g/h。当系统稳定时，测
得v=4V，v=3V，试计算该比值控制系统的比值系数K'=?，K=? v=?
1
2
0
答：K'=（v-1）/（v-1）=2/3=0.67
2
1
设流量与测量信号成线性关系 K'=K(F/ F)= K (3600/ 2000) =(2/3)
1max
2max
K= 0.37
根据比值控制要求，乘法器的v与v之间应具有下面的关系：
’
11
v-1=K'(v-1)
’
10
再根据
可得：K'=(v-1)/4
0
v=4 K'+1=4×0.67+1=3.68 V
0
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(s)= G(s)=9；G(s)=3/(2s+1)；G(s)=2；G(s)=2/(2s+1)；G(s)= G(s)=1：G(s)=0.5/(2s+1)。要求：①绘出该系统方块图。
C1
C2
01
v
02
m1
m2
PD
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。
