填空1 前馈控制一般有四种结构形式，分别为：（ ），（ ）， （ ），（ ）。

2 工业上PID 控制器一般可以分为四类，分别为：（ ），（ ），（ ），（ ）。

（1） Smith 预估补偿控制对给定值的跟随效果比对干扰量的抑制效果要好（ ） (2) 在PID 控制中，若系统震荡剧烈，则应加大积分信号（ ）（3） 在PID 控制中，为了提高系统的响应速度，则应加大比例信号（ ） （4） 在控制系统中，控制通道时间常数的大小反映了控制作用的强弱（ ）（5） 增量型PID 算式仅仅是计算方法上的改进，并没有改变位置型PID 算式的本质（ ） （6） 串级控制系统的主回路可以看成是一个定值控制系统（ ） （7） 在模糊控制中，隶属度函数值一般不会大于1 （ ）（8） 在解耦控制中，若Λ矩阵的元素λ越接近1，表示相关通道受耦合的影响越小（ ） （9） 在选择性控制中，总有一个控制器（调节器）处于开环状态 （ ） (10) 分程控制本质上是一个单回路控制系统 （ ） (10) 均匀控制结构上与单回路控制系统完全相同 （ ）（11）自衡的非振荡过程传递函数一般可写为：s e Ts s Ks G τ-+=)1()(( )（12）不论前馈还是反馈控制系统扰动滞后f τ都不会影响控制系统的品质( ) （13）任何串级控制系统副对象的动态滞后总是比整个对象的动态滞后大( ) （14）前馈控制系统属于开环控制系统 ( )（15）在解耦控制中，相对增益λ为负值，表示严重关联 ( ) （16）实验室控制AE2000A 的控制方式中没有计算机控制( ) （17）在实验室DCS 中，JX-300的所有卡件均为热插拔卡件 ( )（18）鲁棒控制是基于含有不确定性的非精确数学模型来设计系统控制器。

( ) （19）鲁棒控制中，小增益定理给出了多变量系统稳定的充要条件( )（20）微分作用在高频下有大的振幅比，所以存在高频噪声的地方可以采用微分（ ）(21) 均匀控制的控制器参数整定目标和方法与单回路控制系统完全相同 （ ）(22) 在PID 控制中，若系统的超调量过大，则可以通过减小比例系数的大小修正（ ） （23） 在PID 控制中，通过加入积分控制实现系统的无静差控制（ ）（24） 在控制系统中，控制通道时间常数的大小反映了控制作用的强弱（ ） （25） 在控制系统中，扰动通道滞后时间常数的大小反映了扰动作用的强弱（ ） （26） 串级控制系统的副回路可以看成是一个定值控制系统（ ）（27） Smith 预估补偿控制效果的好坏依赖于系统的数学模型的精度（ ） （28）内模控制本质上时一种特殊的Smith 预估补偿控制（ ）（29）前馈控制系统本质上与反馈控制系统是一样的 ( )（30）在解耦控制中，相对增益λ无穷大，表示严重关联 ( )（31）串级控制系统副对象的动态滞后总是比整个对象的动态滞后小( )一 1到10， 14，15，17，18，22，23 ，30，31对 ， 其他都错⨯二 对象建模 （10）如图所示，液位过程的输入量为q 1，流出量为q 3，相应的液位高度h 为被控参数，c 为相应的容量系数，设R 为相应的线性液阻。

要求 （1）列出相应过程的微分方程组 （2）求出液位过程的传递函数二 （1）dtC q q 1121=∆-∆ 112R h q ∆=∆ dth d C q q 2232∆=∆-∆ 323R h q ∆=∆ 传递函数：22221112112,,,)1)(1()()(R K C R T C R T s T s T Ks Q s H ===++=两只水箱串联工作，输入量为q 1，流出量为q 2， q 3相应的液位高度为h1，h2.h2 为被控参数变量， c1，c2为相应的容量系数，设R1,R2,R3为相应的线性液阻。

要求（1）列出相应过程的微分方程组 （2三 问答题 （2*5）1请写出模拟式PID 控制位置算式？])()(1)([)(0dtt de T dt t e T t e K t u d ti c ++=⎰请写出离散PID 位置算式？])1()()(1)([)1(11Tk e k e T t e T k e K k u dk t ic --++=+∑-=（1）请指出前馈控制与反馈控制的主要区别？2请写出实验室四种控制AE2000A 的控制方式？ 智能仪表控制，计算机控制（DDC ），PLC 控制，DCS 控制3 JX-300 DCS 的通讯网络可分为哪三层？ 信息管理网，过程控制网，SBUS 总线4 什么叫积分饱和现象？解决选择性控制中的积分饱和现象有哪些方法？由于设定值和实际值之间存在偏差，调节器的积分作用使其输出不停变化，一直达到极限值并停留在该值上，这种现象叫积分饱和。

积分分离，遇限消弱积分法， 限制调节器的输出 一般工业过程可以分为四类，分别是（ ）（ ）（ ）（ ） 3 JX5 -300 DCS 的硬件系统主要有哪三部分组成？ 操作站，控制站，通讯网络4典型单回路控制系统主要有哪些环节组成，并画出方框图？ 控制器 执行机构 被控对象 测量变送环节请写出前馈控制的四种不变性类型。

绝对不变性 误差不变性 选择不变性 稳态不变性前馈控制结构上有哪四种类型静态前馈 动态前馈 前馈反馈复合控制 前馈串级复合控制 请写出任意三种工业常用控制方法 P ， PI ， PD ， PID1121Q R h h ∆=∆-∆dt h d C Q Q i 111∆=∆-∆222R h Q ∆=∆dth d C Q Q 2201∆=∆-∆1)()()(1222112221122++++=∆∆s C R C R C R s C R C R R s Q s H i四 计算题 （5*10）1假设不确定广义对象的标称模型P 为：⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡u w P P P P y z 22211211其中z 为系统输出，y 为测量输出，w 为扰动输入，u 为控制输入。

21122P K P --）2 冷凝器温度前馈-反馈复合控制系统原理图如图所示，已知扰动通道特性)411(05.16s e s W s f +=-）（；控制通道特性580)551(94.0s e s W s+=-）（；温度调节器采用PI 调节规律。

求该复合控制系统中前馈控制器的数学模型）（s W m ； )41194)551(1055s s s W s W S W o F M ++-=-=（）（）（）（3 设模糊矩阵R ，S ，T 分别为：R=⎥⎦⎤⎢⎣⎡2.09.05.07.0，S=⎥⎦⎤⎢⎣⎡8.06.03.04.0，T=⎥⎦⎤⎢⎣⎡7.05.06.07.0求 T S R ，T S R ，）（T S R⎥⎦⎤⎢⎣⎡=8.09.06.07.0T S R 等价形式 一般形式⎥⎦⎤⎢⎣⎡=2.05.03.04.0T S R ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=7.09.05.07.0)T S R （ 4两模糊矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡=8.01.07.015.02.0Q ，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=9.01.014.05.06.0R ，求合成矩阵R Q *⎥⎦⎤⎢⎣⎡=*8.06.09.04.0R Q4如图有两种液料Q 1和Q 2在管道中均匀混合，产生一种所需成分X 的混合物，混合物的总流量Q 也要进行控制。

现在要求混合物的成分X 控制在Q 1的质量百分数为0.2。

求出操纵变量和被控变量之间的恰当配对。

21Q Q Q +=，211Q Q Q X +=QXK Q X K K K -=-===22211211,1,1， ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=∧2.08.08.02.011X XX XA Q Q 1Q 25设被控耦合对象的传递函数矩阵为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+++-+=15.4115.4117.2582.117.2582.2s s s s s G P）（，要求目标矩阵为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡++=15.410017.2582.2s s s G P ）（，试进行静态解耦设计。

⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=620.0620.0380.0620.0N6 有一水槽，其横截面积F 为0.5m 2。

流出侧阀门阻力实验结果为：当水位H 变化20cm时，流出量的变化为1000cm 3/s. 试求流出侧阀门阻力R ，并计算该水槽的时间常数T.1/R=Q/H, R=200, T=RF=100其中阶跃扰动量 。

若该水位对象用一阶惯性环节近似 （1） 画出水位阶跃响应曲线；用切线法求出时间常数T. （2） 用计算法计算出增益K 和时间常数T.（3） 若系统的滞后时间为0.5秒，请用动态特性参数法整定PI 控制器参数大小500%20100==∆∆=U Y K , Y1=100*0.39=39 t1=50, Y2=100*0.63=63, t2=100 T=2*(t2-t1)=10075.2100/5.0*500*1.1)(1.1===T K K p τ65.15.0*3.33.3===τI K7.若比值k=Q A /Q B =4,Q Amax =6x103kg/h ，Q Bmax =3x103kg/h 当流量测量不加开放器，试求出比值系数K 。

解：K ＝(1/k)2×(Q Amax 2/Q Bmax 2)＝1/48 在某生产过程中，需使参与反应的甲乙两种物料流量保持一定比值，若已知正常操作时，甲流量q 1=7m 3/h,采用孔板测量 并配用差压变送器，其测量范围为0~10m 3/h ，乙流量 q 2=250 L/h,相应的测量范围为0~300L/ h,根据要求设计保持 q 2/q 1比值的控制系统。

试求在流量和测量信号分别成线性和非线性关系时，采用DDZ- Ⅲ型仪表组成系统时的比例系数K 。

解：线性：k=q2/q1=0.25/7=1/28K=k×(Q1max/Q2max)=25/21非线性：k=q22/q12=0.252/72=1/784K=k2×（Q1max2/Q2max2）=625/449.有一双闭环比值控制系统如图7-5所示。

若采用DDZ-Ⅲ型仪表和相乘方案来实现。

已知Q1max＝7000kg/h,Q2max＝4000kg/h。

要求：（1）画出系统方块图；（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，测得I1＝10mA，试计算此时I2＝？。

解：（2）K×16＋4＝I0 得：K＝7/8又因为K=k*(Q1max/Q2max)得：k=1/2(3) K＝（I2-4）/(I1-4)得：I2＝9.25mA10 有一均匀控制系统（缓冲罐直径2m，控制器为纯比例读100%）输入流量为正弦变化，幅度从240~480m3/h ，周期为2min ，由此引起的液位变化幅度为0.3m 。