過程控制工程模擬試卷含答案

1、過程控制工程考試試題 一、填空（20分） 1、定值控制系統(tǒng)是按（）進(jìn)行控制的，而前饋控制是按（）進(jìn)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(yīng)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(jìn)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)的特性在一定的范圍內(nèi)變動而不影響整個(gè)系統(tǒng)的控制品質(zhì)。二、試寫出正微分與反微分控制作用的傳遞函數(shù)，畫出它的階躍響應(yīng)，并簡述各自的應(yīng)用場合。（15） 三、前饋控制適用于什么場合？為什么它常與反饋控制構(gòu)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

2、前饋控制規(guī)律。（20分） 四、甲的正常流量為240kg/h，儀表量程為0360kg/h；乙的正常流量為120NM3/h，儀表量程為0240NM3/h。設(shè)計(jì)控制乙的單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，畫出流程圖并計(jì)算引入開方運(yùn)算與不引入開方運(yùn)算所分別設(shè)置的比值系數(shù)。（15分） 五、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。（20分） 1、總進(jìn)料量是主要擾動且不可控?cái)_動時(shí)，設(shè)計(jì)合理的控制方案，并作簡要說明。 2、當(dāng)燃料氣閥前壓力是主要擾動且不可控?cái)_動時(shí)，設(shè)計(jì)合理的控制方案，并作簡要說明。 六、APC的涵義是什么？它主要包括哪些控制系統(tǒng)？（10分）一、答： 1. 定值控制系統(tǒng)是按（偏差）進(jìn)行控制

3、的，而前饋控制是按（擾動）進(jìn)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(yīng)用于擾動（可測）和擾動（顯著）與擾動（頻繁）的場合。 2. 串級控制系統(tǒng)能迅速克服進(jìn)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(gè)系統(tǒng)的控制品質(zhì)。 二、答： 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(dá)到。因此，實(shí)際情況：；階躍響應(yīng)曲線如圖： 當(dāng)時(shí)，為正微分作用；如果則為反微分作用；當(dāng)時(shí)，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(dāng)，可以使系統(tǒng)的穩(wěn)定域度提高，最大偏

4、差減小，回復(fù)時(shí)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(shí)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(shí)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、答： 1. 前饋控制是按擾動而進(jìn)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(shí)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(bǔ)償控制。一般來講，前饋控制無法全部補(bǔ)償擾動對被控變量所產(chǎn)

5、生的影響。因此，單純的前饋控制系統(tǒng)在應(yīng)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(gòu)成前饋反饋控制系統(tǒng)。對最主要的、顯著的、頻繁的無法直接控制的擾動，由前饋來進(jìn)行補(bǔ)償控制；對無法完全補(bǔ)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(jìn)行控制。 3. 系統(tǒng)方塊圖如圖所示。 根據(jù)補(bǔ)償性原理：，所以我們有前饋控制規(guī)律四、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(shí)： 2.不引入開方器時(shí)：五、答： 1. 當(dāng)總進(jìn)料量是主要擾動時(shí)，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(fù)荷是主要擾動， 我們將總進(jìn)料量測出，將

6、流量信號送到前饋補(bǔ)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(shí)，當(dāng)進(jìn)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(shí)作相應(yīng)的調(diào)整，結(jié)果使控制過程中的溫度偏差大為減小。 當(dāng)燃料壓力是主要擾動時(shí)，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流量的串級控制系統(tǒng) 方案。當(dāng)燃料氣壓力發(fā)生變化時(shí)，利用流量副環(huán)的作用，可以迅速地對擾動作出反應(yīng)，調(diào)整燃料氣閥門的開度，調(diào)整較為及時(shí)。但是這只是一個(gè)粗略的調(diào)整，擾動對溫度的影響還需通過主環(huán)來進(jìn)一步細(xì)調(diào)，使被控的主變量被加熱物料出口溫度保持在希望值。 六、答：APC為英文Advanced Process Control的第一字母縮寫，意為先進(jìn)控制。通常下列控制系統(tǒng)都?xì)w結(jié)為先進(jìn)控制系統(tǒng)范疇： 1