过程控制考试复习资料
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过程控制工程复习资料
一、填空题
1．过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程或被控对象、测量变送器等环节组成。
2、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。
3、自动控制系统按工作原理可分为三类：反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈控制
系统。按给定值特点分类可分为三类：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。
4、过程控制系统方案设计的基本要求是：安全、稳定、经济。
5、过程数学模型的求取方法有三种，分别是：机理法建模、系统辨别法建模、混合法（机理分析+系统辨别）建模。
6、理想流量特性有四类，分别是直线、对数、抛物线、快开。
7、定比值控制系统包括：开环比值控制系统、单闭环比值控制系统和双闭环比值控制系统。
8、控制器参数整定法有：经验法、临界比例度法、衰减振荡法、响应曲线法。
9、根据实践经验的总结发现，除少数无自平衡的对象以外，大多数对象均可用一阶、二阶、一阶加纯滞后、二阶加纯滞后这四种典型的动态特性来加以近似描述。为进一步简化，也
可以将所有的对象的动态特性都简化为一阶加纯滞后的形式，用传递函数可以表示为：（()=
）。其中K表示对象的静态放大系数，T表示对象的时间常数，表示
纯滞后时间。
10、调节器的比例度δ越大，则放大倍数Kc越小，比例调节作用就越弱，过渡过程曲线
就越平稳，但余差也越大。积分时间T i越小，则积分速度越大，积分特性曲线的斜率越大，积分作用越强，消除余差越快，微分时间T d越大，微分作用越强。
11、定值控制系统是按测量与给定偏差大小进行调节的，而前馈调节是按扰动量大小进行
调节的；前者是闭环调节，后者是开环调节。采用前馈-反馈调节的优点是利用前馈调节的及时性和反馈调节的静态准确性。
12、防止几分饱和有哪三种方法：限幅法、外反馈法、积分切除法。
13、测量变送器的要求：准确、快速、可靠。
14、在串级控制系统中，调节器参数的整定方法有：逐次逼近法、两步整定法、一步整定法。
二、选择题
1、下列控制系统中，哪些是开环控制(C)，哪些是闭环控制（ABD）
A、定值控制
B、随动控制
C、前馈控制
D、程序控制
2、对某PI控制系统，为了防止积分饱和，采取下列措施，问哪一条是不起作用的（D）
C、采用高低阻幅器B、采用调节器外部积分反馈法
C、采用PI-P调节器
D、采用PI-D调节器
3、如果甲乙两个广义调节对象的动态特性完全相同（如均为二阶对象），甲采用PI作用
调节器，乙采用P作用调节器。当比例带的数值完全相同时，甲乙两系统的振荡程度相比（A）
A、甲系统振荡程度比乙系统剧烈
B、乙系统振荡程度比甲系统剧烈
C、甲乙两系统的振荡程度相同
4、由于微分调节规律有超前作用，因此调节器加入微分作用主要是用来:（C）
A、克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后τc和纯滞后τ0
B克服调节对象的滞后τ0
C、克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后τc
5、分程调节系统常要加装（C）来达到分程的目的。
A、调节器
B、变送器
C、阀门定位器
6、在选择性调节系统中防积分饱合一般采用（B）方法。
A、限幅法
B、外反馈法
C、积分切除法
7、调节系统在纯比作用下已整定好，加入积分作用后，为保证原稳定度，此时应将比例度（A）。
A、增大
B、减小
C、不变
8、成分、温度调节系统的调节规律，通常选用（C）。
A、PI
B、PD
C、PID
9、流量、压力调节系统的调节规律，通常选用（A）。
A、PI
B、PD
C、PID
10、液位调节系统的调节规律，通常选用（D）。
A、PI
B、PD
C、PID
D、P
11、要消除系统的稳态误差，调节系统的调节规律，通常选用（A）。
A、PI
B、PD
C、P
12、通常可以用时间常数T和放大系数K来表示一阶对象的特性。现有甲乙两个液体贮罐对象，其甲的截面积大于乙的截面积，假定流入和流出侧的阀门、管道尺寸及配管均相同，那么时间常数T（A）。
A、甲大于乙
B、乙大于甲
C、甲乙相等
13、通常可以用时间常数T和放大系数K来表示一阶对象的特性。现有甲乙两个液体贮罐对象，其甲的截面积大于乙的截面积，假定流入和流出侧的阀门、管道尺寸及配管均相同,放大系数K（B）。
A、甲大于乙
B、乙大于甲
C、甲乙相等
14.请判定图所示温度调节系统中，调节阀和调节器的作用型式。
（1）、当物料为温度过低时易析出结晶颗粒的介质，
调节介质为过热蒸汽时；（A）
A.气关调节阀，正作用调节器
B.气开调节阀，反作用调节器
C.气开调节阀，正作用调节
D.气关调节阀，反作用调节器
（2）、当物料为温度过高时易结焦或分解的介质，
调节介质为过热蒸汽时；（B）
15、串级控制系统投远应采取先把副回路控制器投入自动，后把主回路投入自动，且必须保证___切换原则。（C）
A、主
B、副
C、无扰动
D、手动
16、为了避免设定值变化引起微分突跳，提出了微分先行的概念，所谓微分先行是指控制器的微分部分移到_________通道中。（B）
A、前馈
B、反馈
C、开环
D、闭环
17、分程控制是指用一台控制器输出去操纵几只阀门，并且是按输出信号的（B）
A、相同区间去操纵不同的阀门
B、不同区间去操纵不同的阀门
C、相同区间去操纵相同的阀门
D、不同区间去操纵相同的阀门
三、简答题
1、何谓控制系统的投运与整定，有哪几种常见的工程整定方法？
答：所谓控制系统的投运就是将系统从手动工作状态切换到自动工作状态。
所谓控制系统的整定，就是对与一个已经设计好并安装就绪的控制系统，通过控制器参数（δ，Ti,Td）的调整，使得系统过渡过程达到最为满意的质量。
常见的工程整定方法有：经验法、临界比例度法、衰减振荡法、响应曲线法。（熟悉各种整
定方法步骤）。
附：
经验法整定步骤：按照先比例、后积分、再微分的顺序整定。
（1）、Ti=∞,Td=0，δ由大到小调节，使过渡过程达到4:1，且静差较小，若能满足要求，
则用比例控制即可。
（2）若静差不能满足要求，则需加积分环节：比例度δ增加10-20%，由大到小调节Ti,
在保持动态特性的基础上，减小或消除误差。
（3）若动态特性不能满足要求：由小到大调节Td，同时适当调节δ和Ti。
临界比例度法整定控制参数的步骤：
（1）在系统闭环的情况下，将控制器积分时间放到最大，微分时间最小，比例度适当；（2）使得比例度由大到小逐渐改变，每改变一次，施加干扰，观察被控变量的变化情况，直到出现等幅振荡，此时的比例度为临界比例度，临界振荡的周期为临界周期；
（3）根据经验公式查表，得到适当的 PID 参数；
（4）把查表所得参数放入控制器，适当微调，直到过渡过程满意为止。
2、什么是生产过程的硬保护软保护措施，与硬保护措施相比，软保护措施有什么优点？
答：硬保护措施：参数达到第一极限时报警，设法排除故障，若没有及时排除故障，参数
就会达到更严重的第二极限，经联锁装置动作，自动停车。
软保护措施：当生产短期内处于不正常情况时，无须像硬保护措施那样硬性使设备停车，
而是通过一个特定设计的自动选择性控制系统，以适当改变控制方式来达到自动保护生产
的目的，这样可以减少由于停车而带来的巨大经济损失。
3、什么是前馈控制系统？它有什么特点？
答：按扰动变化大小进行控制的系统称为前馈控制系统。主要特点有：
（1）、前馈控制系统是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时、有效；
（2）、前馈控制属于开环控制系统；
（3）、前馈控制使用的是有对象特性确定的“专用”控制器；
（4）、一种前馈只能克服主要的、可测不可控的扰动。
4、串级控制系统在选择实施方案时，应考虑哪些问题？
答：（1）所选用的仪表信号必须匹配；
（2）所选用的副控制器必须具有外给定的输入接口；
（3）在选择实施方案，应考虑是否增加一只切换开关，作“串级”与“主控”的切换之用；
（4）实施方案应力求实用，少花钱多办事；
（5）实施方案应便于操作。
5、串级控制系统设计原则是什么？
答：（1）在单回路控制下不能满足要求的情况下，可以考虑采用串级控制；
（2）具有能够检测的副变量，且主要干扰应该包括在副回路中；
（3）副对象的滞后不能太大，以保持副回路的快速响应性能；
（4）将对象中具有显著非线性或时变特性的部分归于副对象中；
（5）考虑主、副对象时间常数的匹配，防止“共振”发生；
（5）考虑方案的经济性和工艺的合理性。
6、串级控制系统有哪些特点？主要使用在哪些场合？
答：（1）在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统；
（2）系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量，改善动态特性；
（3）由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了干扰对主变量的影响；
（4）系统对负荷改变时有一定的自适应能力。
主要用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。
7、均匀控制系统的目的和特点是什么?
答：均匀控制系统的目的是为了解决前后工序的供求矛盾，使两个变量之间能够相互兼顾和协调。主要特点：（1）结构上无特殊性；（2）表征前后供求矛盾的两个变量都应该是
变化的，且变化是缓慢的；（3）前后相互联系又相互矛盾的两个变量应保持在允许的范围内。
8、简述均匀控制系统的控制方案。
答：以液位与流量的均匀控制为例，其控制方案有简单均匀控制与串级均匀控制两种。从结构上来讲，简单均匀控制与一般的液位控制系统一样，串级均匀控制与一般的液位-流量串级控制系统一样。其区别在于均匀控制与一般的控制系统目的不一样。之所以能够使两个变量间的关系得到协调，是通过控制器参数整定来实现的。均匀控制系统中的控制器一般都采用纯比例作用，且比例度很大，必要时才引入少量的积分作用。
9、什么是分程控制系统？主要应用在什么场合？
答：分程控制系统就是一个控制器的输出信号被送往两个或者两个以上的控制阀，每个控制阀都只在控制器的某段信号范围内工作。主要应用场合有：
（1）用于扩大控制阀的可调范围，改善控制品质；
（2）用于控制两种或两种以上不同的介质流量，以满足工艺生产要求；
（3）用作生产安全的防护措施。
10、什么是控制器的“积分饱和”现象？产生积分饱和的条件是什么？
答：积分饱和现象是指积分作用的控制器当偏差总不为零时，控制器的输出就要一直增加到最大或者降低到最小。产生这种现象的条件有三个：
（1）控制器具有积分作用；
（2）控制器处于开环工作状态，其输出没有被送往执行器；
（3）控制器的输入偏差信号长期存在。
在选择性控制系统中，没有被选择器选中的控制器就有可能产生积分饱和现象。
11、什么叫比值控制系统？具体类型有哪些？
答：实现两个或者两个以上的参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统，通常为流量比值控制系统，用来保持两种物料的流量保持一定的比值关系。类型有：定比值控制系统（开环比值、单闭环比值和双闭环比值）、变比值控制系统。
12、怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律？（理解与运用）
答：串级控制系统的目的是为了高精度的稳定主变量，对主变量要求较高，一般不允许有余差，所以主控制器一般选择比例积分控制规律，当对象滞后较大时，也可以引入适当的微分作用。对副变量的要求不严，在控制过程中，副变量是不断跟随主控制器的输出变化而变化的，所以副控制器一般采用比例控制规律就行了，必要时引入适当的积分作用，而微分作用一般是不需要的。
13、被控对象、调节阀、调节器的正、反作用方向各是怎样规定的？（理解和运用）
答：被控对象：当操纵变量增加时，被控变量也增加的对象属于正作用；反之，属于反作用。
调节阀：气开阀为正作用，气关阀为反作用。
如果将调节阀的输入偏差信号定义为测量值减去给定值，那么当偏差增加时，其输出也增加的调节器为正作用；反之，调节器的输出信号随偏差的增加而减小的称为反作用。
14、简述比值控制系统中主动量与从动量的选择原则。（理解与运用）
答：（1）生产中主要物料为主动量，其他物料为从动量；
（2）如果两种物料中，一种是可控的，另一种是不可控的，则应选不可控的为主动量，可控的为从动量；
（3）如果两种物料中一种供应不成问题，而另一种物料可能供应不足，此时可选用不足的物料为主动量；
（4）关系到生产安全时，此时需把失控后减量易发生安全事故的物料定为主动量。
15、简述气开阀与气关阀的选择原则。（运用）
答：（1）从安全生产出发，信号中断时应保证设备和操作人员的安全；
（2）考虑介质特性；
（3）考虑减少经济损失。
16、简述回路判别法确定控制器正反作用的步骤。（运用）
答：（1）根据控制变量和操作变量判断被控对象增益特性；
（2）根据控制阀开闭形式选择原则确定控制阀增益特性；
（3）变送器增益特性一般为正；
（4）确定控制器增益特性，从而确定其正反作用。
17、什么是比例、积分、微分、调节规律？在自动控制中起什么作用？（运用）
答：比例调节依据“偏差的大小”来动作，它的输出与输入偏差的大小成比例。比例调节及时、有力、但有余差。它用比例度δ来表示作用的强弱，δ越小，调节作用越大，比例作用太强时，会引起振荡。
积分调节依据“偏差是否存在”来动作，它的输出与偏差对时间的积分成比例，只有当余差消失时，积分作用才会停下来，其作用是消除余差。但积分作用使最大动偏差增大，延长了调节时间。它用积分时间 T 来表示其作用的强弱，T 越小，积分作用越强，但积分作
用太强时，也会引起振荡。
微分调节依据“偏差变化速度”来动作。它的输出与输入偏差变化的速度成比例，其效果是阻止被控变量的一切变化，有超前调节的作用，对滞后大的对象有很好的效果。它使调节过程偏差减小，时间缩短，余差也减小（但不能消除）。它用微分时间 Td 来表示其作用
的强弱，Td 越大，作用越强，但 Td 太大，也会引起振荡。
18、在什么场合下选用比例、比例积分、比例积分微分调节器？（运用）
答：比例调节适应于负荷变化小，纯滞后不太大而工艺要求不高、又允许有余差的调节系统。
比例积分调节适用于对象调节通道时间常数较小，系统负荷变化较大（需要消除干扰引起的的余差）、纯滞后不大（时间常数不是太大）而被调参数不允许与给定值有偏差的调节系统。
比例积分微分调节规律适用于容量滞后较大、纯滞后不太大、不允许有余差的对象。
四、分析题
1、如图所示，为某精馏塔的塔顶控制方案，试分
析回答下列问题：
（1）、该方案属于什么控制系统，其控制目的是
什么；
（2）、画出系统方块图；
（3）、为保证精馏塔的正常操作，回流液不允许
中断，试确定调节阀的气开、气关型式；
（4）、确定调节器ＴＣ和ＦＣ的正反作用。
答：（１）、属于前馈串级控制系统。其目的是为
了保持塔顶温度恒定，以使塔顶馏出液的成分符
合质量要求。
（2）、方块图如下图所示
（3）、气关型。
（4）、TC 为正作用、FC 为正作用。
2、如图所示压缩机分程控制系统中，正常工况时，通过调节器 V1 的开度控制吸入罐的压力，为防止离心式压缩机的喘振，阀 V1 有最小开度 V1min，当 V1 达到最小开度时如果吸入罐的压力仍不能恢复，则打开旁路控制阀 V2，试确定压力调节器的正反作用方式，画出调节器输出与阀开度的关系曲线。
答：PC 反作用；V1 气关阀，V2 气开阀。
3、
图示
为一
锅炉燃烧系统蒸汽压力与燃烧管线压力
选择性控制系统。其中燃料压力控制使
为了防止压力过高产生“脱火”事故而
设置的，蒸汽压力控制则是根据用户所
需蒸汽压力而设置的。假设改系统中所
选择控制阀为气闭阀，试分析。
（1）各控制器的正反作用；
（2）选择器的类型；
（3）画出系统方块图
答：（1）控制器均为正作用
（2）选择器为高值选择器。
（3）方块图
4、图示为某管式加热炉原油出口温度分程控制系统，两分程阀分别设置在瓦斯气和燃料油管线上。工艺要求优先使用瓦斯气供热，只有瓦
斯气量不足以提供所需热量时，才打开燃料油控
制阀作为补充。根据上述要求确定：
1）A、B两控制阀的开闭形式及每个阀的工作信号
段（假定分程点为0.06MPa）；
2）确定控制器的正、反作用；
3）画出该系统的方块图，并简述该系统的工作原
理。
答：1）A、B均为气开式
A：0.02~0.06MPa；B：0.06~0.10MPa
阀开度％
2）控制器为“反作用” 3）系统方块图
工作原理：（1）当出口温度高于设定温度时，仅A 阀打开工作，B 关闭；（2）当出口温度 低于设定温度时，A 和B 阀同时工作。
5、P112 6-7
方块图如下所示：
＋
6、P112 6-8
答：（1）两个阀门均为气关阀。 （2）调节器为反作用。 （3）如下图所示。
１００
气关阀 气关阀
０ ０.０２０.０６０.１０
7、P77 5-3（注：题目中的 G ff (s)=2 应该是 G v (s)=2） 答：（1）方块图如下
( ) =? 2 + 37
F(s)
+ G ff (s)
+ G pd (s)
R
×
-
G c1(s)
+ ×
- Ｇｃ２（ｓ）
+ + Ｇｖ(s) G p2(s)
+ G p1(s)
T
-
-
+ G h2(s)
+
G h1(s)
（2） ( ) =?
( ) ( )
( ) = 2( ) ( ) 2( )
1 + ?2( ) 2( ) ( ) 2( )G p1(s)
求得
216
（3）FC 反作用，TC 反作用。
注：此题重在理解前馈、串级控制，学会画方块图，调节器正反作用的判断，计算不会考。
8、P111 6-2
答：副变量应选为 θ2，因为，第一应该将尽量多的干扰都包在副回路中，第二，两个干 扰进来后，最先影响到的是 θ2。如果选择前一个（θ1），第二个干扰没包括在副回路中， 将会无法消除或者消除滞后，如果选择后一个（θ3），则没有及时将干扰消除，起到的作 用不大。 方块图如下：
F 0 θ0 F 1 θ12
θsp G c1(s) - -
G c2(s) G v (s) Q θ1 θ2 θ3 θ4 G p21(s) G p22(s) G p13(s) G p14(s)
G m2(s)
G m1(s)
9、P131 7-6
解：由开环增益阵 K 求得
K -1= [
1.0638 0 0.3830 1.2731 ? 1.6393 0.4583 ?
2.3369 ? 1.6393 0.1587 ]
[
当回路 u2-y2 断开时，该系统的增益矩阵 K sub1= 1
1 ]
[
相对增益矩阵为 Λ= 0.383 0.617 ]
[
]
[
' ' Λ= 0.841 0.159 ]
[
相对增益矩阵
0.617 ? 0.4583 0.8413 0 1 0 Λ
=K*K -1= 0.383 0.4583 0.1581
]
对被控变量 y2 而言，可选用 u2 作为唯一的输入。
0.58 ? 0.36
0.617 0.383 11 12
' ' 其中
取 K 阵的左上角四个数计算 K 11’=
取 K 阵的右上角四个数计算 K 12’=
取 K 阵的左下角四个数计算 K 21’=
取 K 阵的右下角四个数计算 K 22’= 11 ? 12 21
22 =0.15 12 ? 11 22
21 =-0.36 21 ? 11 22
12 =2.20 22 ? 12 21
11 =1
求得
0.159 0.841
综合考虑，最合适的配对为 u3-y1（loop1）
，u2-y2(loop2)，u1-y3(loop3) 下面分析各控制通道的静态增益变化。 1、其他回路对 loop1 的影响：
Loop2，loop3 断开时，loop1 的静态增益 ? 0.36；
? 0.36
Loop2 断开，loop3 闭合时，loop1 的静态增益为 0.383 =? 0.94
； Loop2 闭合，loop3 断开时，loop1 的静态增益为 ? 0.36
1 =?
0.36
； ? 0.36
Loop2 闭合，loop3 闭合时，loop1 的静态增益为0.8413 =? 0.43
2、其他回路对 loop2 的影响：
Loop1，loop3 断开时，loop2 的静态增益 ? 0.61； ；
? 0.61
Loop1 断开，loop3 闭合时，loop2 的静态增益为 0.383 =? 1.59
； ? 0.61
Loop1 闭合，loop3 断开时，loop2 的静态增益为0.8413 =? 0.725
；
? 3 ?
? 2s +1 ?
G * (s ) = ?
?
? 0 ? ? 2s +1 3s +1 ? G (s ) = ? ? ? ? K = ? 11
? = ?1 ?k 21
Loop1 闭合，loop3 闭合时，loop2 的静态增益为 ? 0.61
1 =?
0.61
； 3、其他回路对 loop3 的影响：
Loop1 断开，loop2 断开时，loop3 的静态增益为 1；
1
Loop1 断开，loop2 闭合时，loop3 的静态增益为1 =1
；
1
Loop1 闭合，loop2 断开时，loop3 的静态增益为0.8413 = 1.189
； 1
Loop1 闭合，loop2 闭合时，loop3 的静态增益为0.383 = 2.611
；
注：解耦问题重在相对增益矩阵的计算，变量配对和解耦的方法，是必考内容，尽管此题
没有涉及解耦方法。
10、已知双输入双输出耦合系统如图所示。 R 1(s )
+
-
G c 1(s )
U 1(s )
3 2s + 1
+
Y 1(s )
1 9s +1
-1.5 3s + 1
R 2 (s ) +
-
G c 2(s )
1
U 2 (s ) 12s + 1
+
Y 2 (s )
要求解耦后系统的传递函数矩阵为
0 1 ? 12s +1?
试设计解耦控制器。
解：被控对象的传递函数矩阵为：
? 3 -1.5 ? 1 1 ? 9s +1 12s +1?
首先对系统进行耦合分析，由被控对象的传递函数矩阵得系统静态放大系数矩阵为：
?k k 12 ? ?3 -1.5? K 即为系统的第一增益系数矩阵。
k 22 ? ? 1 ??
Λ = ? ?0.33 0.67?
D (s ) = ? 11 D 22 (s )? = ? 11
G 12 (s )? ?G 11*
(s ) G 22 (s )? ? ? ? G 22 (s )? = ?117s +2 57s + 4.5 117s 2 + 57s + 4.5 ? 81s + 36s + 3 ? ? ? 系统相对增益矩阵为：
?0.67 0.33? ?
由相对增益矩阵看到，系统通道之间存在严重耦合，且系统输入与输出的配对正确。系统 采用对角阵解耦法进行解耦。解耦控制器的传递函数矩阵
? D (s ) ?D 21(s ) D 12 (s )? ? ?G (s ) ?G 21(s ) -1 0
0 ? * ?
= 1 ? 3(9s + 1)(3s + 1)
117s 2
+ 57s + 4.5 ??- 3(12s + 1)(3s + 1)
-1.5(2s + 1)(9s + 1)? 3(9s + 1)(3s + 1) ??
? 81s 2 + 36s + 3 ? 2
? -108s - 45s - 3
?117s 2 + 57s + 4.5 27s 2 + 1 6.5s + 1 .5 ? 2 117s 2
+ 57s + 4.5 ?
《过程控制工程》期末考试复习题及参考答案
过程控制工程复习题 （课程代码392217） 一、选择题（请从下列选项中选出正确的一项） 1、下列不属于单回路反馈控制系统的是（） 选项A）被控对象 选项B）被测对象 选项C）测量变送 选项D）控制器和控制阀 答案：B 2、在工业控制中，使用最多的控制系统是（） 选项A）单回路反馈控制系统 选项B）串级控制系统 选项C）比值控制系统 选项D）前馈控制系统 答案：A 3、下列中对干扰通道特性对控制质量影响描述错误的是（） 选项A）K f增加，余差增加，系统稳定性不变 选项B）T f增加，过渡过程时间减小 选项C）T f增加，振荡幅值减小 选项D）τf增加，余差减小 答案：D 4、下列中对控制对象特性对控制质量影响描述错误的是（） 选项A）一般希望放大倍数K0大些好，易于调节 选项A）一般希望控制通道时间常数小些好，但不能过小 选项C）控制通道时间常数越小越好，系统才灵敏 选项D）时间常数大，系统的工作频率低 答案：D 5、下列对操纵变量选择原则描述错误的是（） 选项A）操纵变量必须可控 选项A）选择通道放大倍数相对大的 选项C）选择干扰通道时间常数小一点的 选项D）选择通道的纯滞后尽量小 答案：C 6、下列中对控制通道特性对控制质量影响描述错误的是（） 选项A）K0增加，余差增加，系统稳定性不变 选项B）T0增加，过渡过程时间增加 选项C）T0增加，系统频率变慢 选项D）τ0增加，稳定程度大大降低 答案：A 6、下图的曲线中，哪一条是对数流量特性的是（）
选项A）1 选项B）2 选项C）3 选项D）4 答案：B 7、在控制系统中，能准确、快速、及时地跟踪设定值的变化的系统属于（）选项A）随动系统 选项B）定值系统 选项C）程序系统 选项D）以上都不是 答案：A 8、在过程控制系统中，系统的设定值保持不变的系统属于（） 选项A）随动系统 选项B）定值系统 选项C）程序系统 选项D）以上都不是 答案：B 9、在过程控制系统中，系统的设定值有规律变化的系统属于（） 选项A）随动系统 选项B）定值系统 选项C）程序系统 选项D）以上都不是 答案：C 10、用来表征生产设备或过程运行是否正常而需要加以控制的物理量是（）选项A）被控对象 选项B）被控变量 选项C）操纵变量 选项D）测量值 答案：B 11、受控制器的操纵，使被控变量保持在设定值的物理量是（） 选项A）被控对象 选项B）设定值 选项C）操纵变量 选项D）测量值 答案：C 12、一阶环节的传递函数是（） 选项A）K/(Ts+l) 选项B）K/Tis
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
过控答案部分课后答案
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？ 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？ 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：参照图1-1。 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？ 解答： 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? 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。1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些？各自的定义是什么？
解答： 单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。 衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n ； 过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A ； 超调量：第一个波峰值1y 与最终稳态值y （∞）之比的百分数σ； 1100%() y y σ=?∞ 残余偏差C ： 过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态值y （∞）与设定值之间的偏差C 称为残余偏差，简称残差； 调节时间：从过渡过程开始到过渡过程结束所需的时间； 振荡频率：过渡过程中相邻两同向波峰（或波谷）之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率； 峰值时间：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。 2-19 为什么说转子流量计是定压式流量计？而差压式流量计是变压降式流量计？ 1）转子流量计是定压式流量计(P47) 虽然转子流量计也是根据节流原理测量流量的，但它是利用节流元件改变流体的流通面积来保持转子上下的压差恒定。所以是定压式。 2）差压式流量计是变压降式流量计(P45) 是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置是产生的压差实现流量测量的。所以是变压降式。 2-22 电磁流量计的工作原理是什么？它对被测介质有什么要求？ 1）原理：利用导电液体通过磁场时在两固定电极上感应出电动是测量流速。 2）对被测介质的要求：导电液体，被测液体的电导率应大于水的电导率(Ωμ100cm)，不能测量油类或气体的流量。 2-24 超声波流量计的特点是什么？ 超声波流量计的非接触式测量方式，不会影响被测流体的流动状况，被测流体也不会对流量计造成磨损或腐蚀伤害，因此适用范围广阔。
《过程控制工程》期末复习题_85961521510003093
《过程控制工程》期末复习题 一、（每空1分）填空题： 1、对于一个比例积分微分（PID）控制器来说，积分时间越小则积分作用越；微分时间越小，则微分作用越。 2、三种常用的均匀控制方案包括、、。 3、常规PID控制器中的P指作用、I指作用、 D指作用。 4、用于输送流体和提高流体压头的机械设备统称为流体输送设备，其中输送液体并提高其压头的机械称为，而输送气体并提高其压头的机械称为。 5、工程上常用的几种整定PID控制器参数的方法是、、、 。 6、请举出我们曾经学过的三种复杂控制系统：、、。 7、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是开环比值控制系统、、 、四种。 8、调节阀的固有流量特性主要有、、、 四种。 9、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是开环比值控制系统、、 、四种。 10、单回路控制系统一般由、、、四个环节组成 11、常见的传热设备有、、等。 12、要消除系统的稳态误差，通常选用控制器。 13、用来评价控制系统性能优劣的阶跃响应曲线性能指标分别是、、、振荡频率和回复时间等。 14、工程上进行PID控制器参数整定时，随动系统的控制品质要求衰减比为，定值系统中控制品质要求衰减比为。 15、常见的传热设备有、、等。 16、精馏装置一般由、、、等设备组成。精馏塔产品质量指标选择有直接产品质量指标和两类。
二、选择题（10分，每小题2分） 1、成分、温度调节系统的调节规律，通常选用（）。 A. PI B. PD C. PID 2、自动控制系统中控制器正、反作用的确定是根据（）。 A．实现闭环回路的正反馈。 B．实现闭环回路的负反馈。 C．系统放大倍数恰到好处 D．生产的安全性。 3、单纯的前馈调节是一种能对（）进行补偿的调节系统。 A．测量与给定之间的偏差 B．被调量的变化 C．干扰量的变化 4、分程控制系统常要加装（）来达到分程的目的。 A．调节器 B.变送器 C.阀门定位器 5、在某一分离异丁烷与正丁烷的精馏塔中，微小的压力波动也会影响温度的变化，同时压力波动引起的各板上温度变化的方向是一致的，此时应选择（）作为间接质量指标进行控制。 A．灵敏板温度 B.温差 C.双温差 6、如果甲乙两个广义调节对象的动态特性完全相同（如均为二阶对象），甲采用PI作用调节器，乙采用P作用调节器。当比例带的数值完全相同时，甲，乙两系统的振荡程度相比 A. 甲系统振荡程度比乙系统剧烈。 B. 乙系统振荡程度比甲系统剧烈。 C. 甲、乙两系统的振荡程度相同。 7、定值控制系统是（）环调节，单纯的前馈控制系统是（）环调节。 A．开，闭 B．闭，开 C．开，开 D．闭，闭
考试点考试过程控制
省级安全生产考试点考试过程控制 标准建设制度 一、考试点职责 1.承担由省安监局颁发安全生产培训证书人员的安全生产理论及实操考试工作。 2.设立考务组，具体负责现场考务管理，布置考场，派员监考，维持考场秩序。 3.建立健全各项规章制度和岗位职责，加强内部人员培训，树立良好职业道德。 4.负责考试点所有考试考核设施、设备的日常维护保养，确保接到考试任务后，系统、网络正常运行，设备安全运转。 5.加强考试点自身建设，按照省安监局制定的考试点建设标准相关要求，不断提高软硬件水平。 6.提高考试过程安全防范意识，确保无安全事故发生。 7.建立应急管理预案，提高应急处置能力。 8.其他有关工作。 二、监考人员职责 1.监考人员必须佩带统一的工作证件，提前1小时到达考试场地。 2.严格核查考生准考证及有效的身份证件。 - 1 -
3.对考生进行考风考纪教育，宣读考试注意事项。 4.严格执行考试实施程序，严肃考场纪律，发现异常情况要及时处理报告。 5.严格遵守监考有关纪律和规定，不得擅离职守、协助考生答题等，一经发现，按有关规定严肃处理。 6.对考场发生的考生违纪行为，视情节轻重给与劝告、警告、终止考核或宣布成绩无效处理，考试结束后认真填写《考场记录表》并上报考试中心。 7.考试结束，将考试成绩提交到安全生产培训考核管理系统或收集纸质试卷，并清点整理考场。 8.学习考场应急预案，妥善处理突发事件。 三、考评人员职责 1.考评人员必须佩带统一的工作证件，提前30分钟到达考试场地。 2.严格核查考生准考证及有效的身份证件。 3.严格执行考试有关规定，对考试场地、设备、工具和辅材等进行核查和检验，并告知考生安全注意事项。 4.考评人员应严格按照考评作业标准规定的考核方式、方法、评分标准进行评分，认真填写考评记录，具有独立的考核评分权利。 5.严格遵守监考纪律，不得擅离职守、协助考生操作等，一经发现，按有关规定严肃处理。 - 2 -
过程控制系统考试试题汇总优选稿
过程控制系统考试试题 汇总 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
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。
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”。
过程控制工程知识点复习
过程控制工程知识点复习 一.过程控制系统及其分类 1.过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入 单输出的定值控制系统的分析和综合问题。 2.过程控制有三种图表示分别是系统框图控制流程图工艺流程图我们应当学会识 别。 控制流程图 系统框图
工艺流程图 3.过程控制系统的分类 按结构特点分为反馈控制系统（闭环）前馈控制系统（开环）前馈-反馈控制系 统（复合控制系统）复合控制系统 按信号特点分定值控制系统（给出给定值）程序控制系统（按一定规律变化如空调温度随时间变化定值变化11：00给25°c 12：00给28°c）随动控制系统（如比值控制） 二.过程建模 被控过程是指正在运行的多种被控制的生产工艺设备，如锅炉，精馏塔，化学反应器等等，被控过程的数学模型（动态特性）是指过程在各输入量（控制量与扰动）作用下相应输出量变化函数关系的数学表达式。 过程的数学模型有两种 1.非参数模型，如阶跃响应曲线脉冲响应曲线频率特性曲线是用曲线表示的 2.参数模型，如微分方程传递函数脉冲响应函数状态方程差分方程是用数学 方程式表示的。 机理法建模 机理法建模又称为数学分析法建模或理论建模。
自平衡能力：即过程在输入量的作用下其平衡状态被破坏后无需人或仪器的干 预，依靠过程自身能力逐渐恢复达到另一新的平衡状态 试验法建模 试验法建模是在实际的生产过程中，根据过程输入，输出实验数据，通过过程辨 识与参数估计的方法建立被控过程的数学模型。特点是不需要深入了解过程机理 但必须设计合理实验。 三.过程测量及变送 测量误差 测量误差是指测量结果与被测量的真值之差，测量误差反应了测量结果的可靠度。 绝对误差：绝对误差是指仪表指示值与被测变量的真值之差，在工程上，通常把高一等级精度的标准仪器测得的值作为真值（实际值）此时的绝对误差是指用标准仪表（高精度）与测量仪表（低精度）同时测量同一值是，所得两个结果之差。 相对误差：相对误差是指绝对误差与被测量的真值之比的百分数，它比绝对误差更具有说明测量结果的精度。相对误差分为实际相对误差和标称相对误差和引用相对误差 引用相对误差δ=（（绝对误差）/（仪表量程））*100%=（（x-x0）/（a-b））*100% x仪表测量值x0仪表测量真值a仪表上限b仪表下限 实际相对误差为绝对误差与真值之比的百分数标称相对误差为绝对误差与仪表指示值之比的百分数 四.简单过程控制系统 对过程控制设计的一般要求1.安全性2.稳定性3.经济性 （单回路）过程控制系统的设计步骤 1.根据工艺参数合理选择性能指标 2.选择合理的控制参数和被控参数 3.合理的选择和设计控制器 4.兼顾被控参数的测量与变送器执行器的选择 控制方案设计 1.合理选择被控参数Y（s） 2.合理选择被控参数Q（s） 3.合理设计（选择）控制（调节）规律Wc（s） 4.被控过程参数的测量与变送Wm（s） 5.控制执行器的选择Wv（s） 过程控制系统在运行中有两种状态，一种是稳态，一种是动态 阶跃响应的性能指标 1.余差（静态偏差）C 过渡过程后给定值与被控参数稳态值之差 2.衰减率衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标 ψ=(B1-B2)/B1=1-B2/B1 为保持系统足够的稳定度，一般取ψ=0.75-0.9 3.最大偏差A（超调量σ） 最大偏差是指被控参数第一个波的峰值与给定值的差 σ=（y（tp）-y（∞））/ y（∞）*100% 这个值表示被控参数偏离给定值的程度，衡量性能的重要指标 4.过渡时间ts 从受扰动开始到进入新的稳态值+-5%范围内的时间，衡量快速性的指标，该值约小
过程控制期末考试试卷
1、什么是比值控制系统它有哪几种类型画出它们的结构原理图。 答：比值控制系统：用来实现两个或者两个以上物料保持一定比例关系的控制系统。四种类型：开环比值控制，单闭环比值，双闭环比值，变比值。 画图 Pic1开环比值控制 Pic2单闭环比值 Pic3双闭环比值 主流量 设定值 主流量 副流量 主测量变送 副测量变送 副控制器副控制阀副流量对象 F M KF M F S K - 主流量对象 主控制阀 主控制器 - 副流量 设定值 Pic4变比值
F M 测量变送 比值控制器 执行器副流量对象 - 主对象 (变换炉) 测量变送 除法器 主控制器 - 主、测量变送 F S 2、如图所示的反应釜进行的是放热反应，而釜内温度过高会发生事故，因此采用夹套通冷却水来进行冷却，以带走反应过程中所产生的热量。由于工艺对该反应过程温度控制精度要求很高，单回路控制满足不了要求，需用串级控制。 （1）当冷却水压力波动是主要干扰时，应怎样组成串级画出系统结构图。 （2）当冷却水入口温度波动是主要干扰时，应怎样组成串级画出系统结构图。 （3）对上述两种不同控制方案选择控制阀的气开、闭形式及主、副控制器的正、反作用。 答：（1） （2）
（3 ）选择气闭，上述两种情况均为主控制器反作用，副控制器正作用。 3、某前馈-串级控制系统如图所示。已知： ;1 23)(;1)()(;2)(;9)()(012121+= =====s s G s G s G S G S G S G m m V C C ;1 25 .0)(;123)(02+=+= s s G s s G f 要求：（1）绘出该系统方框图。（2）计算前馈控制器的数学模型。3）假定控制阀为气开式，试确定各控 制器的正/反作用。 答：（1） ) (s G f ) (1s G c ) (s H ) (s R ) (2s G p ) (2s G c ) (s G d ) (1s G p ) (s Y ) (s D (2) )()()() ()(1)()(1)() ()(112222s G s G s H s G s G s G s G s G s D s Y p c p c p c d ++= )()()()()(1)()(1) ()()(1) ()() (11222212 222s G s G s H s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G p c p c p c p p c p c ff ++ ++=0 求的，Gff （s ）= （3）主为正作用，副为反作用。 3、有时前馈-反馈控制系统从其系统结构上看与串级控制系统十分相似. 请问如何区分它们 试分析图3所示的两个系统各属于什么系统 说明其理由.
过程控制系统考试知识点复习和总结终极版
过程控制系统考试知识点复习和总结 终极版 第五章复杂控制系统（串级、比值、均匀、分程、选择、前馈、双重控制）
串级控制系统 定义：采用不止一个控制器，而且控制器间相串接，一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值的系统。 调节过程： 当燃料气压力或流量波动时，加热炉出口温度还没有变化，因此，主控制器输出不变，燃料气流量控制器因扰动的影响，使燃料气流量测量值变化，按定值控制系统的调节过程，副控制器改变控制阀开度，使燃料气流量稳定。与此同时，燃料气流量的变化也影响加热炉出口温度，使主控制器输出，即副控制器的设定变化，副控制器的设定和测量的同时变化，进一步加速了控制系统克服扰动的调节过程，使主被控变量回复到设定值。 当加热炉出口温度和燃料气流量同时变化时，主控制器经过主环及时调节副控制器的设定，使燃料气流量变化保持炉温恒定，而副控制器一方面接受主控制器的输出信号，同时，根据燃料气流量测量值的变化进行调节，使燃料气流量跟踪设定值变
化，使燃料气流量能根据加热炉出口温度及时调整，最终使加热炉出口温度迅速回复到设定值。 特点： 能迅速克服进入副回路扰动的影响 串级控制系统由于副回路的存在，改进了对象特性，提高了工作频率 串级控制系统的自适应能力 设计： ⑴主、副回路 副回路应尽量包含生产过程中主要的、变化剧烈、频繁和幅度大的扰动，并力求包含尽可能多的扰动。设计副回路应注意工艺上的合理性；应考虑经济性；注意主、副对象时间常数的匹配 ⑵串级控制系统中主、副控制器控制规律 主控制器起定值控制作用，副控制器对主控制器输出起随动控制作用，而对扰动作用起定值控制作用。主被控变量要求无余差，副被控变量却允许在一定范围内变动。主控制器可采用比例、积分两作用或比例、积分、微分三作用控制规律，副控制器单比例作用或比例积分作用控制规律。 ⑶主、副控制器正、反作用的选择
过程控制模拟试题要点
过程控制模拟试题（一） 1、什么是过程控制系统? 其基本分类方法有哪几种? （5分） 2、什么是机理分析法建模? 该方法有何特点? （5分） 3、何谓调节阀的流通能力？对数流量特性有何特点？（5分） 4、何谓单回路系统？说明组成单回路系统各部分的作用。（10分） 5、选择调节器控制规律的依据是什么? 若已知过程的数学模型，怎样来选择PID控制规 律? （10分） 6、什么叫比值控制系统? 常用比值控制方案有哪些? 并比较其优缺点。（10分） 7、试推导单容过程数学模型（输入量为q1，被控量为h1）。（15分） 8、某生产过程中，冷物料通过加热炉对其进行加热。热物料温度必须满足生产工艺要求， 故设计下图所示温度控制系统流程图。试画出其框图，并确定调节阀的气开、气关形式和调节器的正、反作用。（20分） 加热炉 9、对于下图所示的加热炉串级控制系统，试画出系统的结构框图，并分析其工作过程。 与单回路系统相比，串级控制系统有哪些主要特点?（20分）
过程控制模拟试题（一）答案 1、答案 过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和过程检测控制仪表两部分组成的。 按过程控制系统的结构特点可进行如下分类： 1）反馈控制系统：反馈控制系统是根据系统被控量的偏差进行工作的，偏差值是控制的依据，最后达到消除或减小偏差的目的。 2）前馈控制系统：前馈控制系统直接根据扰动量的大小进行工作，扰动是控制的依据。由于它没有被控量的反馈，所以也称为开环控制系统。 3）前馈—反馈控制系统(复合控制系统)：开环前馈控制的最主要的优点是能针对主要扰动及时迅速地克服其对被控参数的影响；对于其余次要扰动，则利用反馈控制予以克服，使控制系统在稳态时能准确地使被控量控制在给定值上。 按给定值信号的特点可进行如下分类： 1）定值控制系统：就是系统被控量的给定值保持在规定值不变，或在小范围附近不变。 2) 程序控制系统：它是被控量的给定值按预定的时间程序变化工作的。控制的目的就是使系统被控量按工艺要求规定的程序自动变化。 3) 随动控制系统：它是一种被控量的给定值随时间任意变化的控制系统。其主要作用是克服一切扰动，使被控量快速跟随给定值而变化。 2、答案 机理建模： 是根据过程的内部机理(运动规律)，运用一些已知的定律、原理，如生物学定律、化学动力学原理、物料平衡方程、能量平衡方程、传热传质原理等，建立过程的数学模型。特点： 机理分析法建模的最大特点是当生产设备还处于设计阶段就能建立其数学模型。由于该模型的参数直接与设备的结构、性能参数有关，因此对新设备的研究和设计具有重要意义。另外，对于不允许进行试验的场合，该方法是唯一可取的。机理分析法建模主要是基于分析过程的结构及其内部的物理化学过程，因此要求建模者应有相应学科的知识。通常此法只能用于简单过程的建模。对于较复杂的实际生产过程来说，机理建模有很大的局限性，这是因为实际过程的机理并非完全了解，同时过程的某些因素如受热面的积垢、催化剂的老化等可能在不断变化，难以精确描述。另外，一般来说机理建模得到的模型还需通过试验验证。 3、答案 流通能力C表示执行器的容量，其定义为：调节阀全开，阀前后压差为0.1MPa，流体密度为1g／cm3时，每小时流过阀门的流体流量(体积(m3)或质量(kg))。 对数(等百分比)流量特性：
过程控制期末复习题
2-11简述积分控制规律 答：积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。2-12比例调节器和积分调节器有何不同 答：比例调节器的输出只取决于（输入偏差的现状），而积分调节器的输出则包含了（输入偏差量的全部历史） 2-13简述比例积分控制规律。答：比例部分能（迅速响应控制作用），积分部分则（最终消除稳态偏差）。 2-14微机控制的调速系统有什么特点答：（信号离散化，信息数字化）。 2-15旋转编码器分为哪几种各有什么特点答：绝对式编码器：常用语检测转角信号，若需要转速信号，应对转角微分。增量式编码器：可直接检测转速信号。2-16数字测速方法有哪些精度指标答：（分辨率，测速误差率）。 2-17采用旋转编码器的数字测速方法有（M，T，M/T）。高低全 2-18为什么积分需限幅答：若没有积分限幅，积分项可能很大，将产生较大的退饱和超调。 2-19简述带电流截止负反馈环节转速反馈调速系统机械特性的特点。 答：电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻KpKsR，导致当Id=Idcr 时，机械特性急剧下垂；比较电压Ucom与给定电压Un*作用一致，相当于把理想空载转速提高到n0`=(KpKs(Un*+Ucom))/(Ce(1+K))。 3-2由于机械原因，造成转轴堵死，分析双闭环直流调速系统的工作状态。（未验证） 答：电动机堵转则转速恒为零，在一定的给定下，偏差电压相当大，从而使ASR 迅速达到饱和，又电动机转速由于转轴堵死无法提升，故ACR无法退饱和，因此系统处于ASR饱和状态。 3-3双闭环直流调速系统中，给定电压Un*不变，增加转速负反馈系数α，系统稳定后转速反馈电压Un和实际转速n是增加、减小还是不变（已验证）答：转速反馈系数α增加，则转速反馈电压Un增加，给定电压Un*，则转速偏差电压减小，则ASR给定电压Ui*减小，则控制电压Uc减小，则转速n减小；转速n 减小，则转速反馈电压Un减小，直到转速偏差电压为零；故稳态时转速反馈电压Un不变，且实际转速n减小。 3-4双闭环直流调速系统调试时，遇到下列情况会出现什么现象（未通过验证，求姐）（1）电流反馈极性接反。（2）转速极性接反。 答：（1）由于电流环的正反馈作用，电枢电流将持续上升，转速上升飞快，电动机飞车。（2）由于转速环的正反馈作用，ACR无法退饱和，电动机转速持续恒流上升。 3-5某双闭环调速系统，ASR、均采用PI调节器，ACR调试中怎样才能做到Uim*=6V 时，Idm=20A；如欲使Un*=10V时，n=1000rpm，应调什么参数答：（1）调节电流反馈系数β=；（2）调节转速反馈系数α=。 3-6在转速、电流双闭环直流调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参数改变转速调节器的放大倍数Kn行不行（==|||）改变电力电子变换器的放大倍数Ks行不行改变转速反馈系数α行不行若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数 答：通常可以调节给定电压。改变Kn和Ks都不行，因为转速电流双闭环直流调速系统对前向通道内的阶跃扰动均有能力克服。也可以改变α，但目的通常是为了获得更理想的机械特性。若要改变堵转电流，应调节电流反馈系数β。
过程控制考试作业
自动化仪表与过程控制课程大作业 1、（15分）如图所示为加热炉的两种控制方案。试分别画出（a ）、（b ）所示两种情况的方框图，说明其调节过程并比较这两种控制方案的特点。 解：图A 为串级控制系统，主变量为加热炉出口温度T ，福变量为燃料油流量Q ，引入副变量Q 的目的是为了及时克服由于燃料油压力波动对主变量T 的影响，以提高主变量T 的控制质量。 图B 调节器TC 和FC 串级工作，但没有副回路，所以不是串级控制系统。如果FC 选为比例调节器，那么原油的流量变化仍能及时通过FC 来改变燃料油的流量，起到静态前馈作用，而TC 能根据被控量?的变化起到反馈作用。为前馈反馈控制系统，系统的被控变量时原油的出口温度T
两种控制系统的比较： （1）（1）串级控制包含一个主回路和一个副回路，改善了被控制过程的动态特性，增强了对一次和二次扰动的克服能力，提高了对回路参数变化的自适应能力。 （2）从前馈控制角度，由于增加了反馈控制，降低了对前馈控制模型的精度要求，并能对未选做前馈信号的干扰产生校正作用。从反馈控制角度，由于前馈控制的存在，对主要干扰作了及时的粗调作用，大大减少对控制的负担。 2、（20分）（用MATLAB仿真实现）某液位控制系统，在控制阀开度增加10%后，液位的响应数据如下： t(s) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 h(mm) 0 0.8 2.8 4.5 5.4 5.9 6.1 6.2 6.3 6.3 6.3 （3）如果用具有延迟的一阶惯性环节近似，确定其参数K,T，，并根据这些参数整定PI控制器的参数，用仿真结果验证之。 （4）解：（1）输入命令 （5）t=[0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100]; （6）h=[0 0.8 2.8 4.5 5.4 5.9 6.1 6.2 6.3 6.3 6.3]; （7）plot(t,h); （8）xlabel('时间t(s)'); （9）ylabel('液位h(mm)'); （10）grid on; （11）hold on; （12）[x,y]=ginput(1) （13）[x1,y1]=ginput(1) （14）gtext('tao=5.5326') （15）gtext('T=34.3')
过程控制系统模拟试题
过程控制系统试题 一、填空题（20'） 1、典型的过程控制系统由控制器、执行机构、被控对象和测量变送装置等环节构成。 2、对过程控制系统的基本性能要求有三点，分别为稳定性、快速性、和准确性。 3、根据使用的能源不同，调节阀可分为气动调节阀、液动调节阀和电动调节阀三大类。 4、扰动通道静态放大系数越大，则系统的稳态误差越大。控制通道的静态放大系数越大，表示控制作用越灵敏，克服扰动能力越强。 5、串级控制系统主回路一般是一个定值控制系统，副回路一般是一个随动控制系统。 6、常用的解耦控制设计方法有前馈补偿解耦、反馈解耦法、对角解耦法、单位阵解耦法。 二、单项选择题（10'） 1、在过程控制系统过渡过程的质量指标中,( C )是衡量系统快速性的质量指标。 A）最大偏差B）衰减比C）振荡周期D）余差 2、下列叙述中不是串级控制系统的特点的是( C ) A．结构上由两个闭环组成B．对二次扰动有很明显的克服作用C．系统中有两个调节阀D．提高了整个系统的响应速度 3、串级控制系统系统中存在的二次扰动来源于它的（B）
A）主回路B）副回路C）主副回路都有D）不能确定 4、下面前馈控制系统中对过程的控制质量没有影响的是（D） A）控制通道放大倍数Ko B）扰动通道放大倍数Kf C）扰动通道时间常数D）扰动通道纯滞后时间 5、用于迅速启闭的切断阀或两位式调节阀应选择( A )特性的调节阀。 A、快开特性 B、等百分比特性 C、线性 D、抛物线特性 三、判断题（10'） 1、串级控制系统中应使主要和更多的干扰落入副回路。（√） 2、过程控制系统的偏差是指设定值与测量值之差。（√） 3、扰动量是作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素（×）答案：扰动量是除操纵变量外作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。 4、对干扰通道时间常数越小越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易。（×） 答案：时间常数越大越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易 5、串级控制系统中主调节器以“先调”、“快调”、“粗调”克服干扰。（×）答案：串级控制系统中主调节器以“慢调”、“细调”作用，使主参数稳定在设定值上，副调节器则以“先调”、“快调”、“粗调”克服干扰。 6、测量滞后一般由测量元件特性引起，克服测量滞后的办法是在调节规律中增加积分环节。（×） 答案：微分作用能起到超前调节的作用，因此能克服纯滞后；积分作用能克服余差。
过程控制与自动化仪表(复习要点)
填空30 问答20 分析10 设计15 计算分析25 第一章： 什么是过程控制？过程控制是生产过程自动化的简称。它泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或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。 过程控制系统的组成：被控对象和自动化仪表（包括计算机）两部分组成。（被控参数，控制参数，干扰量f(t)，设定值r(t)，反馈值z(t)，偏差e(t)，控制作用u(t)） 过程控制系统的分类：按结构不同：（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；按定值不同：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）顺序控制系统 过程控制系统的性能指标：根据稳定性、快速性、准确性的要求提出以下 单向性能指标：（1）衰减比（2）最大动态偏差和超调量（3）参与偏差（4）调节时间、峰值时间和振荡频率 综合性能指标：（1）偏差绝对值积分IAE（2）偏差平方积分ISE（3）偏差绝对值与时间乘积积分ITAE（4）时间乘偏差平方积分ITSE 第二章： 检测误差的类型、怎样克服？ 1、检测误差的描述 （1）真值所谓真值是指被测物理量的真实（或客观）取值。在当前现行的检测体系中，许多物理量的真值是按国际公认的公式认定的，即用所谓“认定设备”的检测结果作为真值。（2）最大绝对误差绝对误差是指仪表的实测示值x与真值x a的最大差值，记作△，即△=x-x a （3）相对误差δ=△/x a *100% （4）引用误差γ=△/（x max-x min）*100% （5）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所出现的误差。 （6）附加误差附加误差是指仪表的使用条件偏离了规定的标准条件所出现的误差。 2、检测误差的规律性 （1）系统误差系统误差是指对同一被测参数进行多次重复测量时，按一定规律出现的误差。克服系统误差的有效方法之一是利用负反馈结构。 （2）随机误差或统计误差当对同一被测参数进行多次重复测量时，误差绝对值的大小和符号不可预知地随机变化，但就总体而言具有一定的统计规律性，通常将这种误差称为随机误差或统计误差。引起随机误差的原因很多且难以掌握，一般无法预知，只能用概率和数理统计的方法计算它出现的可能性的大小，并设计合适的滤波器进行消除。 （3）粗大误差又称疏忽误差。这类误差是由于测量者疏忽大意或环境条件的突然变化而引起的。对于粗大误差，首先应设法判断是否存在，然后再将其剔除。 检测仪表的组成：传感器、变送器 检测仪表的基本特性 固有特性：（1）精确度及其等级（2）非线性误差（3）变差（4）灵敏度和分辨力（5）漂移（6）动态误差
过程控制仪表和装置考试试卷
一、填空题（每题2分，共20分） （1）控制仪表防爆措施主要有隔爆型和本质安全性。 （2）智能仪表的能源信号是24V ，标准传输信号是4~20mA 。电Ⅲ仪表的能源信号是24V ，标准传输信号是4~20mA （3）电气转换器是将4~20MA 信号转换为0.02~0.1MP 信号的设备。 （4）在PID控制器中，比例度越大系统越稳定；积分时间越短，积分作用越强；微分时间越长，微分作用越强。 （5）手动操作是由手动操作电路实现的，手动操作电路是在比例积分电路的基础上附加软手动操作电路和硬手动操作电路来实现的。 （6）DDZ-Ⅲ型控制器有自动（A）、软手动（M）、硬手动(H) 三种工作状态。 （7）执行器按所驱动的能源来分，有电动执行器、气动执行器、液动执行器三大类。 （8）常用的安全栅有：齐纳式安全栅和变压器隔离式安全栅。 （9）气动阀门定位器是按力矩平衡原理工作的，具有精确定位的功能的作用。 （10）电气阀门定位器是按力矩平衡原理工作的，即具有电器转换器的作用，又具有精确定位的功能的作用。 二、名词解释(每题4分，共20分) （1）流量系数C 流量系数C：流量系数C的定义为:在控制阀全开, 阀两端压差为100kPa, 流体密度为1g/cm3时，流经控制阀的流体流量(以m3/h 表示)。 （2）“虚短” “虚短”；差模输入电压为零，即Ud＝0； （3）“虚断” “虚断”；输入端输入电流为零，即ii＝0。 （4）控制规律： 控制规律，就是指控制器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律 （5）反作用执行机构 反作用执行机构:当来自控制器或阀门定位器的信号压力增大时，阀杆向下动作的叫正作用执行机构(ZMA 型)；当信号压力增大时，阀杆向上动作的叫反作用执行机构(ZMB 型)。 三、简答题(每题8分，共40分) 1、试述热电偶温度变送器的工作原理。 热电偶温度变送器与热电偶配合使用，可以把温度信号转换为4～20mA、1～5V的标准信号。它由量程单元和放大单元两部分组成，如图2.30所示。 热电偶温度变送器的放大单元包括放大器和直流/交流/直流变换器两部分，放大器由集成运算放大器，功率放大器、隔离输出和隔离反馈电路组成，后者有变换器和整流、滤波、稳压电路组成。放大单元的作用是将量程单元送来的毫伏信号进行电压放大和功率放大，输出统一的直流电流信号Io（4～20mA）和直流电压信号VO（1～5V）。同时，输出电流又经隔离反馈转换成反馈电压信号Vf，送至量程单元。热电偶温度变送器的量程单元原理电路如图2.34所示，它由信号输入回路①，零点调整及冷端补偿回路②，以及非线性反馈回路③等部分组成。