过程控制作业答案Word文件下载.docx
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2）R1近似线性气阻；
3）气罐温度不变，压力的变化是进出流量的变化引起；
平衡时：
非平衡时：
气容：
2-10有一复杂液位对象，其液位阶跃响应实验结果为:
t／S
01020406080100140180250300400500600
h／Cm
000.20.82.03.65.48.8l1.814.416.618.419.219.6
（1）画出液位的阶跃响应曲线；
（2）若该对象用带纯延迟的一阶惯性环节近似，试用作图法确定纯延迟时间τ和时间常数Ｔ。
（3）定出该对象，增益K和响应速度ε设阶跃扰动量△μ=20%。
1）画出液位动态曲线：
2）切线近似解：
τ=40sT=180-40=140（s）
3）采用两点法：
取【t1,y*（t1）】,【t2,y*（t2）】
无量纲化：
则：
取两点：
解得：
2-12知矩阵脉冲宽度为1s，幅值为0.3，测得某对象的脉冲响应曲线数据如下表：
t（s）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
y
3.75
7.20
9.00
9.35
9.15
8.40
7.65
7.05
6.45
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
5.85
5.10
4.95
4.50
4.05
3.60
3.30
3.00
2.70
2.40
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
2.25
2.10
1.95
1.80
1.65
1.50
1.35
1.20
1.05
0.90
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
0.75
0.60
0.45
0.40
0.36
0.30
0.20
0.15
0.10
0.08
试求阶跃响应曲线。
设脉冲响应y（t），阶跃输入R（t）;
1）列关系式：
即
从题意知：
△t=1秒一拍;
可列表格：
2）表格计算：
y1
10.95
19.95
29.3
38.45
46.85
54.50
61.55
68.00
73.85
78.95
83.90
88.40
92.05
96.05
99.35
102.35
105.05
107.45
109.70
111.8
113.75
115.55
117.20
118.70
120.05
121.25
122.30
123.20
124.55
125.00
175.40
175.76
176.06
176.26
176.41
176.51
176.59
3）做图：
2-14已知被控对象的单位阶跃响应曲线试验数据如下表所示：
45
60
75
90
105
120
135
0.02
0.045
0.065
0.090
0.135
0.175
0.233
0.285
0.330
150
165
180
195
210
225
240
255
270
285
0.379
0.430
0.485
0.540
0.595
0.650
0.710
0.780
0.830
0.885
300
315
330
340
360
375
0.951
0.980
0.998
0.999
1.00
1.000
分别用切线法，两点法求传递函数，并用仿真计算过渡过程，所得结果与实际曲线进行比较。
1）对实验曲线描图：
2）切线法：
找拐点：
△y
0.025
0.04
0.058
0.052
0.049
0.051
0.54
0.055
0.05
0.060
0.06
3）两点法：
得：
∴
2-17根据热力学原理，对给定质量的气体，压力p与体积V之间的关间为。
pVα=β,其中α和β为待定参数。
经实验获得如下一批数据，V单位为立方英寸，p的单位为帕每平方英寸。
V
54.3
61.8
72.4
88.7
118.6
1940.0
p
61.2
49.5
37.6
28.4
19.2
10.1
试用最小二乘法确定参数α和β。
由取对数：
lnV
3.94
4.12
4.28
4.49
4.78
7.57
lnP
4.11
3.90
3.63
3.45
2.95
2.31
方法1：
矩阵解：
由定义：
得：
（1）
带入数值到
（1）式：
∴
方法二：
采用代数式求解：
把值代入：
2-18求下列所示各系统输出Y（z）的表达式。
a）
解：
b）
1）在R（s）作用下：
2）在N（s）的作用下：
3）总解：
c）
2）在N（s）作用下：
3）总输出：
第四章：
4-2试确定题图4-1中各系统调节器的正反作用方式。
设燃料调节阀为气开式，给水调节阀为气关式。
（a）对加热调节控制系统，依题意采用气开式，当偏差越大，输出控制量越大，（即e↗——u↗——阀气开）而阀打开，燃料才加大，通常应关闭，则输出为反作用。
（a）（b）
（b）对给水阀调节器系统，已知给水阀为气关式，水位低，输出需u越小，水位高，输出需u越大，增小流量，阀开度增小，即调节器为正作用，如图（b）。
4-3某电动比例调节器的测量范围为100～200℃，其输出为0～10mA。
当温度从140℃变化到160℃时，测得调节器的输出从3mA变化到7mA.试求该调节器比例带。
由
输入无量纲：
比例度：
则：
比例带50%
4-4PI调节器有什么特点?
为什么加入积分作用可以消除静差?
1）特点：
PI调节器为比例加积分，比例放大可提高响应，积分是对误差的积分，可消除微量静差，如式
（1）表示：
（1）
PI调节器引入积分动作可消除静差，却降低了原系统的稳定性，将会消弱控制系统的动态品质。
在比例带不变的情况下，减少积分时间常数T将会使控制稳定性降低，振荡加剧，调节过程加快，振荡频率升高。
2）根据积分控制输出，只有当被调节量偏差e为零时，I调节器输出才会为保持不变。
4-5某温度控制系统方框图如题图4-2，其中KI=5.4，KD=0.8／5.4，T1=5min。
（1）作出积分速度So分别为0.21和0.92时，△D=10的系统阶跃响应θ（t）；
（2）作出相应的△r=2的设定值阶跃响应；
（3）分析调节器积分速度S。
对设定值阶跃响应和扰动阶跃响应的影响；
（4）比较比例控制系统、积分控制系统各自的特点。
1）当：
S0=0.21△D=10阶跃输入，令R=0输入；
当S0=0.92△D=10阶跃输入，令R=0输入；
S0=0.21S0=0.92
2）假设输入△r=2,噪声输入△D=0；
当输入时：
当S0=0.21时
∴
当S0=0.92时：
∴
3）分析调节器积分速度S0对设定值阶跃响应和扰动阶跃响应的印象；
S0在干扰系统中，S0↗振幅↘自振加快；
S0↘振幅↗自振减慢
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