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东北大学 839 控制原理 2024 年真题思维导图

985 院校共 8 题合计 150 分

难度:中等 8 题;第 3 题由闭环极点反求参数再画根轨迹,第 7、8 题是热电偶测温与加热炉过程控制(共 38 分)

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1结构图求闭环传函20 分#

思路
  • 按比较点与引出点的移动规则逐层化简,注意反馈极性
串联、并联与反馈等效 结构图与方框图
本卷考法
  • 由系统框图求 Xc(s)/Xr(s)
本卷实例
  • 关键一步:由框图数出各独立回路与前向通道,套梅森公式
  • 中间结果:闭环传函分母为五条回路的特征式之和
  • 卡点:图未读图,比较点与引出点连接需回原卷核对图
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 串联环节相乘,并联环节相加(同向)或相减(反向)
  • 负反馈等效为 G/(1+GH),正反馈为 G/(1-GH)
  • 反馈等效的前提是单回路、无交叉
步骤
  • 识别环节之间的连接方式
  • 分别套用串联、并联或反馈等效公式
  • 逐层化简直到只剩一个等效环节
通用考法
  • 本卷考过由系统框图求 Xc(s)/Xr(s)
  • 多环节系统求闭环传递函数
  • 判断反馈极性对分母符号的影响
常见易错
  • 本卷考过把负反馈的分母写成 1-GH
  • 把负反馈的分母写成 1-GH
  • 并联环节相减时符号取反
公式
比较点与引出点的移动 结构图与方框图
本卷考法
  • 化简含交叉比较点的结构图
本卷实例
  • 关键一步:按比较点与引出点移动规则逐层化简交叉结构
  • 中间结果:化简后各回路不再相互交叉,可直接套闭环公式
  • 卡点:图未读图,交叉支路增益符号需回原卷核对图
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 移动的判据:移动前后各支路变量关系必须保持不变
  • 比较点前移要除以所跨环节,后移要乘以所跨环节
  • 引出点前移要乘以所跨环节,后移要除以所跨环节
步骤
  • 确定要移动的点和跨越的环节
  • 按“前移用除、后移用乘”的规则补上等效环节
  • 检查移动后与原结构是否等价
通用考法
  • 本卷考过化简含交叉比较点的结构图
  • 化简含交叉比较点或引出点的结构图
  • 判断某次移动是否正确
常见易错
  • 移动方向与乘除关系搞反
  • 引出点与比较点的移动规则混用

2二阶系统指标与阻尼状态20 分#

思路
  • 由 σ%=4.6% 反求 ξ,由 tp=1.5s 反求 ωn,再定参数;第 2 问是概念题,五种状态中只有欠阻尼、临界阻尼、过阻尼能稳定运行
欠阻尼动态性能指标 时域响应与动态性能
本卷考法
  • 由 σ% 与 tp 反求系统参数
本卷实例
  • 关键一步:由超调量反解阻尼比,再由峰值时间求自然频率
  • 中间结果:把闭环传函分母对比标准二阶形式定出待求参数
  • 卡点:超调量公式含百分号,反解时先化成小数再取对数
  • 卡点:图 2 未读图,测速反馈结构需回原卷核对图
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 超调量只由 ξ 决定,与 ωn 无关
  • 峰值时间、上升时间、调节时间都与 ωn 成反比
  • 调节时间与 ξωn 的乘积成反比,ξωn 是衰减因子
  • 振荡次数与 ξ 直接相关
步骤
  • 由标准形式读出 ξ 与 ωn
  • 用超调量公式先求 ξ
  • 依次代入峰值时间、调节时间、上升时间公式
  • 必要时计算振荡次数
通用考法
  • 本卷考过由 σ% 与 tp 反求系统参数
  • 给定 ξ 与 ωn 求全部动态性能指标
  • 由超调量要求确定 ξ 的取值范围
  • 分析 ωn 变化时各指标如何变化
常见易错
  • 本卷考过超调量公式中漏乘 100%
  • 把两种误差带的调节时间系数搞混
  • 峰值时间与上升时间混用
  • 超调量公式中漏乘 100%
公式
二阶系统标准形式与阻尼比 时域响应与动态性能
本卷考法
  • 说明典型二阶系统按阻尼比划分的五种状态
  • 指出哪几种能稳定运行
本卷实例
  • 关键一步:按阻尼比小于零、等于零、零到一、等于一、大于一列五种状态
  • 中间结果:欠阻尼与过阻尼对应衰减振荡与单调收敛
  • 卡点:临界阻尼算不算稳定运行原卷口径不一,需核对评分说明
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 标准形式由自然频率 ωn 与阻尼比 ξ 两个参数确定
  • ξ>1 过阻尼、ξ=1 临界阻尼、0<ξ<1 欠阻尼、ξ=0 无阻尼
  • 闭环极点位置只由 ξωn 与 ωn√(1-ξ²) 决定
  • β=arccos ξ 是极点与负实轴的夹角
步骤
  • 把闭环传递函数化成标准二阶形式
  • 比对系数求出 ωn 与 ξ
  • 写出闭环极点表达式
  • 按 ξ 的取值判断响应类型
通用考法
  • 本卷考过说明典型二阶系统按阻尼比划分的五种状态
  • 本卷考过指出哪几种能稳定运行
  • 由闭环传递函数求 ωn 与 ξ
  • 判断响应是过阻尼还是欠阻尼
  • 在 s 平面上标出闭环极点的位置
常见易错
  • 本卷考过把临界阻尼与过阻尼的响应特点说反
  • 化为标准形式时忘记把 s² 项系数归一化
  • 把开环增益误当成闭环传递函数的系数
公式

3由闭环极点反求参数与根轨迹20 分#

思路
  • 已知闭环极点为 2±j√10,用特征方程比对系数求 K 和 T;再以 K 为参数画根轨迹求稳定范围
本卷考法
  • 由给定的闭环极点确定 K 和 T
本卷实例
  • 关键一步:由给定闭环极点写期望特征多项式
  • 中间结果:与含 K、T 的特征方程比对一次项和常数项得联立关系
  • 卡点:极点实部为正,求出的参数使开环零点落在右半平面
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 极点决定响应由哪些模态组成,零点决定各模态的权重
  • 左半平面极点对应衰减,右半平面对应发散,虚轴对应等幅振荡
  • 离虚轴最近的极点为主导极点,主导响应的形状
  • 共轭复极点产生振荡,实极点产生单调分量
步骤
  • 求特征方程得到全部闭环极点
  • 按实数/共轭复数分类,写出对应模态
  • 找出主导极点对,近似为低阶系统
  • 结合零点判断各模态权重大小
通用考法
  • 本卷考过由给定的闭环极点确定 K 和 T
  • 由极点分布写出响应的大致形式
  • 判断系统是单调还是振荡、是否收敛
  • 用主导极点概念把高阶系统近似为二阶系统
常见易错
  • 本卷考过只由极点判稳却忽略重极点/零点对消
  • 只看极点分布就断定振荡,忽略零点引起的模态权重为零
公式
本卷考法
  • 绘制以 K 为参数的根轨迹并标注关键点
本卷实例
  • 关键一步:由开环零极点定实轴段,再求分离点与虚轴交点
  • 中间结果:复数段根轨迹是以零点为圆心的圆弧
  • 卡点:零点在右半平面,实轴段要按零度根轨迹判据确定
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 起于开环极点、终于开环零点(无穷远零点),分支数等于极点数 n
  • 实轴上某段右侧的零极点总数为奇数时,该段属于根轨迹
  • 渐近线条数为 n-m,交点在实轴上,与实轴夹角等分 360°
  • 根轨迹关于实轴对称
步骤
  • 标出全部开环零极点并判断实轴上的根轨迹段
  • 计算渐近线交点与夹角
  • 求出分离点、出射角、与虚轴交点
  • 按对称性连接各段并标出对应 K 值
通用考法
  • 本卷考过绘制以 K 为参数的根轨迹并标注关键点
  • 按法则绘制根轨迹草图
  • 指出渐近线条数与夹角
  • 判断某段实轴是否属于根轨迹
常见易错
  • 本卷考过实轴段判据中的零极点个数算错
  • 实轴段判据中的零极点个数算错
  • 渐近线夹角公式中的 2k+1 写成 2k
公式
本卷考法
  • 确定使系统稳定的 K 值范围
本卷实例
  • 关键一步:由根轨迹与虚轴交点读出临界增益
  • 中间结果:临界增益由劳斯表首列出现零元素时给出
  • 卡点:零点在右半平面,稳定域是有限区间而非大于某值
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 根轨迹与虚轴的交点对应系统临界稳定
  • 可用劳斯判据令首列为零,或令 s=jω 代入特征方程求解
  • 交点处的 K 是使系统稳定的临界增益
步骤
  • 把 s=jω 代入闭环特征方程
  • 令实部与虚部分别为零,得到两个方程
  • 联立解出 ω 与 K
  • 结合实轴段信息确定根轨迹穿越方向
通用考法
  • 本卷考过确定使系统稳定的 K 值范围
  • 求根轨迹与虚轴的交点及临界增益
  • 确定系统稳定时 K 的取值范围
  • 判断根轨迹穿越虚轴的方向
常见易错
  • 本卷考过只代一个 ω 漏掉另一组交点
  • 只代一个 ω 就下结论,漏掉另一组交点
  • 得到 K 后没有回到原题核对参数定义
公式

4奈氏判据与伯德图20 分#

思路
  • Wk=K/(s(Ts+1)(s+1));第 1 问含参数 T 用奈氏判据给稳定条件,第 2 问给具体数值画图算裕度
奈奎斯特判据 稳定性分析
本卷考法
  • T=2 时用奈氏判据判断闭环稳定条件
本卷实例
  • 关键一步:先求奈氏曲线与负实轴交点,再按开环右半平面极点判稳
  • 中间结果:交点幅值小于一时曲线不包围临界点,写出增益不等式
  • 卡点:开环含积分环节,需补画无穷大半径圆弧再数包围圈数
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 闭环稳定 ⇔ Z=N+P,其中 Z 为右半平面闭环极点数
  • P 为开环右半平面极点数,须先数清楚
  • N 为开环幅相曲线绕 (-1,j0) 点的净包围圈数
  • 逆时针包围为正,顺时针为负
步骤
  • 先求开环极点,数出右半平面个数 P
  • 绘制开环幅相特性曲线(或利用 Bode 图判稳)
  • 数出曲线对 (-1,j0) 点的包围圈数 N
  • 由 Z=N+P 判断闭环稳定性
通用考法
  • 本卷考过T=2 时用奈氏判据判断闭环稳定条件
  • 由开环幅相曲线判断闭环稳定性
  • 求使闭环稳定的开环增益范围
  • 判断补画虚轴绕行后曲线的包围情况
常见易错
  • 本卷考过开环含积分环节时未补画无穷大半径圆弧
  • 开环含有积分环节时未补画无穷大半径圆弧
  • 把包围圈数的正负号定义搞反
  • 没有先数开环右半平面极点数 P
公式
本卷考法
  • 绘制系统的伯德图与奈氏图
本卷实例
  • 关键一步:由开环传函写各转折频率,逐段叠加对数幅频渐近线
  • 中间结果:低频段斜率为负二十,两个惯性环节带来两处折线下降
  • 卡点:低频段起始高度按系统型别定,勿漏积分环节斜率
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 熟记 lg2≈0.3、lg5≈0.7、20lg2≈6dB
  • 从低频段开始逐段按各环节转折频率改变斜率
  • 低频段斜率由系统型别决定,高度由开环增益决定
  • 每经过一个转折频率斜率就叠加该环节的斜率变化
步骤
  • 把开环传递函数写成典型环节的标准乘积
  • 确定系统型别与开环增益,画出最低频段渐近线
  • 按转折频率从小到大逐段改斜率
  • 逐点叠加得到幅频与相频曲线
通用考法
  • 本卷考过绘制系统的伯德图与奈氏图
  • 绘制开环对数渐近幅频特性
  • 计算指定频率处的幅值与相角
  • 由低频段斜率与高度判断型别与增益
常见易错
  • 本卷考过低频段起始高度没有乘上型别的 -20v dB/dec
  • 逐段改斜率时忘记累加而非替换
  • 低频段起始高度没有乘上型别的 -20v dB/dec
公式
稳定裕度 频域分析
本卷考法
  • T=0.25、K=5 时计算相位裕度
本卷实例
  • 关键一步:由幅频等于一求剪切频率,再代相频求相角裕量
  • 中间结果:相角裕量由一百八十度加剪切频率处相角得到
  • 卡点:伯德图近似读频与精确解结果不一致,两种算法要交叉核对
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 相角裕度 γ 在幅值穿越频率 ωc 处定义,γ=180°+∠G(jωc)
  • 幅值裕度 Kg 在相位穿越频率 ωg 处定义,单位可为分贝
  • γ>0 且 Kg>1 时闭环稳定(最小相位系统)
  • γ 主要影响超调,ωc 主要影响响应速度
步骤
  • 由幅频特性求 |G|=1 对应的穿越频率 ωc
  • 由相频特性求 ∠G=-180° 对应的频率 ωg
  • 分别代入公式求相角裕度与幅值裕度
  • 由裕度符号判断稳定性
通用考法
  • 本卷考过T=0.25、K=5 时计算相位裕度
  • 求系统的相角裕度与幅值裕度
  • 由裕度要求反求开环增益
  • 分析增益变化对裕度的影响
常见易错
  • 本卷考过ωc 与 ωg 两个频率用反
  • 把 ωc 与 ωg 两个频率用反
  • 幅值裕度取倒数未取,导致结论反了
  • 非最小相位系统仍用同一判据
公式

5继电非线性自激振荡20 分#

思路
  • 题目给了含 h 的继电特性描述函数,先画 -1/N(A) 再与 G(jω) 求交点,交点即自振点
描述函数法基础 非线性系统
本卷考法
  • 由继电特性参数写出并绘制 -1/N(A)
本卷实例
  • 关键一步:把给定描述函数取负倒数,求其随振幅变化的极值点
  • 中间结果:负倒曲线在振幅等于门限时趋向负无穷,存在一个极大值
  • 卡点:图 3 未读图,非线性环节门限与线性部分需回原卷核对图
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 描述函数是非线性环节在正弦输入下的等效复放大倍数
  • 描述函数是输入幅值的函数,与频率无关
  • 只适用于非线性环节输入近似为正弦、线性部分具有低通滤波特性的系统
  • 描述函数法用来判断自振的存在与参数
步骤
  • 写出非线性环节在正弦输入下的输出表达式
  • 取输出的一次谐波分量求基波幅值与相位
  • 按定义求描述函数 N(A)
  • 与线性部分特性联立判断自振
通用考法
  • 本卷考过由继电特性参数写出并绘制 -1/N(A)
  • 求饱和、死区、继电特性等典型非线性的描述函数
  • 说明描述函数法的适用条件
  • 指出描述函数与频率特性的区别
常见易错
  • 本卷考过把描述函数当成频率的函数
  • 把描述函数当成频率的函数
  • 忽略一次谐波近似带来的误差条件
公式
本卷考法
  • 用描述函数法判定自激振荡并求振幅与频率
本卷实例
  • 关键一步:把线性部分等效开环与负倒曲线画同平面求交点
  • 中间结果:按穿越方向定出稳定自振点,取对应振幅与频率
  • 卡点:图 3 结构未读图,线性环节等效变换需回原卷核对图
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 自振条件为 G(jω)N(A)=-1,即线性部分特性与负倒描述函数曲线相交
  • 交点给出自振频率 ω 与自振幅值 A
  • 负倒描述函数曲线上幅值增大的方向决定自振是否稳定
  • 交点处两条曲线的走向关系决定极限环稳定性
步骤
  • 求线性部分的频率特性 G(jω)
  • 求非线性环节的负倒描述函数 -1/N(A) 并确定 A 的增大方向
  • 在同一复平面上画两条曲线并求交点
  • 由交点处的走向判断自振是否存在且稳定,读出 ω 与 A
通用考法
  • 本卷考过用描述函数法判定自激振荡并求振幅与频率
  • 判断系统是否产生自持振荡
  • 求自振频率与自振幅值
  • 分析参数变化对自振的影响
常见易错
  • 本卷考过未标注 A 的增大方向就判断稳定性
  • 画的是 N(A) 而不是负倒描述函数 -1/N(A)
  • 未标注 A 的增大方向就判断稳定性
  • 把交点频率当成截止频率
公式

6离散系统稳定与稳态误差20 分#

思路
  • K=10、W(s) 为零阶保持器;xr(t)=5·1(t)+t 含阶跃与斜坡,题目已给出 z 变换备用公式
脉冲传递函数 离散控制系统
本卷考法
  • 由零阶保持器与对象求开环与闭环脉冲传函
本卷实例
  • 关键一步:把零阶保持器并入连续对象后取 z 变换得开环脉冲传函
  • 中间结果:开环脉冲传函为含 z 与采样周期 T 的有理分式
  • 卡点:图 4 未读图,保持器与反馈采样开关位置需回原卷核对图
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 脉冲传递函数是零初始条件下输出与输入 z 变换之比
  • 连续环节串联时若中间没有采样开关,不能直接相乘
  • 闭环脉冲传递函数的写法取决于采样开关的位置
  • G(z)=Z[G(s)] 中的保持器要一并计入
步骤
  • 确定采样开关位置并画出离散化结构图
  • 对包含保持器的连续部分整体做 z 变换
  • 按串并联或反馈等效写出脉冲传递函数
通用考法
  • 本卷考过由零阶保持器与对象求开环与闭环脉冲传函
  • 求开环或闭环脉冲传递函数
  • 比较不同采样开关位置对结果的影响
  • 由连续传递函数求脉冲传递函数
常见易错
  • 本卷考过忘记把零阶保持器计入 G(z)
  • 把两个无采样开关隔开的连续环节直接相乘
  • 忘记把零阶保持器计入 G(z)
公式
离散系统稳定性分析 离散控制系统
本卷考法
  • K=10 时判断系统稳定性
本卷实例
  • 关键一步:写闭环特征多项式,套朱利判据或解极点模长判稳
  • 中间结果:二阶特征式需同时满足端点符号与常数项模条件
  • 卡点:稳定条件按极点模小于一判断,不是实部小于零
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 闭环脉冲传函的极点全部位于 z 平面单位圆内则稳定
  • 可直接求解特征根,也可用朱里判据或 w 变换后套劳斯判据
  • w 变换把单位圆内映射到左半平面
  • 采样周期增大会使稳定性变差
步骤
  • 写出闭环脉冲传递函数的特征方程
  • 选择方法:求根、朱里判据或 w 变换后用劳斯判据
  • 对含参数的系统求使稳定成立的参数范围
  • 必要时分析采样周期对稳定域的影响
通用考法
  • 本卷考过K=10 时判断系统稳定性
  • 判断离散系统是否稳定
  • 求使系统稳定的采样周期或增益范围
  • 用 w 变换后套用劳斯判据
常见易错
  • 本卷考过w 变换公式记错导致映射关系颠倒
  • 把稳定条件写成实部小于零而不是模小于 1
  • w 变换公式记错导致映射关系颠倒
公式
离散系统的稳态误差 离散控制系统
本卷考法
  • xr(t)=5·1(t)+t 时求稳态误差
本卷实例
  • 关键一步:把输入 z 变换分成阶跃与斜坡项,代误差脉冲传函取终值
  • 中间结果:稳态误差由误差传函在 z 趋于一处与输入的乘积取极限
  • 卡点:离散稳态误差要用 z 域终值定理,不能套 s 域误差系数
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 误差由输入类型与开环脉冲传函中 z=1 处极点的个数决定
  • 型别由 G(z)H(z) 中 z=1 处极点的重数确定
  • 用终值定理求稳态误差,前提是系统稳定
  • 采样周期也影响稳态误差大小
步骤
  • 求误差脉冲传递函数
  • 数出 z=1 处极点重数确定型别
  • 查表或用终值定理求稳态误差
  • 分析采样周期变化对误差的影响
通用考法
  • 本卷考过xr(t)=5·1(t)+t 时求稳态误差
  • 求离散系统在典型输入下的稳态误差
  • 由稳态误差要求反求开环增益
  • 分析采样周期对稳态精度的影响
常见易错
  • 本卷考过直接用 s 域静态误差系数公式处理离散系统
  • 直接用 s 域静态误差系数公式处理离散系统
  • 未判稳就用终值定理
公式

7热电偶测温与补偿导线10 分#

思路
  • 补偿导线的作用是延长冷端;在 A、B 两处断开分别对应 E(T,T₂) 与 E(T,T₁) 两个方程,联立即可解出炉温 T 与现场温度 T₁
测温仪表与热电偶冷端补偿 过程控制与检测仪表
本卷考法
  • 由两处断开测得的电压值求炉温与现场温度
  • 说明改用普通铜导线后各点电压如何变化
本卷实例
  • 关键一步:在 A、B 两处分别列热电偶电动势方程并联立
  • 中间结果:两处电压差对应现场温度与室温的电动势差
  • 中间结果:改用普通铜导线时按中间导体定则,两处读数不变
  • 卡点:图未读图,A、B 断开点与补偿导线接法需回原卷核对图
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 热电偶输出是两端温度差的函数,E(T,T₀)=E(T,0)−E(T₀,0)
  • 补偿导线把冷端从现场延长到控制室,但它不能消除冷端温度的影响
  • 冷端补偿方法:补偿导线法、电桥补偿法、软件修正
  • 查热电特性表时需要线性插值
步骤
  • 按断开位置写出对应的热电偶电动势方程
  • 两式相减消去炉温项,求出冷端或现场温度
  • 查表并用线性插值反求被测温度
  • 换成普通铜导线后重新按冷端温度写方程求电压值
通用考法
  • 本卷考过由两处断开测得的电压值求炉温与现场温度
  • 本卷考过说明改用普通铜导线后各点电压如何变化
  • 由两处断开测得的电压值求被测温度与现场温度
  • 说明改用普通铜导线后各点电压如何变化
  • 比较几种冷端补偿方法的适用场合
常见易错
  • 以为补偿导线可以消除冷端误差
  • 查表时不做线性插值直接用最近点
  • 把补偿导线与普通铜导线的作用混为一谈
公式

8加热炉过程控制系统设计20 分#

思路
  • 重油压力波动剧烈 → 需副回路;又要保证热风与重油成比例 → 比值控制;这是典型的「温度-压力串级 + 热风比值」复合方案
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
  • 指出过程的被控量和操纵量
本卷实例
  • 关键一步:由工艺目标定炉膛温度为被控量、重油流量为操纵量
  • 中间结果:重油压力作副被控量,热风按比例跟随重油
  • 卡点:图 6 未读图,检测点与执行器位置需回原卷核对图
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
  • 本卷考过指出过程的被控量和操纵量
  • 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
  • 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
串级控制系统 过程控制与检测仪表
本卷考法
  • 设计串级控制系统并确定主、副变量
本卷实例
  • 关键一步:把波动剧烈的重油压力作副回路,炉膛温度作主回路
  • 中间结果:副回路快速粗调,抑制压力扰动进入主回路
  • 卡点:图 6 未读图,主副变量选取与阀门连接需回原卷核对图
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 主回路完成主要指标,副回路快速抑制进入副回路的扰动
  • 副变量应包含尽可能多的剧烈扰动,且对主变量影响要大
  • 副回路要响应快于主回路,一般取主、副时间常数比大于 3
  • 可等效为改善了对象特性,提高了抗扰能力与响应速度
步骤
  • 判断扰动是否需要副回路专门抑制
  • 确定主变量与副变量
  • 说明主、副调节器的型式(一般主回路 PI、副回路 P 或 PI)
  • 画方框图并说明主副回路的信号关系
通用考法
  • 本卷考过设计串级控制系统并确定主、副变量
  • 设计串级控制系统并确定主、副变量
  • 说明副回路的作用与适用场合
  • 分析串级相比单回路的优越性
常见易错
  • 把副变量选成对主变量影响很小的量
  • 主副回路的时间常数不匹配,出现共振
前馈与比值控制 过程控制与检测仪表
本卷考法
  • 设计热风与重油的比值控制回路
本卷实例
  • 关键一步:以重油流量为主量、热风流量为从量设开环比值回路
  • 中间结果:比值系数由燃烧所需空气过剩系数确定
  • 卡点:图 6 未读图,比值器接入点需回原卷核对图
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 前馈按扰动直接补偿,属于开环控制,不改变原回路稳定性
  • 完全不变性条件要求前馈通道传递函数等于扰动通道与调节通道之比的倒数
  • 比值控制保持两个流量成给定比例,常用开环比值与双闭环比值
  • 前馈与反馈组合成复合控制系统
步骤
  • 写出扰动通道与调节通道的传递函数
  • 按不变性条件求前馈补偿器
  • 对两个需配比的量确定比值系数与乘除环节位置
  • 画出复合或比值控制系统方框图
通用考法
  • 本卷考过设计热风与重油的比值控制回路
  • 求前馈补偿器使扰动对被控量不产生影响
  • 设计比值控制系统并计算比值系数
  • 说明前馈为什么不影响稳定性
常见易错
  • 前馈补偿器求出含高阶微分、不可实现却直接采用
  • 比值系数没有换算成仪表量程
公式
调节阀与执行器 过程控制与检测仪表
本卷考法
  • 说明重油阀为什么选气开阀
本卷实例
  • 关键一步:从故障安全角度说明重油阀失气时应关小
  • 中间结果:气开阀故障关闭,可切断燃料防止炉膛失控
  • 卡点:气开气关要与控制器正反作用配套,需回原卷核对
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 气开阀(故障关闭型)用于故障时需切断物料的场合
  • 气关阀(故障开启型)用于故障时需保持流通的场合
  • 流量特性常用线性、等百分比与快开三种
  • 阀门定位器用于改善阀的动态特性、克服阀杆摩擦
步骤
  • 判断工艺对故障安全的要求
  • 按「故障时安全侧」原则选择气开或气关
  • 按对象特性与工作区间选择流量特性
  • 说明是否需要阀门定位器
通用考法
  • 本卷考过说明重油阀为什么选气开阀
  • 选择气开阀或气关阀并说明理由
  • 选择调节阀的流量特性
  • 分析阀门定位器的作用
常见易错
  • 把气开阀与气关阀的故障状态说反
  • 忽略对象增益正负与控制阀气开气关的配合关系