发布时间 : 星期四 文章《自动化仪表和过程控制习题和思考题》更新完毕开始阅读
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习题七
1、 某一控制系统中，有一台直通双座调节阀，被控介质为水，最大流量为：
Qmax?100m3/h，其最小压差为：?Pmin?0.05MPa，最小流量为：
3Qmin?20m/h，最大压差为：?Pmax?0.5MPa，S=0.5，试决定调节阀的流
量特性，并求调节阀的口径Dg,dg?
解：（1）S?0.5 , ?应选对数流量特性（理想）的调节阀；
（2）因为被控介质为非压缩流体，故
Cmax?10Qmax??Pmin?10?100?1?141.4 30.05?10 故选直通双座阀，尺寸为：dg?125mm , Dg?125mm ; 此时：C?250 ,
Cmax?0.5656 , 故留有余量，满足要求。 C
2、如图所示系统，已知介质过热时，易结焦。（1）画出系统方框图； （2）调节阀应选气开阀还是气关阀？
（3）调节器TC和调节器PC应该是正作用还是反作用？
PCTC蒸汽 介质入 热交换器 介质出
（1）
SP??Xm1Gc1(s)Gc2(s)Gv(s)Gm2(s)G02(s)Y2(s)G01(s)Y1(s)?Xm2Gm1(s)
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（2）应选气开阀(+)；
（3）副调节器为：反作用（-）；主调节器为：反作用（-）。
3、如下图所示反应器温度控制系统。要求：（1）画出控制系统方框图；（2）巳知反应器温度不能过高，否则会发生事故，试确定调节阀的气开、气关型式；（3）确定主调节器与副调节器的正、反作用。
解：（1）
SP??Xm1Gc1(s)Gc2(s)Gv(s)Gm2(s)G02(s)Y2(s)G01(s)Y1(s)?Xm2Gm1(s)
（2）应选气关阀(-)；
（3）副调节器为：正作用（+）；主调节器为：正作用（+）。
习题八
1、描述对象数学模型的特征参数有哪些？哪些被称为动态参数？哪些被称为静态参数？为什么？
答：K,T,?。T,?为动态特性参数，K为静态特性参数。
2、如图所示液位系统，其输入量为Q，输出量为Q2(Q2为被调参数),C1,C2为容量系数，并设R1,R2均为线性液阻，试求： （1）对象的微分方程组；（2）画出对象的方块图； （3）利用方框图的简化，求其传递函数：G0(S)?
QR2Q2Q2(S). Q(S)R1 精心整理 h学习帮手h2C11C2Q1word完美格式
解：（1）对象的微分方程组：
h1?h2?dh1C?q?q q?11?1dtR1? ?
?Cdh2?q?q q?h22122?dtR2? （2）设对象为零初始条件，对以上各式进行拉氏变换，可得对象的方框图：
Q(s)?1/c1s?H1(s)Q1(s)1/R11/c2s1/R2Q2(s)??H2(s) （3）由此得到对象的传递函数为： G0(s)?
Q2(s)1? Q(s)R1R2C1C2s2?(R1C1?R2C2?R2C1)s?13、一液位对象，其阶跃响应特性实验结果为: t(sec) 0 10 20 40 60 80 100 140 180 250 300 400 500 600 … h(cm) 0 0 0.2 0.8 2 3.6 5.4 8.8 11.8 14.4 16.6 18.4 19.2 19.6 19.6
阶跃扰动量为:?u?20%,试用一阶纯滞后近似计算法求取对象的数学模型。
解：将对象用带纯滞后的一阶环节来近似： （1）K?19.6?98(cm) 0.2 （2）对实验数据无因次化，进而绘出飞升曲线，从曲线查得：
** h(t1)?0.39?t1?123(s) h(t2)?0.63?t2?192(s)
???2t1?t2?54(s) T?2(t2?t1)?138(s) （3）故，对象的传递函数为： G0(s)?H(s)K??s98?e?e?54s ?(s)Ts?1138s?1?t?54138 其阶跃响应为：h(t)?19.6(1?e) t?54(s)。
（验算其拟合误差为0.01，故拟合正确）。
4、某一对象在阶跃扰动1.5mA作用下，其响应的变化情况为： t(sec) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 …. …. 精心整理 学习帮手
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h(cm) 4 4.2 4.5 4.8 5.1 5.34 5.6 5.75 5.85 5.9 6 …. 6 试用两点法求该对象的数学模型。
解：应用两点法，对象用一个二阶环节来近似，可求得：
K?6?4?1.33(mV/mA), T1?2.78(s), T2?1.56(s) 1.5K1.33?
(T1s?1)(T2s?1)(2.78s?1)(1.56s?1)t2.78t1.56 ?G0(s)?其阶跃响应为： y(t)?1?2.28e*??1.28e?
5、图示液位对象的输入量为Q1，流出量为Q2,Q3，液位h为被控参数。设c为容量系数，并设R1,R2,R3均为线性液阻，试求
a) 对象的微分方程组； b) 画出对象的方框图； c) 对象的传递函数：G0(S)?
R1H(S). Q1(S)Q1R2CQ2hR3Q3 解：（1）对象的方框图：
Q3(s)1/R3Q1(s)??1/csH(s)?Q2(s)1/R2
（2） ?G0(s)?H(s)K? (K?R2//R3,T?(R2//R3)?C) Q1(s)Ts?1
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