陕西科技大学机电工程学院过程装备与控制工程过程装备与控制技术

1、大学 过程控制 试题(A 卷(闭2006-2007 学年第 1学期 使用班级 化工0401-0408 班级 学号 姓名题号 一 二 三 四 总分 得分一、 填空题(每空2分,共20分1.DDZ-型仪表由220V 交流电压单独供电,DDZ-型仪表由 统一供电。2.对PID 调节器而言,当积分时间I T ,微分时间0D T =时,调节器呈 调节特性。3.在相同的条件下,用同一仪表对某一工艺参数进行正反行程的测量,相同的被测量值得到的正反行程测量值的最大差值称为 。4.由于系统中物料或者能量的传递需要克服一定的阻力而产生的滞后被称为_。5.在被控对象的输入中,_应该比干扰变量对被控变量的影响更大。6

2、.按照给定值对控制系统进行分类,如果给定值按事先设定好的程序变化,则控制系统为_。7.当系统的最大超调量与最大偏差相等时,系统的余差值等于_。 8.确定调节阀气开气关型式主要应考虑_。 9.常用的抗积分饱和措施有限幅法和_。10.与反馈控制能够克服所有干扰不同,前馈控制能够克服_种干扰。二、 单项选择题(在下列每小题四个备选答案中选出一个正确答案,并将其字母标号填入题干的括号内。每小题2分,共30分 11.下列( 不是测量仪表的技术性能指标。A.仪表精度B.灵敏度C.响应时间D.测量方法12.对于始点为0的电子电位差计,当输入端短路时,仪表指针应指在(。A.始点B.室温C.终点D.原位置13.

3、下列利用热电效应测温的温度计是(温度计。A. 双金属B. 压力式C. 热电偶D. 热电阻14.DDZ型仪表现场传输信号为420mADC,而控制室的联络信号为电压,那么电流与电压之间的转换电阻为(。A.200B.250C.500D.75015.一般认为,多次测量中任何一次测量的极限误差为(。A.±B.±2C.±3D.±416.过渡过程常出现如下几种形式:非振荡衰减过程衰减振荡过程等幅振荡过程发散振荡过程非振荡发散过程其中,属于稳定过程的有(。A.B.C.D.17.雷达跟踪系统属于(。A.定值控制系统B.随动控制系统C.程序控制系统D.前馈控制系统18.下列

4、参数(不属于过程特性参数。A.放大系数KB.时间常数TC.滞后时间D.积分时间T I19.下列控制系统中,(是开环控制。A.定值控制系统B.随动控制系统C .前馈控制系统D .程序控制系统 20.下述名词中,( 不是过渡过程的品质指标。A .最大偏差 B.余差 C.偏差 D.过渡时间 21.如右图所示的蒸汽加热器温度控制系统,被控对象为( 。 A .流体出口温度 B .蒸汽加热器 C .冷凝水出口温度 D .流体 22.对于如图所示的锅炉液位的双冲量控制系统,有如下说法:这是一个前馈与反馈相结合的控制系统 这是一个串级控制系统加入前馈控制的目的是克服由于蒸汽负荷突然变化而造成的虚假液位双冲量是

5、指蒸汽流量和给水流量 阀门的作用形式为气关阀 这些说法中,( 是正确的。A .B .C .D . 23.右图所示为丙烯冷却器的控制方案示意图,图中所采用了( 控制方案完成控制。 A.串级 B.选择性TC冷凝水流体出口蒸汽流体a-b蒸汽LCFT给水TT TC裂解气液丙稀气丙稀LT电磁三通阀C.分程D.均匀 24.一个间歇反应器的温度控制系统,其控制方案如右图所示,图中所采用了( 控制方案完成控制。 A .串级 B .选择性 C .分程 D .均匀 25.温度控制系统如图所示,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,则调节阀和调节器的作用形式为( 。 A .气开调节阀,反作用调

6、节器 B .气关调节阀,正作用调节器 C .气开调节阀,正作用调节器 D .气关调节阀,反作用调节器三、判断题(判断下列各题,在题后的括号内,对的打“”,错的打“× ”。每小题1分,共10分 26. K 型热电偶测温时如果采用E 型的电子电位差计则会产生很大的测量误差。( 27. 在控制系统中,被控变量是被控制的物理装置或物理过程。( 28. 对理想微分作用而言,假如偏差固定,即使数值很大,微分作用也没有输出。( 29. 设计串级控制系统时应该把所有干扰包括在副环中。( 30. 开环控制是一种没有反馈的简单控制。( 31.等幅振荡是过渡过程基本形式之一,如果系统出现等幅振荡,则该系统

7、是稳定的。( 32. 对于干扰通道,时间常数越大则越有利于调节。( 33.均匀控制系统的调节器参数整定可以与定值控制系统的整定要求一样。( TTTCB A冷却水蒸汽调节介质TC物料34. 串级控制系统的整定都是先整定主环再整定副环( 。35.在控制系统的方块图中,被控变量总是随着给定值增加而增加。( 四 问答题(36、37题每题6分,38、39题每题8分,40题每题12分,共40分 36.过渡过程的品质指标有哪些?请结合下图解释各种品质指标的含义。37. 怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律?38.如图所示,若错用了E 热电偶的补偿导线,当热电偶冷端短接时,电子电位差计指在20上(机械

8、零位在0,热电偶热端温度为885时,试求电子电位差计指在多少? 附:K 热电偶分度表温度2030 875880 885 890 895K ( mV 0.798 1.203 36.323 36.524 36.724 36.925 37.125 E ( mV 1.192 1.80166.859 67.245 67.630 68.015 68.39939.如图所示用差压变送器测量闭口容器液位。已知h 2 =200cm ,h 3 =140c m ,被测介质密度3850kg/m =,负压管内不增加隔离液,则t sytABC新稳态值原稳态值B +-最低液位最高液位h 2h 3h干隔离管冷凝器+KE 补偿导

9、线E 补偿导线XWCK 30°C-(1变送器的量程为多少?(2是否需要迁移?如果需要,迁移量为多少?40. 某干燥器的流程图如下图所示,干燥器采用夹套加热和真空抽吸并行的方式来干燥物料。夹套内通入的是经列管式加热器加热后的热水,加热器采用的是饱和蒸汽。为了提高干燥速度,应有较高的温度,但过高会使物料的物性发生变化,这是不允许的,因此要求对干燥温度进行严格的控制。(在此系统中蒸汽流量对热水温度的影响比冷水流量要大。1 如果蒸汽压力波动是主要干扰,应采用何种控制方案,为什么?2 如果冷水流量波动是主要干扰,应采用何种控制方案,为什么?3 如果冷水流量和蒸汽压力都经常波动,应采用何种控制方

10、案,为什么?画出控制流程图;4 画出方块图,确定阀门的气开气关形式和控制器的正反作用。陕西科技大学过程控制工程A 复习题一、判断题(本大题共15个小题,每小题1分,共15分1. 过程控制系统中,需要控制的工艺设备(塔、容器、贮糟等、机器称为被控对象。( 2. 扰动量是作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。( 4. 对一个系统总是希望能够做到余差小,最大偏差小,调节时间干燥器出料热水加热器冷水蒸汽热水真空抽吸进料短,回复快。(6. 时间常数指当对象受到阶跃输入作用后,被控变量达到新稳态值的63.2 %所需要的时间。(8. 放大倍数K 取决于稳态下的数值,是反映静态特性的参数。(9. 对

11、于控制通道来说希望越大越好,而对扰动通道来说希望适度小点好。(11. 对纯滞后大的调节对象,为克服其影响,可引入微分调节作用来克服。(12. 纯滞后时间长,将使系统超调量增加,干扰通道中纯滞后对调节品质没有影响。(13. 测量滞后一般由测量元件特性引起,克服测量滞后的办法是在调节规律中增加积分环节。(15. 积分作用可以消除余差,但要求用在对象时间常数较小,系统负荷变化较小的控制过程中。(二、填空题(本大题共20个小题,每小题1分,共20分1.随着控制通道的增益K0的增加,控制作用,克服干扰的能力,系统的余差,最大偏差。3.建立过程对象模型的方法有和。4.控制系统对检测变送环节的基本要求是、和

12、。5. 控制阀的选择包括结构材质的选择、和。7.如果对象扰动通道增益f K增加,扰动作用,系统的余差,最大偏差。9. 调节阀的流量特性有、和,流量特性的选择主要是与相匹配。10.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,称为调节阀的特性;若阀前后的压差保持不变时,上述关系称为特性;实际使用中,阀前后的压差总是变化的,此时上述关系为特性。12.控制系统引入积分作用是为了,但积分的引入会使系统,引入微分作用是为了。13.某调节系统采用比例积分作用调节器,先用纯比例调整到合适的调节输出,在加入积分作用的过程中,应。14.自动调节系统常用参数整定方法,。15.执行器按其能源型式可分为, ,

13、三大类。16.气动执行器由和两个部分组成。17.选择控制方案时,总是力图使调节通道的放大倍数,干扰通道的放大倍数。19. 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。20.选择控制方案时,总是力图使调节通道的放大倍数(增益干扰28.某调节系统采用比例积分作用调节器,在加入微分作用的后,最大偏差A 余差C 调节时间ts 稳定性n 。三、选择题(本大题共10个小题,每小题1分,共10分1. (在阀芯行程比较小时,流量就比较大,随着行程的增加,流量很快地达到最大。A. 快开流量特性B. 线性流量特性C. 抛物线流量特性D. 等百分比流量特性2. 电动调节器控制信号为(A 或B ,输出

14、信号为(。A. 420mA DCB. 15V DCC. 05VD. 0.21V DC3. AI-808调节器CF 系统功能选择,外部给定,反作用调节时设(。A. CF=0B. CF=1C. CF=8D. CF =94. 双容对象特性与单容对象特性相比增加了(。A. 纯滞后B. 传送滞后C. 测量滞后D.容量滞后5. PID 调节器变为纯比例作用,则(。A. 积分时间置、微分时间置B. 积分时间置0、微分时间置C. 积分时间置,微分时间置0D. 积分时间置0,微分时间置06. 某控制系统采用比例积分作用调节器。某人用先比例后加积分的凑试法来整定调节器的参数。若比例带的数值已基本合适,再加入积分作

15、用的过程中,则(A. 应适当减少比例带B. 适当增加比例带C. 无需改变比例带D. 与比例带无关7. 控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫作(。A. 负反馈B.正反馈C.前馈D.回馈8. 过渡过程品质指标中,余差表示(。A.新稳态值与给定值之差B.测量值与给定值之差C.调节参数与被调参数之差D.超调量与给定值之差9. 一般认为,经过(时间后,动态过程便结束了。A. 2TB. 3TC. 6TD. 10T10.引起被调参数偏离给定值的各种因素称(。A. 调节B. 扰动C. 反馈D. 给定四、简答题(本大题共4个小题,每小题5分,共20分1、电气阀门定位器有哪些作用4. 前馈控制和反馈控制各有什么

16、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?五、综合分析题(本大题共3个小题,第1题15分第2第3题10分共35分1. 如图示加热炉,采用控制燃料气流量来保证加热炉出口温度恒定。1.若进料量是主要扰动且不可控制时,设计合理的控制方案,并作简要说明。2.当燃料气阀前压力是是主要扰动且不可控时,设计合理的控制方案,并作简要说明。 答: 图1 图2 2、对于图示的加热器串级控制系统。 要求:(1若工艺要求加热器温度不能过高,否则易发生事故,试确定控制阀的气开气关型式;(2当蒸汽压力突然增加时,简述该控制系统的控制过程;(3当冷物料流量突然加大时,简述该控制系统的控制过程;(注:要

17、求用各变量间的关系来阐述陕西科技大学过程控制工程A复习题答案一、判断题(本大题共15个小题,每小题1分,共15分1.(2.(×4.(6. (8.(9.(×11.(×12.(13. (×15.(二、填空题(本大题共20个小题,每小题1分,共20分1.增强,最大,减小,减小。3.机理建模和系统辨识与参数估计4.准确、迅速和可靠5. 口径的选择、流量特性的选择和正反作用的选择7.增强,增大,增大9. 快开、等百分比和线性,广义对象特性10.Q/Qma x l/L 流量理想工作12.消除余差产生振荡现象克服容量滞后13.减小调节器的放大倍数14.经验法衰减曲线法

18、临界比例度法反应曲线法15.气动, 电动, 液动16.执行机构和调节机构17.增益增大,增益减小19. 克服容量滞后20 . 大于减小不变缩短提高。三、选择题(本大题共10个小题,每小题1分,共10分1. (A 2. (A 。3. (C 。4. (D 。5. (C 。6. (B 7. (B 。8. (A 。9. (B 10.(B 。四、简答题(本大题共4个小题,每小题5分,共20分1、电气阀门定位器有哪些作用答:改善阀的静态特性1分改善阀的动态特性1分改变阀的流量特性1分用于分程控制1分用于阀门的反向动作1分4. 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

19、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. 2分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.3分五、综合分析题(本大题共3个小题,第1题15分第2第3题10分共35分1. 如图示加热炉,采用控制燃料气流量来保证加热炉出口温度恒定。1.若进料量是主要扰动且不可控制时,设计合理的控制方案,并作简要说明。2.当燃料气阀前压力是是主要扰动且不可控时,设计合理的控制方案,并作简要说明。 答:当总进料量是主要扰动时,控制方案如图1所示。该

20、方案为前馈-反馈控制系统方案。如果负荷是主要扰动,我们将总进料量测出,将流量信号送到前馈补偿装置,其输出与温度控制器的输出相迭加,作为总的控制作用。这时,当进料量发生变化后,不需要等到出现偏差,燃料量就会及时作相应的调整,结果使控制过程中的温度偏差大为减小。当燃料压力是主扰动时,控制方案如图2所示。该方案为被加热物料出口温度对燃料气流量的串级控制系统方案。当燃料气压力发生变化是,利用副环的作用,可以迅速地对扰动作出反应,调整燃料阀的开度,调整较为及时。但是这只是一个粗略的调整,扰动对温度的影响还需通过主环作进一步的细调,使被控的主变量被加热物料出口温度保持在期望值。 图1 图22、对于图示的加

21、热器串级控制系统。 要求:(1若工艺要求加热器温度不能过高,否则易发生事故,试确定控制阀的气开气关型式;(2当蒸汽压力突然增加时,简述该控制系统的控制过程;(3当冷物料流量突然加大时,简述该控制系统的控制过程;(注:要求用各变量间的关系来阐述解:(1由于工艺要求加热器温度不能过高,否则易发生事故,所以控制阀应选用气开型式,一但气源故障断气,控制阀自动关闭,蒸汽不再进入加热器,以避免介质温度过高发生事故。(2当蒸汽压力突然增加时,该控制系统的控制过程如下:蒸汽压力增加,则蒸汽流量增加,由于FC为反作用,故其输出降低,因而气开型的控制阀关小,蒸汽流量减少以及时克服蒸汽压力变化对蒸汽流量的影响,因而

22、减少以致消除蒸汽压力波动对加热炉出口物料温度的影响,提高了控制质量。(3当冷物料流量突然加大时,该控制系统的控制过程如下:冷物料流量加大,加热炉出口物料温度降低,反作用的TC输出增加,因而使FC的给定值增加, FC为反作用,故其输出也增加,于是气开型的控制阀开大,蒸汽流量增加以使加热炉出口物料温度增加,起到负反馈的控制作用。陕西科技大学过程控制系统课程试卷2008届毕业生补考一、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

23、。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C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,

24、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。4、模糊控制器的设计(不依赖被控对象的精确数学模型。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(C.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

25、求上相互均匀、协调。5、定值调节系统是环调节,前馈系统是环调节。(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(A.增大9、成分、温度调节系统的调节规律,通常选用(D.PID。10、流量、压力调节系统的调节规律,通常选用(B.P I。11、要消除系统的稳态误差,调节系统的调节规律,通常选用(B.P I。12、通常可以用时间常数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

26、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;(TCTT蒸汽物料冷凝水出口温度换热器A.气关阀,正作用调节器;B.气开阀,反作用调节器;C.气开阀,正作用调节器;D.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;(A.气关阀,正作用调节器;B.气开阀,反作用调节器;C.气开阀,正作用调节器;D.气关阀,反作用调节器.15、定值系统的传递函数反映了以给定量为输入,以被控量为输出的动态关系,它(A.

27、与系统本身的结构参数、扰动量的形式及大小均有关。1、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T13、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。15、定值系统的传递函数反映了以给定量为输入,以被控量为输出的动态关系,它(A.与系统本身的结构参数、扰动量的形式及大小均有关。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

28、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

29、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双闭环比值主流量 设定值主流量副流量主测量变送副测量变送副控制器 副控制阀 副流量对象F MKF M F SK - 主流量对象主控制阀 主控制器 - 副流量 设定值Pic4变比值F M测量变送比值控制器 执行器 副流量对象-主对象 (变换炉测量变送除法器主控制器 - 主、测量变送F S1、构成一个自动调节对象应具备哪三个条件? 答:2、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

30、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。3、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:P1064、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。?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K m=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Q d=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、