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过程控制知识考试题库一、选择题1. 过程控制的基本原理是什么？A. 开环控制B. 闭环控制C. 线性控制D. 非线性控制2. 以下哪个不是过程控制系统的组成部分？A. 传感器B. 执行器C. 显示器D. 电源3. PID控制器中的I代表什么？A. 比例（Proportional）B. 积分（Integral）C. 微分（Derivative）D. 增益（Gain）4. 过程控制中，什么是反馈？A. 系统输出的信号B. 系统输入的信号C. 系统内部的信号D. 系统外部的信号5. 以下哪个是过程控制系统的典型应用？A. 温度控制B. 压力控制C. 流量控制D. 所有以上选项二、填空题6. 过程控制中，______ 用于测量过程变量。
7. 过程控制系统的目的是维持过程变量在______ 附近。
8. PID控制器的输出信号是比例项、积分项和______ 的组合。
9. 在过程控制中，______ 可以用于消除系统的稳态误差。
10. 过程控制系统的稳定性可以通过______ 判据进行判断。
三、简答题11. 简述开环控制系统与闭环控制系统的区别。
12. 解释什么是过程控制中的超调量，并说明它对系统性能的影响。
13. 描述PID控制器的工作原理，并解释各参数如何影响控制效果。
14. 什么是控制回路的死区？它在实际应用中的作用是什么？15. 举例说明过程控制系统在工业生产中的应用。
四、计算题16. 假设有一个简单的PID控制系统，其比例增益Kp=2，积分时间Ti=1秒，微分时间Td=0.5秒。
如果设定值为10，实际值为8，初始时刻t=0，求在t=1秒时系统的输出值。
五、案例分析题17. 某化工厂需要控制反应器内的温度，以保证化学反应的顺利进行。
请根据以下信息设计一个合适的过程控制系统：- 温度测量范围：100°C至200°C- 允许的最大超调量：5%- 控制精度：±1°C- 反应器热容量：5000 J/°C- 环境温度：25°C- 反应器加热器功率：10 kW六、论述题18. 论述现代过程控制系统中数字控制技术的优势及其在工业自动化中的应用。
过程控制系统试卷及答案
过程控制系统试卷及答案Credit is the best character, there is no one, so people should look at their character first.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”..2控制作用发生时间方面：反馈控制器的动作总是落后于扰动作用的发生;是一种“不及时”的控制；扰动发生后;前馈控制器及时动作..3控制结构方面:反馈为闭环控制;存在稳定性问题;即使闭环环节中每个系统都是稳定的;但闭环后稳定与否;还需要进一步分析；前馈属于开环控制;各环节稳定;系统必然稳定..4校正范围方面：反馈对各种扰动都有校核作用；前馈;只对被校核的前馈扰动有校正作用;其他则没有..5控制规律方面：反馈通常是P PI PD PID等典型规律；前馈控制规律较为复杂;不好掌握..3、控制器正反方向判断答：所谓作用方向;就是指输入作用后;输出的变化方向..当输入增加时;输出也增加;则成该环节为“正环节”;反之;当输入增加时;输出减少;则称“反作用”..具体步骤1;判断被控对象的正/反作用那个方向;主要由工艺机理确定..2确定执行器的正/反作用方向由安全工艺条件决定..3确定广义对象的正/反作用方向4确定执行器的正/反作用方向4、如图所示的压力容器;采用改变气体排出量以维持容器内压力恒定：1调节阀应选择气开式还是气关式请说明原因..2压力控制器PC应为正作用还是反作用请说明原因..答：1应选择气关式..因为在气源压力中断时;调节阀可以自动打开;以使容器内压力不至于过高而出事故..2 调节阀应选择气关式;则压力控制器PC应为反作用.. 当检测到压力增加时;控制器应减小输出;则调节阀开大;使容器内压力稳定.. 或：当检测到压力减小时;控制器应增大输出;则调节阀开小;使容器内压力稳定..四、分析与计算题第1小题8分;第2小题12分本题20分1、本小题8分如下图所示的隔焰式隧道窑烧成带温度控制系统;烧成带温度是被控变量;燃料流量为操纵变量..试分析： 1该系统是一个什么类型的控制系统画出其方框图；2确定调节阀的气开、气关形式;并说明原因..答：1该系统是一个串级控制系统;其方框图为：2当调节阀气源出现故障失去气源时;为保证系统安全;应使阀门处于关闭位置;故调节阀采用气开式..2、本小题12分如下图所示的液体储罐;设进水口和出水口的体积流量分别是 q1和 q o ; 输出变量为液位h;储罐的横截面积为A ..试建立该液体储罐的动态数学模型 HS/Q t S过程控制试题库答案一;填空题1．一般一个简单控制系统由检测/变送装置、被控对象、调节器和执行机构组成..2．过程控制系统常用的参数整定方法有：经验法、衰减曲线法、稳定边界法/临界比例度法和响应曲线法..3．在PID调节器中;调节器的Kc越大;表示调节作用越强;Ti值越大;表示积分作用减弱;Td值越大表示微分作用增强..4．常见的过程计算机控制系统分为下列几种典型形式：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督计算机控制系统、集散控制系统和现场总线控制系统..5．在闭环控制系统中;根据设定值的不同形式;又可分为定值控制系统;随动控制系统和程序控制系统..1定值控制系统特点：设定值是固定不变；作用：保证在扰动作用下使被控变量始终保持在设定值上..2随动控制系统特点：设定值是一个变化量；作用：保证在各种条件下系统的输出及时跟踪设定值变化..3程序控制系统特点：设定值是一个按一定时间程序变化的时间函数；作用：保证在各种条件下系统的输出按规定的程序自动变化..6．热电偶温度计的基本组成部分部分是热电偶、测量仪表、连接热电偶和测量仪表的导线..7．串级控制系统能迅速克服进入副回路的扰动;改善主控制器的广义对象特性;容许副回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系统的控制品质..8定值控制系统是按偏差进行控制的;而前馈控制是按扰动进行控制的；前者是闭环控制;后者是开环控制..9.保证控制系统成为负反馈10.干扰量的变化11.正确;迅速;可靠12.改善动态性能13.微分二;选择题1.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.克服调节对象的纯滞后τ0.C.克服调节对象的惯性滞后时间常数T;容量滞后τc3.定值调节是一种能对A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D.设定值的变化4.定值调节系统是X环调节;前馈系统是X环调节B..A．开;闭B．闭;开C．开;开D．闭;闭5.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D.先增大后减小6.成分、温度调节系统的调节规律;通常选用C..A.PIB.PDC.PID7..流量、压力调节系统的调节规律;通常选用A..A.PIB.PDC.PID8.液位调节系统的调节规律;通常选用D..A.PIB.PDC.PIDD.P9.A10.调节系统中调节器正、反作用的确定是根据B：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..11.单纯的前馈调节是一种能对C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12.定值调节是一种能对A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13.热电偶温度计CA是利用两个相互接触金属导体的温差电动势特性进行测温的..B是利用两个相互接触金属导体的接触电动势特性进行测温的..C是利用两个相互接触金属导体的温差电动势和接触电动势特性进行测温的..D是利用两个非接触金属导体的温差电动势和接触电动势特性进行测温的..14.下面的叙述中哪一个是最为合理的DA控制系统的时间滞后现象主要是由于被控对象的惯性特性引起的..B控制系统的时间滞后现象主要是由于检测装置的安装位置引起的..C控制系统的时间滞后现象对控制系统的稳定性无影响..D以上三种叙述都不完整..15.D16.DCS的中文含意是：BA比例、积分、微分控制..B分布式控制系统..C可编程序控制器..D以上三个都不正确..三．判断1.×2.与DCS相比;Fieldbus的主要技术优点之一是实现了控制系统彻底的分散√3.热电阻温度计需要进行冷端补偿才能正常工作..×4.PID的含义是比例、积分和微分..√5.前馈控制系统是一种定值控制;一般情况下前馈控制可以单独使用..×6.用Smith补偿器来处理大时延控制对象时;不必要提供精确的对象数学模型..×7.被控对象特性是指被控对象输入与输出之间的关系..√8.串级控制系统中的副控制器给定值是由主控制器的输出决定的;所以副控制器相当于一个闭环定值控制系统..×9.衰减比n表示系统过渡过程曲线变化两个周期后的衰减快慢..×10.热电阻温度计和热电偶温度计一样;测温时需要进行温度补偿..×11.一个单回路控制系统由控制器、执行器、检测变送装置和被控对象组成..√12.在比值控制系统中;一般选择易调节的量为主变量;易测量的量为副变量..×18.DDC的中文含义是直接数字控制.. √19.被控对象的动态特性是描述被控对象输入输出关系动态特征的.. √ 20.串级控制系统适用于容量滞后较小的生产工艺过程.. ×21.前馈控制系统一般可单独使用;因为其控制精度高;且不受外界干扰影响..×22.前馈控制与定值控制的原理相同;都是以偏差进行调解的.. ×23.被控对象的存滞后时间常数是由于其自身的惯性特性引起的.. ×24.在串级控制中;副控制器的输入值为主控制器的输出.. √四．简答题13.什么是定值控制系统答案：定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统..定值控制系统的作用是克服扰动对被控变量的影响;使被控变量最终回到设定值或其附近.以后无特殊说明控制系统均指定值控制系统而言..14.什么是随动控制系统答案：随动控制系统的设定值是不断变化的;随动控制系统的作用是使被控变量能够尽快地;准确无误地跟踪设定值的变化而变化..15.什么是程序控制系统答案：程序控制系统的设定值也是变化的;但它是一个已知的时间函数;即设定值按一定的时间程序变化..16.什么是调节被控对象;给定值和偏差答案：自动调节系统的生产设备叫做调节对象或简称对象;而生产中要求保持的工艺指标;称为给定值..对于自动调节系统中;习惯采用给定值R减去测量值Y作为偏差e;即e=R-Y;给定值R大于测量值Y时为正偏差;而给定值R小于测量值Y时为负偏差..17.简述建立对象的数学模型两种主要方法:每写出1 种方法的得2分答案：一是机理分析法：机理分析法是通过对对象内部运动机理的分析;根据对象中物理或化学变化的规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处理后推导出的对象特性方程..通过这种方法得到的数学模型称之为机理模型;它们的表现形式往往是微分方程或代数方程.. 二是实验测取法：实验测取法是在所要研究的对象上;人为施加一定的输入作用;然后;用仪器测取并记录表征对象特性的物理量随时间变化的规律;即得到一系列实验数据或实验曲线..然后对这些数据或曲线进行必要的数据处理;求取对象的特性参数;进而得到对象的数学模型..18. 写出一个带有纯时间滞后的一阶惯性线性定常被控对象的传递函数表达式;说明个参数含义 K——放大系数——滞后时间——惯性时间常数 19.答：如果有一个输入量作用于过程;通过过程后被放大K倍.. 20.答：时间常数越大;系统反应越慢;T越小;系统反应越快.. 21.答：当输入量输入受控过程时;受控变量并没有马上动作;而是需要一定的时间才发生变化.. 22.答：机理分析法是通过对过程内部运行机理的分析;根据其物理或化学变化规律;在忽略一些次要因素或做出一些近似处理后得到过程特性方程;其表现形式往往是微分方程或代数方程..这种方法完全依赖先验知识;所得到的模型称为理模型..机理分析法一般限于简单过程的数学模型建立..23.简述用机理分析方法建立被控对象数学模型的步骤机理建模的一般步骤如下：1)根据实际工作情况和生产过程要求;确定过程的输入变量和输出变量..2 依据过程的内在机理;利用适当的定理定律;建立原始方程..3 确定原始方程式中的中间变量;列写出中间变量与其他因素之间的关系..4 消除中间变量;即得到输入输出变量的微分方程..5 若微分方程是非线性的;则需要进行线性处理..6 标准化;将于输入有关的各项放在等号右边;与输出有关的各项放在等号左边;并按降幂排序..24简述建立被控对象数学模型的实验测试方法实验测取法是在所要研究的对象上;人为施加一定的输入作用;然后;用仪器测取并记录表征对象特性的物理量随时间变化的规律;即得到一系列实验数据或实验曲线..然后对这些数据或曲线进行必要的数据处理;求取对象的特性参数;进而得到对象的数学模型..25建立被控对象数学模型的常用实验测试方法有哪些主要有阶跃信号法和矩形脉冲法26.什么叫绝对压力、表压及真空度它们的相互关系是怎样的答案：绝对压力：绝对真空下的压力称为绝对零压;以绝对零压为基准来表示的压力叫绝对压力.. 表压力：当绝对压力大于大气压力时;绝对压力高于大气压力的数值称为表压力;简称表压.. 真空度：当绝对压力小于大气压力时;绝对压力低于大气压力的数值称为真空度或负压..27.简述PID调节器cK、iT和dT的作用是什么答案：在PID调节器中;cK越大;表示调节作用越强;iT值越大;表示积分作用减弱;dT值越大表示微分作用增强..28.有一流量调节系统;信号传输管线很长;因此;系统产生较大的传送滞后..有人设想给调节器后加微分器来改善系统特性;试问这种设想合理否为什么若不合理;应采取什么措施合理答案：这种设想不合理;因为信号传送滞后是纯滞后;而微分作用不能克服纯滞后.. 解决这一问题合理的措施是采用1：1继动器加在信号传输线之间;以增大信号流速;从而减小传输滞后;改善系统特性..29.利用微分作用来克服控制系统的信号传递滞后的设想是否合理与正确答案：这种设想不合理;因为信号传送滞后是纯滞后;而微分作用不能克服纯滞后..合理的措施是采用1：1继动器加在信号传输线之间;以增大信号流速;从而减小传输滞后;改善系统特性..30.通常在什么场合下选用比例P;比例积 PI;比例积分微分PID调节规律答案：比例调节规律适用于负载变化较小;纯滞后不太大而工艺要求不高又允许有余差的调节系统.. 比例积分调节规律适用于对象调节通道时间常数较小;系统负载变化不大需要消除干扰引起的余差;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..31.试简述临界比例度法及其特点..答案：临界比例度法是在纯比例运行下通过试验;得到临界比例度靠和临界周期Tk;然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值.. 这种方法比较简单、易于掌握和判断;适用于一般的控制系统..但是不适用于临界比例度小的系统和不允许产生等幅振荡的系统;否则易影响生产的正常进行或造成事故..32.试简述衰减曲线法及其特点..答案：衰减曲线法是在纯比例运行下通过使系统产生衰减震荡;得到衰减比例度s和衰减周期sT或上升时间升T;然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值.. 这种方法比较简便;整定质量高;整定过程安全可靠;应用广泛;但对于干扰频繁;记录曲线不规则的系统难于应用..33.什么是检测元件能将被测的变量参数直接转换成适合于测量形式的元件或器件.. 例如;测量温度的检测元件热电偶;能将温度转换成毫伏信号;用于显示和控制..34.什么是变送器传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称;通常由敏感元件和转换元件组成.. 当传感器的输出为规定的标准信号时;则称为变送器..。
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填空1 前馈控制一般有四种结构形式，分别为：（ ），（ ）， （ ），（ ）。
2 工业上PID 控制器一般可以分为四类，分别为：（ ），（ ），（ ），（ ）。
（1） Smith 预估补偿控制对给定值的跟随效果比对干扰量的抑制效果要好（ ） (2) 在PID 控制中，若系统震荡剧烈，则应加大积分信号（ ）（3） 在PID 控制中，为了提高系统的响应速度，则应加大比例信号（ ） （4） 在控制系统中，控制通道时间常数的大小反映了控制作用的强弱（ ） （5） 增量型PID 算式仅仅是计算方法上的改进，并没有改变位置型PID 算式的本质（ ） （6） 串级控制系统的主回路可以看成是一个定值控制系统（ ） （7） 在模糊控制中，隶属度函数值一般不会大于1 （ ）（8） 在解耦控制中，若Λ矩阵的元素λ越接近1，表示相关通道受耦合的影响越小（ ） （9） 在选择性控制中，总有一个控制器（调节器）处于开环状态 （ ） (10) 分程控制本质上是一个单回路控制系统 （ ） (10) 均匀控制结构上与单回路控制系统完全相同 （ ）（11）自衡的非振荡过程传递函数一般可写为：s e Ts s Ks G τ-+=)1()(( )（12）不论前馈还是反馈控制系统扰动滞后f τ都不会影响控制系统的品质( ) （13）任何串级控制系统副对象的动态滞后总是比整个对象的动态滞后大( ) （14）前馈控制系统属于开环控制系统 ( )（15）在解耦控制中，相对增益λ为负值，表示严重关联 ( ) （16）实验室控制AE2000A 的控制方式中没有计算机控制( ) （17）在实验室DCS 中，JX-300的所有卡件均为热插拔卡件 ( )（18）鲁棒控制是基于含有不确定性的非精确数学模型来设计系统控制器。
( ) （19）鲁棒控制中，小增益定理给出了多变量系统稳定的充要条件( )（20）微分作用在高频下有大的振幅比，所以存在高频噪声的地方可以采用微分（ ）(21) 均匀控制的控制器参数整定目标和方法与单回路控制系统完全相同 （ ）(22) 在PID 控制中，若系统的超调量过大，则可以通过减小比例系数的大小修正（ ） （23） 在PID 控制中，通过加入积分控制实现系统的无静差控制（ ）（24） 在控制系统中，控制通道时间常数的大小反映了控制作用的强弱（ ） （25） 在控制系统中，扰动通道滞后时间常数的大小反映了扰动作用的强弱（ ） （26） 串级控制系统的副回路可以看成是一个定值控制系统（ ）（27） Smith 预估补偿控制效果的好坏依赖于系统的数学模型的精度（ ） （28）内模控制本质上时一种特殊的Smith 预估补偿控制（ ）（29）前馈控制系统本质上与反馈控制系统是一样的 ( )（30）在解耦控制中，相对增益λ无穷大，表示严重关联 ( )（31）串级控制系统副对象的动态滞后总是比整个对象的动态滞后小( )一 1到10， 14，15，17，18，22，23 ，30，31对 ， 其他都错⨯二 对象建模 （10）如图所示，液位过程的输入量为q 1，流出量为q 3，相应的液位高度h 为被控参数，c 为相应的容量系数，设R 为相应的线性液阻。
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3、与单回路控制相比，串级控制系统具有哪些特点？答：1.减小了被控对象的时间常数，缩短了控制通道，使控制作用更加及时。
2.提高了系统的工作频率，使振荡周期减小，调节时间缩短，系统的快速性提高了。
3.对于二次干扰有很强的客服能力，对克服一次干扰也有一定的提高。
4.对负荷或操作条件的变化有一定的适应能力。
11． 如图所示的测温系统中，热电偶的分度号为K ，当被测实际温度是600℃时，仪表指示为多少？（10分）温度℃20 50 550 560 570 580 590 600 610 K(mV)0.798 2.022 22.772 23.198 23.624 24.050 24.476 24.902 25.327解：设电子电位差计读数为T ℃，则输入电子电位差计的电势为E 入=E(T,20)铜导线上不产生电势，因而输入显示仪表的电势E 入=E(600,50) (3分)于是有： E(T,20)= E(600,50) (3分) 即 E(T,0)= E(600,50)＋ E(20,0)=24.902-2.022＋0.798=23.678(mV) (2分)由所附分度表可知，在570℃～580℃之间，每1℃对应的mV 值为0.0426 所以有（23.678-23.624）÷0.0426=1.3℃即仪表示值为T=570+1.3=571.3℃3、简述“积分饱和现象”产生的内因和外因。
答：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。
在偏差长期存在的条件下，控制器输出会不断增加或减小，直到极限值引起积分饱和。
25℃ 50℃ XWC K 20℃ 600℃ K 铜导线控制器增益Kc或比例度PB增益Kc 的增大（或比例度PB下降），使系统的调节作用增强，但稳定性下降；积分时间Ti积分作用的增强（即Ti 下降），使系统消除余差的能力加强，但控制系统的稳定性下降；微分时间Td微分作用增强（即Td 增大），可使系统的超前作用增强，稳定性得到加强，但对高频噪声起放大作用，主要适合于特性滞后较大的广义对象，如温度对象等。
过程控制系统复习题
过程控制系统复习题一.选择题（每题2分，共10题，共20分）1.过程控制系统由几大部分组成，它们是：( C )A.传感器、变送器、执行器B.控制器、检测装置、执行机构、调节阀门C. 控制器、检测装置、执行器、被控对象D. 控制器、检测装置、执行器2. 在简单控制系统中，接受偏差信号的环节是( B )。
A .变送器 B. 控制器, C. 控制阀 D. 被控对象3. 串级控制系统主、副对象的时间常数之比，T01/T02＝( )为好，主、副回路恰能发挥其优越性，确保系统高质量的运行。
A. 3～10B. 2～8C. 1～4D. 1～24. 过渡过程品质指标中，余差表示( )。
A.新稳态值与给定值之差B.测量值与给定值之差C.调节参数与被调参数之差D.超调量与给定值之差5.PID调节器变为纯比例作用，则( )。
A. 积分时间置∞、微分时间置∞B. 积分时间置0、微分时间置∞C. 积分时间置∞，微分时间置0D. 积分时间置0，微分时间置06.( )在阀芯行程比较小时，流量就比较大，随着行程的增加，流量很快地达到最大。
A. 快开流量特性B. 线性流量特性C. 抛物线流量特性D. 等百分比流量特性7.闭环控制系统是根据( )信号进行控制的。
A.被控量B.偏差C.扰动D.给定值8.衡量控制准确性的质量指标是( )。
A.衰减比B.过渡过程时间C.最大偏差D.余差9.对象特性的实验测取常用的方法是( )。
A.阶跃响应曲线法B.频率特性法C.比例积分法D．最小二乘法10.用于迅速启闭的切断阀或两位式调节阀应选择( )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11.调节具有腐蚀性流体，可选用( )阀。
A.单座阀B.双座阀C.蝶阀D．隔膜阀12.调节阀接受调节器发出的控制信号，把( )控制在所要求的范围内，从而达到生产过程的自动控制。
A. 操纵变量B.被控变量C. 扰动量D. 偏差13.串级调节系统主调节输出信号送给( )。
过程控制复习题整理
一、填空1、一般一个简单控制系统是由控制器、执行机构、被控对象、传感器等环节组成。
2、惯性环节的传递函数是1/(TS+1) ,微分环节的传递函数是TS.3、控制装置与被控对象之间只有顺向控制而无反向联系时，称这种控制方式为开环控制。
4、某两线制电流输出型温度变送器的产品说明书注明其量程为0～200摄氏度，对应输出的电流为4～20mA，当测的输出电流I=12mA时的被测温度为100摄氏度。
5、阀门气开、气关的选择主要从工艺生产上安全要求出发，考虑原则是：信号压力中断时，应保证设备和操作人员的安全，控制进入设备易燃气体的控制阀，应选用气开方式，以防爆炸。
（气开、气关）6、闭环控制系统是通过设定值与测量值的差值来实现控制作用，故这种控制被称为按误差控制或反馈控制。
7、过渡过程的品质指标有最大偏差或超调量、衰减比、余差等。
8、常用热电阻有铂热电阻和铜热电阻。
9、执行器按其能源形势可分为液动、气动、电动三大类。
10、调节阀的理想流量特性有直线、对数、抛物线、快开。
→，微分时间T D=0时，调节器呈P 调节特性。
11、对PID调节而言，当积分时间Tot∞12、在PID调节器中，调节器的K C越大，表示调节作用越强，Ti值越大表示积分作用越弱，TD值越大表示微分作用越强。
13、过程控制系统常用的参数整定方法有：衰减曲线、相应曲线、经验法、临街比列法。
14、生产过程对控制系统的要求可归纳为稳定性、快速性、准确法。
二、判断1、（×）等幅振荡是过渡过程基本形式之一，如果系统出现等幅振荡，则该系统是稳定的。
2、（√）过程控制系统中，需要控制的工艺设备（塔、容器、贮槽等）、机器称为被控对象。
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：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、（√）过程控制系统的偏差是指设定值与测量值之差。
5、（√）由控制阀操纵，能使被控变量恢复到设定值的物料量或能量即为操纵变量。
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《过程控制》试题库第1-2章试题单选题1.生产过程中引起被控量偏离其给定值的各种因素称为（）。
答案BA．被控量B．扰动C．控制量D．给定值2. 当被控量受到扰动偏离给定值后，使被控量恢复为给定值所需改变的物理量称为（）。
答案CA．被控量B．扰动C．控制量D．给定值3. 自动控制系统按照给定值进行分类，可以分成：（）、程序控制系统和随动控制系统。
BA．闭环控制系统B．定值控制系统C．开环控制系统D．简单控制系统4. 自动控制系统按照给定值进行分类，可以分成：定值控制系统、（）和随动控制系统。
BA．闭环控制系统B．程序控制系统C．开环控制系统D．简单控制系统5.自动控制系统按照给定值进行分类，可以分成：定值控制系统、程序控制系统和（）。
BA．闭环控制系统B．随动控制系统C．开环控制系统D．简单控制系统6.给定值在系统工作过程中保持不变，从而使被控量保持恒定，这样的系统称为（）。
DA．开环控制系统B．程序控制系统C．随动控制系统D．定值控制系统7.控制系统的给定值是时间的确定函数，这样的系统称为（）。
BA．开环控制系统B．程序控制系统C．随动控制系统D．定值控制系统8.控制系统的给定值按事先不确定的随机因素改变，这样的系统称为（）。
CA．开环控制系统B．程序控制系统C．随动控制系统D．定值控制系统9.自动控制系统按照结构进行分类，可以分成：（）、开环控制系统和复合控制系统。
BA．开环控制系统B．闭环控制系统C．复合控制系统D．随动控制系统10.自动控制系统按照结构进行分类，可以分成：闭环控制系统、（）和复合控制系统。
AA．开环控制系统B．闭环控制系统C．复合控制系统D．随动控制系统11.自动控制系统按照结构进行分类，可以分成：闭环控制系统、开环控制系统和（）。
CA．开环控制系统B．闭环控制系统C．复合控制系统D．随动控制系统12.（）是按被控量与给定值的偏差进行控制的。
BA．开环控制系统B．闭环控制系统C．程序控制系统D．随动控制系统13.（）中不存在反馈回路，控制器只根据直接或间接的扰动进行控制。
过程控制考试题库(终结版)要点
1．（5分）某控制系统用稳定边界法分别整定控制器参数，已知临界比例度%25=k δ，min 5.4=k T ，试分别确定用PI 和PID 作用时的控制器参数。
稳定边界法计算表如下。
解：对于PI 控制器查表得：55.0%252.22.2=⨯==k P δ 825.35.485.085.0=⨯==k I T T对于PI D 控制器查表得：55.0%252.22.2=⨯==k P δ 825.35.485.085.0=⨯==k I T T 585.05.413.013.0=⨯==k D T T2．（5分）某控制系统用4：1衰减曲线法分别整定控制器参数。
将积分时间调至最大，微分时间调至最小，对系统施加阶跃信号，经过调节后系统的衰减比为4：1，此时记录下来的比例度56%s δ=和时间参数 5.1min s T =。
试分别确定用PI 和PID 作用时的控制器参数。
4：1衰减曲线整定经验参数表如下。
解：对于PI 控制器查表得：1.2 1.256%0.67s P δ==⨯= 0.50.5 5.12.55I k T T ==⨯=对于PI D 控制器查表得：0.80.856%0.48s P δ==⨯= 0.30.3 5.1 1.53I k T T ==⨯= 0.10.1 5.10.51D s T T ==⨯=3．（10分）一个流量双闭环比值控制系统如题5.2图所示。
其比值用DDZ-Ⅲ型乘法器实现。
已知31max 26500/Q m h =，32max 32000/Q m h =。
求：a) 画出控制系统的结构图。
b) 当016I mA =时，比值控制系统的比值K 及比值系数'K 分别为多少。
c) 待比值系统稳定时，测得116I mA =，试计算此时的2I 为多大。
题5.2图 流量双闭环比值控制系统原理图解： 1)由于 4160+⨯'=K I 得 ()04/16(164)/160.75K I '=-=-=②所以1max2maxQ K KQ '=① 2max 1max 320000.750.926500Q K K Q '==⨯=② 2)由仪表的比例系数定义，214'4I mA K I mA-=- ①得：21'(4)4I K I mA mA =-+②即：20.9(104)49.4I mA =⨯-+=②4．一个比值流量控制系统用DDZ-Ⅲ型乘法器来进行比值运算，其原理图如题3图所示。
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填空1 前馈控制一般有四种结构形式，分别为：（），（），（），（）。
2 工业上PID控制器一般可以分为四类，分别为：（），（），（），（）。
（1）Smith预估补偿控制对给定值的跟随效果比对干扰量的抑制效果要好（）(2) 在PID控制中，若系统震荡剧烈，则应加大积分信号（）（3）在PID控制中，为了提高系统的响应速度，则应加大比例信号（）（4）在控制系统中，控制通道时间常数的大小反映了控制作用的强弱（）（5）增量型PID算式仅仅是计算方法上的改进，并没有改变位置型PID算式的本质（））（6）串级控制系统的主回路可以看成是一个定值控制系统（）（7）在模糊控制中，隶属度函数值一般不会大于1 （??在解耦控制中，若矩阵的元素越接近1，表示相关通道受耦合的影响越小（）（8））（（9）在选择性控制中，总有一个控制器（调节器）处于开环状态）（(10) 分程控制本质上是一个单回路控制系统）（(10) 均匀控制结构上与单回路控制系统完全相同K?s?e?(s)G)）自衡的非振荡过程传递函数一般可写为：11 ( （)?1s(Ts?) ）不论前馈还是反馈控制系统（12扰动滞后都不会影响控制系统的品质( f) （13）任何串级控制系统副对象的动态滞后总是比整个对象的动态滞后大()14（）前馈控制系统属于开环控制系统(?) 为负值，表示严重关联（15）在解耦控制中，相对增益() 的控制方式中没有计算机控制( （16）实验室控制AE2000A)中，JX-300的所有卡件均为热插拔卡件( （17）在实验室DCS) 18）鲁棒控制是基于含有不确定性的非精确数学模型来设计系统控制器。
( （)19）鲁棒控制中，小增益定理给出了多变量系统稳定的充要条件( （）（20）微分作用在高频下有大的振幅比，所以存在高频噪声的地方可以采用微分（(21) 均匀控制的控制器参数整定目标和方法与单回路控制系统完全相同（）(22) 在PID ）控制中，若系统的超调量过大，则可以通过减小比例系数的大小修正（）（23）在PID控制中，通过加入积分控制实现系统的无静差控制（在控制系统中，控制通道时间常数的大小反映了控制作用的强弱（（24））在控制系统中，扰动通道滞后时间常数的大小反映了扰动作用的强弱（）（25）串级控制系统的副回路可以看成是一个定值控制系统（）26 ）（Smith）（27 预估补偿控制效果的好坏依赖于系统的数学模型的精度（）Smith）内模控制本质上时一种特殊的（28）预估补偿控制（（29）前馈控制系统本质上与反馈控制系统是一样的( )?无穷大，表示严重关联( 30）在解耦控制中，相对增益)（（31）串级控制系统副对象的动态滞后总是比整个对象的动态滞后小( )?其他都错，，30，31对23 一1到10，14，15，17，18，22，二对象建模（10）如图所示，液位过程的输入量为q，流出量为q，相应的液位高度h为被控参数，c为31相应的容量系数，设R为相应的线性液阻。
要求（1）列出相应过程的微分方程组（2）求出液位过程的传递函数h?d1Cq??q??（1）二121dt?h1?q?2R1d?h2C??q?q?232dt?h2??q3R3H(s)K2?,T?RC,T?RC,K?R传递函数：2212211Q(s)(Ts?1)(Ts?1)211两只水箱串联工作，输入量为q，流出量为qq相应的液位高度为h1，h2.3 21，h2 为被控参数变量，c1，c2为相应的容量系数，设R1,R2,R3为相应的线性液阻。
要求（1）列出相应过程的微分方程组（2）求出液位过程的传递函数?h d?h h???h d?h2211?Q??Q??C?Q??Q2C??Q?Q?2111i RR dt210dt12Rs)?H(22?21?C?R)sCs?(RC?RC)?Q(sRCR i2222111112?]T)dt?t)?te(u(t)?K[e( 1请写出模拟式PID控制位置算式？2*5）三问答题（t)(t1dedc dtT i0?])?T))u(k?1?K[e(k?e(t位置算式？请写出离散PID1?k)?1k)?e(1e(kdc TT1?ti）（1 请指出前馈控制与反馈控制的主要区别？AE2000A的控制方式？2请写出实验室四种控制DCS控制），PLC控制，智能仪表控制，计算机控制（DDC3 JX-300 DCS的通讯网络可分为哪三层？SBUS总线信息管理网，过程控制网，4 什么叫积分饱和现象？解决选择性控制中的积分饱和现象有哪些方法？由于设定值和实际值之间存在偏差，调节器的积分作用使其输出不停变化，一直达到极限值并停留在该值上，这种现象叫积分饱和。
限制调节器的输出积分分离，遇限消弱积分法，））（一般工业过程可以分为四类，分别是（）（）（的硬件系统主要有哪三部分组成？3 JX5 -300 DCS 操作站，控制站，通讯网络4典型单回路控制系统主要有哪些环节组成，并画出方框图？测量变送环节被控对象控制器执行机构请写出前馈控制的四种不变性类型。
稳态不变性误差不变性选择不变性绝对不变性前馈控制结构上有哪四种类型前馈串级复合控制静态前馈动态前馈前馈反馈复合控制请写出任意三种工业常用控制方法PID ，PI，P ，PD四计算题（5*10）1假设不确定广义对象的标称模型P为：PPwz??????1211???其中z为系统输出，y为测量输出，w为扰动输入，u为控制输入。
??????PPuy??????2221?zw?P 求等价形式中的表达式ywuz?1??PK）K（I?P?P?P 1）（21111222K 等价形式2 冷凝器温度前馈-反馈复合控制系统原理图如图所示，已知扰动通道特性一般形式?6s?8s e01.05e.94WW（?（?s）s）调节规律。
；温度调节器采用；控制通道特性PI0f5)55s(1?(1?41s)W（s）求该复合控制系统中前馈控制器的数学模型；m5s）55s)W（105(1?F W（S）????M W（94（1?41s)s）oW(s))W(s fmW(s)0)(sW c分别为：，S，T3 设模糊矩阵R0.70.50.40.30.70.6??????R=，S=，T=??????0.90.200.5.78.060.??????R?S?TR?S?TRT（S?）?，，求0.70.6??R?S?T? ??0.90.8??0.40.3???T?RS???0.50.2??0.70.5??R?（S?T)???7.900.??4两模糊矩阵0.60.5??0.20.51????R1?0.4R?Q Q?，，求合成矩阵????0.70.10.8????90.0.1??0.40.9??Q?R???0.60.8??4如图有两种液料Q和Q在管道中均匀混合，产生一种所需成分X的混合物，混合物的总21流量Q也要进行控制。
现在要求混合物的成分X控制在Q的质量百分数为0.2。
求出操纵1变量和被控变量之间的恰当配对。
ACQ1FCQ 2QAQ1?XQ??QQ，21Q?Q211?XX,?,KK??KK??1，21212211QQ1?X0.20.8X???????????X0.80.2X?1????2.582?1.582????1?72.7s?1s2.（Gs）?，要求目标矩阵为5设被控耦合对象的传递函数矩阵为??11P?? 4.5s?4.5s?11??582.2??0??12.?7s）G（?s，试进行静态解耦设计。
??1P??01?.5s4??0.6200.380??N? ???0.6200.620??2。
流出侧阀门阻力实验结果为：当水位H变化F为0.5m20cm 6 有一水槽，其横截面积3/s. 试求流出侧阀门阻力R时，流出量的变化为1000cm，并计算该水槽的时间常数T.1/R=Q/H, R=200, T=RF=100?u?20%。
若该水位对象用一阶惯性环节近似其中阶跃扰动量（1）画出水位阶跃响应曲线；用切线法求出时间常数T.（2）用计算法计算出增益K和时间常数T.（3）若系统的滞后时间为0.5秒，请用动态特性参数法整定PI控制器参数大小?Y100??K?500, Y1=100*0.39=39 t1=50, Y2=100*0.63=63, t2=100?U20%T=2*(t2-t1)=100?752./100?0.1*500*.5)K?1.1K(?1p T?65.5?13.3*03K?3..?I33当流量测量不加开放器，试求出=3x10kg/hkg/h，Q=6x107.若比值k=Q/Q=4,Q BmaxBAmaxA K。
比值系数2221/4 /Q＝K解：＝(1/k))×(Q BmaxAmax若已知正常操作时，需使参与反应的甲乙两种物料流量保持一定比值，8 在某生产过程中，33=250 q，/h乙流量其测量范围为q 甲流量=7m/h,采用孔板测量并配用差压变送器，0~10m 21试求在流量和测比值的控制系统。
/q0~300L/ h,相应的测量范围为根据要求设计保持qL/h,12 KDDZ-量信号分别成线性和非线性关系时，采用Ⅲ型仪表组成系统时的比例系数。
解：线性：k=q/q=0.25/7=1/28 12K=k×(Q/Q)=25/212max1max2222=1/784 /q/7=0.25非线性：k=q12222）=625/44（Q1 K=k/Q×2max1max9.有一双闭环比值控制系统如图7-5所示。
若采用DDZ-Ⅲ型仪表和相乘方案来实现。
已知Q＝7000kg/h,Q＝4000kg/h。
要求：2max1max（1）画出系统方块图；（2）若已知I=18mA,求该比值系统的比值k＝？比值系数K＝？0。
＝？10mA，试计算此时I（3）待该比值系统稳定时，测得I＝217/8 ＝K＋解：（2）K×164＝I得：0) 又因为K=k*(Q/Q2max1max k=1/2得：-4) -4＝（I）/(I(3) K129.25mA得：I＝2）输入流量为正弦变化，100%有一均匀控制系统（缓冲罐直径2m，控制器为纯比例读10。
，由此引起的液位变化幅度为0.3m240~480m3/h幅度从，周期为2min 求相应的输出流量变化幅度）（1 2.8米，求液位变化幅度和输出流量变化幅度。
（2）若将该储罐直径增加到h?d?108?0q?44?2C???q?q60??C?,t3?0?.h）因为（1 1112dt?q?239.05802?h1?R?0.0013所以2?q2?hd?h2?11R0.0013?? 4?.?1C?q??q?C，同上写出2）以及（得22221q?dt2?q?239.9760?h?0.312012H(s)K2?,T?RC,T?RC,K?R传递函数：2121221Q(s)(Ts?1)(Ts?1)211QQQ hA为，流出量为，为被控参数，11．题图3-1所示液位过程的输入量为，液位312RRR均为线性液阻。