过程控制系统与仪表复习题

..过程控制系统与仪表复习题一、判断题：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。〔×答案：扰动量是除操纵变量外作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。3.由调节器输出至被调参数间的所有环节称为干扰通道。〔×答案：由调节器输出至被调参数间的所有环节称为调节通道。4.过程控制系统的偏差是指设定值与测量值之差。〔√5.由控制阀操纵,能使被控变量恢复到设定值的物料量或能量即为操纵变量。〔√6.按控制系统的输出信号是否反馈到系统的输入端可分为开环系统和闭环系统。〔√7.在闭环控制系统中,按照设定值的情况不同,可分为定值控制系统、前馈控制系统、程序控制系统。〔×答案：在闭环控制系统中,按照设定值的情况不同,可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。8.在一个定值控制系统中,被控变量不随时间变化的平衡状态,也即被控变量变化率等于零的状态,称为系统的动态。〔×答案：在一个定值控制系统中,被控变量不随时间变化的平衡状态,也即被控变量变化率等于零的状态,称为系统的静态,静态是一种相对静止状态。9.对一个系统总是希望能够做到余差小,最大偏差小,调节时间短,回复快。〔√10.时间常数越小,被控变量的变化越慢,达到新的稳态值所需的时间也越长。〔×答案：时间常数越大,被控变量的变化越慢,达到新的稳态值所需的时间也越长。11.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。〔√12.对干扰通道时间常数越小越好,这样干扰的影响和缓,控制就容易。〔×答案：时间常数越大越好,这样干扰的影响和缓,控制就容易。13.放大倍数K取决于稳态下的数值,是反映静态特性的参数。〔√14.对于控制通道来说希望τ越大越好,而对扰动通道来说希望τ适度小点好。〔×答案：控制通道τ越小越好,而对扰动通道来说希望τ适度大点好15.对象特性放大系数Κm是动特性,时间常数Tm和滞后时间τm是测量元件和变送器的静态特性。〔×答案：对象特性放大系数Κm是静特性,时间常数Tm和滞后时间τm是测量元件和变送器的动特性。16.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。〔×答案：微分作用能起到超前调节的作用,但不能克服纯滞后。17.当调节过程不稳定时,可增大积分时间或加大比例度,使其稳定。〔√18.比例调节过程的余差与调节器的比例度成正比,比例度越大则余差越大。〔√19.临界比例度法是在纯比例运行下通过试验,得到临界比例度δK和临界周期TK,然后根据经验总结出来的关系,求出调节器各参数值。〔√20.采用PID调节器的条件是对象纯滞后较大。〔×答案：采用PID调节器的条件是对象纯滞后不能太大,否则应考虑采用其他控制方法。21.当生产不允许被调参数波动时,选用衰减振荡形式过渡过程为宜。〔×答案：当生产不允许被调参数波动时,选用非周期衰减过程为宜。22.时间常数越小,对象受干扰后达到稳定值所需时间越短。〔√23.化工过程中,通常温度控制对象时间常数和滞后时间都较短。〔×答案：化工过程中,通常温度控制对象时间常数和滞后时间都较大。应合理选择检测点。24.自动调节系统干扰通道放大倍数越大,则超调量越大；调节通道放大倍数越大,则超调量越小。〔√25.对象特性时间常数越长,则过程反应越快,易引起较长的过渡时间。〔×答案：对象特性时间常数越长,则过程反应越慢,易引起较长的过渡时间。26.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。〔√27.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。〔×答案：微分作用能起到超前调节的作用,因此能克服纯滞后；积分作用能克服余差。28.目前国内生产调节阀主要有有线性、等百分比、快开3种流量特性。〔√29.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。〔√30.串级调节系统可以用于改善纯滞后时间较长的对象,有超前作用。〔√31.串级调节系统可以用于非线性对象,且负荷变化又较大的场合,用于改善对象特性。〔√32.串级调节系统要求对主参数和副参数均应保证实现无差控制。〔×答案：串级调节系统一般对主参数有控制精度要求,副回路则以"先调"、"快调"、"粗调"的形式起到克服干扰作用,提高串级调节系统的克服干扰能力,所以副参数不能保证无差控制。33.凡是有两个以上的调节器相互连接,该调节系统就是串级调节系统。〔×答案：许多控制系统都是由两个以上的调节器相互连接,只有结构上有两个闭合回路；主副调节器串联,主调节器的输出作为副调节器的给定；副调节器的输出操纵调节阀动作,实现主调节器的定值控制的控制系统才是串级控制。34.前馈控制是按照干扰作用的大小进行控制的,如控制作用恰到好处,一般比反馈控制要及时。〔√35.前馈控制是根据被调参数和预定值之差进行的控制。〔×答案：前馈控制是按干扰量大小进行控制的。36.比值系统中,两个需配比的流量中选择主受控变量是任意的。〔×答案：两个需配比的流量中,一般以生产中的主要物料量为主变量。37.串级控制系统中主调节器以"先调"、"快调"、"粗调"克服干扰。〔×答案：串级控制系统中主调节器以"慢调"、"细调"作用,使主参数稳定在设定值上,副调节器则以"先调"、"快调"、"粗调"克服干扰。38.串级控制系统起主导作用的参数是主参数,稳定主导参数的辅助参数叫副参数。〔√39.工业控制中,经常采用单纯的前馈控制。〔×答案：工业控制中一般不采用单纯的前馈控制,经常采用前馈反馈控制系统,前馈控制只是对大的干扰进行超前控制。40.采用前馈-反馈控制系统的优点是利用了前馈调节的及时性和反馈调节的静态准确性。〔√41.前馈控制系统是开环控制系统,不能用PID控制,它是一种特殊的控制规律。〔√42.串级控制系统两步整定法是主、副回路分别整定,第一步先整定副回路,第二步再整定主回路。〔√43.单闭环比值控制系统对主物料来说是开环的,而对从物料来说是一个随动控制系统。〔√44.串级控制系统对进入主回路的扰动具有较强的克服能力。〔×答案：串级控制系统对进入副回路的扰动具有较强的克服能力。二、填空题：1.自动调节系统是具有被调参数〔负反馈的〔闭环系统。它与其它系统的本质差别就在于调节系统有〔负反馈2.调节阀的流量特性有〔快开、〔等百分比和〔线性,流量特性的选择主要是与〔广义对象特性相匹配。3．被调介质流过阀门的相对流量<Q/Qmax>与阀门相对行程<l/L>之间的关系,称为调节阀的<流量>特性;若阀前后的压差保持不变时,上述关系称为<理想>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<工作>特性。4．加热炉的燃料油系统应选用〔气开式调节阀；锅炉液位控制的冷水阀应采用〔气关式调节阀。5．直通双座调节阀的不平衡力较直通单座调节阀〔小,泄漏量〔大。6．控制系统引入积分作用是为了〔消除余差,但积分的引入会使系统〔产生振荡现象,引入微分作用是为了〔克服容量滞后。7．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〔减小调节器的放大倍数。8．自动调节系统常用参数整定方法<经验法>,<衰减曲线法>,<临界比例度法>,<反应曲线法>。9．执行器按其能源型式可分为〔气动,〔电动,〔液动三大类。10．气动执行器由〔执行机构和〔调节机构两个部分组成。11．调节器的Kc值愈大,表示调节作用〔越强,Ti值愈大,表示积分作用〔减弱,Td值愈大表示微分作用〔增强。12．选择控制方案时,总是力图使调节通道的放大倍数〔增益〔增大,干扰通道的放大倍数〔增益〔减小。13．简单控制系统由〔变送器、〔被调对象、〔调节器和〔执行器四个环节组成。14.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〔克服容量滞后。15．调节系统中调节器正、反的作用的确定是依据<实现闭环回路的负反馈>。16．检定0~1.6kgf/cm2的标准压力表,发现其最大绝对误差为0.0056kgf/cm2.因此,该表的最大引用误差为〔0.35%,仪表实际的准确度等级为〔0.5。17.控制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:干扰通道的时间常数愈大,对被控变量的影响愈弱;干扰通道容量滞后愈多,则调节质量愈好;干扰通道的纯滞后对调节质量无影响。18.选择控制方案时,总是力图使调节通道的放大倍数〔增益大于干扰通道的放大倍数〔增益。19．控制对象的调节通道的动态特性对过渡过程的影响是:调节通道时间常数愈大,则响应愈慢,但调节通道时间常数过小,易产生振荡问题;调节通道的纯滞后使过渡过程质量变差。20．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减小余差C不变调节时间ts缩短稳定性n提高。21．串级调节系统,一般情况下主回路选择PID或PI调节规律调节器,副回路选用P调节规律调节器；如果副回路采用差压法测流量,应采用什么装置开方器补偿。22．简单均匀控制系统与液位定值控制系统的区别是①调节目的不同；②调节器参数整定不同；③工艺过程不同。23、定值控制系统是按〔偏差进行控制的,而前馈控制是按〔干扰进行控制的；前者是〔闭环控制,后者是〔开环控制。前馈控制一般应用于扰动〔可测和扰动〔显著与扰动〔频繁的场合。24．控制系统引入积分作用是为了〔消除余差,但积分的引入会使系统〔不稳定,引入微分作用是为了〔克服容量滞后。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〔减小放大倍数。25.被调介质流过阀门的相对流量<Q/Qmax>与阀门相对行程<l/L>之间的关系,称为调节阀的<流量>特性;若阀前后的压差保持不变时,上述关系称为<理想>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<工作>特性。调节阀的流量特性有〔线性、〔等百分比和〔快开,流量特性的选择主要是与〔广义对象相匹配。26、过渡过程的品质指标有最大偏差、衰减比、余差和过渡时间等。27、描述被控对象特性的参数是放大系数、时间常数和滞后时间。28、常用热电阻有铂热电阻和铜热电阻。29、差压变送器可以用来测量压力、压差、液位,和节流装置配套使用,可以测量流量。30、调节阀的理想流量特性有直线特性、对数特性、快开特性和抛物线特性。31、δ表示调节器的比例度参数,其值越小,比例控制作用越强_。若其值太小的话,控制系统可能发生__发散振荡___。32、串级控制系统中,副回路具有__先调、快调、粗调__的特点,主回路起着__后调、慢调、细调__的作用,主副回路相互配合,大大提高系统的控制质量。它的主回路是一个__定值控制系统__,而副回路则是一个__随动控制系统__。33、集散控制系统是一种分布型控制系统,其特点是信息管理__集中化__,而控制__分散化__,其控制规律的运算是通过__程序__实现的。三、选择题：1.下列控制系统中,〔C是开环控制系统。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2.〔D设定值是已知的时间函数,即设定值按预定的时间程序变化,被控参数自动跟踪设定值。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3.〔C不是典型过渡过程的基本形式。A.发散振荡过程B.等幅振荡过程C.随机振荡过程D.非周期衰减过程4.典型衰减振荡过程曲线最佳衰减比为〔C。A.4：1B.10：1C5.在自动控制系统研究中经常采用〔D作为输入信号。A.斜坡函数B.单位脉冲函数C.抛物线函数D.阶跃函数6.在对象特性中,〔A是静特性,〔B、C动特性。A.放大系数ΚB.时间常数TC.滞后时间τ7.〔A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8.电动调节器控制信号为〔A或B,输出信号为〔A。A.4～20mADCB.1～5VDCC.0～5VD.0.2～1VDC9.AI-808调节器CF系统功能选择,外部给定,反作用调节时设〔C。A.CF＝0B.CF＝1C11.下列说法正确的是〔BC。A.微分时间越长,微分作用越弱；B.微分时间越长,微分作用越强；C.积分时间越长,积分时间越弱；D.积分时间越长,积分时间越强。12.PID调节器变为纯比例作用,则〔C。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013.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,再加入积分作用的过程中,则〔BA.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14.经验凑试法的关键是"看曲线,调参数"。在整定中,观察到曲线振荡很频繁,需把比例度〔A以减少振荡；当曲线最大偏差大且趋于非周期过程时,需把比例度〔B。A.增大B.减少C.减到最小D.置015.选择调节参数应尽量使调节通道的〔BCDA.功率比较大B.放大系数适当大C.时间常数适当小D.滞后时间尽量小16.对象特性的实验测取常用的方法是〔AA.阶跃响应曲线法B.频率特性法C.比例积分法D．最小二乘法17.被调参数选择应遵循的原则是〔ABCD。A.能代表工艺操作指标或能反映工艺操作状态B.可测并有足够大的灵敏度C.独立可控D.尽量采用直接指标18.控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫作〔B。A.负反馈B．正反馈C．前馈D．回馈19.过渡过程品质指标中,余差表示〔A。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20.一般认为,经过〔B时间后,动态过程便结束了。A.2TB.3TC.6TD.10T21．引起被调参数偏离给定值的各种因素称〔B。A.调节B.扰动C.反馈D.给定22.描述对象特性的参数有〔BCD。A.tB.TC.KD.τ23.某简单调节系统的对象和变送器作用为正,可选哪些组合？〔A、CA．正作用调节器十气关阀B．正作用调节器十气开阀C．反作用调节器十气开阀D．反作用调节器十气关阀25.前馈调节是根据〔C来进行调节的。A.给定值B.测量值C.扰动量D.反馈量26.单回路定值调节系统的静态是指〔D。A.调节阀开度为零,调节器偏差为零B.调节器偏差为恒定值,调节阀开度不为恒定值C.调节器偏差为零,调节阀开度为50％恒定D.调节器偏差为零,调节阀开度稳定27.通常串级控制系统主调节器正反作用选择取决于〔D。A.调节阀B.副调节器C.副对象D.主对象28.〔D存在纯滞后,但不会影响调节品质。A.调节通道B.测量元件C.变送器D.干扰通道29．串级调节系统主调节输出信号送给〔B。A．调节阀B．副调节器C.变送器D.主对象30.单闭环比值调节系统中,当主流量不变而副流量由于受干扰发生变化时,副流量闭环系统相当于〔A系统。A.定值调节B.随动调节C.程序调节D.分程调节31.关于前馈系统,正确的说法是〔A、B。A．是开环调节B.一种前馈只能克服一种干扰C.按偏差大小进行调节32.比值调节系统一般有〔ABDE。A.开环比值B.单闭环比值C.三闭环比值D.变比值E.双闭环比值33.串级控制系统参数整定步骤应为〔B。A.先主环,后副环B.先副环后主环C.只整定副环D.没有先后顺序34.关于串级控制系统,正确的说法是〔BCD。A.是两个单回路控制系统的串联B.串级系统的副回路是一个随动系统C.主回路是一个定值系统D.有两个闭合回路35.单纯的前馈调节是一种能对〔C进行补偿的调节系统。A.测量与给定之差B.被调参数的变化C.干扰量的变化D.设定值变化36.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,在加入积分作用的过程中,则〔B。A.应适当减小比例带B.应适当增加比例带C.无需改变比例带37.前馈控制系统静态参数Kff过大将会出现〔B。A.欠补偿B.过补偿C.补偿合适D.无前馈作用38．调节系统中调节器正、反作用的确定是根据〔B：A．实现闭环回路的正反馈B．实现闭环回路的负反馈C．系统放大倍数恰到好处D．生产的安全性。39.定值调节是一种能对〔A进行补偿的调节系统。A．测量与给定之间的偏差B．被调量的变化C．干扰量的变化40.温度调节系统的调节规律,通常选用〔C。A.

PIB.PDC.PID41.流量、压力调节系统的调节规律,通常选用〔A。A.PIB.PDC.PID42.要消除系统的稳态误差,调节系统的调节规律,通常选用〔A。A.

PIB.PDC.P四、简答题：1、过程控制系统按其基本结构形式可分为几类?其中闭环系统中按设定值的不同形式又可分为几种?答：过程控制系统按其基本结构形式可分为闭环自动控制系统和开环自动控制系统。在闭环控制系统中,按照设定值的不同形式又可分为：<1>定值控制系统<2>随动控制系统<3>程序控制系统2、试述热电阻测温原理,常用热电阻的种类有哪些？各为多少？答：热电阻温度计是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的,只要设法测出电阻值的变化,就可达到温度测量的目的。工业上常用的热电阻有：铂电阻,铜电阻。目前工业上使用的铂电阻有两种：一种是=10；另外一种是=100。工业上使用的铜电阻也有两种：一种是=50；另一种是=100。3、试述过程控制系统中常用的控制规律及其特点。答：控制系统中常用的控制规律有比例<P>、比例积分<PI>、比例积分微分<PID>控制规律。比例控制规律是控制器的输出信号与它的输入信号<给定值与测量值的偏差>成比例。它的特点是控制及时,克服干扰能力强,但在系统负荷变化后,控制结果有余差。比例积分控制规律是控制器的输出信号不仅与输入信号成比例,而且与输入信号对时间的积分成比例。它的特点是能够消除余差,但是积分控制作用比较缓慢、控制不及时。比例积分微分控制规律是在比例积分的基础上再加上微分作用,微分作用是控制器的输出与输入的变化速度成比例,它对克服对象的容量滞后有显著的效果。4、何为控制阀的理想流量特性和工作流量特性？常用的调节阀理想流量特性有哪些？答：阀前后压差保持不变时的流量特性称为理想流量特性；在实际使用过程中,阀前后的压差会随阀的开度的变化而变化,此时的流量特性称为工作流量特性。常用的调节阀理想流量特性有：直线流量特性、等百分比<对数>流量特性、快开特性。5、控制器参数整定的任务是什么?工程上常用的控制器参数整定有哪几种方法?答：控制器参数整定的任务是：根据已定的控制方案,来确定控制器的最佳参数值<包括比例度积分时间微分时间>,以便使系统能获得好的控制质量。控制器参数的工程整定法主要有临界比例度法、衰减曲线法和经验凑试法等。6、什么是调节器的控制规律？基本控制规律有哪几种？各有什么特点？答：调节器的输出信号随着它的输入偏差信号变化的规律叫控制规律。基本控制规律有：①双位控制：输出不是最大,就是最小,只有两个位置。②比例控制：控制作用及时,有余差。③积分控制：具有消除余差的作用。④微分控制：具有超前调节的作用。五、计算题：1、某测量范围是0---500℃被校表读数0100200300400500标准表读数0103203306304497求：该表的基本误差并确定它的精度等级。解：基本误差：δ=*100﹪=1.2﹪<1.5﹪所以它的精度等级为1.5级.2、某一标尺为0～1000℃标准表读数/℃02004006008001000被校表读数/℃02014026048061001求：1该表最大绝对误差；2该表精度；3如果工艺允许最大测量误差为土5℃解：16℃2δ3、甲的正常流量为240kg/h,仪表量程为0-360kg/h；乙的正常流量为120NM3/h,仪表量程为0-240NM3/h。采用答：F1为甲流量,F2为乙流量

1.引入开方器时：

2.不引入开方器时：

4、用带隔离罐的差压变送器测某储罐的液位,差压变送器的安装位置如图所示。请导出变送器所测差压Δp与液位H之关系。变送器零点需不需要迁移？若要迁移,是正迁移还是负迁移？解：P+=Hρ1g+h1ρ2P-=h2ρ2gΔP=P+-P-=Hρ1g-<h2-h1>ρH=0时,ΔP<0,需迁移负迁移5、用差压变送器测某储罐的液位,差压变送器的安装位置如图所示。请导出变送器所测差压与液位之关系。讨论变送器零点在什么条件下不需要迁移？在什么条件下需要正迁移？在什么条件下需要负迁移？解：P+=Hρ1g+h1ρ1P-=h2ρ2gΔP=P+-P-=Hρ1g+h1ρ1g-h2H=0时,ΔP=h1ρ1g-h2ρ当h1ρ1=h2ρ2时,不需迁移当h1ρ1>h2ρ2时,需正迁移当h1ρ1<h2ρ2时,需负迁移6、用差压变送器测某开口容器的液位,其最低液位和最高液位分别为h1=1m和h2=3m〔如图所示。若被测介质的密度=980kg/,求：〔1变送器量程是多少？〔2变送器零点是否需要迁移？正迁移还是负迁移？迁移量是多少？解：ΔP=<h2-h1>ρg=<3-1>*980*9.807=19221.7<Pa>适当考虑裕度得到量程P+=h1ρg+P0=1*980*9.807+P0=9610.9+P0P-=P0故迁移量P=P+－P-=9610.9<Pa>因为P+>P-,所以需正迁移,迁移量为9610.9<Pa>六、设计题1、在蒸汽锅炉运行过程中,必须满足汽-水平衡关系,汽包水位是一个十分重要的指标。当液位过低时,汽包中的水易被烧干引发生产事故,甚至会发生爆炸。〔1试设计一个液位的简单控制系统,在图中画出控制方案图。〔2确定调节阀的气开、气关形式,并说明原因。〔3确定调节器的正、反作用方式,必须有详细的分析过程。〔4画出该控制系统的方框图。解:气关式正作用2、在某生产过程中,通过加热炉对冷物料加