过程控制简答题

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1.分析前馈控制与反馈控制的区别以及各自的优缺点？

反馈控制是最基本也是最常见的控制系统，控制是按被调量与给定值的偏差起作用的，也称按偏差控制。扰动作用后要等到被调量发生变化并与给定值形成偏差才产生控制作用，所以从消除扰动的影响来看，控制作用是不及时的，但它时刻观测被调量，所以可以保证被调量不会有太大的偏离。

前馈控制系统没有被调量的反馈信号，没有形成闭合回路，又称开环控制。扰动作用后，一方面通过被控对象会引起被调量变化，但同时由前馈控制器产生控制作用，力图消除扰动的影响，所以，控制作用是很及时的。前馈控制主要作用于对外部扰动进行抑制，以减少动态偏差。

2.微分调理器是否能单独工作，请说明其原因，并说明微分调理器的作用？（过82）

由于微分控制的工作是基于误差的变化速度的，而不是基于作用误差本身的，因此这种方法不能单独应用。它总是与比例控制作用或比例-加-积分控制作用组合在一起。

微分控制器能够反映误差信号的变化速度，并且在作用误差的值变得很大的之前，产生一个有效的修正。因此，微分控制可以预计作用误差，使修正提前发生，从而有助于增进系统的稳定性。

3.为什么采用非线性控制系统？有哪几种实施方法？（131）

采用非线性控制的原因主要有：被控对象本身具有非线性特性；人为引入非线性控制规律，使控制系统实施变得简单或满足一定的控制要求。

具体的实施方法：1-采用控制阀的非线性流量特性补偿；2-采用非线性控制规律补偿；3-采用串级控制系统。

4.试述智能控制系统的特点和模糊控制器的基本结构及各部件功能？（191）

智能控制的特点：1-智能控制系统具有以知识表示的非数学广义模型和以数学模型表示的混合控制系统。2-智能控制具有分层信息处理和决策机构。3-智能控制具有非线性特点。4-智能控制具有变结构的特点。5-智能控制具有总体寻优特点。6-智能控制是多学科的综合。

模糊控制器寻常由模糊化、知识库、模糊推理和解模糊化等部分组成。模糊化：模糊化的作用是将输入的确切量转换成模糊化量，输入值的模糊化是通过论域的隶属度函数实现的。

模糊推理：利用知识库的信息和模糊运算方法，模拟人的推理决策的思想方法，在一定的输入条件下激活相应的控制规则给出适当的模糊控制输出。

明了化（解模糊）：将模糊推理得到的控制量(模糊量)变换为实际用于控制的明了量。

知识库：知识库中包含了具体应用领域中的知识和要求的控制目标。它寻常由数据库和模糊控制规则库两部分组成。(3分)

5.简要表达可编程调理器的特点？（仪表127）

（1）实现了仪表和计算机一体化；（2）具有丰富的运算、控制功能；（3）通用性强，使用便利；（4）具有通讯功能，便于系统扩展；（5）可靠性高，维护便利。

6.简单描述集算控制系统的结构和主要特点？（仪表229）

集散控制系统的品种好多，它们的基本结构是相像的，包括上位管理计算机、CRT显示操作站、高速数据通路、过程控制单元以及数据采集装置等5个部分。

集散控制系统的性能比常规仪表控制系统更为优越，它主要特点如下：功能齐全；人机联系好，实现集中监控和管理；实时性好、可靠性高；系统构成灵活、拓展便利；安装调试简单、性价比好。

7.现场与控制室仪表之间是采用直流电流信号还是采用交流电压信号进行信号传输？为什么？

答：采用直流电流信号。

优点：直流信号比交流信号干扰少（交流信号简单产生交变电磁场的干扰）直流信号对负载的要求简单（交流信号有频率和相位问题）

电流比电压更利于远传信息（采用电压形式传送时，如负载电阻很小，距离较远时，导线上的电压会引起误差）。

8.写出PID控制规律的数学表达式，并说明式中各符号的意义。

答：控制规律表达式如下：

?y?Kp(e?1deedt?T)DTI?dt式中，KP——比例系数；TI——积分时间常数；TD——微分时间常数。

9.电容式差压传感器的结构如下图所示，说明电容式差压变送器测量原理？

答：电容式压力变送器是通过弹性膜片的位移引起电容量的变化从而测出压力(或差压)的。当被测差压作用于左右隔离膜片时，通过内充的硅油使测量膜片产生与差压成正比的微小位移，从而引起测量膜片与两侧固定极板间的电容产生差动变化。差动变化的两电容CL(低压侧电容)、CH(高压侧电容)由引线接到测量电路。将电容的变化经过适当的转换电路，可把差动电容转换成二线制的4~20mADC输出信号。

外壳pp12

金属镀层凹形玻璃膜片过滤器

10.什么是放大系数K，时间常数T和滞后时间?？

答：1）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比。

2）时间常数T时间常数是指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量假使保持初始速度变化，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%所需的时间。

3）滞后时间?滞后时间?是纯滞后时间和容量滞后时间的总和。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。容量滞后一般是由于物料或能量的传递需要通过一定的阻力而引起的。

11.变送器在使用时，总是希望其输出信号与被测参数之间成线性关系，但由于传感器的输出信号与被测参数之间往往存在着非线性关系，因此，必需进行非线性补偿，对于模拟式变送器，寻常有哪些非线性补偿方法？并画图说明。（P84）

答：原因：传感器组件的输出信号与被测参数之间往往存在着非线性关系。模拟式变送器非线性补偿方法:

1使反馈部分与传感器组件具有一致的非线性特性

2使测量部分与传感器组件具有相反的非线性特性

12.串级控制系统有哪些特点？主要使用在哪些场合？（SP186）

答：串级控制系统的主要特点为：

1）在系统结构上，它是由两个串接工作的调理器构成的双闭环控制系统；

2）系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量；

3）由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作

用，因而减少了干扰对主变量的影响；

4）系统对负荷改变时有一定的自适应能力。

串级控制系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。

13.简述积分饱和的原因及解决方法。（可结合图表示）

答：具有积分作用的控制器在单方向偏差信号的作用下，其输出达到输出范围依旧继续进行，从而使控制器脱离正常工作状态进入深度饱和状态，这种现象称为积分饱和。

积分饱和的影响：控制不及时

防止积分饱和的方法：在控制器输出达到输出范围上限值或下限值时，暂时去掉积分作用；在控制器输出达到输出范围上限值或下限值时，使积分作用输出不继续增加。

14.简述比例控制参数Kp对系统性能（动态特性和稳态特性）的影响。（可结合图表示）

答：对动态特性的影响：比例控制Kp加大，使系统的动作灵敏提高，速度加快，Kp偏大，振荡次数加多，调理时间加长。当Kp太大时，系统会趋于不稳定。若Kp太小，又会使系统的动作缓慢。

对稳态特性的影响：在系统稳定的状况下，加大比例控制Kp，可以减小稳态误差，提高控制精度，但加大Kp只是减少稳态误差，却不能完全消除误差。

15.简述分程控制系统的定义和用途。（请画方框图）

答：定义：一个控制器的输出同时送往两个或两个以上的执行器，各执行器的工作范围不同，这样的控制系统称为分程控制。

设置分程控制系统的目的：

1）不同工况需要不同的控制手段。2）扩大控制阀的可调范围。

3）用于节能控制——换热器温度分程控制系统

4）保证生产过程的安全与稳定——如：储罐氨封分程控制系统

控制阀A_控制器控制阀B对象检