过程控制系统复习题

....过程掌握系统复习题一.选择题〔21020分〕过程掌握系统由几大局部组成，它们是：( C )A.传感器、变送器、执行器 B.掌握器、检测装置、执行机构、调整阀门C.掌握器、检测装置、执行器、被控对象D.掌握器、检测装置、执行器在简洁掌握系统中，承受偏差信号的环节是(B)。A.变送器 B.掌握器, C.掌握阀 D.被控对象串级掌握系统主、副对象的时间常数之比，T01/T02＝()为好，主、副回路恰能发挥其优越性，确保系统高质量的运行。A.3～10 B.2～8 C.1～4 D.1～2过渡过程品质指标中，余差表示()。A.稳态值与给定值之差 B.测量值与给定值之差C.调整参数与被调参数之差D.超调量与给定值之差5.PID调整器变为纯比例作用，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0 D.积分时间置0，微分时间置06.( )在阀芯行程比较小时，流量就比较大，随着行程的增加，流量很快地到达最大。A.快开流量特性 B.线性流量特性C.抛物线流量特性 D.等百分比流量特性闭环掌握系统是依据( )信号进展掌握的。A.被控量 B.偏差 C.扰动 D.给定值8.衡量掌握准确性的质量指标是( )。A.衰减比 B.过渡过程时间 C.最大偏差 D.余差9.对象特性的试验测取常用的方法是( )。A.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10.用于快速启闭的切断阀或两位式调整阀应选择( )的调整阀。A.快开特性 B．等百分比特性 C．线性 D.抛物线特性11.调整具有腐蚀性流体，可选用( )阀。A.单座阀 B.双座阀 C.蝶阀 D．隔膜阀调整阀承受调整器发出的掌握信号，把( )掌握在所要求的范围内，从而到达生产过程的自动掌握。操纵变量 B.被控变量 C.扰动量 D.偏差串级调整系统主调整输出信号送给( )。A．调整阀 B．副调整器 C.变送器 D.主对象在阶跃扰动作用下，过程掌握系统的过渡过程消灭的形式如下，( )是一种稳定掌握系统A.发散振荡过程 B.等幅振荡过程 C.衰减振荡过程 D.非振荡发散过程串级掌握系统参数整定步骤应为( )。A.先主环，后副环B.先副环后主环 C.只整定副环 D.没有先后挨次引起被调参数偏离给定值的各种因素称( )。A.调整 B.扰动C.反响D.给定依据所测物理量的不同,掌握系统可分为( )。A.压力掌握系统、物位掌握系统、流量掌握系统、温度掌握系统等B.指示型、记录型、讯号型、远传指示型、累积型等C.离散型和连续型D.以上都不对在简洁的掌握系统中，扰动主要针对( )环节。A.测量变送 B.掌握器 C.掌握阀 D.被控对象阅历凑试法的关键是“看曲线，调参数”。在整定中，观看到曲线最大偏差大且趋于非周期过程时，需把比例度( )。增大 B.削减 C.减到最小 置020.选择被控变量的首要原则是( )。A.直接质量指标 B.间接质量指标 C.灵敏度高的变量 D.简洁测量的变量。21.某单回路反响掌握系统，掌握器承受PID器，欲减小系统的余差，可以实行如下措施( )A.增大比例系数 B.增大积分常数 C.A、B均可 D.减小比例系数。22.对于一阶对象特性，通常可以用( A )来表示。A.放大倍数K、时间常数T B.放大倍数K、滞后时间τ C.时间常数T、滞后时间τ D.放大倍数K、时间常数T、滞后时间τ开关量的输出一般不用于掌握( B )。A．报警器 B．调整阀 C．指示灯 D．继电器24.流量、压力调整系统的调整规律，通常选用〔A。A. PI B. PD C. PID要消退系统的稳态误差，调整系统的调整规律，通常选用〔A。PI B. PD C.P D.以上都不对温度调整系统的调整规律，通常选用〔C。PI B. PD C. PID D.以上都不对参数。假设比例带的数值已根本适宜，在参加积分作用的过程中，则〔B。A.应适当减小比例带 B.应适当增加比例带 C.无需转变比例带调整系统中调整器正、反作用确实定是依据：实现闭环回路的正反响 B．实现闭环回路的负反响 C．系统放大倍数恰到好处 D．生产的安全性。串级掌握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.没有先后挨次30.19.不是描述对象特性的参数有〔A。A.t B.T C.K D.τ16.掌握系统的反响信号使得原来信号增加的叫作〔B。A.负反响 B．正反响 C．前馈 D．回馈阅历凑试法的关键是“看曲线，调参数”。在整定中，观看到曲线振荡很频繁，需把比例度〔A〕以削减振荡A.增大 B.削减 C.减到最小 D.置0阅历凑试法的关键是“看曲线，调参数”。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.削减 C.减到最小 D.置034.典型衰减振荡过程曲线最正确衰减比为〔C。A.4：1 B.10：1 C.4：1～10：1 D.2：1～10：135.双容对象特性与单容对象特性相比增加了〔D。A.纯滞后B.传送滞后C.测量滞后D.容量滞后二、推断题〔11010分〕对于500℃以下的中、低温，热电偶输出的热电势很小，简洁受到干扰而测不准。一般使用热电阻温度计来进展中低温度的测量〔〕对热电阻的三线制接法：电阻测温信号通过电桥转换成电压时，热电阻的接线如用两线接法，接线电阻随温度变化会给电桥输出带来较大误差，必需用三线接法〔〕对为了合理、经济使用仪表，仪表的量程不能选得太大，但为了保证测量精度，一般被测1/3〔〕对掌握仪表又称掌握器或调整器〔〕对对于惯性较大的对象，常常期望能加快掌握速度，此时可增加微分作用〔〕对微分作用能超前掌握〔〕对目前最常用的安全栅是齐纳式安全栅安全栅和变压器隔离式安全栅〔〕对响应曲线法属于闭环环整定方法〔〕错当对象的滞后较大，干扰比较猛烈、频繁时，承受简洁掌握系统往往掌握质量较差，满足不了工艺上的要求，这时，可考虑承受串级掌握系统〔〕对10、在燃烧比值掌握系统中，燃料是从动量，空气是主动量。(错)调整系统投运时，当调整器的测量值与设定值相等〔即无偏差〕时，就可进展手、自动切换操作。(错)串级调整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。(对)对一个系统总是期望能够做到余差小，最大偏差小，调整时间短，恢复快。(对)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。(错)过程掌握系统中，需要掌握的工艺设备(塔、容器、贮糟等)、机器称为被控对象〔√〕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。由调整器输出至被调参数间的全部环节称为干扰通道。〔×〕答案：由调整器输出至被调参数间的全部环节称为调整通道。过程掌握系统的偏差是指设定值与测量值之差〔√〕由掌握阀操纵，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〔√〕按掌握系统的输出信号是否反响到系统的输入端可分为开环系统和闭环系统〔√〕在闭环掌握系统中，依据设定值的状况不同，可分为定值掌握系统、前馈掌握系统、程序掌握系统。〔×〕答案：在闭环掌握系统中，依据设定值的状况不同，可分为定值掌握系统、随动掌握系统、程序掌握系统。在一个定值掌握系统中，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：在一个定值掌握系统中，被控变量不随时间变状态。对一个系统总是期望能够做到余差小，最大偏差小，调整时间短，回复快〔√〕时间常数越小，被控变量的变化越慢，到达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，到达的稳态值所需的时间也越长。时间常数指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量到达稳态值的63.2%所需要的时〔√〕对干扰通道时间常数越小越好，这样干扰的影响和缓，掌握就简洁〔×〕答案：时间常数越大越好，这样干扰的影响和缓，掌握就简洁。放大倍数K取决于稳态下的数值，是反映静态特性的参数〔√〕ΚmTmτm是测量元件和变送器的〔×〕Κm是静特性，时间常数Tmτm是测量元件和变送器的动特性。当调整过程不稳定时，可增大积分时间或加大比例度，使其稳定〔√〕比例调整过程的余差与调整器的比例度成正比，比例度越大则余差越大〔√〕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〔√〕承受PID调整器的条件是对象纯滞后较大〔×〕答案：承受PID调整器的条件是对象纯滞后不能太大，否则应考虑承受其他掌握方法。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。时间常数越小，对象受干扰后到达稳定值所需时间越短。〔√〕化工过程中，通常温度掌握对象时间常数和滞后时间都较短。〔×〕答案：化工过程中，通常温度掌握对象时间常数和滞后时间都较大。应合理选择检测点。自动调整系统干扰通道放大倍数越大，则超调量越大；调整通道放大倍数越大，则超调〔√〕对象特性时间常数越长，则过程反响越快，易引起较长的过渡时间〔×〕答案：对象特性时间常数越长，则过程反响越慢，易引起较长的过渡时间。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整品质没有影响〔√〕目前国内生产调整阀主要有有线性、等百分比、快开3〔√〕积分作用可以消退余差，但要求用在对象时间常数较小，系统负荷变化较小的掌握过程〔√〕串级调整系统可以用于改善纯滞后时间较长的对象，有超前作用〔√〕〔√〕串级调整系统要求对主参数和副参数均应保证明现无差掌握〔×〕“先调”、“快调”、“粗调”。〔×〕答案：很多掌握系统都是由两个以上的调整器相互连接掌握的掌握系统才是串级掌握。〔×〕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。串级掌握系统中主调整器以“先调”、“快调”、“粗调”〔×〕答案：串级掌握系统中主调整器以“慢调”、“细调”“先调”、“快调”、“粗调”抑制干扰。47串级掌握系统起主导作用的参数是主参数，稳定主导参数的关心参数叫副参数〔√〕串级掌握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，其次步再整定〔√〕〔√〕串级掌握系统对进入主回路的扰动具有较强的抑制力量〔×〕答案：串级掌握系统对进入副回路的扰动具有较强的抑制力量。三.简答题〔5525分〕1?其中闭环系统中按设定值的不同形式又可分为几种?答：过程掌握系统按其根本构造形式可分为闭环自动掌握系统和开环自动掌握系统。在闭环掌握系统中依据设定值的不同形式又可分为：(1)定值掌握系统 (2)随动掌握系统 (3)程序掌握系统2R0

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展温度测量的，只要设法测出电阻值的变化，就可到达温度测量的目的。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R0

=10R0

=100。工业上使用的铜电阻也有两种：一种是R0

=50R0

=100。3、试述过程掌握系统中常用的掌握规律及其特点。(P)(PI)(PID)掌握规律。比例掌握规律是掌握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。它的特点是掌握准时，抑制干扰力量强，但在系统负荷变化后，掌握结果有余差。比例积分掌握规律是掌握器的输出信号不仅与输入信号成比例间的积分成比例。它的特点是能够消退余差，但是积分掌握作用比较缓慢、掌握不准时。比例积分微分掌握规律是在比例积分的根底上再加上微分作用输出与输入的变化速度成比例，它对抑制对象的容量滞后有显著的效果。4、何为掌握阀的抱负流量特性和工作流量特性？常用的调整阀抱负流量特性有哪些？答：阀前后压差保持不变时的流量特性称为抱负流量特性；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。常用的调整阀抱负流量特性有：直线流量特性、等百分比(对数)流量特性、快开特性。5、掌握器参数整定的任务是什么?工程上常用的掌握器参数整定有哪几种方法?(包括1比例度积分时间T微分时间T)，以便使系统能获得好的掌握质量。1D掌握器参数的工程整定法主要有临界比例度法、衰减曲线法和阅历凑试法等。6、什么是调整器的掌握规律？根本掌握规律有哪几种？各有什么特点？答：调整器的输出信号随着它的输入偏差信号变化的规律叫掌握规律。根本掌握规律有：①双位掌握：输出不是最大，就是最小，只有两个位置。②比例掌握：掌握作用准时，有余差。③积分掌握：具有消退余差的作用。串级系统有什么特点？

④微分掌握：具有超前调整的作用。⑴对进入副回路的干扰有很强的抑制力量；⑵改善了被控过程的动态特性⑶对负荷或操作条件的变化有肯定自适应力量。过程掌握系统有什么特点？过程掌握的特点：⑴掌握对象——被控过程简单、掌握要求多样⑵掌握方案丰富多彩⑶掌握过程大多数属于慢过程与参数掌握⑷定值掌握是过程掌握的主要形式⑸过程掌握系统由标准化的、系列化的检测与掌握仪表或自动扮装置组成自动调整阀依据工作所用能源形式可分为哪几种，各有什么特点？电动调整阀：电源配备便利，信号传输快、损失小，可远距离传输；但推力较小。气动调整阀：构造简洁，牢靠，维护便利，防火防爆；但气源配备不便利。液动调整阀：用液压传递动力，推力最大；但安装、维护麻烦，使用不多。气动调整阀主要由哪两局部组成？各起什么作用？答：气动调整阀由执行机构和掌握机构〔阀〕两局部组成。执行机构是推动装置，它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置。掌握机构是阀门，它将阀杆的位移转换为流通面积的大小。什么叫气动调整阀的气开式与气关式？起选择的原则是什么？答：气动调整阀在气压信号中断后阀门会复位。无压力信号时阀全开，随着信号增大，阀门渐渐关小的称为气关式。反之，无压力信号时阀全闭，随着信号增大，阀门渐渐开大称的为气开式阀门气开气关式的选择原则：当掌握信号中断时，阀门的复位位置能使工艺设备处于安全状态简洁掌握系统由哪几局部组成？〔掌握阀〕和一个对象〔四个根本环节〕所构成的单闭环掌握系统。试分析比例、积分、微分掌握规律各自的特点，积分和微分为什么不单独使用？比例掌握准时、反响灵敏，偏差越大，掌握力越强；但结果存在余差。积分掌握可以到达无余差；但动作缓慢，掌握不准时，不单独使用。微分掌握能起到超前调整作用；但输入偏差不变时，掌握作用消逝，不单独使用简洁归纳掌握系统设计的主要内容。1〕掌握系统方案设计；2〕工程设计；3〕工程安装和仪表调校；4〕调整器参数整定。14.减振荡，得到衰减比例度δS和衰减周期TS〔或上升时间T升，然后依据阅历总结出来广泛，但对于干扰频繁，记录曲线不规章的系统难于应用。四、计算题〔303小题〕某换热器的温度掌握系统，给定值为200℃。在阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图。试求最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡过程时间2。解：最大偏差：A=230-200=30℃；余差：C=205-200=5℃；衰减比：n=y1:y3=〔230-205〕:〔210-205〕＝25:5=5:1振荡周期：T=20-5=15min过渡时间：t=22min某化学反响器工艺规定的操作温度为〔900±10〕℃，考虑安全因素，要求掌握过程中温度偏离设定值不得超过80℃。现设计的定值温度掌握系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如以下图，试求最大动态偏差、衰减比、振荡周期，过渡过程时间〔±2%〕该系统能否满足工艺要求？A95090050℃1ny1y3

950908424.2918908 10振荡周期：T45540min余差：C9089008℃过渡过程时间：47min5080℃，所以该系统能满足工艺要求。某发酵过程工艺规定的操作温度为〔40±2〕℃，考虑发酵效果，要求掌握过程中温度偏离给定值最大不得超过6℃。现设计的定值温度掌握系统，在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如以下图，试求最大偏差、衰减比、余差、过渡时间2〕和振荡周期，该系统能否满足工艺要求？解：A45405℃余差：C41401℃1ny1y3

4541 4424111过渡过程时间：23min振荡周期：T18513min56℃，所以系统能满足工艺要求。0~1000℃的温度计，出厂前校验数据如下：标准表读数/℃02004006008001000被校验表读数/℃02014026048061001±5℃，该表是否能用？解：标准表读数/℃02004006008001000被校验表读数/℃02014026048061001确定误差0+1+2+4+6+1满度相对误差+0.1%+0.2%+0.4%+0.6%+0.1%⑴最大确定误差：+6℃⑵仪表的精度：1级⑶假设工艺要求允许最大误差为±5℃，该表

aSFS

1100010℃，不能用max

100 100假设某反响器最大压力为1.0MPa，允许的最大确定误差为0．01MPa，现用一台测量范围为0~6MP10~0MP1级的压力表进展测量，问：能否符合要求？解：0~1．6MPa1级的压力表的允许的最大确定误差为： a FS

11.60.016MPa0．01MPa，不能符合工艺要求max

100 1000~1．0MPa1级的压力表的允许的最大确定误差为： a FS

11.00.01MPa，等于0．01MPa，从允许的最大确定误差角度，能符合工max

100 100艺要求，但量程不符合！假设某反响器最大压力为0．8MPa，允许的最大确定误差为0．01MPa，现用一台测量范围为0~6MP10~0MP1级的压力表进展测量，问：能否符合要求？解：0~1．6MPa1级的压力表的允许的最大确定误差为： a FS

11.60.016MPa0．01MPa，不能符合工艺要求max

100 1000~1．0MPa1级的压力表的允许的最大确定误差为： aSFS

11.00.01MPa，等于0．01MPa，从允许的最大确定误差角度，能符合工max

100 100艺要求，量程也符合！某温度掌握系统，掌握温度为800℃，要求确定误差不超过±7℃，现选择一台测量范围为0~12001.0级的仪表，问：是否适宜？假设不适宜，应如何选择？解：0~12001。0级的仪表，其最大误差： aSFS

1120012℃，127℃，不适宜max

100 100应选择测量范围为0~1200℃、精度等级为0。5级的仪表 aSFS

0.512006℃，67℃，适宜max

100 100p与H之间的关系。变送器零点要不要迁移？假设迁移，迁移量？解：0p p0

gHgh；⑴p p 0

1 1 1gh；2 2pp p

gHg〔h1 11

h〕2 2H0时，pg〔h11H0时，pg〔h11H0时，pg〔h11

h〕0！需要零点迁移2 2h！需要零点正迁移2 2h！需要零点负迁移2 2.⑵此题

；h

h；需要负迁移，迁移量pg〔h

h〕1 2 1 2 2 110.Δp与液位H之关系。变送器零点需不需要迁移？假设要迁移，是正迁移还是负迁移？解：P+=Hρ1g+h1ρ2g+P0P-=h2ρ2g+P0ΔP=P+-P-=Hρ1g-(h2-h1)ρ2gH=0时，ΔP<0，需迁移负迁移11.DDZ-Ⅲ掌握器，比例度=50%，积分时间T=0.2min，微分时间T =2min，微分放大倍数KI D D=104mt0时施加0.5mA积分、微分输出的表达式；计算t12s时掌握器的输出信号值。解：IP

1I

1 0.51mA0.5I

11

I

dt1 1

12

1mAI T iI1

0.5 0.2 601DIDD

[(K D

1)e(K

/T)t]IDiD

0.5

[(101)e(10/2)(12/60)]0.59e13.3mAt12s时掌握器的输出信号值I I I I I 9.3mAO 0 P T D12.DDZ-Ⅲ掌握器比例度=80%，积分时间T=0.4min，微分时间T =2.4min，微分放大倍数KI D D=106mt0时施加0.4mA积分、微分输出的表达式；计算t24s时掌握器的输出信号值。解：IP

1I

10.40.5mA0.8I

11

I

dt11

24

0.5mAI T iI

0.8 0.4 60.....微分输出：ID

1[(K D

1)e(K

D/T)t]IDi

10.8

[(101)e(10/0.4)(24/60)]0.44.5e11.65mADt12s时掌握器的输出信号值DI I I I I 7.85mAO 0 P T D某比例积分掌握器输入、输出均为4~20mA，假设将比例度设为100%，积分时间TI

=2min，稳5mA0.2mA5min5mA变化到多少？解，对于比例输入：掌握器输入、输出均为4~20m，比例度 1K某瞬间，输入突然增加了0.2mA，输出增量IO

K IP

PKPItT iII KO P

Ii

KPTI

Ii

t10.210.250.7mA25min5mA变化到

I 50.75.7mA。ODDZ-Ⅲ基型调整器，输入信号阶跃变化了0。5mA6mA7mA，试求调整器的比例放大系数K

与比例度。P解：DDZ-4~20mA，所以：e100% 0.5

100%50%；p 76K 1 1 2P 050一台DDZ-Ⅲ型温度掌握器，测量的全量程为0~800℃，当温度阶跃变化了40℃时，掌握器6mA8mA，试求掌握器的比例度。解：e/(x

x ) 40/800 1/20 maxp/(pmax

minp min

(86)/(204)

2/16

0.440%一台DDZ-Ⅲ型温度掌握器，测量的全量程为0~1000℃，当温度阶跃变化了40℃时，掌握器的比例度=50%，试求掌握器的输出变化。解：e/(x maxp/(pmax

x )min ；p )min 50%,e 40p

max

x )minpmax

〕min 40/10001.28mA0.5/16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：240kg/h0-360kg/h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：五、设计题〔115分〕1-水平衡关系，汽包水位是一个格外重要的指标。当〔1〕试设计一个液位的简洁掌握系统，在图中画出掌握方案图〔2〕确定调整阀的气开、气关形式，并说明缘由。〔3〕确定调整器的正、反作用方式，必需有具体的分析过程〔4〕画出该掌握系统的方框图。2、如下图的反响釜进展的是吸热反响，为使化学反响持续进展，必需用热水通过加热套要求:设计一个釜内温度的简洁掌握系统，在图中画出掌握方案图。确定调整阀的气开、气关形式，并说明缘由。〔4〔4〕画出该掌握系统的方框图。3、如下图热交换器，将进入其中的冷却物料加热到设定温度。工艺要求热物料温度的，〔1〕试设计一个简洁掌握系统，实现热物料的温度掌握，在图中画出掌握方案图〔2〕确定调整阀的气开、气关形式，并说明缘由〔3〕确定调整器的正、反作用方式，必需有具体的分析过程〔4〕确定调整器的调整规律。4、一个如下图的换热器，用蒸汽将进入其中的冷水加热到肯定温度，生产工艺要求热水温度维持恒定〔℃〔〕试