过程控制试卷

1、过程控制系统 课程试卷一、填空题：1、简单控制系统由（控制器）、（执行机构）、（被控对象）和（检测变送仪表）四个环节组成。2、对象数学模型是指对象的（输入输出）特性，是对象在各输入量（控制量和检测变送量）作用下，其相应输出量（被控量）变化函数关系的数学表达式。3、获取对象数学模型的方法参方法有：（机理法）和（测试法）。4、气动执行器由（调节）机构和（执行）机构两部分组成，常用的辅助装置有（阀门）定位器和手轮机构。5、流通能力的定义是：调节阀全开，阀前后压差为（0.1Mp），流体重度为（1g/m3），每（小时）所通过的流体（系）数。6、被调介质流过阀门的（相对）流量与阀门（相对）行程之间的关系称

2、为调节阀的流量特性；若阀前后压差保持不变时，上述关系称为（理想流量）特性，实际使用中，阀门前后的压差总是变化的，此时上述关系为（工作流量）特性。7、动态前馈控制的设计思想是通过选择适当的（前馈）控制器，使干扰信号经过（前馈）控制器致被控量通道的动态特性完全复制对象（干扰）通道的动态特性，并使它们符号（相反）（正、反），从而实现对干扰信号进行完全补偿的目标。8、自动调节系统常用参数整定方法（动态特性参数法），（稳定边界法），（衰减曲线法） ，（经验法）。9、调节系统中调节器正、反作用的确定依据是：（保证控制系统成为负反馈）。10、模糊控制器的设计（不依赖）被控对象的精确数学模型。11随着控制通道

3、的增益K0的增加，控制作用 增强 ，克服干扰的能力 最大 ，系统的余差 减小 ，最大偏差 减小 。12从理论上讲，干扰通道存在纯滞后， 不影响 系统的控制质量。13建立过程对象模型的方法有 机理建模 和 系统辨识与参数估计 。14控制系统对检测变送环节的基本要求是 准确 、 迅速 和 可靠 。15. 控制阀的选择包括 结构材质的选择、 口径的选择 、 流量特性的选择 和 正反作用的选择。16防积分饱和的措施有 对控制器的输出限幅 、限制控制器积分部分的输出和 积分切除法。17如果对象扰动通道增益增加，扰动作用 增强 ，系统的余差 增大 ，最大偏差 增大 。18 在离心泵的控制方案中，机械效率最

4、差的是 通过旁路控制 。19.被调介质流过阀门的相对流量（Q/Q100）与阀门相对行程（开度）（L/L100）之间的关系称为调节阀的 流量特性。20.阀前后压差保持不变时，上述关系成为理想流量特性。21.实际使用中，阀前后压差总是变化的，此时上述关系成为 工作流量特性。22.理想流量特性取决于阀的结构特性阀芯曲面的形状。23.工作流量特性取决于 阀芯的形状与配管状况 。二、单项选择题：1、调节系统的稳定性是对调节系统最基本的要求，稳定调节过程的衰减率应是（C.0<<1）。2、线性调节系统的稳定性（稳定或不稳定）取决于 （干扰作用的形式、强弱和系统本身的结构、参数。）3、 单纯的前馈

5、调节是一种能对 （C干扰量的变化） 进行补偿的调节系统。4、 均匀控制系统的任务是 （A使前后设备在物料供求上相互均匀、协调。）5、 定值调节系统是闭环调节，前馈系统是开环调节。（B闭，开）6、 在选择性调节系统中防积分饱和一般采用（B外反馈法）方法。7、 设置分程调节系统的目的是（C为了满足工艺的特殊要求，扩大可调比）8、 若控制系统在纯比例作用下已整定好参数，加入积分作用后，为保证原稳定度，应将比例度（增大） 9、 成分、温度调节系统的调节规律，通常选用（PID）。10、流量、压力调节系统的调节规律，通常选用（P）。11、要消除系统的稳态误差，调节系统的调节规律，通常选用（P）。12、 通

6、常可以用时间常数T和放大系数K来表示一阶对象的特性。现有甲乙两个液体贮罐对象，已知甲的截面积大于乙的截面积，假定流入和流出侧的阀门、管道尺寸及配管均相同，那么时间常数T （A甲大于乙）。13、请判定图所示温度调节系统中，调节阀和调节器的作用型式。当物料为温度过低时易析出结晶颗粒的介质，调节介质为过热蒸汽时；（）气关阀，正作用调节器；气开阀，反作用调节器；气开阀，正作用调节器；气关阀，反作用调节器.14、同上题图，当物料为温度过高时易结焦或分解的介质，调节介质为过热蒸汽时；（）气关阀，正作用调节器；气开阀，反作用调节器；气开阀，正作用调节器；气关阀，反作用调节器.15、 定值系统的传递函数反映了

7、以给定量为输入，以被控量为输出的动态关系，它（与系统本身的结构参数、扰动量的形式及大小均有关。）12由于微分调节规律有超前作用，因此调节器加入微分作用主要是用来（C克服调节对象的惯性滞后（时间常数T）13、调节系统中调节器正、反作用的确定是根据（B实现闭环回路的负反馈）14、均匀调节系统调节器参数应为（B比例度在100%200之间）。三、问答题：1、被控参数的选择原则有哪些？答：如可能，应尽量选择质量指标参数作为被控参数，当不能选择质量指标作为被控参数时，应选择一个与产品质量指标有单位对应关系的间接参数作为被控变量。2、分程控制有哪些用途？如何解决两个分程信号衔接处流量我的折点现象？答：用于满

8、足工艺的特殊要求，扩大可调比；解决：1.如果选择直线阀，则应使两个调节阀的流通能力相近。2.部分分程信号重叠的方法。3.采用两个对数法并联分程。3、与单回路控制相比，串级控制系统具有哪些特点？答：1.减小了被控对象的时间常数，缩短了控制通道，使控制作用更加及时。2.提高了系统的工作频率，使振荡周期减小，调节时间缩短，系统的快速性提高了。3.对于二次干扰有很强的客服能力，对克服一次干扰也有一定的提高。4.对负荷或操作条件的变化有一定的适应能力。4、什么是比值控制系统？它有哪几种类型？画出它们的结构原理图。答：比值控制系统：用来实现两个或者两个以上物料保持一定比例关系的控制系统。四种类型：开环比值

9、控制，单闭环比值，双闭环比值，变比值。画图Pic1开环比值控制Pic2单闭环比值Pic3双闭环比值Pic4变比值5、构成一个自动调节对象应具备哪三个条件？答：1、调节对象的被控参数2被控对象的偏差6、什么是分程控制系统？适用于哪些场合？答：一台控制器的输出信号去操纵两个或者两个以上的控制阀工作，而且每个控制阀上的操作信号只是控制器输出信号的某一段。场合：用于扩大控制阀的可调比；满目工艺操作上的特殊要求。7、什么是串级控制系统? 试画出其典型方框图。答：两个控制器串联工作，主控制器的输出作为副控制器的设定值，由副控制器的输出去操纵控制阀，从而对主被控变量有更好的控制效果。典型方框图：P1068、

10、APC的含义是什么？它主要包括哪些控制系统？答：自适应控制系统。？9、电气阀门定位器有哪些作用答：改善阀的静态特性 改善阀的动态特性 改变阀的流量特性 用于分程控制 用于阀门的反向动作10.简述串级控制系统的设计原则。答：（1）副回路的选择必须包括主要扰动，而且应包括尽可能多的扰动； （2）主、副对象的时间常数应匹配； （3）应考虑工艺上的合理性和实现的可能性； （4）要注意生产上的经济性。11. 简单控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：简单控制系统由一个被控对象，一个检测元件和变送器，一个调节阀和一个调节器组成。检测元件和变送器用于检测被控变量，并将检测到的信号转换为标准信号，输

11、出到控制器。控制器用于将检测变送器的输出信号与设定值进行比较，得出偏差，并把偏差信号按一定的控制规律运算，运算结果输出到执行器。执行器是控制系统回路中的最终元件，直接用于改变操纵量，以克服干扰，达到控制的目的。12. 前馈控制和反馈控制各有什么特点？为什么采用前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质？答:前馈控制的特点是:根据干扰工作;及时;精度不高,实施困难;只对某个干扰 有克服作用.反馈的特点作用依据是偏差;不及时:精度高,实施方便,对所有干扰都有克服作用.由于两种控制方式优缺点互补, 所以前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质.13（5分）自动控制系统的基本组成有哪几部分？

12、什么是调节对象（被控对象）、给定值、偏差？答：组成：调节器、变送器、被控对象、执行机构 调节对象：生产过程中被控制的工艺设备或装置。 给定值：被控变量的设定值。偏差：测量值与给定值的差。14.（5分）衡量自动控制系统的工作品质的性能指标有哪些？答：衰减比、超调量、余差、调节时间、振荡频率、最大动态误差15（5分）有人认为，气动执行器的气开、气关就是正作用、反作用。这种理解对吗？为什么？如何选用气动调节阀的气开、气关？答：不对。执行机构的正、反作用阀芯的正装反装调节阀的气开、气关。 选用调节阀的气开气关，要根据工艺情况，从安全角度考虑，保证产品质量。16（5分）在下述情况下应选用何种作用方式的气

13、动调节阀？（气开、气关）（1）加热炉的进料系统，应选（气关）?（2）加热炉的燃料油（气）系统，应选（气开）?（3）油水分离器的排水阀，应选（气开）？（4）容器的压力调节，若用排出料来调节，应选用（气关）？；若用进入料来调节，应选（气开）？（5）精馏塔的回流线，应选（气关）?；流出线，应选（气开）？17. （5分）下述情况，应选用何种气动调节阀？（气开、气关） （1） 加热器中加热用蒸汽调节阀，可选用（气开）？（2） 换热器中冷却水调节阀，应选用（气关）？ 调节介质为易结晶物料，应选用（气关）？18.（5分）填空： （1）被调介质流过阀门的相对流量（Q/Q100）与阀门相对行程（开度）（L/L1

14、00）之间的关系称为调节阀的 流量特性。 （2）阀前后压差保持不变时，上述关系成为理想流量特性。 （3）实际使用中，阀前后压差总是变化的，此时上述关系成为 工作流量特性。 （4）理想流量特性取决于阀的结构特性阀芯曲面的形状。 （5）工作流量特性取决于 阀芯的形状与配管状况 。19.（5分）阀门定位器的作用有哪些？使阀的开度处于精确位置，消除非线性。定位功能改变阀的流量特性。改变气压作用范围（分程控制）。改善气动阀的动态特性。20. （10分）已知图示液位调节系统：（1） 试画出该调节系统的组成方框图；（2） 简述当出水量Q出突然增大时，其调节作用过程。 杠杆浮球进水阀水槽H0h+当进水量Q出

15、h 浮球下移进水阀开大Q进hQ出 Q进时平衡有差21（20分）指出下列各控制方案的合理与否，简要说明理由。1、不合理。离心泵不能在吸入口安装阀门，否则当阀门关小时极易产生气蚀现象抽空2、合理。因为有旁路阀门和泵出口压力调节系统使往复泵可以在其出口直接节流。3、不合理。压力检测点不对，为保证阀前燃油压力稳定会使燃油量变化较大，无法使炉温稳定，应将测压点移到阀后，测烧咀的背压。4、合理。根据被冷却介质（出口）温度调节氨冷器氨气化侧的蒸发压力，而蒸发压力又对应一定的蒸发温度，所以调节氨气排出量实际上调整了氨冷器内氨蒸发侧的温度，使传热温差得到调整，即可达到调节出口温度的目的。5、不合理。塔釜为恒定加

16、热量，当受某种扰动使釜温上升时，气开阀开度将开大，放出一部分重组分的物料，塔釜物料的减少，使塔内温度上升更快，从而构成一个正反馈系统，不能正常工作，降温也如此。6、不合理。汽液混合进料不能采用这种温度控制，因为改变加热蒸汽量时，进料的温度并不变化，只是汽液比发生了变化，应改为燃烧控制。控制进塔物料的热量。10.（15分）下列图中，调节器应该选用正作用方式，还是反作用方式？为什么？a.正作用。b.正作用。 c. 反作用d. 正作用e. 反作用 22（5分）选择正确答案，并简述理由。由于微分调节规律有超前作用，因此调节器加入微分作用主要是用来a. 克服调节对象的惯性滞后（时间常数T）、容量滞后和纯

17、滞后；b. 克服调节对象的纯滞后c. 克服调节对象的惯性滞后（时间常数）、容量滞后答：C正确。因为微分作用不能克服调节对象的纯滞后，在 内，被调参数的变化速度为零。23（10分）填空：t(min)0t(min) 0.60.65360.60.70.8(Kgf/cm2)输出0.70.8(Kgf/cm2)给定试验测得气动调节器的阶跃响应曲线如图示。（1）试指出该调节器具有（PI）调节作用，并指出该调节器为（反）作用调节器；（2）试求调节参数比例度为（200%）、积分时间为（2分钟）、微分时间（0分钟）。24（ 5分）下面三组纪录曲线分别是由于比例度太小、积分时间太短、微分时间太长引起，你能鉴别吗？给

18、定测量给定测量给定测量(a)(b)(c)答：a.积分时间太长b.比例度太小c.微分时间太长四、综合分析题1、（本小题10分）某水槽液位控制系统如题图所示。已知：F=1000cm2，R=0.03s/cm2,调节阀为气关式，其静态增益|K|=28cm3/S·Ma，液位变送器静态增益Km=1mA/cm。要求：（1）画出该系统的传递方框图；（2）调节器为比例调节器，其比例带=40%，试分别求出扰动Qd=56cm3/s以及定值扰动r=0.5mA时，被调量h的残差。（3）若改为120%，其他条件不变，h的残差又是多少？比较（1）、（2）的计算结果，总结值对系统残差的影响。（4）液位调节器改为PI调节器后，h的残差又是多少？答：作业题原题2、（本小题10分）如图所示的反应