答：(1)被控对象:管道(从检测点到控制阀之间)。 被控变量:泵出口流量。 操纵变量:泵出口流量。

扰动量:管路压力波动、(泵的)原动机转速等。 (2)离心泵出口流量控制系统方块图如图1-24所示。

5.某炼油厂常减压装置加热护如图1-18所示.工艺要求严格控制加热炉出口温度T，T可以通过改变燃油量来控制。据此设计一个定值温度控制系统，其中被控变量为加热炉出口物料温度，操纵变量为燃料油流量。要求: (1)画出工艺管道及控制流程图;

(2)试画出该控制系统的方块图。

答：(1)工艺管道及控制流程图如图1-26所示。(2)控制系统的方块图如图1一27所示。

6。图1-19为一组在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线。 (1}指出每种过程曲线的名称;

(2)试指出哪些过程曲线能基本满足控制要求?哪些不能?为什么? (3)你认为哪个过渡过程最理想，试说明其理由。

答：(1).(a)等幅振荡，（2)衰减振荡;(c)非振荡衰减;(d)发散振荡。

(2).(b).(c)能基本满足控制要求，(a), (d)不能。因为(b)、 (c)对应的过渡过程是稳定的。

(3).(b)最理想。略。

第二章

3、描述简单对象特性的参数有哪些?各有何物理意义?

答：描述对象特性的参数分别是放大系数K、时间常数T、滞后时间?

放大系数K：放大系数K在数值上等于对象处于稳定状态时输出的变化量与输入的变化量之

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比，即

由于放大系数K反映的是对象处于稳定状态下的输出和输入之间的关系.所纵放大系数是描述对象静态特性的参数。

时间常数T：时间常数是指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始速度变化，达到新的稳态值所需的时间。或当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新的稳态值 的63.2 %所需时间。

时间常数T是反映被控变量变化快慢的参数。因此它是对象的一个重要的动态参数。 滞后时间?：滞后时间?是纯滞后时间?o和容量滞后?c的总和。

输出变量的变化落后于输入变量变化的时间称为纯滞后时间，纯滞后的产生一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间引起的。容量滞后一般是因为物料或能量的传递需要通过一定的阻力而引起的。

滞后时间?也是反映对象动态特性的重要参数。

4.什么是控制通道和扰动通道〔干扰通道)?对于不同的通道，对象的特性参数(K、T、?）对控制有什么不同的影响?

答：对于一个被控对象来说，输入量是扰动量和操纵变量，而输出是被控变量。由对象的输入变量至输出变量的信号联系称为通道。操纵变量至被控变量的信号联系称为控制通道;扰动量至被控变量的信号联系称为扰动通道。

一般来说，对于不同的通道，对象的特性参数（K, T, ?)对控制作用的影响是不同的。 对于控制通道:

放大系数K大，操纵变量的变化对被控变量的影响就大，即控制作用对扰动的补偿能力强，余差也小;放大系数K小，控制作用的影响不显著，被控变量的变化缓慢。但K太大，会使控制作用对被控变量的影响过强，使系统的稳定性下降。

在相同的控制作用下，时间常数T大，则被控变量的变化比较缓慢，此时对象比较平稳，容易进行控制，但过渡过程时间较长;若时间常数'I'小，则被控变量变化速度快，不易控制。时间常数太大或大小，在控制上都将存在一定困难，因此，需根据实际情况适中考虑。

滞后时间?的存在，使得控制作用总是落后于被控变量的变化，造成被控变量的最大偏差增大，控制质量下降。因此，应尽量减小滞后时间?。 对于扰动通通道;

放大系数K大对控制不利，因为，当扰动频繁出现且幅度较大时，被控变量的波动就会很大，使得最大偏差增大;而放大系数K小，既使扰动较大，对被控变量仍然不会产生多大影响。

时间常数T大，扰动作用比较平缓，被控变量变化较平稳，对象较易控制。

纯滞后的存在，相当于将扰动推迟?时间才进入系统，并不影响控制系统的品质;而容量滞后的存在，则将使阶跃扰动的影响趋于缓和，被控变量的变化相应也缓和些。因此，对系统是有利的。

1.图2-1所示RC电路，设输入变量为Vi输出变量为V0，试列写出该对象输出与输入变量之间的微分方程。

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解:对象的输出变量为V0，输人变量为Vi

根据基尔霍夫定律可得:

V.i=iR+Vo (1)

中间变量为i，因为: 消除中间变量，将(2)式代入(1)得:

(3)式即为RC电路的微分方程。

4.图2-1所示RC 电路，若已知R=5, C=2.

(1}试绘出Vi突然由0阶跃变化到5V时，V。的变化曲线。 (2)计算出t=T, t=2T, t=3T时的V。

解：(1)由题意，描述RC电路特性的方程式为: 方程的解为:

由方程解得到如下数据:

据此，可有如下曲线:

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(2)

（3）

5。为了测定某物料干燥简的对象特性，在to时刻突然将加热蒸汽量从25m3/h增加到28m3/h,物料出口温度记录仪得到的阶跃响应曲线如图2-4所示。试写出描述物料干燥筒特性的微分方程(温度变化量作为输出变量，加热蒸汽量的变化量作为输入变量;温度测量仪表的测量范围0---200C;流量测量仪表的测量范围0~40m/h)。

1.已知某化学反应器的特性是具有纯滞后的一阶特性，其时间常数为4. 15。放大系数为8.5，纯滞后时间为3.5，试写出描述该对象特性的一阶微分方程式。

答：y为输出变量，x为输人变量：4.15dy (t+3.5) /dt十y (t+3. 5) =8- 5x (t)

2. RC电路如图2-5所示。Vi为输人量，V。为输出量。在时间t=。时，闭合开关K.电容开始充电。此时，电压V。随时间的变化规律为:

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