過程控制系統(tǒng)試卷及答案

過程控制系統(tǒng)試卷C卷一、填空題（每空1.5分）（本題33分）1、 過程控制系統(tǒng)一般由控制器、執(zhí)行器、被控過程和測量變送等環(huán)組成。2、 過程控制系統(tǒng)由工程儀表和被控過程兩部分組成。3、 壓力檢測的類型有三種，分別為：彈性式壓力檢測、應變式壓力檢測、壓阻式壓力檢測。4、氣動執(zhí)行結構主要有薄膜式和活塞式兩大類。5、根據(jù)使用的能源不同，調節(jié)閥可分為氣動調節(jié)閥、電動調節(jié)閥和液動調節(jié)閥三大類。6、 過程數(shù)學模型的求取方法一般有機理建模、試驗建模和混合建模。7、 積分作用的優(yōu)點是可消除穩(wěn)態(tài)誤差（余差），但引入積分作用會使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。8、 在工業(yè)生產(chǎn)中常見的比值控制系統(tǒng)可分為單閉環(huán)比值控制、雙閉環(huán)比值控制和變比值控制三種。9、 造成積分飽和現(xiàn)象的內(nèi)因是控制器包含積分控制作用，外因是控制器長期存在偏差。二、名詞解釋題（每小題5分）（本題15分）1、 過程控制：指根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過程的特點，采用測量儀表、執(zhí)行機構和計算機等自動化工具，應用控制理論，設計工業(yè)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程自動化。2、 串級控制系統(tǒng)：值采用兩個控制器串聯(lián)工作，主控制器的輸出作為副控制器的設定值，由副控制器的輸入去操縱調節(jié)閥，從而對住被控變量具有更好的控制效果。3、 現(xiàn)場總線：是指將現(xiàn)場設備與工業(yè)控制單元、現(xiàn)場操作站等互聯(lián)而成的計算機網(wǎng)絡，具有全數(shù)字化、分散、雙向傳輸和多分枝的特點，是工業(yè)控制網(wǎng)絡向現(xiàn)場級發(fā)展的產(chǎn)物。三、簡答題（每小題8分）（本題32分）1、 什么是PID,它有哪三個參數(shù)，各有什么作用?怎樣控制？答：PID是比例-積分-微分的簡稱。其三個參數(shù)及作用分別為：（1）比例參數(shù)KC,作用是加快調節(jié)，減小穩(wěn)態(tài)誤差。（2）積分參數(shù)Ki,作用是減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度（3）微分參數(shù)Kd,作用是能遇見偏差變化趨勢，產(chǎn)生超前控制作用，減少超調量，減少調節(jié)時間。2、 前饋與反饋的區(qū)別有哪些？答：（1）控制依據(jù)：反饋控制的本質是“基于偏差來消除偏差”，前饋控制是“基于擾動消除擾動對被控量的影響”。

控制作用發(fā)生時間方面：反饋控制器的動作總是落后于擾動作用的發(fā)生，是一種“不及時”的控制；擾動發(fā)生后，前饋控制器及時動作?？刂平Y構方面:反饋為閉環(huán)控制，存在穩(wěn)定性問題，即使閉環(huán)環(huán)節(jié)中每個系統(tǒng)都是穩(wěn)定的，但閉環(huán)后穩(wěn)定與否，還需要進一步分析；前饋屬于開環(huán)控制，各環(huán)節(jié)穩(wěn)定，系統(tǒng)必然穩(wěn)定。校正范圍方面：反饋對各種擾動都有校核作用；前饋，只對被校核的前饋擾動有校正作用，其他則沒有?？刂埔?guī)律方面：反饋通常是PPIPDPID等典型規(guī)律；前饋控制規(guī)律較為復雜，不好掌握。3、控制器正反方向判斷？答：所謂作用方向，就是指輸入作用后，輸出的變化方向。當輸入增加時，輸出也增加，則成該環(huán)節(jié)為“正環(huán)節(jié)”，反之，當輸入增加時，輸出減少，則稱“反作用”。具體步驟(1)，判斷被控對象的正/反作用那個方向，主要由工藝機理確定。(2)確定執(zhí)行器的正/反作用方向由安全工藝條件決定。(3)確定廣義對象的正/反作用方向(4)確定執(zhí)行器的正/反作用方向4、如圖所示的壓力容器，采用改變氣體排出量以維持容器內(nèi)壓力恒定：調節(jié)閥應選擇氣開式還是氣關式？請說明原因。壓力控制器(PC)應為正作用還是反作用？請說明原因。答：(1)應選擇氣關式。因為在氣源壓力中斷時，調節(jié)閥可以自動打開，以使容器內(nèi)壓力不至于過高而出事故。(2)調節(jié)閥應選擇氣關式，則壓力控制器(PC)應為反作用。當檢測到壓力增加時，控制器應減小輸出，則調節(jié)閥開大，使容器內(nèi)壓力穩(wěn)定?；颍寒敊z測到壓力減小時，控制器應增大輸出，則調節(jié)閥開小，使容器內(nèi)壓力穩(wěn)定。6燒四、分析與計算題(第1小題8分，第2小題12分)(本題20分)6燒1、(本小題8分)如下圖所示的隔焰式隧道窯燒成帶溫度控制系統(tǒng)，燒成帶溫度是被控變量，燃料流量為操縱變量。試分析：(1)該系統(tǒng)是一個什么類型的控制系統(tǒng)？畫出其方框圖；(2)確定調節(jié)閥的氣開、氣關

形式，并說明原因。答：(1)該系統(tǒng)是一個串級控制系統(tǒng)，其方框圖為：(2)當調節(jié)閥氣源出現(xiàn)故障失去氣源時，為保證系統(tǒng)安全，應使閥門處于關閉位置，故調節(jié)閥采用氣開式。2、(本小題12分)如下圖所示的液體儲罐，設進水口和出水口的體積流量分別是q1和qo，輸出變量為液位h,儲罐的橫截面積為A。試建立該液體儲罐的動態(tài)數(shù)學模型H(S)/Qt(S)普：液位眾化竊足動態(tài)物料平衡關系：液罐內(nèi)蓄液里舉化率=單位時間內(nèi)液體流;V里-單位^間內(nèi)液體流出里:￡2=吐一① 以増里形式克示各變里偏離起始穩(wěn)態(tài)值的程度。即：A嚴％=乂一込(式］) 由重力場中無粘性不可壓縮荒體定常流動的■(砌利方程：得：￥=J工餉耳=皿故 =才近忑 =Wk又世E線性I頁進行泰刪數(shù)展開，并取線性部分："a詁 將上式代;M式1)，得：d^k Aft靈■ =\§亠 di 'R裁里并省略増重符號，得徴分方程：RA? it=Rg 經(jīng)苑氏變換可得傳謹函數(shù)為:HO：，R總jO) 3-1RA■ k=Rq 經(jīng)拉氏變換可得傳遞函數(shù)為:耳0；■ R Q.(j)RAs+11、 柱控前系統(tǒng)中，髄生確■.唉速、塊時地跟蹤設定值的變叱肉系統(tǒng)屬二〔■）:\A.隨頑系冕 氏定恒蹊統(tǒng) C程序舔蛙柱過程控制聚絕屮.系統(tǒng)的設定恒樑持工變射嘉統(tǒng)厲十（）RA、冊動系蛙 乩定恒系統(tǒng) C程序系統(tǒng)漢柱過程控制聚絕屮.系統(tǒng)的設定恒荼規(guī)律變化的系統(tǒng)厲于（、CA.隨動系統(tǒng) B.従值系統(tǒng) C程序系.統(tǒng)■1、在階底抗動作用下，過程控制家統(tǒng)菇主渡蟻程岀現(xiàn)射形式如1J（）是一種穩(wěn)定控制系統(tǒng)A、貢徽提蕩過程 蟲等輻振瘍過程C、衰減提蕩技程 D、非振烈蛾過枉N,用來表征生產(chǎn)鎮(zhèn):各或過譽運疔是否正常而需要加以搜制抽物理竜是C）BA、被控對象 B.被搜變意 J擾縱變量D、測竜便6.受控前器的操縱，變被控變竜探待柱垛定便前物理竜是C）RA,被揑對象 股擾縱變量匚測量值D、設定值1、—笊訐節(jié)抽傳遞函數(shù)是〔）AA、K/（Tsll） B.KC、K/TisD、T血乳比例環(huán)節(jié)軸傳翅留數(shù)是<■'CA\K/HrtH） B、K/Tirt C.K D.Tds9、 柱一階系統(tǒng)肉特紜參數(shù)中，（）是棗輪的靜態(tài)蔘數(shù) 紳■敢歸聚數(shù)K 氏時間常數(shù)T匚滯話時間*I）、傳邀函數(shù)10、 咗一階過程控制系統(tǒng)中時間常數(shù)T定.義為系統(tǒng)的輸出量點J到達臆態(tài)值的C>BA.冊R、63.2%C、2^D、40%11、 空一階過程控制系絶4\〔）；央定了蹊統(tǒng)在響.應站東對的穩(wěn)支性能DA.時間常數(shù)TB.輸扎便 C.定權討閆D、敝.丸專數(shù)K12、 在注程控制儀表士，苯釆.片晝程為日0—100￡.輸出信虧嗔320mADC電卻湛蠻變送器電牯控制器射士例度克20%,則擔制錄為裁丸緊數(shù)是'）DA.50 乳1 C.2.5 D.1.6在藝程控制儀叢屮?控制黠的放丸系數(shù)血是適過改變（｝來盪置的CA.鑿程 乳輸出信號 J揑制器肉比傾度 D、將入信號在拒程揑制系絕過渡過程荊質量指林中，（［是表石過渡過程曲釀起出新穩(wěn)定值的最犬值A聶丸偏差A B趙詞世BC衰誡比n D擺瘍周期T在垃程避制系綻過渡過程豹質量指標屮，（）是需迓被控交呈偏離計定恒最.丸程度的物理量AA嚴丸偏圣 丑衰減比 C丟渡時間 D振瘍周期在藝程控制蹊統(tǒng)過渡垃程肉質世指琛中，1）是衡童控制準確性射質屋捋標DA聶兀偏差 ￡衰減比C振蓊周鋼D余羞在藝程控制蹊統(tǒng)過渡宜程肉質童指琛中，1）反映控制累統(tǒng)穩(wěn)定程.度的掙標BA超調量B衰織士C最大偏差 D撮筋周期1乩在近程控制蹊統(tǒng)過渡過程肉質童指穌中M）是術童系統(tǒng)快速性射質呈捋標€A最犬偏差 B衰減比 C振蕩周期 D令差一階過樁控制聚緘穗定抽條件是＜■）BA特征根為住，微僉方程系數(shù)粽亢十率 R時征根為釦微分卉疑蹊數(shù)都穴尸率C特征報為E徹分方程系數(shù)都小F筆 D特征報為負，徵分方程系數(shù)都小F筆二階過樁控制聚鏡穩(wěn)定菊條件是＜）DA轉征根實禰為.負，衰減.系數(shù)小二零*微分方程系數(shù)都亢十零R轉征根實禰為壬，衰減.系數(shù)小二零*微分方程系數(shù)都亢十零（:特征根實瑋為王，衰械系數(shù)尢二零*微分方程系數(shù)都兀十舉D轉征根實禰為貫史噤減系數(shù)尢二塞微分方程系數(shù)都亢十零二険系統(tǒng)的衰減.系數(shù)與系統(tǒng)的範癥性希很氏關系，當京堿系數(shù)溺足｛1時，泵統(tǒng)是穩(wěn)定的DA衰減系數(shù)=0 R1＜衰減系數(shù)5 （:衰減系數(shù)＜1 加＜衰減系數(shù)＜1二険系統(tǒng)的衰減.系數(shù)與系統(tǒng)的範癥性希很氏關系，當京堿系數(shù)溺足｛1時，泵統(tǒng)是不穗宦的AA衰減系數(shù)C1B0＜衰減系數(shù)＜1 C衰減蹊數(shù)〉1 D衰減系數(shù)=1在比咧控制黑中，征相同輸汽偏差下，獵孔宅數(shù)血和輸出汛l）之間肉關嘉是（）CA陥:越丸輸岀譏1｝越小 BK匚越尢輸出p⑴不變CKc越犬"輸出魚口也裁九DKe■越/J\ p（i）Mz\在比咧控制黑中，敖尢倍數(shù)臥和控制器前出咧度§丈閭射蕓系是f）RA6越丸Kl B &越:丸，氐邈小C&喪化與恥無關 D &與屁祁是定些朗、在過程控制箋統(tǒng)屮，菇使握制變呈嚴終不存在余差但系統(tǒng)羽穩(wěn)定性要了降應選用C＞B*比例控制器 B比咧積分槨制弄Q比例徽分控制黑 D比例和井微井控制黑騙、空過程捋弒殺統(tǒng)中，既駆怛控制變呈工張富余差天使系統(tǒng)具有趙前性控制應選汗〔'揑制規(guī)律Ch、P IkPT C、PTD D、PD鄧、空過程捋弒聚統(tǒng)孔系統(tǒng)在穗態(tài)fth不管放丸竈歎血有多大最終仍牢余圣丁以選用〔）控制規(guī)律BA,P 蟲PT C_PTD D■.卩D濾、M匕例控弒規(guī)律中，克堿聶數(shù)與嘉蛙抽穩(wěn)定隹之閆肉關嘉應滿足（）A ◎A夷堿蹊數(shù)越尢系統(tǒng).越穩(wěn)定 衣衰減系數(shù)越.丸條統(tǒng)越不穩(wěn)克C衰減泵數(shù)與系統(tǒng)穩(wěn)走把關29.下海對過程的梭制質竜沒有影響的是C）DA搜制邇道嵐天恰數(shù)島 衣就動通適啟.丸倍數(shù)Kf（:擾動通逍時間常數(shù) 1）擾動邇譴純滯芒時間旳、空單冋跆搜制"，控弒閽的莘構形式抽選怪很重要』癥高壓蓋時選汗AA角形控制閥 E隔膜邃制閥 C三逋譽制閥 D媒閥空單冋跆搜制"，控制閽的莘構形式抽選怪很重要』在搜制強腐蝕性介煩時選汗（）RA角形控制閥 E隔膜邃制閥 C三逋譽制閥 D媒閥空單冋跆搜制"，控制閽的莘構形式躺選怪很重要』在并流或含流搜制時選用＜、CA角邢梭制閥 R隔膜控制閥 （:三通控制陡 D堞閥空單旦爾控制中，搜制閥的結檜形戲羽選擇很重耍，在尢匚徑、尢流世、低差壓，而沽再世雯求不離時選用＜）DA瞬形控制閥 B隔膜梭制閥 ￡：三通控制閥 D蝶閽.為了■:吏過程擰制系統(tǒng)能夠正常工佇，則必領使系統(tǒng)射各個環(huán)節(jié)射齡態(tài)啟大系數(shù)柑乘燧須滿足（）CA等i RXf0 （:小于0 D齊卷喻定空梭制閥的正佇，用下』控制閥是氣訐式，則険瀟足（1RAf0 Rz\f0 C小F0 D不皚硝定涼空梓制閥的貫佇詡下』控制閥是氣關式，則険滿足（■）CA涼空梓制閥的貫佇詡下』控制閥是氣關式，則険滿足（■）CAf0 RAf0 C小F0控制黑正作.用時，其啟.丸聶數(shù)敘滿足］）CA.KlXO TkKu<1 （：、Kc>0控制黑貢作.用時，其啟尢聶數(shù)屁滿足］）AA,Ke<0 R.Klz-1C.Kl>0空控制器上對所求看的整更參數(shù)設置的順序是（1D不罷確定D、A巴I.DBPhDJ CI.PhD DLD,P■10、柱某狠度擰前系統(tǒng)屮，采鋁仏1衰減曲線逢整定控制錄朗參數(shù)，愛&滬嘰當控制錄為比例作汗時，其整定參數(shù)值為<）AA20%B10%C60%DBO%■11、過程控制設計"，系統(tǒng)紋i丄肉核心是C>AA.搜制方案設計段工程設計 C■.工程安裝 D、伏表鯛?？砧髦破鞯哪簲?shù)整疋中屬二理論整定法得是（）D'婷驗湊試強日克堿曲線法 C響應曲竣強D對數(shù)頻率特嗎法空梓制器的寥數(shù)整疋中屬二工程整定法得是（）CA對數(shù)頻率特性咼 R根軌跡法 C弩驗湊試法莊某涓度捋前系統(tǒng)申，采鋁仏1衰減由一線洼整定控制器曲參數(shù)，崔?&滬嘰當控制器州比例積并作曲時，其整主霧數(shù)值為C>AA24%B12%C恥％D48%柱某溫度捋前系統(tǒng)屮，來用仏1衰減曲敎讀整定控制黑的執(zhí)數(shù)，得&滬20%,當控制黑為比例積金微井咋用時+其整走參數(shù)值為C）CA,20% B,40% C.16^ D、32%北、串皴控制系蛙“握制羅的佇，用己謫的是（）CA主粗副粗 ［5主粗制紳 €亢規(guī)副粗 D/E窗副苗 述47.串皴控制系紀奚統(tǒng)屮和空軸一農(nóng)擾勿來琛尸它的（>AAjt網(wǎng)搐 ［?畐］回痔C主訶冋略都肴 D；d崩確定4S.串皴控制系蛙聶統(tǒng)屮存空的二衣抗勿來鎳尸它的（）C止主旦路 B副旦路 （:主罰冋攜莉有 D不能確従串皴控制聚蛙聶統(tǒng)屮主壞是一個<）嘉蛙AA定恒系蛙B隧動系統(tǒng) €程序梟統(tǒng)D令時系統(tǒng)串皴控制系蛙聶統(tǒng)屮臣壞是一個（）系蛙RA定便襄統(tǒng) B隨動系統(tǒng)C程序漿統(tǒng)D令時系蛙串皴控制系卩主回路的槨制幕包括C}CA.-t^制畧 B副握制黑 €電■.副迪制器 D不嗡定串皴控制系蛙“主回路的對象是（）AA主、副對象B主對.象 C制對象 D兀確W串皴控制聚蛙“主、臣壞要滿足<）AA：t定副甌 氏主定副至€亢隨副定 D主陋副隨串皴控制系蛙“主控離器前正、反作用的透擇順序（）AA先韻右主 乳先主定副 C主、削鬥洋D不確定2f閥門。流遇能力分別為口=1（］山C2=3S其可調范闔均為！?=$山用十令程控制時，分程可謂范闔為（1BA750 B1000 C900 D1250繭二對象的鉉滯斥討旬較兀’對閆常數(shù)弊別大的戰(zhàn)采用<）搜制B人井譽控弒 B前饋控制 亡能控制 D審級捋前過程控制系統(tǒng)試題―、填空題｛20*）典型的過程控制系統(tǒng)由控制器、執(zhí)行機構、被控對象和測量變送裝置等環(huán)節(jié)構成。2、 對過程控制系統(tǒng)的基本性能要求有三點，分別為穩(wěn)定性、快速性亠和淮聘性0根據(jù)使用的能源不同,調節(jié)閥可分為氣動調節(jié)閥*液動調節(jié)閥和電型調苜閥三大類。4、 擾動通道靜態(tài)放大系數(shù)越去,則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越大?？刂仆ǖ赖撵o態(tài)放大系數(shù)越大，表示控制作用越靈敏、克服擾動能力越強口5、 串級控制系統(tǒng)主回路一般是一個産值矍制甦，副回路一般是一個躍型程制蚤繞廿常用的解藕控制設計方法有前饋補償解耦.反慣解耦法、對角解耦法、單位陣解耦法.二，單項選擇題（W）U在過程控制系統(tǒng)過渡過程的質量指標中,（C）是衡最系統(tǒng)快速性的質量指標口A）最大偏差 B）減比 C）振蕩周期 D）余差下列敘述中不是串級控制系統(tǒng)的特點的是｛C）A.結構上由兩個閉環(huán)組成B.對二次擾動有很明顯的克服柞用C.系統(tǒng)中有兩個調節(jié)閥 D.提高了整個系統(tǒng)的響應速度3、 串級控制系統(tǒng)系統(tǒng)中存在的二次擾動來源于它的（B）A）主回路B）副回路C）主副回路都有D）不能確定4、 下面前饋控制系統(tǒng)中對過程的控制質量沒有影響的是（D）A）控制通道放大倍數(shù)Ko B）擾動通道放大倍數(shù)KfC）擾動通道時間常數(shù) D）擾動通道純滯后時間5、 用于迅速啟閉的切斷閥或兩位式調節(jié)閥應選擇（A）特性的調節(jié)閥。A、快開特性 B、等百分比特性 C、線性D、拋物線特性三、判斷題（10*）1、 串級控制系統(tǒng)中應使主要和更多的干擾落入副回路。（7）2、 過程控制系統(tǒng)的偏差是指設定值與測量值之差。（7）3、 擾動量是作用于生產(chǎn)過程對象并引起被控變量變化的隨機因嘉（x）答案：擾動量是墜輕整處作用于生產(chǎn)過程對象并引起被控變量變化的隨機因素。4、 對干擾通道時間常數(shù)越小越好，這樣干擾的影響和緩，控制就容易。（x）答案：時間常數(shù)越大越好，這樣干擾的影響和緩，控制就容易5、 串級控制系統(tǒng)中主調節(jié)器以“先調”、“快調”、“粗調”克服干擾。（x）答案：串級控制系統(tǒng)中主調節(jié)器以“慢調”、“細調”作用，使主參數(shù)穩(wěn)定在設定值上，副調節(jié)器則以“先調”、“快調”、“粗調”克服干擾。6、 測量滯后一般由測量元件特性引起，克服測量滯后的辦法是在調節(jié)規(guī)律中增加積分環(huán)節(jié)。（x）答案：微分作用能起到超前調節(jié)的作用，因此能克服純滯后；積分作用能克服余差。前饋控制是按照干擾作用的大小進行控制的，如控制作用恰到好處，一般比反饋控制要及時。（7）羅自動調節(jié)系統(tǒng)干擾通道放大倍數(shù)越大，則超調量越大；調節(jié)通道放大倍數(shù)越大,則超調量越小。（V）9,某控制系統(tǒng)采用氣動調節(jié)閥，要求氣源中斷時卻斷閥門以保證系統(tǒng)安全，則應該選用氣關閥。（x）I隊靜態(tài)前憒控制器與時間無關「一般不需要專用的控制裝置，不能很好的補償鼎奉誤差。（U）四、問答題（24J什么叫積分飽和現(xiàn)象？目前防止積分飽和的方法有哪幾種？答：一個具有積分作用的調節(jié)器，當其處于開環(huán)工作狀態(tài)時，如果偏差輸入信號長期存在，那么由于積分作用的結果，將使調節(jié)器電魁不斷增加或不斷減小，一直達到輸出的極限值為止，這種現(xiàn)象稱為積盤飽和二防止積分飽和的方法有：（1）限幅法（2）積分切除法2、 P1D調節(jié)器的參數(shù)J、JJ對控制性能各有什么影響？答：（1）比例控制及時、反應靈敏，偏差越大，控制力越強；但結果在余差。（2）積分控制可以達到無余差；但動作遲緩「控制不及時，不能單獨使用。（3）微分控制能起到超前調節(jié)的作用，但輸入偏差不變時，控制作用消失，不能單獨使用。與反憒控制系統(tǒng)相比，前饋控制系統(tǒng)有哪些特點？答:（1）反饋控制的本質是基于偏差來消除偏差，而前憒控制是基于廻來卷除擾型對畔量魚影響」(2)反饋控制是“不及時”的，而前饋控制器可“及時”動作；Q)反憒理制屬閉環(huán)控制，而前饋控制屬開環(huán)控制；反饋控制對閉環(huán)內(nèi)擾動均有校正作用，而前憒控制具有制定性補償?shù)木窒扌?；Q)反慣控制規(guī)律通常有P,PI、PD、P1D等，而前饋控制規(guī)律比較復雜Q分層控制有哪些用途？如何解決兩個分層控制信號鏈接處流量特性的折點現(xiàn)象？答■:用途①用于擴大控制閥的可調化，②滿足工藝操件上的特殊要求?？朔埸c現(xiàn)象辦法：對于直流閥，最好選用兩個流通能力近的控制囲配含使用；若對數(shù)閥則限制可稍放松，若想進一步克服折點現(xiàn)象可采用部分分層信號重疊,及小閥0027.0砧Mp迅大閥鮎從而兩閥銜接處于平滑過渡。五、分析題(1的如卞圖所示的隔焰式隧道窯燒成帶溫度控制系統(tǒng),燒成帶溫度是被控變量,燃料潦量為操縱變量◎試分析：(1)該系統(tǒng)是一個什么類型的控制系統(tǒng)？畫出其方框圖；（2）確定調節(jié)閥的氣開、氣關形式，并說明原因。答：（1）該系統(tǒng)是一個串級控制系統(tǒng),其方框圖為：（2）當調節(jié)閥氣源出現(xiàn)故障失去氣源時?為保證系統(tǒng)安全，應使閥門處于關閉位置，故調節(jié)閥采用氣開式。圖示為某管式加熱爐原油出口溫度分程控制系統(tǒng),兩分程閥分別設置在瓦斯氣和燃料油管線上。H藝要求優(yōu)先使用瓦斯氣供熱，只有瓦斯氣量不足以提供所需熱量時，才打開燃料油控制閥作為補充。根據(jù)上述要求確定：I）A,B兩控制閥的開閉形式及每個閥的工作信號段（假定分程點為0.06MP&）；2） 確定控制器的正*反作用；3） 畫出該系統(tǒng)的方塊圖，并簡述該系統(tǒng)的工作原理。答：（1）A、B都為氣開閥,其中A閥在0.02^}.06Mpa范圍內(nèi)調節(jié)，B閥在0.06^0.0Mpa范圍內(nèi)調節(jié)。各閥的H作信號段如卞圖所示。按工藝要求，原油出口溫度升高，熱源量應該減小,由于閥B的同向，均為氣開閥,所以控制器應該選擇反作用。系繞的方框圖如下：._兔｛町:__為(酹 -1 ?—— I 石上)土 當需要的熱量很小時，A閥打瓦斯供熱，達到供熱要求；當需要熱量很大時，A、B閥同事打開，瓦斯、燃料油一同供熱,達到供熱要求。3采用高位槽向用戶供水時，為保證供水流量的平穩(wěn)，要求對高位槽出口流貴進行控制，如圖所示。但是為了防止高位槽水位過高而造成溢水事故,需對液位采取保護措施。根據(jù)上述工藝要求，設計一個連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)。要求：(1)畫出該系統(tǒng)的實施方案圖和系統(tǒng)框圖；(2)選擇調節(jié)閥的開閉形式，控制器的正反作用及選擇器的類型；(3)簡述該系統(tǒng)工作情況。注：答案詳見過程控制系統(tǒng)習題解答及課程設計劉曉玉P96-97

六、設計題（1的如圖所示的氨泠器，用液氨冷卻銅液，要求出口銅液遍度恒定。溝保證氨冷器內(nèi)有一定的汽化空間,避免液氨帶入冰機造成事故.采用溫度-液位串級控制。1） 吐串簸控制系統(tǒng)的主副被控變最各是什么？2） 試設計溫度一液位串級控制系統(tǒng)完成該控制方案（即將圖示的氨冷器控制系統(tǒng)示意圖補充完整）；3） 確定吒動調節(jié)閥的氣開氣關形式,并說明4）確罡主副調節(jié)器的正反作用°1） 主被控變量為銅液出口溫度.副被控變量為液位白 野2） 串級控制系統(tǒng)的示意圖如下所示：3） 當氣源中定的汽化空卩4） 液位控制當%調節(jié)閥為氣歹溫度對象為…作用方向*依據(jù)使系統(tǒng)稱為負反饋的原則*溫度控制器應該為正作用口過程控制試題庫答案，填空題1．一般一個簡單控制系統(tǒng)由（檢測/變送）裝置、（被控對象）、（調節(jié)）器和（執(zhí)行）機構組成。2．過程控制系統(tǒng)常用的參數(shù)整定方法有：（經(jīng)驗法）、（衰減曲線法）、（穩(wěn)定邊界法/臨界比例度法）和（響應曲線法）。3．在PID調節(jié)器中，調節(jié)器的Kc越大，表示調節(jié)作用（越強），Ti值越大，表示積分作用（減弱），Td值越大表示微分作用（增強）。4．常見的過程計算機控制系統(tǒng)分為下列幾種典型形式：（操作指導控制系統(tǒng)）、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、（監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)）、（集散控制系統(tǒng)）和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。5．在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，根據(jù)設定值的不同形式，又可分為定值控制系統(tǒng)，隨動控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。1）定值控制系統(tǒng)特點：設定值是（固定不變）；作用：保證在（擾動）作用下使被控變量始終保持在設定值上。2）隨動控制系統(tǒng)特點：設定值是一個（變化量）；作用：保證在各種條件下系統(tǒng)的輸出（及時跟蹤設定值變化）。3）程序控制系統(tǒng)特點：設定值是一個（按一定時間程序變化的時間函數(shù)）；作用：保證在各種條件下系統(tǒng)的輸出（按規(guī)定的程序自動變化）。6．熱電偶溫度計的基本組成部分部分是（熱電偶）、（測量儀表）、（連接熱電偶）和（測量儀表的導線）。7．串級控制系統(tǒng)能迅速克服進入（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。8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。9.保證控制系統(tǒng)成為負反饋10.干擾量的變化11.正確，迅速，可靠12.改善動態(tài)性能13.微分二，選擇題1.由于微分調節(jié)規(guī)律有超前作用，因此調節(jié)器加入微分作用主要是用來（C）:A.克服調節(jié)對象的慣性滯后（時間常數(shù)T）,容量滯后TC和純滯后T0.B.克服調節(jié)對象的純滯后T0.C.克服調節(jié)對象的慣性滯后（時間常數(shù)T），容量滯后TC定值調節(jié)是一種能對（A）進行補償?shù)恼{節(jié)系統(tǒng)。A.測量與給定之間的偏差B.被調量的變化C.干擾量的變化D.設定值的變化定值調節(jié)系統(tǒng)是（X）環(huán)調節(jié)，前饋系統(tǒng)是（X）環(huán)調節(jié)（B）。A.開，閉B.閉，開C.開，開D.閉，閉調節(jié)系統(tǒng)在純比作用下已整定好，加入積分作用后，為保證原穩(wěn)定度，此時應將比例度（A）。A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小成分、溫度調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)規(guī)律，通常選用（C）。A.PIB.PDC.PID.流量、壓力調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)規(guī)律，通常選用（A）。A.PIB.PDC.PID液位調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)規(guī)律，通常選用（D）。A.PIB.PDC.PIDD.PA調節(jié)系統(tǒng)中調節(jié)器正、反作用的確定是根據(jù)（B）：A.實現(xiàn)閉環(huán)回路的正反饋。B.實現(xiàn)閉環(huán)回路的負反饋。C.系統(tǒng)放大倍數(shù)恰到好處D.生產(chǎn)的安全性。單純的前饋調節(jié)是一種能對（C）進行補償?shù)恼{節(jié)系統(tǒng)。A.測量與給定之間的偏差B．被調量的變化C．干擾量的變化定值調節(jié)是一種能對（A）進行補償?shù)恼{節(jié)系統(tǒng)。A.測量與給定之間的偏差B.被調量的變化C.干擾量的變化熱電偶溫度計（C）A）是利用兩個相互接觸金屬導體的溫差電動勢特性進行測溫的。B）是利用兩個相互接觸金屬導體的接觸電動勢特性進行測溫的。C） 是利用兩個相互接觸金屬導體的溫差電動勢和接觸電動勢特性進行測溫的。D） 是利用兩個非接觸金屬導體的溫差電動勢和接觸電動勢特性進行測溫的。14.下面的敘述中哪一個是最為合理的(D)A)控制系統(tǒng)的時間滯后現(xiàn)象主要是由于被控對象的慣性特性引起的。B)控制系統(tǒng)的時間滯后現(xiàn)象主要是由于檢測裝置的安裝位置引起的。C)控制系統(tǒng)的時間滯后現(xiàn)象對控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性無影響。D)以上三種敘述都不完整。15.D16.DCS的中文含意是：(B)A)比例、積分、微分控制。B)分布式控制系統(tǒng)。C)可編程序控制器。D)以上三個都不正確。三.判斷1.x2.與DCS相比，F(xiàn)ieldbus的主要技術優(yōu)點之一是實現(xiàn)了控制系統(tǒng)徹底的分散N]3.熱電阻溫度計需要進行冷端補償才能正常工作。[x]PID的含義是比例、積分和微分。[7]前饋控制系統(tǒng)是一種定值控制，一般情況下前饋控制可以單獨使用。[x]6.用Smith補償器來處理大時延控制對象時，不必要提供精確的對象數(shù)學模型。[x]被控對象特性是指被控對象輸入與輸出之間的關系。[7]串級控制系統(tǒng)中的副控制器給定值是由主控制器的輸出決定的，所以副控制器相當于一個閉環(huán)定值控制系統(tǒng)。[x]衰減比n表示系統(tǒng)過渡過程曲線變化兩個周期后的衰減快慢。[x]熱電阻溫度計和熱電偶溫度計一樣，測溫時需要進行溫度補償。[X]一個單回路控制系統(tǒng)由控制器、執(zhí)行器、檢測變送裝置和被控對象組成。[?]2.在比值控制系統(tǒng)中，一般選擇易調節(jié)的量為主變量，易測量的量為副變量。[X]DDC的中文含義是直接數(shù)字控制。 [V]被控對象的動態(tài)特性是描述被控對象輸入輸出關系動態(tài)特征的。[V]20.串級控制系統(tǒng)適用于容量滯后較小的生產(chǎn)工藝過程。[X]前饋控制系統(tǒng)一般可單獨使用，因為其控制精度高，且不受外界干擾影響。[X]前饋控制與定值控制的原理相同，都是以偏差進行調解的。[X]被控對象的存滯后時間常數(shù)是由于其自身的慣性特性引起的。[X]在串級控制中，副控制器的輸入值為主控制器的輸出。[V]四．簡答題什么是定值控制系統(tǒng)？答案：定值控制系統(tǒng)是指設定值恒定不變的控制系統(tǒng)。定值控制系統(tǒng)的作用是克服擾動對被控變量的影響，使被控變量最終回到設定值或其附近.以后無特殊說明控制系統(tǒng)均指定值控制系統(tǒng)而言。什么是隨動控制系統(tǒng)？答案：隨動控制系統(tǒng)的設定值是不斷變化的，隨動控制系統(tǒng)的作用是使被控變量能夠盡快地,準確無誤地跟蹤設定值的變化而變化。什么是程序控制系統(tǒng)？答案：程序控制系統(tǒng)的設定值也是變化的，但它是一個已知的時間函數(shù)，即設定值按一定的時間程序變化。什么是調節(jié)（被控）對象，給定值和偏差？答案：自動調節(jié)系統(tǒng)的生產(chǎn)設備叫做調節(jié)對象或簡稱對象，而生產(chǎn)中要求保持的工藝指標，稱為給定值。對于自動調節(jié)系統(tǒng)中，習慣采用給定值R減去測量值Y作為偏差e,即e=R-Y，給定值R大于測量值Y時為正偏差，而給定值R小于測量值Y時為負偏差。簡述建立對象的數(shù)學模型兩種主要方法（:每寫出1種方法的得2分）答案：一是機理分析法：機理分析法是通過對對象內(nèi)部運動機理的分析，根據(jù)對象中物理或化學變化的規(guī)律（比如三大守恒定律等），在忽略一些次要因素或做出一些近似處理后推導出的對象特性方程。通過這種方法得到的數(shù)學模型稱之為機理模型，它們的表現(xiàn)形式往往是微分方程或代數(shù)方程。二是實驗測取法：實驗測取法是在所要研究的對象上，人為施加一定的輸入作用，然后，用儀器測取并記錄表征對象特性的物理量隨時間變化的規(guī)律，即得到一系列實驗數(shù)據(jù)或實驗曲線。然后對這些數(shù)據(jù)或曲線進行必要的數(shù)據(jù)處理，求取對象的特性參數(shù)，進而得到對象的數(shù)學模型。寫出一個帶有純時間滯后的一階慣性線性定常被控對象的傳遞函數(shù)表達式,說明個參數(shù)含義 K——放大系數(shù)——滯后時間——慣性時間常數(shù)19.答：如果有一個輸入量作用于過程，通過過程后被放大K倍。20.答：時間常數(shù)越大，系統(tǒng)反應越慢，T越小，系統(tǒng)反應越快。21.答：當輸入量輸入受控過程時，受控變量并沒有馬上動作，而是需要一定的時間才發(fā)生變化。22.答：機理分析法是通過對過程內(nèi)部運行機理的分析，根據(jù)其物理或化學變化規(guī)律，在忽略一些次要因素或做出一些近似處理后得到過程特性方程，其表現(xiàn)形式往往是微分方程或代數(shù)方程。這種方法完全依賴先驗知識，所得到的模型稱為理模型。機理分析法一般限于簡單過程的數(shù)學模型建立。23.簡述用機理分析方法建立被控對象數(shù)學模型的步驟機理建模的一般步驟如下：根據(jù)實際工作情況和生產(chǎn)過程要求，確定過程的輸入變量和輸出變量。依據(jù)過程的內(nèi)在機理，利用適當?shù)亩ɡ矶桑⒃挤匠?。確定原始方程式中的中間變量，列寫出中間變量與其他因素之間的關系。消除中間變量，即得到輸入輸出變量的微分方程。若微分方程是非線性的，則需要進行線性處理。標準化，將于輸入有關的各項放在等號右邊，與輸出有關的各項放在等號左邊，并按降冪排序。24簡述建立被控對象數(shù)學模型的實驗測試方法實驗測取法是在所要研究的對象上，人為施加一定的輸入作用，然后，用