合上开门开关，u1＝u 上 ，△u＝0， 大门不动作；如合上关门开关，u1＝u 下 ，△u<0，大门逐渐关闭，直至完全关闭， 使△u＝0。当大门在关闭位置，u2＝u 下：如合上开门开关，u1＝u 上 ，△u>0，大 门执行开门指令，直至完全打开，使△u＝0；如合上关门开关，u1＝u 下 ，△u＝0，大门不动作。 2)控制系统方框图 4 解：1)控制系统方框图

2)工作原理： a)水箱是控制对象，水箱的水位是被控量，水位的给定值h ’由浮球顶杆的长度给定，杠杆平衡时，进水阀位于某一开度，水位保持在给定值。当有扰动（水的使用流出量和给水压力的波动）时，水位发生降低（升高），浮球位置也随着降低（升高），通过杠杆机构是进水阀的开度增大（减小），进入水箱的水流量增加（减小），水位升高（降低），浮球也随之升高（降低），进水阀开度增大（减小）量减小，直至达到新的水位平衡。此为连续控制系统。 b) 水箱是控制对象，水箱的水位是被控量，水位的给定值h ’由浮球拉杆的长度给定。杠杆平衡时，进水阀位于某一开度，水位保持在给定值。当有扰动（水的使用流出量和给水压力的波动）时，水位发生降低（升高），浮球位置也随着降低（升高），到一定程度后，在浮球拉杆的带动下，电磁阀开关被闭合（断开），进水阀门完全打开（关闭），开始进水（断水），水位升高（降低），浮球也随之升高（降低），直至达到给定的水位高度。随后水位进一步发生升高（降低），到一定程度后，电磁阀又发生一次打开（闭合）。此系统是离散控制系统。 2-1解： （c ）确定输入输出变量（u1，u2） 22111R i R i u += 222R i u = ?-= -dt i i C u u )(1 1221 得到：11 21221222 )1(u R R dt du CR u R R dt du CR +=++ 一阶微分方程 （e ）确定输入输出变量（u1，u2） ?++=i d t C iR iR u 1 211 R u u i 2 1-=

过程策划程序

1.目的和范围 为了确保对顾客承诺的实现,促进与涉及的每一个人的联系,以确保所要求的步骤按时完成,促进对所需更改的早期识别,避免晚期更改,以最低的成本及时提供优质的产品。 本程序适用于对TGR公司新产品样件试制、试生产、生产的过程设计和开发，产品和过程确认，反馈、评定和纠正措施，以及制定控制计划方法的控制。 2.术语 无 3.职责 2.1 工程部是本程序的归口管理部门。负责与组织成立由所有职能部门参加的项目小组小组，并负责监督策划过程和控制计划过程。 2.2 项目小组对顾客所提出的设计、性能要求和制造过程评定其可行性，理解和识别顾客的需要、期望和要求,确定每一小组成员的任务和职责。必要时，吸收顾客和分承包方进行质量策划。 4.程序内容 4.1 策划的时机 4.1.1在顾客与TGR公司签定新产品采购协议/合同时,着手进行产品质量先期策划。 4.1.2在产品改进时，应进行产品质量先期策划。 4.2策划的主要阶段 4.2.1计划和确定项目 4.2.2过程设计和开发 4.2.3产品和过程确认 4.2.4反馈、评定和纠正措施 4.3 策划依据的原则 4.3.1过程策划是以项目小组活动为主的，过程策划项目小组的工作执行《项目

管理工作指导》。 4.3.2过程策划项目小组应建立相互间联系渠道,并在策划中安排联系的方式。 4.3.3每个阶段都应确定其策划的输入和输出以及策划所采用方法。 4.3.4当公司在某些问题确定困难时,多方论证小组则必须与顾客和供应商建立联络,邀请他们参加小组的活动。 4.3.5过程策划的结果必须形成文件(即质量计划),计划的实施依赖于对其有关人员的培训,人力资源部应将其列入培训计划中。 4.3.6为加快过程开发进度,适当时可积极采用“同步技术”即在有关阶段，步骤滚动时可以交叉进行，力求同步。 4.3.7在策划中遇到的问题,小组采用多方论证的方式解决。 4.3.7按进度表完成策划活动,当不能在规定的起始/完成时间实施和结束活动时,应履行进度调整和审批程序。 4.4过程策划的基本步骤及其要求： 4.4.1过程策划的步骤和输入输出要求执行《过程策划指导书》。 4.4.2策划的结果应形成相应的文件并制定控制计划，控制计划的目的是协助按顾客要求制造出优质产品，它是通过为总体设计、选择和实施增值性控制方法以提供结构性的途径来达到上述目标，控制计划在整个产品寿命周期中被保持并使用，最终，控制计划作为一动态文件，反映当前使用的控制方法和测量系统，控制计划随着测量系统和控制方法的评价和改进做相应的修订。 4.5 产品质量先期策划所形成的文件和质量记录应按“文件和资料控制程序”和“质量记录管理程序”规定标识、管理和保存。 5 记录/相关文件 文件和资料控制 质量记录控制 项目管理工作指导 过程策划指导

自动控制原理_课后习题及答案

第一章绪论 1- 1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点. 解答：1 开环系统 （1）优点:结构简单，成本低，工作稳定。用于系统输入信号及扰动作用能预先知道时，可得到满意的效果。 （2）缺点：不能自动调节被控量的偏差。因此系统元器件参数变化，外来未知扰动存在时，控制精度差。 2 闭环系统 ⑴优点：不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量偏离给定 值，都会产生控制作用去清除此偏差，所以控制精度较高。它是一种按偏差 调节的控制系统。在实际中应用广泛。 ⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法工作。 1- 2 什么叫反馈？为什么闭环控制系统常采用负反馈？试举例说明之。 解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反馈。闭环控制系统常采用负反馈。由1-1 中的描述的闭环系统的优点所证明。例如，一个温度控 制系统通过热电阻（或热电偶）检测出当前炉子的温度，再与温度值相比较，去控制加热系统，以达到设定值。 1- 3 试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型（线性，非线性，定常，时变）？ （1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） 解答：（1）线性定常（2）非线性定常（3）线性时变（4）线性时变（5）非线性定常（6）非线性定常（7）线性定常 1-4如图1-4是水位自动控制系统的示意图，图中Q1, Q2分别为进水流量和出水流量。控制的目的是保持水位为一定的高度。试说明该系统的工作原理并画出其方框图。 题1-4 图水位自动控制系统 解答： （1）方框图如下：

给定水位 实际水温 浮子 杠杆 阀门 水箱 ⑵工作原理：系统的控制是保持水箱水位高度不变。水箱是被控对象，水箱 的水位是被控量，出水流量Q2的大小对应的水位高度是给定量。当水箱水位 高于给定水位，通过浮子连杆机构使阀门关小，进入流量减小，水位降低， 当水箱水位低于给定水位时，通过浮子连杆机构使流入管道中的阀门开大， 进入流量增加，水位升高到给定水位。 1- 5图1-5是液位系统的控制任务是保持液位高度不变。水箱是 被 控对象，水箱液位是被控量，电位器设定电压时（表征液 位的希望值Cr ）是给定量。 题1-5图 液位自动控制系统 解答： （1） 液位自动控制系统方框图: （2）当电位器电刷位于中点位置（对应Ur ）时，电动机不动，控制阀门有一 定的开度，使水箱中流入水量与流出水量相等。 从而液面保持在希望高度上 一旦流入水量或流出水量发生变化，例如当液面升高时，浮子位置也相应升 高，通过杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移，从而给电动机提供一事实 上的控制电压，驱动电动机通过减速器减小阀门开度，使进入水箱的液位流 量减少。此时，水箱液面下降，浮子位置相应下降，直到电位器电刷回到中 点位置，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度。反之，若水箱液位下 降，则系统会自动增大阀门开度，加大流入量，使液位升到给定的高度。 1-6题图1-6是仓库大门自动控制系统的示意图，试说明该系统的工作原 理，并画出其方 框图 题1-6图仓库大门自动控制系统示意图 解答： （1）仓库大门自动控制系统方框图:

过程策划控制程(精)

1.目的 为了确定并策划直接影响产品质量的过程。 2.适用范围 适用于本厂产品生产过程的策划和确定。 3.定义 过程策划：批量生产前由供方实行的对所有所需资源如工装、设备、工艺、方法、人员和运输等进行的一系列活动，以确保加工过程与工艺流程的顺利实施。 4.职责 4.1技术开发部负责过程策划的归口管理，负责产品工艺、技术要求、制造过程的策划。 4.2生产准备部负责产品生产过程中所需工装、设备、工具配置的策划。 4.3计划供应部负责产品生产所需原材料、外购外协件采购的策划和服务过程的策划。 4.4质保部负责产品在生产过程中，质量保证的计划和手段的策划。 4.5生产部负责生产过程中，定置管理、物流、运输、缩短生产周期，最小库存量等方面的策划。 4.6厂办人事教育室负责生产过程中所需人力资源配置的策划。 4.7财务部负责生产过程中，所需财务资源的策划。 4.8各部门负责人须对本部门所策划的任务与各部门配合，保障其系统性。 4.9管理者代表须对各部门的策划工作进行有效的控制和协调。 5.工作程序 5.1过程的策划的确定 5.1.1由厂长确定新产品的开发设计和老产品的重大更改任务，确定并组织项目小组，指定项目小组负责人。 5.1.2各部门负责人在工厂下达任务后及时在产品开发和更改的同时、批量生产

前开展对所需过程（如设计过程、采购过程、生产过程、检验过程和服务过程等） 进行确定。确定哪些过程直接影响产品质量。 5.2过程策划的时机： 5.2.1新的/更改的产品； 5.2.2过程更改； 5.2.3停产六个月以后重新投产的产品； 5.3过程策划的内容 5.3.1过程策划项目小组针对产品的技术要求、工艺要求及用户特殊要求，对所需资源和配置时间提出计划，编制里程碑计划、网络计划等详细计划。其内容一般包括如下内容： a.工艺文件的编制、一般工序、特殊工序、关键工序的确定； b.生产策划； c. 工装、夹具、检测器具的设计制造； d. 对分供方的采购（产品、原材料、辅料）； e. 生产设备的提供； f. 外协的配合（外部开发） g.即时更新过程开发计划。 5.3.2技术开发部根据产品的技术要求、质量要求和顾客的特殊要求，编制工艺规程、检验规程、主辅材料消耗定额、专用工装、夹具、检测器具。 5.3.3计划供应部根据技术开发部提供的主辅材料消耗定额，拟定分供方的选择原材料、外购/外协件的采购计划，对服务过程进行策划。 5.3.4生产准备部在过程策划时对生产所需的设备、工装、夹具、检测器具拟定制造计划。 5.3.5技术开发部针对一般工序、特殊工序、关键工序，对工序能力和机器能力（如需要）拟制能力调查计划，并按规定的方法验证过程能力。 5.3.6质量保证部依据技术开发部提供的新产品的质量要求与技术开发部配合，

过程控制系统与仪表习题答案

第3章 习题与思考题 3-1 什么是控制器的控制规律控制器有哪些基本控制规律 解答： 1）控制规律：是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。 2）基本控制规律：位式控制、比例控制、比例积分控制、比例微分控制和比例积分微分控制。 3-2 双位控制规律是怎样的有何优缺点 解答： 1）双位控制的输出规律是根据输入偏差的正负，控制器的输出为最大或最小。 2）缺点：在位式控制模式下，被控变量持续地在设定值上下作等幅振荡，无法稳定在设定值上。这是由于双位控制器只有两个特定的输出值，相应的控制阀也只有两个极限位置，总是过量调节所致。 3）优点：偏差在中间区内时，控制机构不动作，可以降低控制机构开关的频繁程度，延长控制器中运动部件的使用寿命。 3-3 比例控制为什么会产生余差 解答： 产生余差的原因：比例控制器的输出信号y 与输入偏差e 之间成比例关系： 为了克服扰动的影响，控制器必须要有控制作用，即其输出要有变化量，而对于比例控制来讲，只有在偏差不为零时，控制器的输出变化量才不为零，这说明比例控制会永远存在余差。 3-4 试写出积分控制规律的数学表达式。为什么积分控制能消除余差 解答： 1）积分控制作用的输出变化量y 是输入偏差e 的积分：? =edt T y 11 2）当有偏差存在时，输出信号将随时间增大（或减小）。当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。因而积分控制器组成控制系统可以到达无余差。 3-5 什么是积分时间试述积分时间对控制过程的影响。 解答：

1）?=edt T y 1 1 积分时间是控制器消除偏差的调整时间，只要有偏差存在，输出信号将随时间增大（或减小）。只有当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。 2） 在实际的控制器中，常用积分时间Ti 来表示积分作用的强弱，在数值上，T i =1／K i 。显然，T i 越小，K i 就越大，积分作用就越强，反之亦然。 3-6 某比例积分控制器输入、输出范围均为4～20mA ，若将比例度设为100%、积分时间设为2min 、稳态时输出调为5mA ，某时刻，输入阶跃增加，试问经过5min 后，输出将由5mA 变化为多少 解答： 由比例积分公式：??? ? ??+=?edt T e P y 111分析： 依题意：%1001==p K p ，即K p =1, T I = 2 min , e ＝＋； 稳态时：y 0＝5mA ， 5min 后：mA edt T e P y y )7.05()52.02 12.0(151110±=??±±?+=???? ??++ =? 3-7 比例控制器的比例度对控制过程有什么影响调整比例度时要注意什么问题 解答：P74 1）控制器的比例度P 越小，它的放大倍数p K 就越大，它将偏差放大的能力越强，控制力也越强，反之亦然，比例控制作用的强弱通过调整比例度P 实现。 2）比例度不但表示控制器输入输出间的放大倍数，还表示符合这个比例关系的有效输入区间。一表的量程是有限的，超出这个量程的比例输出是不可能的。 所以，偏差的变化使控制器的输出可以变化全量程（16mA ），避免控制器处于饱和状态。 3-8 理想微分控制规律的数学表达式是什么为什么常用实际为分控制规律 解答：

自动控制原理课后习题答案

第一章引论 1-1 试描述自动控制系统基本组成，并比较开环控制系统和闭环控制系统的特点。答： 自动控制系统一般都是反馈控制系统，主要由控制装置、被控部分、测量元件组成。控制装置是由具有一定职能的各种基本元件组成的，按其职能分，主要有给定元件、比较元件、校正元件和放大元件。如下图所示为自动控制系统的基本组成。 开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向作用，而没有反向联系的控制过程。此时，系统构成没有传感器对输出信号的检测部分。开环控制的特点是：输出不影响输入，结构简单，通常容易实现；系统的精度与组成的元器件精度密切相关；系统的稳定性不是主要问题；系统的控制精度取决于系统事先的调整精度，对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。 闭环控制的特点是：输出影响输入，即通过传感器检测输出信号，然后将此信号与输入信号比较，再将其偏差送入控制器，所以能削弱或抑制干扰；可由低精度元件组成高精度系统。 闭环系统与开环系统比较的关键，是在于其结构有无反馈环节。 1-2 请说明自动控制系统的基本性能要求。 答： 自动控制系统的基本要求概括来讲，就是要求系统具有稳定性、快速性和准确性。 稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。稳定性通常由系统的结构决定与外界因素无关。对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值（例如恒温控制系统）。对随动系统，被控制量始终跟踪参量的变化（例如炮轰飞机装置）。 快速性是对过渡过程的形式和快慢提出要求，因此快速性一般也称为动态特性。在系统稳定的前提下，希望过渡过程进行得越快越好，但如果要求过渡过程时间很短，可能使动态误差过大，合理的设计应该兼顾这两方面的要求。 准确性用稳态误差来衡量。在给定输入信号作用下，当系统达到稳态后，其实际输出与所期望的输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的精度越高，准确性越好。当准确性与快速性有矛盾时，应兼顾这两方面的要求。 1-3 请给出图1-4炉温控制系统的方框图。 答：

产品实现过程策划程序

产品实现过程策划程序集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

1、目的： 确保组织为策划产品实现所需之过程控制。 2、范围： 适用于产品从接受审查（评审）至交付后及服务等过程之管制。 3、权责： 3.1产品审查：市场部、工程部、品质部、资材部、生产部等相关部门 3.2样品确认：工程部、生产部、品质部 3.3产量及生产管理：生产部 3.4交付与仓储管管理：资材部 3.5售后服务：市场部、品质部 3.6资源提供：总经理 3.7数据分析：品质部 4、定义：无 5、作业内容： 5.1产品实现过程的策划。 5.1.1业务部跟单人员接获客户之相关订单信息后依据《顾客要求评审程 序》及相关信息对客户要求及法律法规要求传阅相关部门评审后并 将评审结果书面回馈给客户，并保存其相关记录。 5.1.2业务部跟单人员对顾客反馈的产品的信息或服务的信息进行记录并反 馈相关部门。 5.1.3工程部依据顾客要求按《生产及服务过程控制程序》进行样品制作。 5.1.4必要时工程部制作样品放置于样品柜中供顾客选择参考。 5.1.5生产部依据《生产和服务过程控制程序》制订产品及服务的【作业规 范】﹑【操作规范】等文件资料并在现场进行宣导周知。 5.1.6品质部依据《不合格品控制程序》制订相关品质管理要求﹑品质目标 ﹑各项监控与测试﹑确认﹑验证等过程之【检验规范】并知会相关权 责部门。 5.1.7仓库依据《产品防护及管理程序》对产品进行仓储管理与交货作业的 管理。 5.1.8业务部跟单人员依据《顾客要求评审程序》﹑《客户满意度调查程 序》、进行客户意见调查与整理分析。

最新过程控制练习题(带答案)

练习题 一、填空题1．定比值控制系统包括：（开环比值控制系统）、（单闭环比值控制系统）和（双闭环比值控制系统）。 2．控制阀的开闭形式有（气开）和（气关）。3．对于对象容量滞后大和干扰较多时，可引入辅助变量构成（串级）控制系统，使等效对 象时间常数（减少），提高串级控制系统的工作频率。 4．测量滞后包括测量环节的（容量滞后）和信号测量过程的（纯滞后）。5．锅炉汽包水位常用控制方案为：（单冲量水位控制系统）、（双冲量控制系统）、（三冲量控制系统）。 6．泵可分为（容积式）和（离心式）两类，其控制方案主要有：（出口直接节流）、（调节泵的转速）、（调节旁路流量）。 7．精馏塔的控制目标是，在保证产品质量合格的前提下，使塔的总收益最大或总成本最小。具体对一个精馏塔来说，需从四个方面考虑，设置必要的控制系统，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（约束条件控制）和（质量控制）。 1.前馈控制系统的主要结构形式包括：单纯的前馈控制系统、（前馈反馈控制系统）和（多变量前馈控制系统）。 2.反馈控制系统是具有被控变量负反馈的闭环回路，它是按着（偏差）进行控制的；前馈控制系统是按（扰动）进行的开环控制系统。 3.选择性控制系统的类型包括：（开关型）、（连续型）和（混合型）。 4.常用控制阀的特性为（线性）、（快开）、（对数）、和（抛物线）特性。 5.阀位控制系统就是在综合考虑操纵变量的（快速性）、（经济性）、（合理性）、和（有效性）基础上发展起来的一种控制系统。 6.压缩机的控制方案主要有：（调速）、（旁路）和节流。 7.化学反应器在石油、化工生产中占有很重要的地位，对它的控制一般有四个方面，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（质量控制）和（约束条件控制）。 二、简答题1．说明生产过程中软保护措施与硬保护措施的区别。 答：所谓生产的软保护措施，就是当生产短期内处于不正常情况时，无须像硬保护措施那样硬性使设备停车，而是通过一个特定设计的自动选择性控制系统，以适当改变控制方式来达到自动保护生产的目的。这样就可以减少由于停车而带来的巨大经济损失。而硬保护措施将使得生产设备停车。 2．前馈控制主要应用在什么场合？答：前馈控制主要用于下列场合： （1）干扰幅值大而频繁，对被控变量影响剧烈，单纯反馈控制达不到要求时；（2）主要干扰是可测不可控的变量； （3）对象的控制通道滞后大，反馈控制不及时，控制质量差时，可采用前馈一反馈控制系统，以提高控制质量。 3．怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律? 答：串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量，对主变量要求较高，一般不允许有余差，所以主控制器一般选择比例积分控制规律，当对象滞后较大时，也可引入适当的微分作用。 串级控制系统中对副变量的要求不严。在控制过程中，副变量是不断跟随主控制器的输出变化而变化的，所以副控制器一般采用比例控制规律就行了，必要时引入适当的积分作用，而微分作用一般是不需要的。

(完整版)自动控制原理课后习题及答案

第一章 绪论 1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点. 解答：1开环系统 (1) 优点:结构简单，成本低，工作稳定。用于系统输入信号及扰动作用能预先知道时，可得到满意的效果。 (2) 缺点：不能自动调节被控量的偏差。因此系统元器件参数变化，外来未知扰动存在时，控制精度差。 2 闭环系统 ⑴优点：不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量 偏离给定值，都会产生控制作用去清除此偏差，所以控制精度较高。它是一种按偏差调节的控制系统。在实际中应用广泛。 ⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法工作。 1-2 什么叫反馈？为什么闭环控制系统常采用负反馈？试举例说 明之。 解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反馈。 闭环控制系统常采用负反馈。由1-1中的描述的闭环系统的优点所证明。例如，一个温度控制系统通过热电阻（或热电偶）检测出当前炉子的温度，再与温度值相比较，去控制加热系统，以达到设定值。 1-3 试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型（线性，非 线性，定常，时变）？ （1）22 ()()() 234()56()d y t dy t du t y t u t dt dt dt ++=+ （2）()2()y t u t =+ （3）()()2()4()dy t du t t y t u t dt dt +=+ （4）() 2()()sin dy t y t u t t dt ω+= （5）22 ()() ()2()3()d y t dy t y t y t u t dt dt ++= （6）2() ()2() dy t y t u t dt +=

产品实现的策划和过程控制程序

产品实现的策划和过程控制程序 1 目的 针对特定产品、项目或合同要求对所需的过程进行策划，确保公司实现过程的策划与管理体系的其它要求相一致，对制造、安装、改造和维保服务有效控制，以确保满足顾客的需求和期望。 2 范围 适用于对制造、安装、改造过程和维保过程的确认，产品的防护、交付和交付后的活动，标识和可追溯性，顾客财产的控制。适用于与特定产品、项目或合同有关的质量策划的控制及相应的质量计划的编制、实施和控制。 3 术语与定义 无。 4 职责 4.1 质量管理部负责电梯制造、安装、调试、大修、改造、客户意见处理及技术支持服务过程的监督控制，产品质量特性的监视和控制，组织编制质量计划、管理方案，对质量计划、管理方案涉及的相关部门的实施情况进行监督检查。 4.2 生产部负责电梯制造全过程的控制：编制必要的作业指导书与相应的工艺规程，组织实施产品生产过程中的批次管理，生产现场的环境管理、物流管理和生产活动的协调安排、进度监控，生产设备、工装模具管理、标识和可追溯性的控制。配合质量管理部对质量计划、管理方案的编制及对相关部门的实施情况进行监督检查。 4.3 售后服务部负责电梯的安装、改造、大修、维修保养服务过程的控制，编制必要的作业指导书及相应的操作规程，负责标识和可追溯性的控制，负责客户意见处理及技术支持服务过程的控制，。 4.4 销售部负责产品介绍、报价、合同的签订、客户意见处理。 4.5 各部门：负责实施相应的质量计划、管理方案内容。 5. 工作程序 5.1 产品实现的策划 5.1.1 常规产品已通过管理体系策划，建立了管理体系文件，对常规产品实现直接过程及支持过程均有相关文件进行控制（如作业指导、工艺文件等），不再制订质量计划。 5.1.2 对特定产品、项目或合同必须编制质量计划。表述质量管理体系过程及如何应用于具体的产品、项目和合同的文件称为质量计划。质量计划以适于公司运作的方式形成文件。 5.1.3 编制质量计划的时机： 5.1.3.1 产品、工艺技术或材料改进，技术革新或设备改造； 5.1.3.2 销售合同中顾客对产品有特定要求； 5.1.3.3 现有管理体系文件未能涵盖的特殊事项。 5.1.4 质量计划的内容 5.1.4.1 针对特定产品、项目或合同确定管理目标等； 5.1.4.2 针对特定产品、项目或合同所需建立的过程和子过程，确定关键过程和活动，并对过程或涉及的活动规定途径，形成文件； 5.1.4.3 确定并提供上述过程所需的资源、运作阶段的划分、人员职责权限和相互关系； 5.1.4.4 确定过程涉及的验证和验收准则；对过程和产品重要性或关键特性，应安排测量和监控活动； 5.1.5 质量计划的编制原则： 5.1.5.1 质量计划的内容要根据策划的内容和结果来确定； 5.1.5.2 符合管理方针与管理目标，并与管理体系文件中的内容协调一致； 5.1.5.3 可引用已有的管理体系文件中的相关内容，并根据特殊的要求编制新的内容； 5.1.5.4 质量计划可作为独立的文件，也可根据需要作为其他文件（如项目计划等）的一部分。