化工仪表及自动化总复习题目及标准答案

#/33④简单控制系统方框图见下图⑤

入

维2该系统克服干扰的过程:pi1y.V - 为保证塔正常操作,机量值④画出简单控制系统方框图;⑤简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析控制动作过程）第七章复杂控制系统一、基本要求1．掌握串级控制系统的结构、工作过程、特点及应用场合；掌握串级控制系统中副变量的确定及主、 副控制器正、 反作用的选择； 了解串级控制系统中主、副控制器参数的工程整定方法。2．熟悉设置均匀控制系统的目的及控制方案。3．了解比值控制系统的各种类型；熟悉单闭环比值控制方案的结构及特点。4．熟悉前馈控制系统的结构、特点及应用场合。5．理解连续型选择性控制系统的结构特点及控制方案；了解开关型选择性控制系统；了解积分饱和现象的产生及防止方法。6．理解分程控制系统的结构及应用场合。二、常用概念.串级系统中的常用的名词：主变量；副变量；主对象；副对象；主控制器；副控制器；主回路；副回路.软保护 :通过一个特定设定的自动选择性控制系统，当生产短时间内处于不正常情况时，即不使设备停车又起到对生产进行自动保护的目的 ..硬保护:当生产达到安全极限时，有声光报警，然后由操作工将控制器切换到手动处理，或通过连锁保护实现自动停车 ..积分饱和 :如果执行机构已经到极限位置，仍然不能消除偏差时，由于积分作用，尽管 PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应的动作，这就叫积分饱和。三、问答题试述串级控制系统的特点及其使用条件。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控制器构成的双闭环控制系统，主回路是个定值控制系统，而副回路是个随动控制系统；(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)由于副回路的引入，改善了对象的特性，使控制过程加快，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，从而有效的克服滞后，提高了控制质量；(4)系统对负荷改变时有一定的自适应能力，可用于负荷和操作条件有较大变化的场合。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。串级控制系统中主、副变量应如何选择？答：主变量的选择原则是：(1)主变量应能代表一定的工艺操作指标或是反映工艺操作状态重要变量；(2)主变量应是工艺生产过程中经常受到一些干扰影响而变化，因而需要频繁加以控制的变量；(3)主变量应尽可能选择工艺生产过程的直接控制指标，当无法获得直接控制指标信号， 或其测量或传送滞后很大时， 可选择与直接控制指标有单值对应关系的间接控制指标；（4）主变量应是能测量的，并具有较大灵敏度的变量；（5）选择主变量时，必须考虑工艺合理性和国内仪表产品现状。（6）主变量应是独立可控的。副变量的选择原则是：（1）主、副变量间应有一定的内在联系，副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的变化；（2）通过对副变量的选择，使所构成的副回路能包含系统的主要干扰；在可能的情况下，应使副回路包含更多的主要干扰，但副变量又不能离主变量太近；副变量的选择应考虑到主、 副对象时间常数的匹配， 以防“共振”的发生。简述均匀控制的目的及控制方案。答：均匀控制系统的目的是为了解决前后工序的供求矛盾， 使两个变量之间能够互相兼顾和协调操作。①简单均匀控制②串级均匀控制。简述比值控制的目的及控制方案。答：比值控制的目的是为了实现几种物料按一定比例混合， 使生产能安全、 正常的进行。①开环比值控制系统②单闭环比值控制系统③双闭环比值控制系统④变比值控制系统。选择性控制系统按处理方法不同可以分为哪几类？答：（1）开关型选择性控制系统：一般有 A、B两个可供选择的变量，变量 A假定是工艺操作的主要技术指标， 直接关系到产品的质量或生产效率； 工艺上对变量B只有一个限值要求，只要不超出限值，生产就安全，一旦超出，就有发生事故的危险。（2）连续型选择性控制系统：取代作用发生后，控制阀不是立即全开或全关，而是在阀门原来的开度基础上继续进行连续控制，即控制作用是连续的。（3）混合型选择性控制系统：既包含开关型选择的内容，又包含连续性选择的内容。试述分程控制的目的及其适用范围。答：分程控制系统：由一个控制器同时控制两个执行机构并使之次第执行的控制系统。使用范围：①扩大调节范围，提高调节精度；②可用于两种不同的介质，以满足工艺要求；③用作生产安全的防护措施。四、选择题：、在串级调节系统中，主回路是（ A）调节系统。A、定值；B、随动；C、简单；D、复杂。串级控制系统的副回路相当于一个（ B）A、定值控制系统B、随动控制系统C、程序控制系统D、比值控制系统关于串级调节系统的方块图的说法 ,下列不正确的是（ A）。A.包含两个执行器 B.包含两个测量变送器C.包含两个被控对象 D.包含两个被控变量串级控制系统主控制器输出信号送给（ B）。A、控制阀；B、副调节器；C、变送器； D、主对象。单纯的前馈调节是一种能对（ C）进行补偿的调节系统。A.测量与给定之间的偏差 B.被调量的变化C.干扰量的变化 D.输出的变化TOC\o"1-5"\h\z前馈控制系统属于（ B）。A.单闭环控制系统 B.开环控制系统C.双闭环控制系统 D.视具体情况而定控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫做（ B）。A.负反馈； B.正反馈； C.前馈；D.回馈对于干扰幅值大而频繁， 对被控变量影响比较剧烈的控制系统， 一般采用下列哪种复杂控制系统比较合适。 （B）A.串级控制 B.前馈控制 C.均匀控制 D.分程控制串级均匀控制系统的主、副控制器一般采用什么控制规律？（ A）A.P、PB.P、IC.PI、PDD.PID、PID选择性控制系统产生积分饱和的原因是（ B）。A积分时间选择不当B、其中一个控制器开环C、两个控制器均开环D两个控制器均闭环对于单闭环比值控制系统，下列说法哪一个是正确的？（ C）A单闭环比值控制系统也是审级控制系统。B、整个系统是闭环控制系统。C、主物料是开环控制，副物料是闭环控制。D可以保证主物料.副物料量一定。对于双闭环比值控制系统，下面（ C）的说法是正确的。A只能控制主流量B、只能控制副流量C、主、副流量都可以控制D比值是变化的均匀控制系统要求表征前后供求矛盾的两个参数能保持（ A）。A、无余差B、均匀变化C、缓慢变化D均匀、缓慢变化14、下列对于分程调节系统的表述，正确的说法是（ A）A可扩大控制阀可调范围，改善控制品质B、分程控制就是控制变量的选择性调节G分程控制阀一定用于控制不同的介质D可以提高系统稳定性五、填空题：1、审级调节系统结构上有两个回路，分别称为 主回路和副回路;有两个被调参数，分别称为主参数和副参数;有」一个操纵变量。.指出你所知道的六种复杂控制系统一级控制系统、均匀控制系统、比指控制系统、前馈控制系统、 选择性控制系统、分程控制系统等。.申级控制系统中,副对象的时间常数通常小于主对象的时间常数。六、综合题：1.画出审级控制系统的方框图；分别说出副回路及主回路所起到的作用。答：下图为审级控制系统的方框图；副回路是克服作用于副对象的干扰，使副被控变量基本稳定，减少对主变量的影响；而主回路主要克服作用于主对象的干扰，保证主被控变量稳定。.如图为釜式反应器，釜内温度通过改变冷却剂流量的方式来控制。①指出构成控制系统时的被控变量、控制变量、干扰量是什么？②如果冷却剂压力为主要干扰，选择控制方案，在下图中画出控制流程图；③选择执行器的气开、气关类型；④画出控制系统的方框图；⑤简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析调节动作过程）

①构成控制系统时的被控变量是釜内温度；操纵变量是冷却剂流量；干扰量是：冷却剂压力和温度、搅拌速度以及环境温度。②控制流程图见下图2。③ 执行器应选择气关类型。④ 控制系统方框图见下图3⑤该系统克服干扰的过程：当干扰作用使温度t升高，测量大于给定，控制器输入偏差增大，其输出控制信号减少，气关阀开大，冷却剂流量增加，釜内温度下降，维持给定。.某列管式蒸汽加热器，工艺要求出口物料温度稳定在(90±1)Co已知主要干扰为蒸汽压力的波动。(1)确定被控变量，并选择相应的测量元件。(2)制定合理的控制方案。(3)如物料温度不允许过高，否则易裂解，试确定控制阀的气开、气关式。(4)画出控制流程图与方框图。(1)被控变量为列管式蒸汽加热器物料出口温度，因测量温度较低但精度较高选择铝热电阻为测量元件。(2)干扰为蒸汽压力，控制方案选用副参数为蒸汽压力主参数为物料出口温度的审级控制。(3)控制阀选用的气开式。(4)控制流程图与方框图如图。

.如图所示为某反应器温度控制系统。（1）画出控制系统方框图；（2）如果反应器温度不能过高，试确定控制阀的气开气关型式； （3）确定主控制器和副控制器的正反作用。（4）若冷却水压力突然升高，试简述该控制系统的调节过程。反应器是负反馈，副控制器选用正作用。最后确定主控制器， 把整个副环看作是一个正作用环节， 主对象为反作用，为了保证主环为负反馈，主控制器采用正作用。（4）从副环来看， 当冷却水压力升高时， 冷却水的流量增加， 由于副控制器是正作用，其输出增加；又由于控制阀是气关阀，故其