過(guò)程控制系統(tǒng)模擬試題

過(guò)程控制系統(tǒng)試題一、 填空題（20'）1、 典型的過(guò)程控制系統(tǒng)由控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、被控對(duì)象和測(cè)量變送裝置等環(huán)節(jié)構(gòu)成。2、 對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)的基本性能要求有三點(diǎn)，分別為穩(wěn)定性、快速性、和準(zhǔn)確性。3、 根據(jù)使用的能源不同，調(diào)節(jié)閥可分為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、液動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥三大類(lèi)。4、 擾動(dòng)通道靜態(tài)放大系數(shù)越大，則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越大。控制通道的靜態(tài)放大系數(shù)越大，表示控制作用越靈土，克服擾動(dòng)能力越強(qiáng)。5、 串級(jí)控制系統(tǒng)主回路一般是一個(gè)定值控制系統(tǒng)，副回路一般是一個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)。6、 常用的解耦控制設(shè)計(jì)方法有前饋補(bǔ)償解耦、反饋解耦法、對(duì)角解耦法、單位陣解耦法。二、 單項(xiàng)選擇題（10'）1、 在過(guò)程控制系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的質(zhì)量指標(biāo)中,（C）是衡量系統(tǒng)快速性的質(zhì)量指標(biāo)。A）最大偏差B）衰減比 C）振蕩周期D）余差2、 下列敘述中不是串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)的是（C）A.結(jié)構(gòu)上由兩個(gè)閉環(huán)組成B,對(duì)二次擾動(dòng)有很明顯的克服作用C.系統(tǒng)中有兩個(gè)調(diào)節(jié)閥 D,提高了整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度3、 串級(jí)控制系統(tǒng)系統(tǒng)中存在的二次擾動(dòng)來(lái)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(duì)過(guò)程的控制質(zhì)量沒(méi)有影響的是（D）A）控制通道放大倍數(shù)Ko B）擾動(dòng)通道放大倍數(shù)KfC）擾動(dòng)通道時(shí)間常數(shù) D）擾動(dòng)通道純滯后時(shí)間5、 用于迅速啟閉的切斷閥或兩位式調(diào)節(jié)閥應(yīng)選擇（A）特性的調(diào)節(jié)閥。A、快開(kāi)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(jí)控制系統(tǒng)中應(yīng)使主要和更多的干擾落入副回路。（寸）2、 過(guò)程控制系統(tǒng)的偏差是指設(shè)定值與測(cè)量值之差。（寸）3、 擾動(dòng)量是作用于生產(chǎn)過(guò)程對(duì)象并引起被控變量變化的隨機(jī)因素（X）答案：擾動(dòng)量是除操縱變量外作用于生產(chǎn)過(guò)程對(duì)象并引起被控變量變化的隨機(jī)因素。4、 對(duì)干擾通道時(shí)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(shí)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(jí)控制系統(tǒng)中主調(diào)節(jié)器以“先調(diào)”、“快調(diào)”、“粗調(diào)”克服干擾。（X）答案：串級(jí)控制系統(tǒng)中主調(diào)節(jié)器以“慢調(diào)”、“細(xì)調(diào)''作用，使主參數(shù)穩(wěn)定在設(shè)定值上，副調(diào)節(jié)器則以“先調(diào)”、“快調(diào)”、“粗調(diào)”克服干擾。6、 測(cè)量滯后一般由測(cè)量元件特性引起，克服測(cè)量滯后的辦法是在調(diào)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(diào)節(jié)的作用，因此能克服純滯后；積分作用能克服余差。7、 前饋控制是按照干擾作用的大小進(jìn)行控制的，如控制作用恰到好處，一般比反饋控制要及時(shí)。（寸）8、 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)干擾通道放大倍數(shù)越大，則超調(diào)量越大；調(diào)節(jié)通道放大倍數(shù)越大，則超調(diào)量越小。（寸）9、 某控制系統(tǒng)采用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，要求氣源中斷時(shí)卻斷閥門(mén)以保證系統(tǒng)安全，則應(yīng)該選用氣關(guān)閥。（X）10、 靜態(tài)前饋控制器與時(shí)間無(wú)關(guān)，一般不需要專(zhuān)用的控制裝置，不能很好的補(bǔ)償鼎泰誤差。3）四、問(wèn)答題（24'）1、 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(gè)具有積分作用的調(diào)節(jié)器，當(dāng)其處于開(kāi)環(huán)工作狀態(tài)時(shí)，如果偏差輸入信號(hào)長(zhǎng)期存在，那么由于積分作用的結(jié)果，將使調(diào)節(jié)器的輸出不斷增加或不斷減小，一直達(dá)到輸出的極限值為止，這種現(xiàn)象稱(chēng)為積分飽和。防止積分飽和的方法有：（1）限幅法（2）積分切除法2、 PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)"、氣、Td對(duì)控制性能各有什么影響？答：（1）比例控制及時(shí)、反應(yīng)靈敏，偏差越大，控制力越強(qiáng)；但結(jié)果在余差。（2） 積分控制可以達(dá)到無(wú)余差；但動(dòng)作遲緩，控制不及時(shí)，不能單獨(dú)使用。（3） 微分控制能起到超前調(diào)節(jié)的作用，但輸入偏差不變時(shí)，控制作用消失，不能單獨(dú)使用。3、 與反饋控制系統(tǒng)相比，前饋控制系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)？答：(1)反饋控制的本質(zhì)是基于偏差來(lái)消除偏差，而前饋控制是基于擾動(dòng)來(lái)消除擾動(dòng)對(duì)被控量的影響；反饋控制是“不及時(shí)”的，而前饋控制器可“及時(shí)”動(dòng)作；反饋控制屬閉環(huán)控制，而前饋控制屬開(kāi)環(huán)控制；反饋控制對(duì)閉環(huán)內(nèi)擾動(dòng)均有校正作用，而前饋控制具有制定性補(bǔ)償?shù)木窒扌?；反饋控制?guī)律通常有P、PI、PD、PID等，而前饋控制規(guī)律比較復(fù)雜。4、 分層控制有哪些用途？如何解決兩個(gè)分層控制信號(hào)鏈接處流量特性的折點(diǎn)現(xiàn)象？答：用途①用于擴(kuò)大控制閥的可調(diào)化，②滿足工藝操作上的特殊要求。克服折點(diǎn)現(xiàn)象辦法：對(duì)于直流閥，最好選用兩個(gè)流通能力近的控制閥配合使用；若對(duì)數(shù)閥則限制可稍放松，若想進(jìn)一步克服折點(diǎn)現(xiàn)象可采用部分分層信號(hào)重疊，及小閥0.02?0.065Mpa，大閥0.055?0.1Mpa。從而兩閥銜接處于平滑過(guò)渡。五、分析題(18')1、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：該系統(tǒng)是一個(gè)什么類(lèi)型的控制系統(tǒng)？畫(huà)出其方框圖；確定調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)、氣關(guān)形式，并說(shuō)明原因。答：（1）該系統(tǒng)是一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)，其方框圖為:L控制器副控制件二次干擾小砍干擾L控制器副控制件二次干擾小砍干擾D,控制福上檢測(cè)變送（2）當(dāng)調(diào)節(jié)閥氣源出現(xiàn)故障失去氣源時(shí)，為保證系統(tǒng)安全，應(yīng)使閥門(mén)處于關(guān)閉位置，故調(diào)節(jié)閥采用氣開(kāi)式。2、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(shè)置在瓦斯氣和燃料油管線上。工藝要求優(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(shí)，才打開(kāi)燃料油控制閥作為補(bǔ)充。根據(jù)上述要求確定：1） A、B兩控制閥的開(kāi)閉形式及每個(gè)閥的工作信號(hào)段（假定分程點(diǎn)為0.06MPa）；2） 確定控制器的正、反作用；3） 畫(huà)出該系統(tǒng)的方塊圖，并簡(jiǎn)述該系統(tǒng)的工作原理。蟠料油蟠料油答：（1）A、B都為氣開(kāi)閥，其中A閥在0.02?0.06Mpa范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，B閥在0.06?0.0Mpa范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。各閥的工作信號(hào)段如下圖所示。（2） 按工藝要求，原油出口溫度升高，熱源量應(yīng)該減小，由于閥A、B的同向，均為氣開(kāi)閥，所以控制器應(yīng)該選擇反作用。（3） 系統(tǒng)的方框圖如下： T（幻= ―丘處） 「一一*一岳（酊Gn［時(shí)V 當(dāng)需要的熱量很小時(shí)，A閥打瓦斯供熱，達(dá)到供熱要求；當(dāng)需要熱量很大時(shí)，A、B閥同事打開(kāi)，瓦斯、燃料油一同供熱，達(dá)到供熱要求。3采用高位槽向用戶(hù)供水時(shí)，為保證供水流量的平穩(wěn)，要求對(duì)高位槽出口流量進(jìn)行控制，如圖所示。但是為了防止高位槽水位過(guò)高而造成溢水事故，需對(duì)液位采取保護(hù)措施。根據(jù)上述工藝要求，設(shè)計(jì)一個(gè)連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)。要求：（1） 畫(huà)出該系統(tǒng)的實(shí)施方案圖和系統(tǒng)框圖；（2） 選擇調(diào)節(jié)閥的開(kāi)閉形式，控制器的正反作用及選擇器的類(lèi)型；（3） 簡(jiǎn)述該系統(tǒng)工作情況。

注：答案詳見(jiàn)過(guò)程控制系統(tǒng)習(xí)題解答及課程設(shè)計(jì)劉曉玉P96-97六、設(shè)計(jì)題（18'）如圖所示的氨冷器，用液氨冷卻銅液，要求出口銅液溫度恒定。為保證氨冷器內(nèi)有一定的汽化空間，避免液氨帶入冰機(jī)造成事故，采用溫度一液位串級(jí)控制。1） 此串級(jí)控制系統(tǒng)的主副被控變量各是什么？2） 試設(shè)計(jì)溫度一液位串級(jí)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(bǔ)充完整）；3） 確定氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)氣關(guān)形式，并說(shuō)明原因；4） 確定主副調(diào)節(jié)器的正反作用。副被控變1） 主被控變量為銅液山口溫度，副被控變量為液位口 滂氣氨2） 串紋控制系