1、第 1 页共 8 页复习：看图分析题：1下图为某控制系统采用 I 调节时，在不同的积分速度 S0 下的响应过程。试说明图示箭头方向代表积分速度 S0 作何种改变？并总结积分速度 S0 改变对响应过程影响。1答：图示箭头方向代表积分速度 S0 作增大改变。增大积分速度将会降低控制系统的稳定程度，直到最后出现发散的振荡过程。积分速度愈大，调节阀的动作愈快，就愈容易引起和加剧振荡，与此同时，振荡频率将愈来愈高，最大动态偏差则愈来愈小。被调量最后都没有偏差，这是 I 调节器的特点。第 2 页共 8 页2下图为某控制系统采用 PD 调节时，不同的微分时间 TD 下的响应过程。试说明图示箭头方向代表微分时
2、间 TD 作何种改变？并总结微分时间 TD 改变对响应过程影响。2答：图示箭头方向代表微分时间 TD 作减小改变。微分调节动作总是力图抑止被调量的振荡，它有提高控制系统稳定性的作用。适度引入微分动作后，可以允许稍许减小比例带，同时保持衰减率不变。大多是 PD 控制系统随着微分时间增大，其稳定性提高，表现在可以减少偏差，减少短期最大偏差和提高了振荡频率。但某些特殊系统也有例外，当 TD 超出某一上限值后，系统反而变得不稳定了。第 3 页共 8 页3. 对象的阶跃响应曲线如下图。用一阶惯性环节加纯迟延来近似对象的阶跃响应曲线，试用作图法来辨识系统的传递函数。3. 答： uyk)0(u(t)y(t)
3、uu(t)u第 4 页共 8 页计算题1对某温度控制系统采用 PID 调节器。在调节阀扰动量 =40%时，测得温度控制对象的阶跃响应特性参数：稳定时温度变化 ()=30 ；时间常数 T=100s；纯迟延时间 =10s。温度变送器量程为 0100,且温度变送器和调节器均为 DDZ-型仪表。试用动态特性参数法（Z-N 公式）选择 PID 调节器参数，已知干扰系数 F 计算公式中的 =1.73，试求调节器 、T I、T D 的刻度值。1 解： 采用动态特性参数法，按 Z-N 公式： 0.1 )(2.Kc计算等效调节器的等效比例增益，即： )/(%12)(3/. CT因为等效调节器用调节器、变送器和调
4、节阀组成，因此：vmcK*其中变送器转换系数： )/( 0142CAKm调节阀的转换系数： %这样调节器的比例增益实际值为： 124012* vmccK相应的比例带实际值为： 3.812*c调节器积分时间 TI 的实际值为： (s)20.)(0.*.1II TT调节器微分时间 TD 的实际值为： ()5.)(5.*0.1*DD干扰系数 F 为： 2 73.2.)(1I相应的比例带刻度值为： %659*F调节器积分时间 TI 的刻度值为： (s)32.7TI调节器微分时间 TD 的刻度值为： 65.1*D第 5 页共 8 页2已知对象控制通道（包括被控对象、测量变送器、调节阀组成）阶跃响应曲线数
5、据如下表所示，调节量阶跃变化 =50%。时间/min 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2被调量 200.1 201.1 204.0 227.0 251.0 280.0 302.5时间/min 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4被调量 318.0 329.5 336.0 339.0 340.5 341.0用一阶惯性环节加纯迟延近似该对象，试用两点法确定 K、T 和 值（t 1=0.8、t 2=1.2） ；应用稳定边界法选择 PI 调节器参数 、T I。2解：81.25034k567.0)(.)(1*ytty 72.0)(4.2)(*ytty(sec).8(min)4.
6、)(1ln)(ln2*2ttT()34.5(i)9.0)(l)(1l2*1*2 tytyt系统数学模型为： seTKsG频率特性为： jjj1)(由式： 0596.1874.218074.2. crcrcrcratg由式： 694.01)(2crcrKTK所以： （2 分） 7.3.crr )(58.9285.0. sTcrcrI 第 6 页共 8 页3对某温度控制系统采用 PID 调节器。已知：临界比例带 cr=30%，临界振荡周期Tcr=40s试用稳定边界法选择 PID 调节器参数 、T I、 TD；已知干扰系数 F 计算公式中的 =1.46，试求调节器 、T I、T D 的刻度值。3解：
7、采用稳定边界法，可得调节器的比例带实际值为： %1.5067.*cr调节器积分时间 TI 的实际值为： )(305.*sTcrI调节器微分时间 TD 的实际值为： .12rD干扰系数 F 为： 46.)(1I相应的比例带刻度值为： %2.13*F调节器积分时间 TI 的刻度值为： (s)95.TI调节器微分时间 TD 的刻度值为： 4.18*D第 7 页共 8 页4已知一液位对象，其矩形脉冲响应试验结果如下表所示：t/s 0 10 20 40 60 80 100 120 140 160 180h/cm 0 0 0.2 0.6 1.2 1.6 1.8 2.0 1.9 1.7 1.6t/s 200
8、 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400h/cm 1 0.8 0.7 0.7 0.6 0.6 0.4 0.2 0.2 0.15 0.15已知矩形脉冲幅值 =30%阀门开度变化，脉冲宽度 t=20s，液位变送器量程为0200cm,且液位变送器和调节阀均为 DDZ-型仪表。试将该矩形脉冲响应曲线转换为阶跃响应曲线；用一阶惯性环节加纯迟延近似该对象，试用两点法确定 K、T 和 值（t 1=120、t 2=180） ；应用特性参数法选择 PI 调节器参数 、T I。4解：将矩形脉冲响应曲线转换为阶跃响应曲线： ，可得数据如下：)()(11tytyt/s 0 10
9、 20 40 60 80 100 120 140 160 180h/cm 0 0 0.2 0.8 2 3.6 5.4 7.4 9.3 11 12.6t/s 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400h/cm 13.6 14.4 15.1 15.8 16.4 17 17.4 17.6 17.8 17.95 18.16.0318k409.)(4()11*ytty 69.0)(4()22*ytty)(54.)(ln)(ln2*1*2 sttT)(32.7)(l)(l2*1*2 tytyt系统数学模型为： seTKsG根据 Z-N 公式： 87.1.1)(9.00. cc(s)532.4.3)(3.*.1*IIT因为等效调节器由调节器、变送器和调节阀组成，因此：vmcK*第 8 页共 8 页其中变送器转换系数： 024mK调节阀的转换系数： )/(%1A这样调节器的比例增益实际值为： 74.3 20148.* vmccK相应的比例带实际值为： 74.261*c
