过程控制系统复习题库
第一章 绪论
1．1-1．过程控制（英文：Process Control ）是生产过程自动化的简称，泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中的连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，是自动化技术的重要组成部分。
1．1-2．连续生产过程的特征是：生产过程中的各种流体，在连续（或间歇）的流动过程中进行着物理化学反应、物质能量的转换或传递。
1．1-3．从控制的角度，通常将工业生产过程分为三类，即：连续型、离散型和混合型。过程控制主要是针对连续生产过程采用的控制方法。
1．1-4．过程控制的主要任务是对生产过程中的有关参数进行控制——“工业四大参数”是：温度、压力、流量、物（液）位的自动控制，使其保持恒定或按一定规律变化，在保证产品质量和生产安全的前提下，使连续生产过程自动地进行下去。
1．1-5．过程控制系统的定义：为实现对某个工艺参数的自动控制，由相互联系、制约的一些仪表、装置及工艺对象、设备构成的 一个整体
1．1-6．在讨论控制系统工作原理时，为清楚地表示自动控制系统各组成部分的作用及相互关系，一般用原理框图来表示控制系统。
1．1-7．过程控制系统的主要任务是：对生产过程中的重要参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化。
1．1-8．过程控制的特点：
⑴．控制对象——被控过程复杂、控制要求多样 ⑵．控制方案丰富多彩
⑶．控制过程大多数属于慢过程与参数控制 ⑷．定值控制是过程控制的主要形式
⑸．过程控制系统由规范化的、系列化的检测与控制仪表或自动化装置组成 1．2-1．过程控制装置与系统的发展过程
1）．局部自动化阶段（20世纪 50～60年代）：自动化仪表安装在现场生产设备上，只具备简单的测控功能 2）．模拟单元仪表控制阶段（20世纪60～70年代）：控制仪表集中在控制室，生产现场各处的参数通过统一的模拟信号，送往控制室。操作人员可以在控制室监控生产流程各处的状况。
3)．集散控制阶段（20世纪70年代中期至今） 1．3-2．系统阶跃响应的单项性能指标 ⑴．衰减比、衰减率
衰减比：定义为两个相邻的同相波峰值之比，即)(2
131B B
y y n ==
;n 取整数，习惯上常表示为
1:n ,例如1:4、1:10
衰减率：定义为一个周期后波动幅度衰减的程度，即n
y y y y y 1
1113131-=-=-=? ⑵．最大动态偏差、超调量
最大动态偏差：指在设定值阶跃响应中，系统过渡过程的第一峰值超出稳态值的幅度，1y ＝B 1 超调量:指最大动态偏差占被控量稳态值的百分比，%100)
(1
?∞=
y y σ ⑶．残余偏差：系统设定值r 与稳态值)(∞y 的差值，即)()(∞-=∞y r e ⑷．调节时间、峰值时间、振荡频率
调节时间S t :指系统从干扰开始到被控量进入新稳态值的±5%（或±2%）范围内所需时间，通常用S t 表示。 峰值时间p t :指系统从干扰开始到被控量达到最大值所需时间，通常用p t 表示。
振荡频率ω:指两个相邻同向波峰值之间的时间倒数，它与调节时间和峰值相关，通常用ω表示 1．3-3． 系统阶跃响应的综合性能指标 ⑴．偏差积分IE （Integral of Error ）
⑵．绝对偏差积分IAE(Integral Absolute value of Error) ⑶．平方偏差积分ISE （Integral of Squared Error ）
⑷．时间与绝对偏差乘积积分ITAE(Integral of Time multiplied by the Absolute value of Error) 1．3-4-1．某换热器的温度控制系统，给定值为200 ℃。在阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图所示。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
1．3-4-3．某化学反应器工艺规定的操作温度为（900±10）℃，考虑安全因素，要求控制过程中温度偏离设定值不得超过80℃。现设计的定值温度控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图，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？
解：最大动态偏差：50900950=-=A ℃ 衰减比：2.410
4290891890895031==--==
y y n 振荡周期：min 40545=-=T 余差： 8900908=-=C ℃ 过渡过程时间：47min
因为最大动态偏差50℃小于要求的80℃，所以该系统能满足工艺要求。
1．3-4-5．某发酵过程工艺规定的操作温度为（40±2）℃，考虑发酵效果，要求控制过程中温度偏离给定值最大不得超过6℃。现设计的定值温度控制系统，在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如下图，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：
最大动态偏差：54045=-=A ℃ 余差： 14041=-=C ℃ 衰减比：141
4
4142414531：==--==
y y n 过渡过程时间：23min
振荡周期：min 13518=-=T
因为最大动态偏差5℃小于要求的6℃，所以系统能满足工艺要求。
2、说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可以分哪几类？它们具体是？ 过程控制系统的分类方法很多，通常使用的“大”类分类方法有两种： ⑴按设定值的形式不同划分，⑵按系统结构的特点分类。 根据设定值的形式，闭环控制系统可以分三类: ⑴定值控制系统、⑵随动控制系统、⑶程序控制系统。 按系统结构的特点分类：
⑴开环系统、⑵反馈控制系统、⑶前馈控制系统、⑷前馈——反馈复合控制系统。
第二章 过程参数的检测与变送
2．1 检测仪表的基本技术指标
2．1-1．真值t x ：被测量物理量客观存在的真实数值。许多物理量的真值是按国际公认的方式认定的，即使用“认定设备”的检测结果作为真值。通常，各个国家或国际组织将其法定计量机构的专用设备作为“认定设备”、它的检测精度在这个国家或国际组织内被认为是最高的。用这种方法确定的所谓“真值”不是真正意义上的真值，而是一种“约定真值”，一般记为a x ；实际校验仪表时，用精确度较高的“标准表”所测得的测出值作为“标准值”，有人称之为“传递真值”o x ，
2．1-2．绝对误差=在用仪表（或被校验仪表）的测出值—“真值”（或器件铭牌上的标称值）； 绝对误差的表示：必须有“+”或“—”号、数值的大小、单位（量纲）！
绝对误差的符号：一般人们使用t x x -=?、o x x -=?或o a a -=?或A a -=? 2．1-3．相对误差：某测量点的
实际相对误差：%100??
=A A γ 标称相对误差：%100??
=a
a γ
引用误差——满度相对误差：
量程——测量范围：min max x x B S FS -== 某一个测量点满度相对误差：%100??=
B
i
FS γ 模拟连续输出仪表在测量范围内的最大满度相对误差：%100max
??±=B
FSm γ
2．1-4．具有连续模拟显示仪表的基本特性
基本误差：基本误差是指仪表在“国家”规定的标准条件下使用时出现的误差；通常与最大满度相对误差密切联系；
精确度——简称精度：国家统一规定了仪表的精度等级系列数值，用a 表示：
某仪表的精度等级a 是将该仪表的最大满度相对误差去掉±号和%号后取接近的标准系列值
例2-1．某台测温仪表的测量范围为-100~700℃，校验该仪表时测得全量程内的最大绝对误差为+5℃，要求确定该仪表的精度等级
解：%625.0%100)
100(7005
+=?--+=
FSm γ； 因为；0.1625.05.0??
校验仪表时取偏大值，即该仪表的精度等级为1.0级。
例2-2．选择一台测量压力的仪表，测压范围为0~8MPa ，根据工艺要求，测压示值的误差不允许超过±0.05MPa ，要求确定满足工艺要求的仪表的精度等级
解：%625.0%1008
05
.0±=?±=
FSm γ； 因为；
0.1625.05.0?? 选择仪表时取偏小值，即该仪表的精度等级为0.5级。
灵敏度：表示指针（模拟量显示）式测量仪表对被测参数变化的敏感程度，常以仪表输出变化量（如指示装置的直线位移或角位移）与引起此输出变化量（位移）的被测参数变化量之比表示
灵敏限：表示指针式仪表在量程起点处，能引起仪表指针动作的最小被测参数变化值 对于数字式仪表，则用分辨率和分辨力表示灵敏度和灵敏限 分辨力：是指仪表能够显示的、最小被测值。
变差：在外界条件不变的情况下，同一仪表对被测量进行往返测量时（正行程和反行程），产生的最大差值与测量范围之比称为变差。
2．1-5．——测试题（习题、补充题）
标准表读数/℃ 0 200 400 600 800 1000 被校验表读数/℃
201
402
604
806
1001
求：该表⑴最大绝对误差；⑵仪表的精度；⑶如果工艺要求允许最大误差为±5℃，该表是否能用？ 解： 标准表读数/℃ 0 200 400 600 800 1000 被校验表读数/℃ 0 201 402 604 806 1001 绝对误差 0 +1 +2 +4 +6 +1 满度相对误差
+0.1%
+0.2%
+0.4%
+0.6%
+0.1%
⑴最大绝对误差：+6℃ ⑵仪表的精度：1级
⑶如果工艺要求允许最大误差为±5℃，该表10100
1000
1100max =?=?=?FS S a ℃，不能用 2．一台压力表量程为0~10MPa ，校验数据
Y S X
?=
?
求：⑴变差；⑵基本（最大满度相对）误差；⑶该表是否符合1级精度。 解：
⑴变差：0．12%
⑵基本（最大满度相对）误差：±0．6%； ⑶该表的变差为1．2%,不符合1级精度？
※仪表允许变差的数值应等于或小于仪表的精度！照这个条件该表不符合1级精度！
3．如果某反应器最大压力为1.0MPa ，允许的最大绝对误差为0．01MPa ，现用一台测量范围为0~1．6MPa 、精度为1级的压力表进行测量，问：能否符合工艺要求？若用一台测量范围为0~1．0MPa 、精度为1级的压力表进行测量，问：能否符合要求？
解：
测量范围为0~1．6MPa 、精度为1级的压力表的允许的最大绝对误差为：
016.0100
6
.11100max =?=?=
?FS S a MPa ，大于0．01MPa ，不能符合工艺要求 测量范围为0~1．0MPa 、精度为1级的压力表的允许的最大绝对误差为：
01.0100
.11100max =?=?=
?FS S a MPa ，等于0．01MPa ，从允许的最大绝对误差角度，能符合工艺要求，但量程不符合！
4．如果某反应器最大压力为0．8MPa ，允许的最大绝对误差为0．01MPa ，现用一台测量范围为0~1．6MPa 、精度为1级的压力表进行测量，问：能否符合工艺要求？若用一台测量范围为0~1．0MPa 、精度为1级的压力表进行测量，问：能否符合要求？
解：
测量范围为0~1．6MPa 、精度为1级的压力表的允许的最大绝对误差为：
016.0100
6
.11100max =?=?=
?FS S a MPa ，大于0．01MPa ，不能符合工艺要求
测量范围为0~1．0MPa 、精度为1级的压力表的允许的最大绝对误差为：
01.0100
.11100max =?=?=
?FS S a MPa ，等于0．01MPa ，从允许的最大绝对误差角度，能符合工艺要求，量程也符合！
5．某温度控制系统，控制温度为800℃，要求绝对误差不超过±7℃，现选择一台测量范围为0~1200℃、精度等级为1.0级的仪表，问：是否合适？如果不合适，应如何选择？
解：
测量范围为0~1200℃、精度等级为1。0级的仪表，其最大误差：
12100
1200
1100max =?=?=
?FS S a ℃，12℃大于7℃，不合适 应选择测量范围为0~1200℃、精度等级为0。5级的仪表
6100
1200
5.0100max =?=?=
?FS S a ℃，6℃小于7℃，合适 2．2 温度检测及仪表
2．2-0．温度是表征物体冷热程度的物理量。是工业生产中最普遍而重要的操作参数。 2．2-2．热电偶
1．热电偶是以热电效应为原理的测温元件，能将温度信号转换成电势信号（mV ） 。 特点：结构简单、测温准确可靠、信号便于远传。一般用于测量500～1600℃之间的温度。
2．将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，若两个连接点温度不同，回路中会产生电势。此电势称为热电势。 3．热电偶回路总电势由接触电势和温差电势叠加而成，称热电势。由于温差电势很小，热电势基本由接触电势构成。
4．热电偶的基本定律
均质导体定律：热电偶必须由两种不同材料的均质导体或半导体组成。但其几何形状——截面和长度等不限。 第三导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体后，只要第三导体两端温度相同，第三导体的引入对热电偶回路的热电势没有影响。
5．热电偶冷端温度补偿：热电偶的热电势大小不仅与热端温度有关，还与冷端温度有关。所以使用时，需保持热电偶冷端温度恒定。但实际使用的热电偶的冷端和热端离得很近，使用时冷端温度较高且变化较大。为此应将热电偶冷端延至温度稳定处。
为了节约，工业上选用在低温区与所用热电偶的热电特性相近的廉价金属，作为热偶丝在低温区的替代品来延长热电偶，称为补偿导线。
6．热电偶的冷端温度校正：1）查表法、2)电桥补偿法、 2．2-3．热电阻
1．对于500℃以下的中、低温，热电偶输出的热电势很小，容易受到干扰而测不准。一般使用热电阻温度计来进行中低温度的测量。
2．金属热电阻测温精度高。大多数金属电阻阻值随温度升高而增大。具有正温度系数。
3．铂材料容易提纯，其化学、物理性能稳定；测温复现性好、精度高。被国际电工委员会规定为-259~+630 ℃间的基准器，但线性度稍差，常用于-200~+600 ℃温度测量。
4．铂电阻的电阻温度关系：
])100(1[3
20t t C Bt At R R t -+++= (-200~0℃)
]1[20Bt At R R t ++= ( 0~850℃)
铂电阻有两种分度号：Pt10 , Pt100
5．铜电阻价格便宜，线性度好，但温度稍高易氧化，常用于-50~+100 ℃温度测量。铜电阻有两种分度号：Cu50 ，Cu100 。电阻温度关系：
]1[0t R R t ?+=α (-50~150℃)
6．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，必须用三线接法。
2．2-4．集成温度传感器：
1．集成温度传感器将温敏晶体管和外围电路集成在一个芯片上构成，相当于一个测温器件。特点：体积小、反应快、线性较好、价格便宜，测温范围为-50~150℃。
2．集成温度传感器按输出量形式不同，可分为电压型、电流型和数字型三类。 2．2-6．温度变送器
1．检测信号要进入控制系统，必须传递符合控制系统的信号标准。变送器的任务就是将不标准的检测信号，如热电偶、热电阻的输出信号转换成标准信号输出。
2．现代电控系统：模拟控制系统的信号标准是：Ⅱ 型：0~10mA 、0～10V ；III 型：4～20mA 、1～5V 。数字控制系统的信号标准有：FF 协议、 HART 协议等。
补充习题、例题、典型题
1．用分度号K 的热电偶测量某设备的温度，在没有采用冷端补偿措施的情况下，显示仪表的指示值为500℃，而这时冷端温度为60℃。此时实际温度为多少？如果热端温度保持不变，设法使冷端温度保持为20℃，此时显示仪表的指示值为？
解：
557
10772
.22198.23772
.22076.23550076.23436.2640.20)0,(),()0,(436
.2)0,60()0,(640.20)0,500(),(0000=?--+
==+=+====?t t E t t E t E E t E E t t E 使冷端温度保持为20℃ 热端温度保持不变：557℃，则
4
.53810919
.21346.22919
.21278.22530278.22)0,(278.22798.0076.23)0,20()0,557(),(//0=?--+
===-=-=t t E E E t t E
4．用Pt100铂电阻测温，在查表时错用了Cu100的分度表，查得温度为140℃，问：实际温度为多少？ 解：查Cu100的分度表： 140℃→96.159=t R Ω 查Pt100的分度表
96.159=t R Ω→1.157=t ℃。
5．某温度控制系统，最高温度为700℃，要求测量的绝对误差不超过±10℃，现有两台量程分别为0~1600℃、0~1000℃的1.0级温度检测仪表，试问应该选择哪台仪表更合适？如果两台量程均0~1000℃，精度等级分别为1.0级和0.5级，那么又应该选择哪台仪表更合适？
解：因为100
max FS
S a ?=
? ⑴同为 1.0级仪表, 量程为0~1600℃的仪表, 16100
1600
100max ==?=
?FS S a ；量程为0~1000℃的仪表, 10100
1000
100max ==?=
?FS S a ⑵同为量程为0~1000℃的仪表,精度为1.0级的仪表10100
1000
100max ==?=?FS S a 已经能够满足要求；从经济角度考虑，不必选用0.5级的仪表。
6．现用一支镍铬—铜镍热电偶测量某换热器的温度，其冷端温度为30℃，显示仪表为动圈仪表、机械零点为0℃，这时仪表显示值为400℃，若认为换热器的温度为430℃，对不对？正确值是多少？
解：不对！热电偶的热电势是非线性的 查表可知：
显示仪表测出的毫伏值943.28)0,400()30,(),(0=?=E t E t t E mV
冷端温度为30℃，801.1)0,30()0,(0=?E t E mV
热电偶的热电势744.30801.1943.28)0,30()30,()0,(=+=+=E t E t E mV 查表得：422=t ℃。
7．用镍铬—镍硅热电偶测量炉温，其冷端温度为30℃，测得热电势为33.29mV ，求被测炉子的实际温度？ 解：查镍铬—镍硅热电偶的分度号为K 的分度表：
285.1)0,30(=E mV 29.33)30,(=t E mV
575.34285.129.33)0,30()30,()0,(=+=+=E t E t E Mv
55.831=t ℃
8．某台动圈式仪表是与镍铬—镍硅热电偶配套使用的，但错接了铂铑10—铂热电偶，仪表指示为201℃，（冷端温度为0℃！）问实际温度为多少？
解：
查镍铬—镍硅热电偶的分度号为K 的分度表：
177.8)0,201(=E mV
查铂铑10—铂热电偶的分度号为S 的分度表：
8.875177.8)0,(==t t E ；℃
2．3．压力检测及仪表 2．3-1．压力检测的方法
1．工程上习惯把垂直作用于作用单位面积上的力称为 “压力”
2．工程中压力的表示方式有：表压、负压（真空度）、差压、绝对压力。
3．国际单位制（SI ）定义的压力的单位是“帕斯卡”——1Pa =1N/m 2
、1MPa =106Pa ；过去常用的压力单位是：1工程大气压 = 1kgf /cm 2
= 9.80665×104
Pa=0.980665 ×105
Pa ≈ 0.1MPa
2．3-2．压力表的选择、安装与校验
1．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，一般被测压力的最小值不低于仪表满量程的1/3为宜；同时为了延长弹性元件的使用寿命，避免弹性元件因长期受力过大而永久变形，压力计的上限值应该高于被测量的最大值（量程的3/4~2/3） ，留有余量
2．仪表精度是根据工艺生产上所允许的最大测量误差Δmax 来确定的。不能认为选用的仪表精度越高越好，应在满足工艺要求的前提下，尽可能选用精度较低、价廉耐用的仪表
习题：
1．反应器最大压力为1.0MPa ，允许最大绝对误差为0.01MPa 。现用一台测量范围为0~1.6MPa 、精度为1级的压力
表进行测量，能否满足要求？若采用一台测量范围为0~1.0MPa 、精度为1级的压力表进行测量，能否满足要求？
解：
测量范围为0~1.6MPa 、精度为1级的压力表：
01.0016.0100
1
6.1100max ?=?=?=
?FS S a ；不能满足要求
测量范围为0~1.0MPa 、精度为1级的压力表： 满度值等于被测量值，不能满足要求
2．检定一块1.5级、刻度为0~100MPa 的压力表，发现在50MPa 处的误差最大，为1.4MPa ，这块压力表是否合格？ 解：该表的最大引用误差为
%5.1%4.1%1000
1004
.1%100m ax ?=?-=??=
FS FSm S γ
这块压力表合格
3．※测量稳定压力时，仪表最大量程应为测定值的1.5倍，测量波动压力时，仪表最大量程应为测定值的2倍。 2．4．流量检测及仪表
2．4-1．流量指单位时间内流过某一截面的流体数量。★可以是瞬时流量或者是平均流量。
1．流量计的种类繁多，若按测量原理分，流量计可分为：“节流式流量计”、速度式流量计、容积式流量计、质量式流量计、电磁式流量计、
2．流量的基本概念：瞬时流量（单位时间内流过工艺管道某截面的流体数量）与累积流量（某段时间内流过工艺管道某截面的流体总量）；体积流量、重量流量与质量流量。
3．流量的检测方法
（1）体积流量检测方法：容积法（单位时间内排出流体的固定体积数）和速度法（管道内的平均流速乘以管道面积）；
（2）质量流量检测法：间接法（体积流量乘以密度）和直接法（仪表直接测得）。 2．4-2．“差压式流量计”
1．速度式流量计——节流式——（变差压式）——孔板、挡板、文丘里管→孔板流量计：
2．节流现象：流体在流过节流装置时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。 节流装置包括节流件和取压装置。 2．4-3．转子流量计
1．差压式流量计对管径小于50mm 、低雷诺数的流体的测量精度是不高的。而转子流量计则特别适宜于测量管径50mm 以下管道的流量，测量的流量可小到每小时几升。
2．转子流量计，是以压降不变、利用节流面积的变化来测量流量的大小，即：转子流量计采用的是恒压降、变节流面积的流量测量方法
3．生产厂是在工业标准状态下（20℃，0.10133MPa ），用水或空气进行标度。对液体测量，仪表示值代表20℃时水的流量值。对气体测量，则是代表20℃，0.10133MPa 压力下空气的流量值。实际使用时，须对指示值进行修正
例题与参考题
1．用水刻度的转子流量计，转子由密度为7900kq/m 3
的不锈钢制成，测量范围为0～10L/min ，用它来测量密度为0.831kq/L 的苯的流量，测量范围为多少？
解：
9.01000
)8317290(831
)10007290()()(=?-?-=--=
S J Z J S Z J K ρρρρρρ
1.11109
.0110=?=?=
Q K Q J J L/min 。 2．5．物位检测及仪表 2．5-1．概述
1．物位的含义：包括—— 液位：容器中液体介质的高低 料位：容器中固体物质的堆积高度
界面：两种密度不同液体介质的分界面的高度 2．物位测量仪表可分为下列几种类型。
静压式物位测量：利用液体或物料对某定点产生的压力随液位高度而变化的原理而工作。 浮力式物位测量：利用浮子所受的浮力随液位高度而变化的原理工作。
电气式物位测量：利用敏感元件将物位的变化转换为电量参数的变化，而得知物位。
核辐射式物位测量：利用核辐射线穿透物料时，核辐射线的透射强度随物质层的厚度而变化的原理进行测量。 声学式物位测量：测量超声波在物质中传播时间的长短，据此可测出物位。
光学式物位测量：利用光波在传播中可被不同的物质界面遮断和反射的原理测量物位。 2．5-2．差压式液位变送器
1．用差压变送器测量某储罐的液体，差压变送器安装位置如图；导出变送器所测出的差压值p ?与液位高度H 之间的关系。变送器零点要不要迁移？如果迁移，迁移量？
解： ⑴
；
；2201110gh p p gh gH p p ρρρ+=++=-+
）（22111h h g gH p p p ρρρ-+=-=?-+
！需要零点迁移）（时，002211≠-=?=h h g p H ρρ ！需要零点正迁移）（时，002211?-=?=h h g p H ρρ ！需要零点负迁移）（时，002211?-=?=h h g p H ρρ
⑵本题）（；需要负迁移，迁移量；122121h h g p h h -=??=ρρρ
第三章 过程控制仪表
3．0．概述
1．控制仪表又称控制器或调节器。其作用是把被控变量的测量值和给定值进行比较，得出偏差后，按一定的调节规律进行运算，输出控制信号，以推动执行器动作，对生产过程进行自动调节。
2．控制仪表按工作能源分类有：电动仪表、气动仪表、自力式仪表 3．控制仪表的发展基本上分为三个阶段：
基地式仪表：将检测、控制、显示功能设计在一个整体内，安装在现场设备上或控制室内。
单元式组合仪表：单元组合式仪表是将仪表按其功能的不同分成若干单元（例变送单元、给定单元、控制单元、显示单元等），每个单元只完成其中的一种功能；其中的控制单元是接受测量与给定信号，然后根据它们的偏差进行控制运算，运算的结果作为控制信号输出；各个单元之间以统一的标准信号相互联系。
以微处理器为中心的控制仪表（装置）：内设微处理器，控制功能丰富，很容易构成各种复杂控制系统。在自动控制系统中广泛应用的有：工业控制计算机（DDS ）；集散控制装置（DCS ）；单回路数字控制器（SLPC ）；可编程数字控制器（PLC ）；现场总线控制装置（FCS ）
3．1．基本控制规律及特点
1．所谓控制规律是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。
2．控制器的输入信号是变送器送来的测量信号和内部人工设定的或外部输入的设定信号。设定信号和测量信号经比较环节比较后得到偏差信号 e ，它是设定值信号 r 与测量信号 x 之差。
3．控制规律有断续控制和连续控制两类
3．1-1．双位控制
1．双位控制器只有两个输出值，相应的执行机构只有开和关两个极限位置，因此又称开关控制。如果控制温度，被控温度在t0上下振荡，无法稳定。
2．三位控制：控制器有三个输出位值，可以控制两个继电器。温度三位控制效果：温度偏差大时，升温速度快；温度偏差小时，小幅调整。
3．1-2．比例控制（P）
1．控制器输出y（t）和偏差信号e（t）成比例关系；比例控制（P）的传递函数为： G c（s）=K c。
2．比例控制的特点：控制及时、适当。只要有偏差，输出立刻成比例地变化，偏差越大，输出的控制作用越强；控制结果存在静差
3．在实际的比例控制器中，习惯上使用比例度P来表示比例控制作用的强弱。
4．所谓比例度就是指控制器输入偏差的相对变化值与相应的输出相对变化值之比，用百分数表示。
3．1-3．比例积分控制（PI）
1．当要求控制结果无余差时，就需要在比例控制的基础上，加积分控制作用。
2．积分（I）控制：输出变化量y与输入偏差e的积分成正比
3．积分控制的特点
当有偏差存在时，积分输出将随时间增长（或减小）；当偏差消失时，输出能保持在某一值上。
积分作用具有保持功能，故积分控制可以消除余差。
输出信号随着时间逐渐增强，控制动作缓慢，故积分作用不单独使用
4
5．比例积分（PI
3．1-4．比例微分控制（PD）
1．对于惯性较大的对象，常常希望能加快控制速度，此时可增加微分作用。
2．理想微分
微分作用能超前控制。在偏差出现或变化的瞬间，微分立即产生强烈的调节作用，使偏差尽快地消除于萌芽状态之
中。
微分对静态偏差毫无控制能力。当偏差存在，但不变化时，微分输出为零，因此不能单独使用。必须和P或PI结
合，组成PD控制或PID控制。
3．理想的比例微分控制
4．理想微分作用持续时间太短，执行器来不及响应。一般使用实际的比例微分作用。
5．理想微分：dt
de T y D =?；实际微分：在单位阶跃信号作用下t T K D D
D
e K y ?--+=?)1(1
习题：
6．DDZ-Ⅲ控制器，比例度δ=50%，积分时间I T =0.2min ，微分时间D T =2min ，微分放大倍数D K =10。假定输出初始值为4mA ；在+
=0t 时施加0.5mA 的阶跃信号，试写出在该阶跃信号作用下比例、积分、微分输出的表达式；计算12=t s 时控制器的输出信号值。
解：
比例输出：15.05
.01
1
=??=
??=?i P I I δ
mA 积分输出：160
125.02.015.011
1=????=
???=??dt I T I i I
I δmA 微分输出：3.395.0])110[(5
.01
])1[(1
1)60/12)(2/10()/(==?-??=
??-=
?---e e I e K I i t T K D D D D δ
mA 12=t s 时控制器的输出信号值
3.90=?+?+?+=D T P O I I I I I mA
7．DDZ-Ⅲ控制器，比例度δ=80%，积分时间I T =0.4min ，微分时间D T =2.4min ，微分放大倍数D K =10。假定输出初始值为6mA ；在+
=0t 时施加0.4mA 的阶跃信号，试写出在该阶跃信号作用下比例、积分、微分输出的表达式；计算
24=t s 时控制器的输出信号值。
解：
比例输出：5.04.08
.01
1
=??=
??=?i P I I δ
mA 积分输出：5.060
244.04.018.011
1=????=
???=??dt I T I i I
I δmA 微分输出：65.15.44.0])110[(8
.01
])1[(1
1)60/24)(4.0/10()/(==?-??=
??-=
?---e e I e K I i t T K D D D D δ
mA 12=t s 时控制器的输出信号值
85.70=?+?+?+=D T P O I I I I I mA
9．某比例积分控制器输入、输出均为4~20mA ，若将比例度设为100%，积分时间I T =2min ，稳态时输出为5mA ，某瞬间，输入突然增加了0.2mA ，试问经过5min 后，输出将由5mA 变化到多少？
解：，对于比例输入：控制器输入、输出均为4~20mA ，比例度P
K 1
=
δ 某瞬间，输入突然增加了0.2mA ，输出增量t I T K I K I i I
P
i P O ???+
??=?
7.052.02
1
2.01=??+?=???+
??=?t I T K I K I i I P i P O mA 则经过5min 后，输出将由5mA 变化到7.57.05=+=O I mA 。
3．2．模拟式控制器
1．模拟式控制器用模拟电路实现控制功能。
2．单元组合仪表的发展经历了Ⅰ型（用电子管）、Ⅱ型（用晶体管）和Ⅲ型（用集成电路）。 3．2-1．DDZ-Ⅲ型仪表的特点
1．采用统一信号标准：4~20mA DC 和1～5V DC 。这种信号制的主要优点是电气零点不是从零开始，容易识别断电、断线等故障。同样，因为最小信号电流不为零，可以使现场变送器实现两线制。
2．广泛采用集成电路，仪表的电路简化、精度提高、可靠性提高、维修工作量减少。 3．可构成安全火花型防爆系统，用于危险现场。 3．3．数字PID 控制器
1．数字调节器的特点是采样一次、计算一次。必须把连续方程用离散方程表示。第n 次采样时：
综合实用简答题 1．位式控制是怎样的？
答：位式控制是断续控制——控制器输出接点信号，如双位控制、三位控制。
双位控制器只有两个输出值，相应的执行机构只有开和关两个极限位置，因此又称开关控制。被控温度在T 0 上下振荡，无法稳定。
三位控制控制器有三个输出位值，可以控制两个继电器。温度三位控制效果：温度偏差大时，升温速度快；温度偏差小时，小幅调整。
2．DDZ-Ⅲ基型调节器有哪几部分组成？
答：DDZ-Ⅲ基型调节器的主要由输入电路、给定电路、PID 运算电路、自动与手动（硬手动和软手动）切换电路、输出电路及指示电路等组成。
3．DDZ-Ⅲ基型调节器的软手动与硬手动有什么区别？各用在什么场合？
答：软手动时：调节器的输出是随着时间按一定的速度增加或减少；硬手动时：调节器的输出数值完全由硬手动操作杆的位置所决定。
通常情况下，都是用软手动操作扳键进行手动操作的，这样的控制比较平稳、精细；
只有当要求给出恒定不变的操作信号，或者在紧急时刻要一下子就控制到“安全开度”等情况下，才使用软手动。 3．什么叫控制器的无扰动切换？
1
D
I
e e 11[e e ]n
n n n n i i y T T P
T T
-=-=+
?+?∑
答：基型模拟调节器一般都具备自动与手动两种功能；在进行自动与手动两种功能切换时，在切换瞬间，应保持控制器的输出不变，这样保证执行器的位置在切换过程中不至于突变、不会对生产过程引起附加的扰动，着称为“无扰动切换”。
4．什么是调节器的正作用、反作用？
答：工程上，通常将调节器的输出随反馈输入的增大而增大时，称为正作用调节器；而将调节器的输出随反馈输入的增大而减小时，称为反作用调节器。
5．从控制器的发展及结构原理来看，主要有哪几种类型？
答：⑴．基地式仪表：将检测、显示、控制、乃至记录功能设计在一个整体内。安装简单、使用方便。但一般通用性差，只适用于小规模、简单控制系统。
⑵．单元式组合仪表：单元组合式仪表是将仪表按其功能的不同分成若干单元（例如变送单元、给定单元、控制单元、显示单元等），每个单元只完成其中的一种功能。
其中的控制单元是接受测量与给定信号，然后根据它们的偏差进行控制运算，运算的结果作为控制信号输出。 各个单元之间以统一的标准信号相互联系。
⑶．以微处理器为中心的控制仪表（装置）：内设微处理器，控制功能丰富，很容易构成各种复杂控制系统。 DDZ-Ⅲ型组合仪表习题择选
1．DDZ-Ⅲ基型调节器，输入信号阶跃变化了0。5mA 时，其输出信号由6mA 变化到7mA ，试求调节器的比例放大系数P K 与比例度δ。
解：DDZ-Ⅲ基型调节器的输入、输出均为4~20mA ，所以：
2
50
011%50%1006
75
.0%100====?-=???=
。；δδP K p e
2．一台DDZ-Ⅲ型温度控制器，测量的全量程为0~800℃，当温度阶跃变化了40℃时，控制器的输出由6mA 变化到8mA ，试求控制器的比例度δ。
解：
%404.016
/220
/1)420/()68(800/40)/()/(min max min max ?==--=-?-?=
p p p x x e δ
3．一台DDZ-Ⅲ型温度控制器，测量的全量程为0~1000℃，当温度阶跃变化了40℃时，控制器的比例度δ=50%，试求控制器的输出变化。
解：
mA
p p x x e p e p p p x x e 28116
/501000
/40/)/40
%,50)
/()
/(m in m ax m in m ax m in m ax m in m ax 。。）（（；
==
--?=
?=?=-?-?=
δδδΘ 5．DDZ-Ⅲ比例积分控制器，若将比例度设为200%，稳态时输出为5mA ，某瞬间，输入突然增加了0.5mA ，试问经过30s 后，输出将由5mA 变化到6mA ，试问积分时间I T =多少？
解：，
输出增量t I T K I K I i I
P
i P O ???+
??=? 1075.0/5.7)5.05.01/(305.05.0)/(==?-??=??-????=i P O i P I I K I t I K T s
6．一台DDZ-Ⅲ型温度控制器，测量的全量程为200~1200℃，当温度给定值由800℃阶跃变化到了850℃时，控制器的输出由12mA 变化到16mA ，试求控制器的比例度及放大倍数；该控制器属于正作用还是反作用？
解：
%
20%10016
/41000/50%100420/)1216(2001200/)800850()
/()
/(min max min max =?=?----=-?-?=
）（）（；
δδp p p x x e
由于DDZ-Ⅲ型温度控制器的输入与输出都是4~20mA 的统一信号，所以：
5%
201
1
==
=
δ
P K 因为：“调节器的反作用：（偏差=给定值—测量值）增加、调节器输出增加”，故该控制器为反作用！
执行器与安全栅
4．1．执行器
1．执行器是自动控制系统中的重要组成部分，它将控制器送来的控制信号转换成执行动作，从而操纵进入设备的能量，将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内。
2．执行器有自动调节阀门、自动电压调节器、自动电流调节器、控制电机等。其中自动调节阀门是(石油、化工、热工系统）最常见的执行器，种类繁多。
3．自动调节阀按照工作所用能源形式可分为：
电动调节阀：电源配备方便，信号传输快、损失小，可远距离传输；但推力较小。 气动调节阀：结构简单，可靠，维护方便，防火防爆；但气源配备不方便。 液动调节阀：用液压传递动力，推力最大；但安装、维护麻烦，使用不多。 4．1-1．气动调节阀
1．气动调节阀是由气压信号控制的阀门。气动调节阀由执行机构和控制机构（阀）两部分组成。 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。 控制机构是阀门，它将阀杆的位移转换为流通面积的大小。
2．直行程输出的气动执行机构有薄膜式执行机构、气动活塞式执行机构两类。 薄膜式执行机构：正作用执行机构、反作用执行机构 正作用执行机构：信号压力增大时，阀杆向下移动
3．调节机构就是阀门，是一个局部阻力可以改变的节流元件。根据不同的使用要求，阀门的结构型式很多。 直通单座阀：流体对阀芯的不平衡作用力大。一般用在小口径、低压差的场合。
直通双座阀：阀体内有两个阀芯和阀座。流体流过时，作用在上、下两个阀芯上的推力方向相反且大小相近，可以互相抵消，所以不平衡力小。
阀门中的柱式阀芯可以正装，也可以反装。 正装：阀芯下移时，阀芯与阀座间的流通截面积减小 4．调节阀的流量特性
调节阀的阀芯位移与流量之间的关系，对控制系统的调节品质有很大影响。
流量特性的定义：被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（相对位移）间的关系称为调节阀的流量特性。 固有（理想）流量特性：在将控制阀前后压差固定时得到的流量特性称为固有流量特性。它取决于阀芯的形状。 常用的调节阀的理想流量特性有四种：
（1）直线特性、（2）等百分比（对数）特性、（3）快开特性、（4）抛物线特性
调节阀的工作流量特性：实际使用时，调节阀装在具有阻力的管道系统中。管道对流体的阻力随流量而变化，阀前后压差也是变化的，这时流量特性会发生畸变。
为了表示调节阀两端压差△P T 的变化范围，以阀权度s 表示调节阀全开时，阀前后最小压差△P Tmin 与总压力△ P 之比。
5．调节阀的流通能力用流量系数C 值表示。流量系数C 的定义：在阀两端压差100kPa ，流体为水（103
Kg ／m 3
）的条件下，阀门全开时每小时能通过调节阀的流体流量（m 3
/h ）。
例如，某一阀门全开、阀两端压差为100kPa 时，流经阀的水流量为20 m 3
/h ，则该调节阀的流量系数为：C=20。 在调节阀技术手册上，给出了各种阀门的口径和流通能力 C ，供用户查阅。
实际应用中阀门两端压差不一定是100kPa ，流经阀门的流体也不一定是水，因此必须换算。 液体流量系数C 值的计算：p
Q
C ?=10ρ
气体、蒸汽C 值的计算：p
Q k C ??=10ρ
4．2．安全栅
4．2-1．安全防爆的基本概念
1．安全栅（又称防爆栅）是防止危险电能从控制系统信号线进入现场仪表的安全保护器。
2．不同的危险等级对电气设备的防爆要求不同，煤矿井下用电气设备属Ⅰ类设备；有爆炸性气体的工厂用电气设备属Ⅱ类设备；有爆炸性粉尘的工厂用电气设备属Ⅲ类设备。
对于Ⅱ类电气设备，电路电压限制在30VDC 时，各种爆炸性混合物按最小引爆电流分为三级。
4．2-2．安全火花防爆系统
1．电动仪表存在电路打火的可能。如果从电路设计就开始考虑防爆，把电路在短路、开路及误操作等各种状态下可能发生的火花都限制在爆炸性气体的点火能量之下，则此仪表称为安全火花防爆仪表。
2．安全火花防爆仪表只能保证本仪表内部不发生危险火花，对其它仪表通过信号线传入的能量是否安全则无法保证。如果在与其它仪表的电路连线之间设置安全栅，防止危险能量进入，则完全做到了安全火花防爆。
3．构成安全火花防爆系统的二要素：
① 在危险现场使用的仪表必须是安全火花防爆仪表（本安仪表）。 ② 现场仪表与危险场所之间的电路连接必须经过安全栅（防爆栅）。 4．2-3．安全栅
1．安全栅是传递正常信号、阻止危险能量通过的保险器件。如在信号通路上串联一定电阻，起限流作用，可称作电阻式安全栅。其缺点是正常信号也衰减，且防爆定额低。
2．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。 3．隔离式安全栅有两种：检测端安全栅、执行端安全栅。 习题：
1．气动调节阀主要由哪两部分组成？各起什么作用？ 答：气动调节阀由执行机构和控制机构（阀）两部分组成。
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。 控制机构是阀门，它将阀杆的位移转换为流通面积的大小。
2．什么叫调节阀的理想流量特性和工作流量特性？常用的调节阀的理想流量特性有哪些？
答：流量特性的定义：被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（相对位移）间的关系称为调节阀的流量特性。
固有（理想）流量特性：在将控制阀前后压差固定时得到的流量特性称为固有流量特性。它取决于阀芯的形状。 调节阀的工作流量特性：实际使用时，调节阀装在具有阻力的管道系统中。管道对流体的阻力随流量而变化，阀前后压差也是变化的，这时流量特性会发生畸变。
常用的调节阀的理想流量特性有：（1）快开特性，（2）直线特性，（3）抛物线特性，（4）等百分比（对数）特性。
)(max L
l
f Q Q
自动控制系统试题库(改)
一、填空题 1、直流调速的种类有：改变电枢电压、电枢串电阻、弱磁调速。 2、实现无静差调速，则需要在控制电路中包含有积分环节。 3、比例调节器的输出量完全取决输入量。 4、多环控制系统的校正步骤为：先校正环。校正好后，并通过适当的等效变换、简化处理，再校正环。 5、典型Ⅰ型系统中，若以快速性为主，则宜取ζ= ，若以稳定性为主，则宜取ζ= 。 6、α=β配合控制的有环流可逆调速系统中存在的是环流。 7、两组晶闸管装置组成的可逆线路有两种接线方式为和。 8、直流电动机有两个独立的电路：电枢回路与励磁回路。 9、积分环节的输出量取决于积分环节的大小。 10、比例—积分调节器兼顾了系统的快速性和实现无静差的两个方面的要求，因此在自动控制系统中获得广泛的应用。 11、根据转速方向和它与电磁转矩间的关系，可分成四种工作状态：正向运行、正向制动、反向运行、反向制动。 12、双闭环调速系统的两个调节器一般采用调节器，实行联接。 13、采用比例调节器的调速系统，依靠系统的与的偏差进行工作，是一种有静差的调速系统。 14、自动调速指的是：由转速负反馈自动调节转速。 15、最大超调量是输出量与稳态值的最大偏差与稳态值之比。 17、有静差调速系统，其自动调节作用只能尽量减少系统的静差，而不能完全消除静差。 18、积分环节的输出量，取决于输入量对时间的累积过程。 19、反向运行的情况与正向运行相类似，只是由反组取代了正组。电压、电流、转矩与正向运行相反。 20、反馈控制的一般规律是：要想维持某一被控量不变或少受内部和外部干扰的影响，
只要引入该量的__反馈量__与__给定量__进行比较，用它们的___偏差__进行控制，组成__________即可。 21．直流电动机调压可获得调速，直流电动机调励磁可获得调速。 22．双闭环调速系统在稳定时，控制电压Ｕct的大小取决于。23．在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，突减负载后又进入稳定运行状态，此时晶闸管整流装置的输出电压U d较之负载变化前是(增加、减少、不变)。 24．在单极式可逆ＰＷＭ变换器中，随着负载的减小，电流将（连续还是 断续），方向将（来回改变还是不变）。 25、若要实现无静差调速，应采用___________________或_____________________等。 26、非独立控制励磁的调速系统的调磁调速部分是_______________的闭环结构。 27、非独立控制励磁的调速系统调磁调速双闭环结构中，电动势环为，励磁电流环为。 28集成运算放大器的最大输出功率是有限的，一般不能直接驱动较大负载电流必须外加 29要满足系统的稳态精度的要求又要保证系统的稳定性，而且还要自有一定的裕量，必须设计合适的，使其达到期的性能指标． 30 在典型Ⅰ型系统中，当ζ=，此时系统对阶跃响应的超调量为。 二、判断题 1、在晶闸管调压调速电路的控制方法中，相位控制由于导通波形是工频正弦波一周期的一部分，低速时转速脉动较大。（） 2、在晶闸管调压调速电路的控制方法中，通断控制由于采用了“零”触发的控制方法，几乎不产生谐波污染。( ) 3、静止可控整流器在控制作用的快速性方面是微秒级的，而变流机组是秒级的。（） 4、电流转速双闭环调速系统在正常运行时，转速调节器是不会达到饱和状态的。（）
最新过程控制系统考试试题汇总
精品文档过程控制系统考试试题汇总(预测) 编辑：郭长龙河南工业大学 一：填空题28分 1?过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程、测量变送等环节组成。 2.过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成。 3?过程控制仪表的测量变送环节由传感器和变送器两部分组成。 4.过程检测仪表的接线方式有两种：电流二线制四线制、电阻三线制 5?工程中，常用引用误差作为判断进度等级的尺度。 6?压力检测的类型有三种，分别为：弹性式压力检测、应变式压力检测、压阻式压力检测 7?调节阀按能源不同分为三类：气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀&电动执行机构本质上是一个位置伺服系统。 9 ?气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类。 10. 理想流量特性有四类，分别是直线、对数、抛物线、快开。 11. 过程数学模型的求取方法有三种，分别是机理建模、试验建模、混合建模。 12?PID调节器分为模拟式和数字式两种。 13?造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用，外因是控制器长期存在偏差。 14?自动控制系统稳定运行的必要条件是：闭环回路形成负反馈。 15?DCS的基本组成结构形式是三点一线”。 二：名词解释20分 1?过程控制：指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程自动化。 2?积分饱和：在积分控制范围内，积分控制输出与偏差的时间积分成正比，当控制输出达到一定限制后就不在继续上升或下降，这就是积分饱和现象。 3?串级控制系统：值采用两个控制器串联工作，主控制器的输出作为副控制器的设定值，由副控制器的输入去操纵调节阀，从而对住被控变量具有更好的控制效果。 4?比例控制系统：凡是两个或多个参数自动维持一定比例关系的过程控制系统，称为比例控制系统。5均匀控制系统：控制量和被控量在一定范围内都缓慢而均匀的变化的系统，称为均匀控制系统。6?超驰控制系统：指在一个控制系统中，设有两个控制器，通过高低值选择器选出能适应安全生产状态的控制信号，实现对生产过程的自动化控制。 7?分程控制系统：一个控制器的输出信号分段分别去控制两个或两个以上调节阀动作的系统称为分程控制系统。 8?阀位控制系统：是综合考虑快速性、有效性、经济性和合理性的一种控制系统。 9?集散控制系统：是把控制技术、计算机技术、图像显示技术及通信技术结合起来，实现对生产过程的监视控制和管理的系统。 10?现场总线：是指将现场设备与工业控制单元、现场操作站等互联而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分枝的特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。 三：简答题32分 1?什么是PID，它有哪三个参数，各有什么作用？怎样控制？ 答：PID是比例-积分-微分的简称。其三个参数及作用分别为： (1 )比例参数KC,作用是加快调节，减小稳态误差。 (2)积分参数Ki，作用是减小稳态误差，提高无差度 精品文档
集散控制系统试卷及答案(2012)
昆明理工大学试卷（）B5-1 考试科目：集散控制系统考试日期：命题教师： 学院：信自专业班级：自动化07、测控07 学生姓名：学号： 任课教师：课序号：考试座位号： 一、填空题(共32 分，每空1分) 1、DCS 设计思想是分散________、集中________，设计原则是分而 ________、综合________。 2、一个典型的DCS应该包括四大部分组成：至少一台___________站，至少一台___________站，一台___________站（也可以兼做）和一条通信系统。 3、在DCS操作站的画面体系中有___________、____________及______________这三种类型的显示画面。 4、DCS 控制层软件的基本功能可以概括为__________________、____________、____________、及I/O 数据的输出。 5、现场总线是自动化领域的通信、网络技术, 也被称之为工厂的____________。 6、集散控制系统是___________、___________、___________、___________技术（简称四C技术）发展的产物。
B5-2 7、发送装置和接收装置之间的信息传输通路称为___________，它包括 ___________和有关的中间设备。 8、DCS中报警优先级由高到底依次是：___________、___________、___________、___________和___________。 9、集散控制系统中，各种在组态中定义的回路控制算法、顺序控制算法、计算功能均在____________中实现。 10请列出主要DCS 生产厂家及产品①厂家:____________产品:____________ ②厂家:____________产品:____________③厂家:____________产 品:____________。 二、名词解释(12分,每题3分) 1、实时 2、在线 3、集散控制系统
自动控制原理试卷有参考答案
一、填空题（每空1分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为 ()G s ，则G(s)为G 1(s)+G 2(s)（用G 1(s)与G 2(s)表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率=n ω 1.414， 阻尼比=ξ0.707， 该系统的特征方程为2220s s ++=， 该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡。 5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+， 则该系统的传递函数G(s)为 105 0.20.5s s s s + ++。 6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为 (1) (1) K s s Ts τ++。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。 3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在 零初始条件下、线性定常控制系统的 输出拉氏变换与 输入拉氏变换之比。 5、设系统的开环传递函数为2(1)(1)K s s Ts τ++，则其开环幅频特性为222221 1 K T τωωω++； 相频特性为arctan 180arctan T τωω--(或：2 180arctan 1T T τωω τω---+)。 6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率c ω对应时域性能指标调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的快速性 .
自动控制系统习题题目和答案
习题解答（供参考） 习题二 2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n s n rpm D s ?==??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？ 解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?==
2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。已知直流电动机60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V ?min/r,求： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ?为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？ （3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ?又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ?=?=?= (2) 0274.5274.5)21.5%N N S n n =?=+= (3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ?=-=??=
过程控制系统试题一
一：填空题 28分 1．过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程、测量变送等环节组成。 2．过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成。 3．过程控制仪表的测量变送环节由传感器和变送器两部分组成。 4．过程检测仪表的接线方式有两种：电流二线制四线制、电阻三线制 5．工程中，常用引用误差作为判断进度等级的尺度。 6．压力检测的类型有三种，分别为：弹性式压力检测、应变式压力检测、压阻式压力检测 7．调节阀按能源不同分为三类：气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀 8．电动执行机构本质上是一个位置伺服系统。 9．气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类。 10. 理想流量特性有四类，分别是直线、对数、抛物线、快开。 11. 过程数学模型的求取方法有三种，分别是机理建模、试验建模、混合建模。 12．PID调节器分为模拟式和数字式两种。 13．造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用，外因是控制器长期存在偏差。 14．自动控制系统稳定运行的必要条件是：闭环回路形成负反馈。 15． DCS的基本组成结构形式是“三点一线”。 二：名词解释 20分 1.过程控制：指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程自动化。 2．积分饱和: 在积分控制范围内，积分控制输出与偏差的时间积分成正比，当控制输出达到一定限制后就不在继续上升或下降，这就是积分饱和现象。 3.串级控制系统：值采用两个控制器串联工作，主控制器的输出作为副控制器的设定值，由副控制器的输入去操纵调节阀，从而对住被控变量具有更好的控制效果。 4.比例控制系统：凡是两个或多个参数自动维持一定比例关系的过程控制系统，称为比例控制系统。 5均匀控制系统：控制量和被控量在一定范围内都缓慢而均匀的变化的系统，称为均匀控制系统。 6.超驰控制系统：指在一个控制系统中，设有两个控制器，通过高低值选择器选出能适应安全生产状态的控制信号，实现对生产过程的自动化控制。 7.分程控制系统：一个控制器的输出信号分段分别去控制两个或两个以上调节阀动作的系统称为分程控制系统。 8.阀位控制系统：是综合考虑快速性、有效性、经济性和合理性的一种控制系统。 9.集散控制系统：是把控制技术、计算机技术、图像显示技术及通信技术结合起来，实现对生产过程的监视控制和管理的系统。 10.现场总线：是指将现场设备与工业控制单元、现场操作站等互联而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分枝的特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。 三：简答题 32分 1.什么是PID，它有哪三个参数，各有什么作用?怎样控制？ 答： PID是比例-积分-微分的简称。其三个参数及作用分别为： （1）比例参数KC，作用是加快调节，减小稳态误差。 （2）积分参数Ki，作用是减小稳态误差，提高无差度 （3）微分参数Kd，作用是能遇见偏差变化趋势，产生超前控制作用，减少超调量，减少调节时间。2．正反方向判断气开气关,如何选择？ P84 答：所谓起开式，是指当气体的压力信号增大时，阀门开大；气关式则相反，压力增大时，阀门关小。气动调节阀气开气关形式的选择，主要从工艺生产的安全来考虑的。详见例题3-5 气开气关调节阀的选择主要是从生产安全角度和工艺要求考虑的，当信号压力中断时应避免损坏设备和伤害操作人员。如阀门处于开的位置时危害性小，则应选气关式反之选用气开式。 3.控制器正反方向判断 P133
集散控制系统期末考试试题库及答案解析(1)
集散控制系统期末考试试题库及答案解析 一、填空 4. TDC3000系统中，一条LCN网最多可连40 个模块，通过扩大器可连64 个模块。 5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线、通信网关等部分组成。 7.现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构、计算机局部网络的底层控制网络。 9.现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器、现场总线-电流变换器等。 10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP7。 11.计算机控制系统由:工业控制机生产过程组成。 12.计算机控制系统按参与控制的计算机不同，可分为工业控制机控制系统、PLC控制、单片机控制 20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型、紧凑型三种。 22.计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构、分散结构大类。 23.集散控制系统由:工业控制机、通信网络、现场检测控制设备大部分组成。 25.集散控制系统又称为分散控制系统，英文简称DCS ，现场总线控制系统简称为FCS 。
二、名词解释 数据采集系统：计算机只承担数据的采集和处理，而不直接参与控制。 直接数字控制系统：计算机既采集数据，又对数据进行处理，并按照一定的控制规律进行运算，其结果经输出通道作用到控制对象，使被控变量符合要求。 现场总线控制系统：利用现场总线将分布在工业现场的各种智能设备和I/O单元方便的连接在一起构成的系统。 实时控制：计算机在规定的时间内完成数据的采集、、计算和输出。 传输速率：单位时间内通信系统所传输的信息量，一般以每秒种能够传输的比特数来表示，其单位是bps。 计算机控制系统：利用计算机来实现工艺过程自动控制的系统。 集散控制系统：是一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层结构形式、局部网络通信的计算机综合控制系统。 现场总线：连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。组态：利用软件工具将计算机的软硬件及各种资源进行配置，使其按预定的功能实现特定的目的。 串行传输：把数据逐位依次在信道上进行传输的方式。 通信协议：通信双方共同遵守的规则，包括语法、语义、时序。 监督计算机控制系统：简称SCC系统，是一种两级微型计算机控制系统，其中DDC级计算机完成生产过程的直接数字控制。 分级控制系统：由多台计算机完成不同的控制功能和对多个设备的控制，其特点是控制分散、危险分散。 模拟通信：通信系统中所传输的是模拟信号，通常采用0-10m A DC或4-20m A DC电流信号传输信息。 数字通信：通信系统中所传输的是数字信号。 并行传输：把数据多位同时在信道上进行传输的方式。 开放系统互连参考模型：信息处理领域内最重要的标准之一，是一种框架模型，它将开发系统的通信功能分为七层，描述了各层的意义及各层的命名和功能。 六、问答题 1.操作站的主要功能：为过程显示和控制、系统生成与诊断、现场数据的采集和恢复显示等。工程师站的主要功能：控制系统组态的修改、控制参数的调试 监控计算机的主要功能：在车间管理级与过程优化级之间起到信息传递的作用，同时可对信息进行优化计算，为系统决策提供参考。 2.组态设计的一般步骤如下： （1）组态软件的安装按照要求正确安装组态软件，并将外围设备的驱动程序、通信协议等安装就绪。 （2）工程项目系统分析首先要了解控制系统的构成和工艺流程，弄清被控对象的特征，明确技术要求，然后再进行工程的整体规划，包括系统应实现哪些功能、需要怎样的用户界面窗口和哪些动态数据显示、数据库中如何定义及定义哪些数据变量等。
自动控制原理试题库(含答案)
一、填空题（每空 1 分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为G1(s)+G2(s)（用G 1(s)与G 2(s) 表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率=n ω2， 阻尼比=ξ，20.7072 = 该系统的特征方程为2220s s ++= ， 该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡。 5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+， 则该系统的传递函数G(s)为1050.20.5s s s s +++。 6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为(1) (1)K s s Ts τ++。 8、PI 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 1()[()()]p u t K e t e t dt T =+?， 其相应的传递函数为1[1]p K Ts +，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性 能。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。 3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉
自动控制系统试题
一、选择题 1. 带有比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为（ A ） A、零； B、大于零的定值 C、小于零的定值； D、保持原先的值不变 1、无静差单闭环调速系统，稳态时，转速的给定值与反馈值相同，此时调节器的输出（ D ）。 A、为0 B、正向逐渐增大 C、负向逐渐增大 D、保持恒定终值不变 1、下列关于转速反馈闭环调速系统反馈控制基本规律的叙述中，错误的是 A、只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的 B、反馈控制系统可以抑制不被反馈环节包围的前向通道上的扰动 C、反馈控制系统的作用是：抵抗扰动、服从给定 D、系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度 3. 无静差调速系统的PI调节器中P部份的作用是（ D ） A、消除稳态误差； B、不能消除稳态误差也不能加快动态响应 C、既消除稳态误差又加快动态响应； D、加快动态响应 4．转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是 ( B ) A．PID B．PI C．P D．PD 4、双闭环调速系统在稳定运行时，控制电压Uct的大小取决于（ C ）。 A、Idl B、n C、n和Idl D、α和β 4．双闭环调速系统中，在恒流升速阶段时，两个调节器的状态是( A ) A. ASR饱和、ACR不饱和 B. ACR饱和、ASR不饱和 C. ASR和ACR都饱和 D. ACR和ASR都不饱和 4、双闭环直流调速系统的起动过程中不包括 A、转速调节阶段 B、电流上升阶段 C、恒流升速阶段 D、电流下降阶段 4、下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是 A、饱和非线性控制 B、转速超调 C、准时间最优控制 D、饱和线性控制 4、转速、电流双闭环调速系统起动时，转速调节器处于 B 。 A、调节状态 B、饱和状态 C、截止状态
过程控制系统试卷及答案
过程控制系统试卷C卷 一、填空题（每空1.5分）（本题33分） 1、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环组成。 2、过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成。 3、压力检测的类型有三种，分别为：弹性式压力检测、应变式压力检测、压阻式压力检测。 4、气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类。 5、根据使用的能源不同，调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀三大类。 6、过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模。 7、积分作用的优点是可消除稳态误差(余差)，但引入积分作用会使系统稳定性下降。 8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭 环比值控制和变比值控制三种。 9、造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用，外因是控制器长 期存在偏差。 二、名词解释题（每小题5分）（本题15分） 1、过程控制：指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程自动化。 2、串级控制系统：值采用两个控制器串联工作，主控制器的输出作为副控制器的设定值，由副控制器的输入去操纵调节阀，从而对住被控变量具有更好的控制效果。 3、现场总线：是指将现场设备与工业控制单元、现场操作站等互联而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分枝的特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。 三、简答题（每小题8分）（本题32分） 1、什么是PID，它有哪三个参数，各有什么作用?怎样控制？ 答：PID是比例-积分-微分的简称。其三个参数及作用分别为：（1）比例参数KC，作用是加快调节，减小稳态误差。（2）积分参数Ki，作用是减小稳态误差，提高无差度（3）微分参数Kd，作用是能遇见偏差变化趋势，产生超前控制作用，减少超调量，减少调节时间。 2、前馈与反馈的区别有哪些？ 答：（1）控制依据：反馈控制的本质是“基于偏差来消除偏差”，前馈控制是“基于扰动消除扰动对被控量的影响”。
集散控制系统试题库
填空1.1975年，世界上第一套集散控制系统由Honeywell公司首先向市场推出，其型号是TDC2000。2. 操作站的基本功能包括显示、操作、报警、系统组态、系统维护和报告生成。 3. OSI参考模型的七层分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 4.TDC3000系统中，一条LCN网最多可连40个模块，通过扩大器可连645个模块。 5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线和通信网关等部分组成。 6.MACS现场控制站由控制机笼、主控制器、电源模块、智能I/O模块、端子模块、通信网络、控制机柜等部分组成。 7. 现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构和计算机局部网络的底层控制网络。 8. 典型的现场总线有Profibus、CAN、FF等。 9. 现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器和现场总线-电流变换器等。10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP711。11. 计算机控制系统由工业控制机和生成过程两大部分组成。12. 计算机控制系统按参与控制的计算机不同，可分为工业控制机控制系统、PLC控制和单片机控制。13. 集散控制系统是计算机技术、控制技术、显示技术和通信技术相结合的产物。14. 计算机网络的拓扑结构主要有总线型、星型、环型、树型和网状型。 15. JX-300X集散控制系统控制站卡件有主控制卡、数据转发卡和I/O卡。16. JX-300X DCS 的基本组态软件是sckey，实时监控软件是Advantrol/Advantrol-Pro17. 现场控制站的基本功能包括反馈控制、逻辑控制、顺序控制、批量控制、数据采集与处理和数据通信。18. TPS集散控制系统的网络类型主要有工厂信息网路PIN、TPS过程控制网络TPN和万能控制网络UCN。19. TDC3000集散控制系统的万能控制网UCN上挂接着过程管理站PM、先进过程管理站APM、万能控制网络UCN等。20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型和紧凑型三种。21. MACS通信网络主要分系统网络SNET、监控网络MNET和企业管理网ENET层次。22. 计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构和分散结构两大类。23. 集散控制系统由工业控制机、通信网络和现场检测控制设备三大部分组成。24. 常用的通信介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。25. 集散控制系统又称为分散控制系统英文简称DCS，现场总线控制系统简称为FCS。26. 集散控制系统的设计思想为集中管理、分散控制。27. JX-300X DCS的通信网络主要有SBUS总线、过程控制网SC netII和信息管理网EYHERNET三个层次。 28.TDC3000系统的三种通信网络主要是局部控制网LCN、万能控制网UCN和数据高速通道DHW。29. TPS集散控制系统中，一个HPMM最多能安装40块IOP和40块后备IOP。30. CS3000系统RIO标准型FCS中，一个FCU最多连1031个节点。31. MACS系统主要由网络、工程师站、操作员站、高级计算站、管理网网关、系统服务器、现场控制站、通信控制站等部分组成。31.集散控制系统的设计一般分为方案论证、方案设计、工程设计和系统文件设计四个
最新自动控制系统试卷资料教学文案
一、填空题（本题30分，每空1.5分） 1.在直流电机调压调速系统中，电动机的最高转速为n N，调速范围、静差率和额定转速降之间应满足的关系是：。 2.闭环系统可以获得比开环系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定的要求下，能够提高调速范围，为此所付出的代价是，须增设装置和电压放大器。 3. 综合了比例控制和积分控制两种规律的优点，比例部分能迅速响应 ，积分部分在最终消除。 4.转速、电流双闭环调速系统的静特性在时表现为转速无静差，这时，起主要调节作用。 5.工程设计方法的基本思路是，把调节器的设计方法分作两步：第一步，先选择调节器的结构，以确保系统稳定，同时满足所需的；第二步，再选择调节器的参数，以满足。 6. 有环流可逆直流调速系统的典型控制方式是，即 工作制。 7.当一组晶闸管整流工作时，让另一组晶闸管处在，但两组触发脉冲的错开得比较远，彻底杜绝了瞬时的产生，这就是错位控制的无环流可逆系统。 8.脉宽调制器是一个装置，由电流调节器ACR输出的控制电压进行控制。
9. 串级调速系统可以实现异步电机的调速，而且具有高效率的调速性能，但所付出的代价是，增设。 10.在s值很小的范围内，只要能够保持不变，异步电动机的转矩就近似与成正比，这就是转差频率控制系统的基本概念。 二、判断题（本题10分，每小题1分） 1. 自动控制的直流调速系统，往往以调节电枢供电电压为主。（） 2.在V-M系统中，设置平波电抗器可以抑制电流脉动。（） 3. 在电流断续时，V-M系统机械特性很软，理想空载转速翘得很高。（） 4.与晶闸管-电动机调速系统相比，直流脉宽调速系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都小。（） 5.转速、电流双闭环直流调速系统中，当电动机过载甚至堵转时，转速调节器可以限制电枢电流最大值，其快速自动保护作用。（） 6. 按照典型II型系统设计转速调节器时，中频宽h可以任意选择。（） 7.按照典型II型系统设计转速调节器时，由典型II型系统的开环传递函数可知，K、T、τ都是待定符号。（） 8. 转速、电流双闭环直流调速系统中，对负载变化起抗扰作用的是转速调节器。（） 9.积分控制可以使直流调速系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。（） 10. 闭环调速系统的静特性表示闭环系统电动机转速与负载电流或转矩间的稳定关系。（） 三、简答题（本题24分，每小题8分） 1. 试述转速反馈闭环调速系统的三个基本特征。 2. 试述双闭环直流调速系统起动过程的三个阶段和三个特点，以及动态性能。 3. 试回答三相异步电机应如何通过坐标变换等效成直流电机？ 试题参考答案 一、填空题（本题30分，每空1.5分） 1. 2. 静差率检测与反馈3. 比例积分控制控制作用稳态偏差 4.负载 电流小于I d 转速负反馈 5. 稳态精度动态性能指标 6.配he控制α=β7. 待逆变状态零位脉动环流8. 电压-脉冲变换9. 平滑无级串级调速装置 10. 气隙磁通转差角频率 二、判断题（本题10分，每小题1分） 1. √ 2. √ 3. √ 4. √ 5. ╳ 6. ╳ 7. ╳ 8. √ 9. √ 10√ 三、简答题（本题24分，每小题8分） 1. 试述转速反馈闭环调速系统的三个基本特征。 （1）具有比例放大器的反馈中系统其被调量总是有静差的； （2）抵抗扰动与服从给定； （3）系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。 2. 试述双闭环直流调速系统起动过程的三个阶段和三个特点，以及动态性能。 （1）三个阶段：第1阶段为电流上升阶段，第2阶段为恒流升速阶段，第3阶段为转速调节阶段。 （2）三个特点：饱和非线性控制，准时间最优控制，转速超调。 （3）动态性能：动态跟随性能；动态抗扰性能。 3. 试回答三相异步电机应如何通过坐标变换等效成直流电机？ 三相电机的电流i A,i B,i C,通过三相-二相变换，可以等效成两相静止坐标系下的交流iα1，iβ1；
自动控制系统练习题
1.我们通常按照控制系统是否设有反馈环节来进行分类：设有反馈环节的，称为闭环控制系统；不设有反馈环节的，称为开环控制系统。 2.反馈控制可以自动进行补偿，这是闭环控制的一个突出的优点。 3.自动控制系统按输入量变化的规律分为：恒值控制系统、随动系统、过程控制系统。 4.恒值控制系统、随动系统各有什么特点？ 5.恒值控制系统是最常见的一类自动控制系统，如自动调速系统、恒温控制系统、恒张力控制系统等。 6.自动控制系统的性能通常是指系统的稳定性、稳态性能和动态性能。 7.对任何自动控制系统，首要的条件便是系统能稳定正常运行。 8.系统稳态误差的大小反映了系统的稳态精度，它表明了系统的准确程度。若稳态误差等于0，则系统称为无静差系统；若稳态误差不等于0，则称为有静差系统。 9.我们通常把系统的输出量进入并一直保持在某个允许的足够小的误差范围（称为误差带）内，即认为系统已进入稳定运行状态。 10.动态性能指标通常用最大超调量、调整时间、振荡次数来衡量。 11.最大超调量和振荡次数反映了系统的稳定性能，调整时间反映了系统的快速性，稳态误差反映了系统的准确度。一般说来，我们总是希望最大超调量小一点，振荡次数少一点，调整时间短一些，稳态误差小一点。总之，希望系统能达到稳、快、准。 12.书15页1-5判断下列系统属于哪一类系统？电饭煲、空调机、燃气热水器、仿形加工机床、母子钟系统、自动跟踪雷达、家用交流稳压器、数控加工中心、啤酒生产自动线。 13.常用的转速检测元件有直流测速发电机、交流测速发电机、光电传感器、增量编码盘等。 14.转子是电动机的转动部分，通常称它为电枢。 15.直流电动机结构的主要特征是具有换向器和电刷。 16.直流电动机的转速n的大小，主要取决于电枢电压Ua. 17.直流电动机的起动转矩很大，这也是直流电动机的一大优点（起动时还要注意起动电流不可过大）。 18.直流电动机不允许直接起动。通常采取的办法是降低加在电枢两端的电压，或在电枢回路中串接附加起动电阻。 19.直流调速系统中调速采用的主要方法是：改变电枢电压Ua来改变转速。 20.对笼型三相异步电动机，变频调速是高性能调速的主要方式。 21.晶闸管电路有许多保护环节，其中主要是过电压保护和过电流保护。 22．单相晶闸管交流调压电路，可以采用两只反并联的普通晶闸管（也可采用一只双向晶闸管）与负载电阻串联构成主电路。 23.双极晶体管（BJT）有空穴和电子两种载流子参与导电，是全控型器件。 24.绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的特性兼有MOSFET和BJT的优点。 25.以下（）是半控型器件。晶闸管二极管双极晶体管绝缘栅双极型晶体管 26.在经典控制理论中，通常采用的方法为时域分析法、频率特性法、根轨迹法。 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34.
过程控制系统与仪表习题答案汇总 (1)
第1章过程控制 1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？ 解：1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？ 解：过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。 组成：由被控过程和过程检测控制仪表（包括测量元件，变送器，调节器和执行器）两部分组成。 1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？ 解：分类方法说明：按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。
通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统 2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统 1-5 什么是定值控制系统 解：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。 1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？ 解：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。 被控对象的动态特性：。系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。 1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性？ 解：稳态：对于定值控制，当控制系统输入（设定值和扰动）不变时，整个系统若能达到一种平衡状态，系统中各个组成环节暂不动作，它们的输出信号都处于相对静止状态，这种状态称为稳态（或静态）。 动态：从外部扰动出现、平衡状态遭到破坏、自动控制装置开始动作，到整个系统又建立新的稳态（达到新的平衡）、调节过程结束的这一段时间，整个系统各个环节的状态和参数都处于变化的过程之中，这种状态称为动态。
集散控制系统复习题
集散控制系统是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。集散控制系统的主要特点是集中管理和分散控制。 2. 集散控制系统基本构成由分散过程控制装置、操作管理装置和通信系统组成。3. 分级递阶控制系统结构分为多层结构、多级结构和多重结构组成 4. 开放系统的标志是可移植性、可操作性、可适宜性和可用性。 5. 常用的冗余方式有同步运转方式、待机运转方式、后退运转方式和多级操作方式。6. 现场总线可分为执行器传感器现场总线、设备现场总线和全服务现场总线。 7. 现场总线的特点是开放性、智能化、互操作性、环境适应性、分散控制。 8. 保证互操作性的措施有标准化、OPC技术、设备描述技术等。 9. 集散控制系统的性能评估指标有可靠性、易操作性、可组态性、可扩展性、实时性、环境适应性、开放性和经济性等。 10. 集散控制系统的可靠性指标有可靠度、平均无故障时间MTBF、到发生故障的平均时间MTTF、故障率等。 11. 集散控制系统可靠性设计三准则是系统运行不易发生故障的设计、系统运行不受故障影响的设计、能迅速排除故障的设计。 12. 集散控制系统的组态包括系统组态、控制组态、画面组态。 13. 功能模块按功能分类，通常可分为输入、输出类功能模块、控制算法类功能模块、运算类功能模块、信号发生器类功能模块、转换类功能模块、信号选择和状态类功能模块等类。 14. 趋势画面包括实时趋势和历史趋势两类。 15. 媒体存取控制指节点在向通信媒体存信息或从通信媒体取信息时的控制规则。 16. 香农（Shannon）定理规定采样频率应采样频率应不小于原系统最高频率的两倍。 17. 软件滤波采用计算方法，常用软件滤波有一阶低通滤波、一阶高通滤波、递推平均（加权）滤波、程序判别滤波等。
自动控制原理模拟试卷四及答案
《自动控制原理》模拟试卷四 一、填空题（每空 1 分，共20分） 1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即： 、快速性和 。 2、控制系统的 称为传递函数。一阶系统传函标准形式是 ，二阶系统传函标准形式是 。 3、在经典控制理论中，可采用 、根轨迹法或 等方法判断线性控制系统稳定性。 4、控制系统的数学模型，取决于系统 和 , 与外作用及初始条件无关。 5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为 ，横坐标为 。 6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 ，Z 是指 ，R 指 。 7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 。%σ是 。 8、PI 控制规律的时域表达式是 。P I D 控制规律的传递函数表达 式是 。 9、设系统的开环传递函数为 12(1)(1) K s T s T s ++，则其开环幅频特性为 ，相频特 性为 。 二、判断选择题(每题2分，共 16分) 1、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：( ) A 、 一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差 ； B 、 稳态误差计算的通用公式是20() lim 1()() ss s s R s e G s H s →=+； C 、 增大系统开环增益K 可以减小稳态误差； D 、 增加积分环节可以消除稳态误差，而且不会影响系统稳定性。 2、适合应用传递函数描述的系统是 ( )。 A 、单输入，单输出的线性定常系统； B 、单输入，单输出的线性时变系统； C 、单输入，单输出的定常系统； D 、非线性系统。 3、若某负反馈控制系统的开环传递函数为 5 (1) s s +，则该系统的闭环特征方程为 ( )。 A 、(1)0s s += B 、 (1)50s s ++= C 、(1)10s s ++= D 、与是否为单位反馈系统有关
自动控制原理试题库(含答案)
课程名称: 自动控制理论 （A/B 卷 闭卷） 一、填空题（每空 1 分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按 的前馈复合控制和按 的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为 （用G 1(s)与G 2(s) 表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率=n ω ， 阻尼比=ξ ， 该系统的特征方程为 ， 该系统的单位阶跃响应曲线为 。 5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+， 则该系统的传递函数G(s)为 。 6、根轨迹起始于 ，终止于 。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为 。 8、PI 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 ， 其相应的传递函数为 ，由于积分环节的引入，可以改善系统的 性能。 二、选择题（每题 2 分，共20分） 1、采用负反馈形式连接后，则 ( ) A 、一定能使闭环系统稳定； B 、系统动态性能一定会提高； C 、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除； D 、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。 2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 ( )。 A 、增加开环极点； B 、在积分环节外加单位负反馈； C 、增加开环零点； D 、引入串联超前校正装置。 3、系统特征方程为 0632)(23=+++=s s s s D ，则系统 ( ) A 、稳定； B 、单位阶跃响应曲线为单调指数上升； C 、临界稳定； D 、右半平面闭环极点数2=Z 。