過程控制工程測試

1、過程控制工程課程測試試題一 一、 綜合題（40分）1、 過程控制系統(tǒng)是由_、_、_、_等環(huán)節(jié)組成。2、 過程控制系統(tǒng)中按被控參數(shù)的名稱來分有_、_、_、_、成份等控制系統(tǒng)。3、 目前求取過程數(shù)學模型的方法有兩種。其中一種是根據(jù)過程的內(nèi)在機理，通過_和_等平衡關系，用_的方法求取過程的數(shù)學模型。4、控制對象的干擾通道的動態(tài)特性對過渡過程的影響是:干擾通道的時間常數(shù)愈大,對被控變量的影響_;干擾通道容量滯后愈多,則調(diào)節(jié)質(zhì)量_;干擾通道的純滯后對調(diào)節(jié)質(zhì)量_。5、 選擇控制方案時，總是力圖使調(diào)節(jié)通道的放大倍數(shù)（增益）_干擾通道的放大倍數(shù)（增益）。6某調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用比例積分作用調(diào)節(jié)器，先用純比例調(diào)整到合適

2、的調(diào)節(jié)輸出，再加入積分作用的后，應_,才能使穩(wěn)定性不變。7某調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用比例積分作用調(diào)節(jié)器，在加入微分作用以后，最大偏差A_余差C_調(diào)節(jié)時間ts_穩(wěn)定性n_。8串級調(diào)節(jié)系統(tǒng),一般情況下主回路選擇_或_調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器,副回路選用_調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器；如果副回路采用差壓法測流量，應采用_裝置補償。9簡單均勻控制系統(tǒng)與液位定值控制系統(tǒng)的區(qū)別是。10防積分飽和的措施有哪三種：。二、(10分)用DDZ-型儀表實現(xiàn)單閉環(huán)比值控制,若流量變送器(采用差壓法測流量)量程為:G1max=5000kg/h, G2max=24000kg/h,工藝要求G1/G2=1/4,試繪制該控制系統(tǒng)原理圖,并求出:(1) 比值系數(shù)K

3、=?(2) 比值函數(shù)部件采用乘法器,求出相應的偏置電壓V2=?(3) 當G1=3000kg/h時,求出系統(tǒng)穩(wěn)定后,G1、G2的變送器輸出值。（注:DDZ-乘法器輸入與輸出關系為=三、（10分）如圖所示壓縮機分程控制系統(tǒng)中，正常工況時，通過調(diào)節(jié)V1的開度控制吸入罐的壓力，為防止離心式壓縮機的喘振，閥V1有最小開度V1min，當V1達到最小開度時如果吸入罐的壓力仍不能恢復，則打開旁路控制閥V2。試確定壓力調(diào)節(jié)器的正反作用方式，畫出調(diào)節(jié)器輸出與閥開度的關系曲線。 四、（10分）如圖所示壓縮機選擇性控制系統(tǒng)中，為防止吸入罐壓力過低被吸癟和防止壓縮機喘振的雙重目的，試確定該控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥V的氣開氣閥作

4、用方式、控制器PC、FC的正反作用和選擇器PY的類型。 五、如圖為某反應器帶控制點的流程圖。試問：(10分)(1) 圖中采用了哪些控制方案？(5分)(2) 決定調(diào)節(jié)閥A、B的正反作用形式和調(diào)節(jié)器TC的作用方向，畫出A和B的分程動作圖。(10分)物料甲物料乙冷水 B蒸汽 A（20分）某工廠設計一臺高壓鍋爐,作為全廠透平機和其它工藝設備的能源,該鍋爐同時使用瓦斯氣和燃料油為燃料,瓦斯氣來多少,用多少,流量不穩(wěn)定,最多只能提供所需能量的1/3左右,對于這樣一臺鍋爐,你認為應設計哪些調(diào)節(jié)系統(tǒng)(不包括報警,聯(lián)鎖系統(tǒng));并表明所有調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)閥的作用型式。 (注:要求調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方案設計,應畫在下面工藝流程

5、圖上。) 過程控制工程課程測試試題二 二、 填空題（40分）1控制系統(tǒng)引入積分作用是為了（ ）,但積分的引入會使系統(tǒng)（ ）,引入微分作用是為了（ ）。某調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用比例積分作用調(diào)節(jié)器，先用純比例調(diào)整到合適的調(diào)節(jié)輸出，在加入積分作用的過程中，應（ ）。2.被調(diào)介質(zhì)流過閥門的相對流量(Q/Qmax)與閥門相對行程(l/L)之間的關系,稱為調(diào)節(jié)閥的( )特性;若閥前后的壓差保持不變時,上述關系稱為( )特性;實際使用中,閥前后的壓差總是變化的,此時上述關系為( )特性。調(diào)節(jié)閥的流量特性有（ ）、（ ）和（ ），流量特性的選擇主要是與（ ）相匹配。3. 與單回路控制系統(tǒng)相比，串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有以下三個特

6、點：( );( );( )。4.控制對象的干擾通道的動態(tài)特性對過渡過程的影響是:干擾通道的時間常數(shù)愈大,對被控變量的影響( );干擾通道容量滯后愈多,則調(diào)節(jié)質(zhì)量( );干擾通道的純滯后對調(diào)節(jié)質(zhì)量( )。5控制對象的調(diào)節(jié)通道的動態(tài)特性對過渡過程的影響是:調(diào)節(jié)通道時間常數(shù)愈大,則響應（ ）,工作頻率（ ）;但調(diào)節(jié)通道時間常數(shù)過小,易產(chǎn)生（ ）問題;調(diào)節(jié)通道的純滯后使過渡過程質(zhì)量（ ）。6某控制系統(tǒng)出現(xiàn)下述情況,為了獲得最佳調(diào)節(jié)質(zhì)量應采用什么控制算法來解決。(1) 調(diào)節(jié)通道時間常數(shù)過小,應當（ ）;(2) 調(diào)節(jié)通道時間常數(shù)過大,應當（ ）;(3) 調(diào)節(jié)通道有較大的純滯后,應當（ ）;(4) 調(diào)節(jié)通道

7、時間常數(shù)大于干擾通道的時間常數(shù),應當（ ）。7.什么叫積分飽和（ ）？積分飽和對調(diào)節(jié)系統(tǒng)有什么的影響（ ）。8.定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)是按（ ）進行調(diào)節(jié)的,而前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)是按（ ）進行調(diào)節(jié)的;前者是（ ）環(huán)調(diào)節(jié),后者是（ ）環(huán)調(diào)節(jié)。二、(10分)試述下圖所示離心式壓縮機兩種控制方案的特點,它們在控制目的上有什么不同?如果調(diào)節(jié)器采用PI作用,應采取什么措施(示意在圖上)? （a） (b)三、(10分)如圖所示一種乙稀精餾塔,塔底的選擇性調(diào)節(jié)方案。2C丙稀氣體用作為塔底在沸器的加熱劑,釋熱后的丙稀呈液態(tài),回收重復使用。改變再沸器傳熱量是用改變其傳熱面積來實現(xiàn)的,為此需要在排液管上安裝調(diào)節(jié)閥,以控制再沸器丙稀

8、測的凝液液面。為保證安全生產(chǎn)防止氣態(tài)丙稀由液管中排出,設制了軟保護系統(tǒng),試確定調(diào)節(jié)器FC、TC及選擇器,調(diào)節(jié)閥的作用型式;并說明實施時應注意的問題。 四、(20分)如圖所示比值控制系統(tǒng)，乘法器采用DDZ-氣動儀表來實現(xiàn)，其乘法器運算已知：G1max=3600kg/h, G2max=2000kg/h；當系統(tǒng)穩(wěn)定時測得 ：P1=16mA, P2=12mA， 試計算該比值控制系統(tǒng)的（1）工藝操作比值k；（2）儀表比值系數(shù)K；（3）乘法器設定信號Ik。 五、（20分）今有一個加熱爐(如圖所示)，原料油的出口溫度單回路調(diào)節(jié)，無法滿足工藝生產(chǎn)的要求，為此必須采用復雜控制系統(tǒng)。（a)當燃料油閥前壓力為主要干

9、擾時，應采用何種復雜控制系統(tǒng)？（b)當燃料油的熱值為主要干擾時，應采用何種復雜控制系統(tǒng)？（c）當原料油流量為主要干擾時，應采用何種復雜控制系統(tǒng)？（d）工藝要求嚴格控制加熱爐出口溫度T,且又要避免加熱爐的回火事故, 應采用何種復雜控制系統(tǒng)？（要求：以上控制方案都示意在圖上）過程控制工程課程測試試題三三、 填空題（20分）、定值控制系統(tǒng)是按（ ）進行控制的，而前饋控制是按（ ）進行控制的；前者是（ ）環(huán)控制，后者是（ ）環(huán)控制。前饋控制一般應用于擾動（ ）和擾動（ ）與擾動（ ）的場合。 2、串級控制系統(tǒng)能迅速克服進入（ ）回路的擾動，改善（ ）控制器的廣義對象特性，容許（ ）回路內(nèi)各環(huán)節(jié)的特性在

10、一定的范圍內(nèi)變動而不影響整個系統(tǒng)的控制品質(zhì)。二、（15分）已知一個2×2相關系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣為，試計算該系統(tǒng)的相對增益矩陣，說明配對是否合理？然后按靜態(tài)解耦方法進行解耦，求取靜態(tài)解耦裝置的數(shù)學模型。要求的目標矩陣為三、（20分）前饋控制適用于什么場合？為什么它常與反饋控制構成前饋反饋控制系統(tǒng)？對于擾動至測量值通道的傳遞函數(shù)為，控制作用對測量通道的傳遞函數(shù)為的前饋反饋控制系統(tǒng)，試求前饋控制數(shù)學模型。 4、 （15分）甲的正常流量為240kg/h，儀表量程為0-360kg/h；乙的正常流量為120NM3/h，儀表量程為0-240NM3/h。設計控制乙的單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，畫出流程圖并計

11、算引入開方運算與不引入開方運算所分別設置的比值系數(shù)。五、（20分）如圖示的加熱爐，采用控制燃料氣的流量來保證加熱爐出口溫度恒定?？傔M料量是主要擾動且不可控擾動時，設計合理的控制方案，畫出其原理圖和方框圖，并作簡要說明。 當燃料氣閥前壓力是主要擾動且不可控擾動時，設計合理的控制方案，并作簡要說明。  過程控制工程課程測試試題一答案一、（40分）1題、（4分）回答要點： 控制器 執(zhí)行器 測量變送 被控過程2題、（4分）回答要點： 壓力 流量 液位 溫度2題、（4分）回答要點： 物料 能量 機理建模4題、（4分）回答要點：愈弱 愈好 無影響5題、（4分）回答要點：大于6題、（4分）回答要點

12、： 減小調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)。7題、（4分）回答要點：減小 不變 縮短 提高8題、（4分）回答要點：PID PI P 開方器9題、（4分）回答要點：區(qū)別主要三條：調(diào)節(jié)目的不同； 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定不同； 工藝過程不同。10題、（4分）回答要點：三條措施是：采用外反饋法； 采用限幅器的方法； 儀表內(nèi)部線路切除。二、（20分）回答要點： =0.64； ； ，。三、（10分）回答要點： PC1采用反作用； V1采用氣關閥；V2采用氣開閥； 控制器輸出與閥開度的關系曲線 四、（10分）回答要點： PC1采用正作用； FC1采用正，調(diào)節(jié)閥采用氣關閥； 選擇器采用低選器。五、（20分） 鍋爐汽包水位控制采用“雙沖

13、量控制系統(tǒng)”； 鍋爐蒸汽出口溫度控制采用“減溫器出口溫度與過熱蒸汽出口溫度串級控制系統(tǒng)”； 鍋爐爐膛負壓控制采用“瓦斯氣前饋加反饋控制系統(tǒng)”； 鍋爐燃燒系統(tǒng)控制采用“燃料與空氣比值控制系統(tǒng)”。 鍋爐燃燒系統(tǒng)控制采用“燃料油與瓦斯氣分程控制系統(tǒng)”由于本題涉及知識面廣，只要能按照以上方案設計大體要求即可得分。過程控制工程課程測試試題二答案（答案要注明各個要點的評分標準）一、（40分）1題、（5分）回答要點：消除余差 不穩(wěn)定 克服容量滯后 減小放大倍數(shù)2題、（5分）回答要點：流量特性 理想特性 工作特性 線性、等百分比、快開； 廣義對象3題、（5分）回答要點：對于進入副回路的干擾有很強的克服能力；提

14、高了工作頻率；具有魯棒性。4題、（5分）回答要點：影響小 變好 無影響5題、（5分）回答要點：慢 低 振蕩 變差6題、（5分）回答要點：采用PI 采用PD 采用Simth預估補償器 采用串級控制系統(tǒng)等7題、（5分）回答要點：調(diào)節(jié)器輸出超出范圍達到飽和； 是調(diào)節(jié)閥不能及時改變輸出，造成事故。8題、（5分）回答要點：偏差； 干擾； 閉環(huán)；開環(huán)。二、（10分）回答要點：（a）圖表示壓縮機的出口流量控制系統(tǒng)（b）圖標是壓縮機的防喘振控制系統(tǒng)； 采用外反饋法防止壓縮機的喘振。 三、（10分）回答要點： LC采用正作用，F(xiàn)C采用反作用，TC采用反作用； 調(diào)節(jié)閥采用氣開閥，選擇器采用低選器。 采用外反饋法防

15、積分飽和。 四、（10分）回答要點： ， ， 五、（20分） 采用“燃料油流量與出口溫度串級控制”； 采用“爐膛溫度與與出口溫度串級控制系統(tǒng)”； 采用“原油量加出口溫度前饋加反饋控制系統(tǒng)”； 采用“出口溫度與燃料量及閥后壓力串級選擇控制系統(tǒng)”。 由于本題涉及知識面廣，只要能按照以上方案設計的大體要求即可得分。過程控制工程課程測試試題三答案（答案要注明各個要點的評分標準）一、（20分）（10分）定值控制系統(tǒng)是按（偏差）進行控制的，而前饋控制是按（擾動）進行控制的；前者是（閉）環(huán)控制，后者是（開）環(huán)控制。前饋控制一般應用于擾動（可測）和擾動（顯著）與擾動（頻繁）的場合。 （10分）串級控制系統(tǒng)能迅

16、速克服進入（副）回路的擾動，改善（主）控制器的廣義對象特性，容許（副）回路內(nèi)各環(huán)節(jié)的特性在一定的范圍內(nèi)變動而不影響整個系統(tǒng)的控制品質(zhì)。消除余差 二、（15分） 理想微分作用： ；。 由于理想微分作用對高頻分量要有巨大的放大能量，無法達到。因此，實際情況： ；階躍響應曲線如圖： 當時，為正微分作用；如果則為反微分作用；當時，為的單純比例作用。 1.微分作用可以使系統(tǒng)開環(huán)頻率特性幅值比增大，相位提前。微分作用量適當，可以使系統(tǒng)的穩(wěn)定域度提高，最大偏差減小，回復時間縮短；對溫度和成分控制系統(tǒng)，往往引入微分控制。對真正的時滯，微分作用不能改善控制品質(zhì)。對噪聲大的對象，微分作用會把這些高頻干擾放大的很厲

17、害，將使系統(tǒng)的控制質(zhì)量降低。因此，對流量和液位控制系統(tǒng)，一般不引入微分作用。如實必要，須先將測量信號濾波。 2.反微分作用常常用在噪聲很大的流量系統(tǒng)控制。三、（20分）答： 1前饋控制是按擾動而進行控制的，因此，前饋控制常用于的場合：一是擾動必須可測，否則無法實施控制；二是必須經(jīng)常有比較顯著和比較頻繁的擾動，否則無此必要。三是存在對被控參數(shù)影響較大且不易直接控制的擾動。2 前饋控制是一種補償控制。一般來講，前饋控制無法全部補償擾動對被控變量產(chǎn)生的影響。因此，單純的前饋控制系統(tǒng)在應用中就會帶來一定的局限性。為克服這一弊端，前饋控制常與反饋控制聯(lián)用，構成前饋反饋控制系統(tǒng)。對最主要的、顯著的、頻繁的

18、無法直接控制的擾動，由前饋來進行補償控制；對無法完全補償?shù)臄_動影響，由反饋控制根據(jù)其對被控變量所產(chǎn)生的偏差大小來進行控制。 3系統(tǒng)方塊圖如圖所示。 根據(jù)補償性原理：   ，所以我們有前饋控制規(guī)律：     。 四、（15分）答：采用乘法器的單閉環(huán)比值控制流程框圖如圖所示。    （其中F1為甲流量，F(xiàn)2為乙流量）    1.引入開方器時：         2.不引入開方器時： 五、（20分）答：1. 當總進料量是主要擾動時，控制方案如圖所示。該方案為前饋反饋控制系統(tǒng)方案。如果負荷是主要擾動， 我們將總進料量測出，將流量信號送到前饋補償裝置，其輸出與溫度控制器的輸出相迭加，作為總的控制作用。這時，當進料量發(fā)生變化后，不需要等到出現(xiàn)偏差，燃料量就會及時作相應的調(diào)整，結果使控制過程中的溫度偏差大為減小。      2 當燃料壓力是主要擾動時，控制方案如圖所示。 該方案為被加熱物料出口溫度對燃料氣