过程控制工程试卷四标准答案

1、过程控制工程试卷四标准答案过程控制工程试卷四标准答案 一、填空题（每小题 1 空，每空 1 分，共 10 分） 一、填空题（每小题 1 空，每空 1 分，共 10 分） 1. 离散时间控制 2. 变量配对 3. 控制器 4.按提馏段质量指标控制 5 满足特殊工艺需要 6. 准确性 7.比例积分微分控制 8. 串级控制 9. 开环比值控制 10偏差 二、填空题（每小题 2 分，共 10 分） 二、填空题（每小题 2 分，共 10 分） 1 2 3 4. 5. 三、简答题（每小题 3 分，共 15 分） 三、简答题（每小题 3 分，共 15 分） 1. 简述常用的调节阀理想流量特性 线性、快开、等

2、百分比、抛物线（答对一个得 1 分，全答对得 3 分） 2. 简述解耦控制原理 就是通过解耦器与被控对象组合后的闭环系统在传递函数矩阵呈现出对角矩阵的形式，此时系统间的耦合关联排除，多变量系统演变为各相对独立的单变量控制系统。 3. 简述设计串级控制系统时，副变量的选择原则 1）将主要扰动或更多的扰动包括在副回路中 2）副对象的滞后不能太大,以保持副回路的快速响应性能 3）将对象中具有显著非线性或时变特性的一部分归于副对象中 4）需要流量实现精确跟踪时,可选流量为副变量 （答对其中 3 条即可） 4. 简述前馈控制的特点 （1）前馈控制对干扰的克服比反馈及时； （2）前馈控制是开环控制，无稳定

3、性问题； （3）前馈控制需要干扰可测； （4）前馈控制器受对象特性决定的专用控制器。（答对其中 3 条即可） 5简述均匀控制系统的目的和特点 目的：解决前后工序供求矛盾，达到前后兼顾协调操作。（1 分） 特点：1）两个变量在控制过程中都应该是变化的，且变化是缓慢的。（1 分） 2）前后互相联系又互相矛盾的两个变量应保持在所允许的范围内波动。（1 分） 四、 （本题 10 分）如图所示某工程所用离心式压缩机，设喘振安全操作线方程为四、 （本题 10 分）如图所示某工程所用离心式压缩机，设喘振安全操作线方程为)(1221appbkrp=，其中，其中r、b、ak为有关参数，试按此方程组成一个可变极限

4、流量防喘振控制系统，画出该系统的防喘振控制流程图，并指出在什么条件下打开旁路调节阀？ 为有关参数，试按此方程组成一个可变极限流量防喘振控制系统，画出该系统的防喘振控制流程图，并指出在什么条件下打开旁路调节阀？ （8 分） 当)(1221appbkrp时旁路调节阀打开。 （2 分） 五、 （本题 10 分）某化学反应过程要求参与反应的 a、b 两种物料保持 fa:fb4:2.5的比例，两物料的最大流量，。通过观察发现 a，b两物料流量因管线压力波动而经常变化。假设 a 为主物料，b 为从物料。根据上述情况，要求： 五、 （本题 10 分）某化学反应过程要求参与反应的 a、b 两种物料保持 fa:

5、fb4:2.5的比例，两物料的最大流量，。通过观察发现 a，b两物料流量因管线压力波动而经常变化。假设 a 为主物料，b 为从物料。根据上述情况，要求： hmfa/6253max=hmfb/2903max=设计一个比较合适的比值控制系统（画出流程图） ； 设计一个比较合适的比值控制系统（画出流程图） ； 计算该比值系统的比值系数 k； 计算该比值系统的比值系数 k； k fafb说明该系统的优缺点及适用场合。 说明该系统的优缺点及适用场合。 （5 分） 工艺流量比值：k= fb:fa2.5:4 仪表的比值系数：k=k fa max/ fb max=(5/8)*625/290=1.35 （3 分

6、） 优点： 比值准确，总量一定；提、降负荷容易。缺点：投资大。 适用于主从物料方波动均较大的场合。 （2 分） 六、 （本题 15 分）如图所示某石油化工厂的油品储罐，为使油品不与空气接触被氧化变质，或引起爆炸危险，需要进行罐顶封氮。其技术要求是：始终保持罐内氮气压力微正，当罐内液位上升时，应停止继续补充氮气，并将压缩的氮气适量排出；当罐内液位下降时，应停止放出氮气。试设计罐顶氮气压力分程控制系统（画在题图上） ，六、 （本题 15 分）如图所示某石油化工厂的油品储罐，为使油品不与空气接触被氧化变质，或引起爆炸危险，需要进行罐顶封氮。其技术要求是：始终保持罐内氮气压力微正，当罐内液位上升时，应

7、停止继续补充氮气，并将压缩的氮气适量排出；当罐内液位下降时，应停止放出氮气。试设计罐顶氮气压力分程控制系统（画在题图上） ， 并回答： 并回答： 选择两调节阀的气开气关属性；压力控制器的正反作用； 选择两调节阀的气开气关属性；压力控制器的正反作用； 协调两调节阀的动作；如何避免两调节阀的频繁开闭以减少 n2 用量? 协调两调节阀的动作；如何避免两调节阀的频繁开闭以减少 n2 用量? 解： 进 n2 阀：气开 （2 分） 排 n2 阀：气关 （2 分） 控制器：反作用 （2 分） （4 分） （3 分） 气关阀气开阀“b”“a”100阀开度(%)00.020.0580.10调节阀气动信号（mpa

8、）0.062气关阀气开阀pc“b”“a”排 空n2n2 平衡时，应使二阀都关，又当 p 在一定范围时， 二阀可都不动作，加死区。 （2 分） 七、 （本题 15 分）如图所示精馏塔再沸器采用蒸汽进行加热，进料量为 f，为保证塔底产品质量指标，要求对塔底温度进行控制，但由于受到前面工序的影响，f 经常发生波动，又不允许对其进行定值控制，在这种情况下，你认为应该采取何种控制方案为好？画出系统流程图和方块图，并选择控制阀的开闭形式及控制器正反作用。如果供给的蒸汽流量也经常波动，又应采取何种控制方案？画出系统流程图和方块图。 七、 （本题 15 分）如图所示精馏塔再沸器采用蒸汽进行加热，进料量为 f，

9、为保证塔底产品质量指标，要求对塔底温度进行控制，但由于受到前面工序的影响，f 经常发生波动，又不允许对其进行定值控制，在这种情况下，你认为应该采取何种控制方案为好？画出系统流程图和方块图，并选择控制阀的开闭形式及控制器正反作用。如果供给的蒸汽流量也经常波动，又应采取何种控制方案？画出系统流程图和方块图。 解： 采用前馈反馈控制方案，控制阀为气开阀，温度控制器为反作用 （3 分） （3 分） dfbfcfctctc （2 分） 温度控制器 控制阀 塔提馏段 测量变送提馏段温度 给定值 进料流量 前馈补偿 干扰对象 采用前馈串级控制方案（1 分） （3 分） （3 分） dfbfcfctctc 提

10、馏段温度 温度控制器 控制阀 蒸汽 流量测量变送 给定值 流量控制器精馏塔 温度测量变送 前馈补偿流量干扰 进料流量 八、(本题 15 分) 下图为锅炉设备主要工艺流程图：其任务是根据生产负荷的需要，供应一定的压力或温度的蒸汽，同时使得锅炉在安全、经济的条件下运行。试分析： 八、(本题 15 分) 下图为锅炉设备主要工艺流程图：其任务是根据生产负荷的需要，供应一定的压力或温度的蒸汽，同时使得锅炉在安全、经济的条件下运行。试分析： （1）锅炉设备需要哪些主要的控制系统，说明各个控制系统的被控变量和操纵变量。 （1）锅炉设备需要哪些主要的控制系统，说明各个控制系统的被控变量和操纵变量。 （2）为汽包水位设计的一个双冲量控制系统，画出其原理图。 （2）为汽包水位设计的一个双冲量控制系统，画出其原理图。 热空气燃料燃料嘴炉膛汽包过热器减温器pmd负荷设备调节阀过热蒸汽送负荷设备炉墙省煤器热空气送往炉膛给水空气预热器冷空气烟气(经引风机送往烟囱) 答：1）主要控制系统： （1） 锅炉汽包水位控制（1 分） ：汽包水位作为被控变量，给水流量作为操纵变量。 （2 分）