一一、液位控制系统建模与控制框图20 分#
思路
- 由两容器流量平衡与液阻关系列微分方程，求第二个容器液位对输入流量的传函；再画控制框图说明按偏差调节阀门的工作过程
过程控制系统的组成与设计步骤
过程控制与检测仪表
本卷考法
- 说明液位控制系统的工作过程与被控量
本卷实例
- 关键一步：按给定值、被控量、执行器与偏差梳理闭环
- 中间结果：浮子测液位并与期望值比较后调阀门开度
- 卡点：控制系统框图以扫描图给出，需回原卷核对图
考点详解（要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错）
要点
- 四大环节：被控对象、检测变送、控制器、执行器
- 被控量是工艺上要维持的变量，操纵量是控制器输出所控制的变量
- 扰动是影响被控量但不可控的变量
- 设计步骤：定方案 → 选仪表 → 定参数 → 投运整定
步骤
- 从工艺描述中找出被控量、操纵量与主要扰动
- 判断扰动是否需要专门抑制（决定要不要加副回路）
- 选择控制方案并画原理图与方框图
- 说明系统的工作过程
通用考法
- 本卷考过说明液位控制系统的工作过程与被控量
- 指出系统的被控量、操纵量与扰动量
- 设计满足工艺要求的控制系统并画出原理图及方框图
- 说明系统的工作过程
常见易错
- 本卷考过只描述现象不指认被控量与操纵量
- 把被控量与操纵量搞反
- 只画方框图不画原理图（或反之），漏答一半
由电路或机械系统求传递函数
传递函数
本卷考法
- 借位：由液位对象的流量平衡列写传递函数
本卷实例
- 关键一步：对两容器分别列流量平衡与液阻关系
- 中间结果：消去中间液位与流量得输入输出传函
- 卡点：液位系统按阻容网络类比，属借位
考点详解（要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错）
要点
- 电路用复阻抗法：电阻 R、电感 Ls、电容 1/(Cs)
- 机械平移系统三种元件：质量 m、阻尼 f、弹簧 k
- 先列物理定律方程，再消去中间变量
- 列方程的依据：KCL/KVL 或牛顿第二定律
步骤
- 画出复阻抗等效电路或受力分析图
- 按 KVL/KCL 或牛顿第二定律列出微分方程组
- 消去中间变量，得到只含输入输出的方程
- 取拉氏变换并整理成 C(s)/R(s)
通用考法
- 本卷考过借位：由液位对象的流量平衡列写传递函数
- 给定 RLC 网络求 U_o(s)/U_i(s)
- 弹簧-质量-阻尼系统求位移对力的传递函数
- 含运算放大器的有源网络求传递函数
常见易错
- 本卷考过把液阻与液容的定义式列反
- 复阻抗法把电容阻抗误写成 Cs
- 机械系统阻尼力与弹簧力的正负方向取反
- 运放电路忘记使用虚短与虚断条件
公式