北京化工大学过程装备控制技术及应用期末复习重点计算题

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过程装备控制技术及应用答案

过程装备控制技术及应用试题一、选择题（每题2分，共20分）1、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2、DDZ-Ⅲ型仪表采用国际标准信号，现场传输信号是(4～20mADC )，控制联络信号为1～5VDC。

(A)0～10mADC；(B)4～20mADC；(C)1～5VDC；(D)1～10VDC。

3、对于PID调节器( I的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差)。

(A)I的作用是减小动态偏差、D的作用是消除静态偏差；(B)I的作用是消除静态偏差、D的作用是消除动态偏差；(C)I的作用是消除动态偏差、D的作用是减小静态偏差；(D)I的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差。

4、因为( 微分动作)对于干扰的反应是很灵敏的。

因此，它常用于温度的调节，一般不能用于压力、流量、液位的调节。

(A)比例动作；(B)积分动作；(C)微分动作；(D)比例积分。

5、调节系统中用临界比例带法整定参数的具体方法是( 先将Ti置最大，TD置最小，δP 置较大) 。

(A)先将Ti置最大，TD置最小，δP置较大；(B)先将Ti置最小，TD置最大，δP置较大；(C)先将Ti置最小，TD置最小，δP置较小；(D)先将Ti置最小，TD置最小，δP置较大。

6、调节对象在动态特性测试中，应用最多的一种典型输入信号是(阶跃函数)。

(A)阶跃函数；(B)加速度函数；(C)正弦函数；(D)指数函数。

7、霍尔压力变送器是利用霍尔效应把压力作用下的弹性元件位移信号转换成( 电动势)信号，来反应压力的变化。

(A)电流；(B)相位；(C)电动势；(D)以上都是8、要使PID调节器为比例规律，其积分时间Ti和微分时间TD应设置为( ∞、0 )。

(A)∞、∞；(B)∞、0；(C)0、0；(D)0、∞9、动态偏差是指调节过程中( 被调量与给定值)之间的最大偏差。

(A)被调量与调节量；(B)调节量与给定值；(C)被调量与给定值；(D)以上都不是10、需要知道对象的动态特性，才能进行参数整定的工程方法是___________。

过程装备控制技术及应用复习题1-10页

《过程装备控制技术及应用》（本）课后复习题第一章控制系统的基本概念一、填空题1、评定过渡过程的性能指标主要有。

2、自动控制系统按设定值的不同形式可分为、、等控制系统。

3、过程控制系统基本组成是、、和等环节。

二、判断题1、系统的过渡时间短，则调节系统能及时克服干扰作用，调节质量就越高。

（）2、余差是指调节过程结束后，被调参数稳定值与测量值之差。

（）三、选择题1、系统的衰减一般为时最好。

A．20︰1 B. 8︰1 C. 4︰12、系统过渡过程中的最大偏差是指调节过程中出现的最大差值。

A．被调参数指示值与给定值的 B. 被调参数指示值与测量值的C. 新的稳定值与给定值的四、简答题1、在阶跃扰动作用下，自控系统的过渡过程有哪些基本形式？其主要品质指标有哪些？2、化工自动化主要包括哪些容？3、自动控制系统主要由哪些环节组成？4、图1-1为某列管式蒸汽加热器控制流程图。

试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。

图1-1 某列管式蒸汽加热器控制流程图[P16，图1-17]5、在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？6、图1-2为一组在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线。

⑴指出每种过程曲线的名称。

⑵试指出哪些过程曲线能基本满足控制要求？哪些不能？为什么？图1-2 过渡过程曲线7、试画出衰减比分别为n<1,n=1,n>1,n→∞时的过度过程曲线？五、计算题某化学反应器工艺规定操作温度为(800±10)℃。

为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850℃。

现运行的温度控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图1-3所示。

⑴分别求出最大偏差、余差、衰减比、过渡时间(温度进入按±2%新稳态值即视为系统已稳定来确定)和振荡周期。

⑵说明此温度控制系统是否满足工艺要求。

图1-3 温度控制系统过渡过程曲线第二章过程装备控制基础一、填空题1、按对象静态特性选择调节参数时，调节通道放大倍数越大，则克服干扰能力就越。

过程装备控制技术及应用_3th题目

过程装备控制技术及应用期末试题（第三组）一、选择题(每题2分，共计20分)1、在精馏塔的基本控制中，当塔两端的产品流量较小时，应作为＿A＿控制塔两端的产品质量A 操纵变量B 被控变量C 被控对象2、下面哪一项不属于精馏塔控制的特点＿C＿A对象非线性，系统动态响应慢B多输入多输出，被控变量和操纵变量多C控制系统间无关联D控制要求高，控制方案多3、在变频调速器中，电机的功率与＿C＿成正比A转速B转速的平方C转速的立方D转速的倒数4、下面哪一项不属于蒸发器的控制中的操纵变量＿C＿A进料量B出料量C最终产品的浓度D加热蒸汽量5、关于化学反应器的类型及特点下列说法错误的是＿B＿A化学反应的本质是物质原子、离子的重新组合遵循物质守恒和能量守恒定律B反应不需要严格按反应方程式所示的摩尔比例进行C化应过程中，除发生化学变化外，还发生相应的物理等变化，如热量和体积变化D许多化学反应需要一定的温度、压力和催化剂存在等条件下才能进行6 、均匀控制指的＿A＿A控制功能 B控制方案C控制过程 D控制目的7 、分程控制系统的应用目的为＿D＿（1）用于扩大控制阀的可调范围（2）用于控制满足工艺上操作的特殊要求（3）用于保证生产过程的安全和稳定A（1） B（1）(2) C (2) (3) D（1）（2）（3）8、不属于前馈控制系统的是＿C＿A静态前馈控制 B动态前馈控制C串级-反馈控制D前馈-串级控制9、关于串级控制系统的设计原则不正确的是＿D＿A 使系统中主要干扰包含在副环内B 用于克服对象的容量滞后,在可能情况下，应使副环包含更多一些的干扰C 应使非线性环节尽量包含在副环中D当对象具有较大的纯滞后时，应使主环尽量少包含或不包含纯滞后10、下面不属于生产过程自动化内容的是＿D＿A自动检测系统B信号联锁系统C自动操纵系统D主动控制系统二、判断题1、串级控制系统能迅速克服进入副回路的干扰，能改善被控对象的特性，提高系统克服干扰的能力。

过程装备控制技术及应用试题

过程装备控制技术及应用试题The manipulater variable: 操纵变量受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为控制变量。

Dynamic Process of Control System: 控制系统的过渡过程从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定值时起，调节器开始发挥作用，使被控变量回复到给定值附近范围内。

然而这一回复并不是瞬间完成的，而是要经历一个过程，这个过程就是控制系统的过渡过程。

Span of gauge: 仪表量程仪表在保证规定精度的前提下所能测量的被测量的区域称为仪表的测量范围。

Hysteresis: 迟滞在输入量增加和减少的过程中，对于同一输入量会得出大小不同的输出量，在全部测量范围内，这个差别的最大值与仪表的满量程之比值称为迟滞误差。

Gain: 增益/放大倍数被控对象重新达到平衡状态时的输出变化量与输入变化量之比。

Cascade Control: 串级控制系统在对象滞后较大、干扰作用强烈而且频繁的主控制系统中，对局部参数进行预先控制以提高系统总体控制水平的复合控制系统。

Split Range Control System: 分程控制系统The control signal is split into several parts , each associated with one of the manipulated variables. A signal process is controlled by coordinating the actions of several manipulated variables, all of which have the same effect on the controlled output.Alter-ratio control system : 变比值控制系统两种物料的比值能灵活地随第三变量的需要而加以调整的控制系统。

过程装备控制技术及应用课后习题答案)

1. 过程装备的三项基本要求过程装备的三项基本要求：安全性、经济性和稳定性.A.安全性:指整个生产过程中确保人身和设备的安全B.经济性:指在生产同样质量和数量产品所消耗的能量和原材料最少，也就是要求生产成本低而效率高C.稳定性:指系统应具有抵抗外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的能力.2. 过程装备控制的主要参数：温度、压力、流量、液位（或物位）、成分和物性等.3. 流程工业四大参数：温度、压力、流量、液位（或物位）4. 控制系统的组成控制系统的组成:(1)被控对象 (2)测量元件和变送器 (3)调节器 (4)执行器5. 控制系统各参量及其作用:1.被控变量 y 指需要控制的工艺参数，它是被控对象的输出信号 2.给定值（或设定值) ys 对应于生产过程中被控变量的期望值 3.测量值 ym 由检测元件得到的被控变量的实际值 4.操纵变量（或控制变量）m 受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，它是调节阀的输出信号5.干扰（或外界扰动）f 引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素6.偏差信号 e 在理论上应该是被控变量的实际值与给定值之差7.控制信号u 控制器将偏差按一定规律计算得到的量。

6. 控制系统的分类（1）控制系统的分类：按给定值 a 定值控制系统；随动控制系统；程序控制系统（2） b c 按输出信号的影响 a 闭环控制；b 开环控制（3）按系统克服干扰的方式 a 反馈控制系统；b 前馈控制系统；c 前馈-反馈控制系统7. 控制系统过度过程定义：从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定值时起，调节器开始发挥作用，使被控变量回复到给定值附近范围内，然而这一回复并不是瞬间完成的，而是要经历一个过程，这个过程就是控制系统的过渡过程。

8. 阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点（1）发散振荡过程：这是一种不稳定的阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点：过渡过程，因此要尽量避免（2）等幅振荡过程：被控变量在某稳定值附近振荡，而振荡幅度恒定不变，这意味着系统在受到阶跃干扰作用后，就不能再稳定下来，一般不采用（3）衰减振荡过程：被控变量在稳定值附近上下波动，经过两三个周期就稳定下来，这是一种稳定的过渡过程（4）非振荡的过渡过程：是一个稳定的过渡过程，但与衰减振荡相比，其回复到平衡状态的速度慢，时间长，一般不采用。

过程装备控制技术及应用习题及参考答案

2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？答：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。

8.什么是自动控制系统的过度过程？在阶跃干扰作用下有哪几种基本形式？其中哪些能满足自动控制的要求，哪些不能，为什么？答：系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间的过程称为系统的过度过程。

①发散振荡过程②等幅振荡过程③衰减振荡过程④非振荡的单调过程。

衰减振荡和非振荡的单调过程属于稳定的过渡过程，能满足自动控制的要求，其它的不能。

9.试画出衰减比分别为n<1,n=1,n>1,n→∞时的过度过程曲线？4.在控制系统中，对象的放大系数，时间常数，滞后时间对控制有什么影响？答：对于不同的通道，对象的特性参数（K，T ，τ）对控制作用的影响是不同的。

对于控制通道：放大系数K大，操纵变量的变化对被控变量的影响就大，即控制作用对扰动的补偿能力强，余差也小；放大系数K小，控制作用的影响不显著，被控变量的变化缓慢。

但K太大，会使控制作用对被控变量的影响过强，使系统的稳定性下降。

在相同的控制作用下，时间常数T 大，则被控变量的变化比较缓慢，此时对象比较平稳，容易进行控制，但过渡过程时间较大；若时间常数T小，则被控变量变化速度快，不易控制。

时间常数太大或太小，在控制上都将存在一定困难，因此，需根据实际情况适中考虑。

滞后时间τ的存在，使得控制作用总是落后于被控变量的变化，造成被控变量的最大偏差增大，控制质量下降。

因此，应尽量减小滞后时间τ。

对于扰动通道：放大系数K大对控制不利，因为当扰动频繁出现且幅度较大时，被控变量的波动就会很大，使得最大偏差增大；而放大系数k小，即使扰动较大，对被控变量仍然不会产生多大影响。

时间常数T大，扰动作用比较平缓，被控变量变化较平稳，对象较易控制。

纯滞后的存在，相当于将扰动推迟τ0时间才进入系统，并不影响控制系统的品质；而容量滞后的存在，则将使阶跃扰动的影响趋于缓和，被控变量的变化相应也缓和些，因此，对系统是有利的。

过程装备控制技术及应用考试题剖析

化工仪表及自动化
习题集
化工仪表及自动化
❖ 1、下图为物料的加热系统，试画出出料温度控制系统图。
❖ 作业题一：
1、仪表含义；2、方框图； 3、温控系统中被控变量，操纵变量是什么？干
扰有哪些？
❖ 2、有一液位对象数学模型为2dy/dt+y=3x,则可判断其放大系数为（）。
❖ 3、图2-3所示ＲＣ电路中，已知Ｒ＝５，Ｃ＝２.试画出ｅ１突然由０阶跃变化到５Ｖ时的ｅ０变化曲线，并计算出ｔ＝Ｔ，ｔ＝２Ｔ，ｔ＝３Ｔ时的ｅ０值。
❖ 13、右图为纯比例控制系统在不同比例度时得到的过渡曲线。其中δ 值最大的是（）图，δ 为临界比例度的是（）图。衰减比最理想的是（）图。
❖ 3、两块弹簧管压力表，表1量程为0~10MPa、 0.1级精度，表2量程0~100MPa，0.15级。
❖ 问：1、Δmax大？ 2、灵敏度高？ ❖ 3、相对百分误差大？
❖ 4、精度高？
4、压力表安装时在其导 ❖ 5、图为电容式差压变送
压管中加入图示弯管，器结构图，说明这种结构
其作用是什么？
❖ 7、图为差压式流量计，纠正其中安装错误。
❖ 8、图为转子流量计的转子，加工有空腔，其作用是什么？
❖ 作业题二：
以水刻度的转子流量计，测量范围为 0~10L/min，转子用密度为7920Kg/m³的不锈钢，若用来测量密度为831Kg/m³的苯的流量，则测量范围为多少？
若转子换成密度为2750Kg/m³的铝，用来测量水和苯，测量范围各为多少？
❖ 9、在应该用K型热电偶的场合误用了E型热电偶，则显示值比真实值要高还是低？
❖ 10、图示热电偶测量回路中，补偿导线误用普通导线，则此的显示值为（）。如果补偿导线正负极接反的话，显示值为（）。

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过控技术与应用分析计算题（补充）
第一章
题型一过渡过程性能指标的计算
1.某化学反应器工艺规定操作温度为10900℃，考虑安全因素，调节过程中温度偏离给定值最大不得超过80℃。

现设计运行的温度定值调节系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图示。

(1)试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、超调量、余差、衰减比和振荡周期
(2)该调节系统能否满足题中所给的工艺要求？
第二章
题型一方块图的绘制及其相关分析（正反作用是重点！）
1.★管式加热炉出口温度串级控制系统。

1）指出该系统中主、副对象、主、副变量、操纵变量、主、副扰动变量、主、副调节器各是什么？
2）画出该控制系统的方块图，并确定各个环节的正反作用方向；
3）当燃料油负荷突然增加，试分析该系统是如何实现自动控制的。

解：1）
主对象：加热炉内加热管的管壁；副对象：加热炉的炉膛
主变量：原料的出口温度T1；副变量：炉膛内的温度T2；操纵变量：燃料的流量；
主扰动量f1：被加热原料的进口的温度、压力、流量
副扰动量f2：燃料油的压力、温度；雾化燃料油用的过热蒸汽的压力、流量；燃烧器的配风、炉膛的漏风以及环境温度等。

2）加热炉出口温度串级控制系统的方块图
3）当燃料油负荷突然增加，试分析该系统是如何实现自动控制的。

在稳定工况下，原料油出口温度和炉膛温度处于相对稳定状态，控制燃料油的阀门保持在一定的开度。

当燃料油负荷突然增加，这个干扰会使炉膛的温度T2升高，原料油出口温度T1也会随之提高，此时温度检测变送器TT1将信号送给主控制器TC1，e1增大，主控制器输出u1减小，即副控制器的给定值减小，副控制器的输入偏差e2增大，副控制器的输出信号u2减小，控制阀开度减小，即操纵变量燃料油m减小，炉膛温度T2下降，从而炉管内原料油出口温度T1也会随之下降。

2.★课本P.42例2-3
第三章
题型一压力、温度测量应变片的贴片位置（设计）及其相关计算
1.构件受载荷的作用如图示，已知构件截面：Φ20mm，为测量载荷P在构件上贴四个应变片，构成全
桥测量。

求：1）画出应变片在构件上的贴片示意图；2）画出应变片的连接线路图；
3）已知供桥电压U=5V，测出电桥输出电压ΔU=10mV，E=2×105MPa，求P=？
第四章
★题型一调节阀流量系数C的计算P171例4-3
第五章
★★★题型一AD转换器的计算
1.压力测量。

已知：压力传感器输入0-1.6MPa，输出2-10V，12位AD转换器输入范围0-10V。

求：AD
转换器输出值为3600时，对应的压力
解：12位AD转换器输入范围0-10V，输出：0-4095；
输入2V电压时，AD值为：819。

实验
★★题型一水槽液位对象特征参数的计算（作图法，双容）
已知：在阶跃激励出现前水槽液位为h1、h2，水槽进水流量为qv1，当水槽进水流量出现阶跃激励后，其流量变为qv1’，经历一段时间后水槽液位稳定在h1’h2’，数据如下表。

（1）计算双容液位被控对象对象h2的放大系数K，用作图法求时间常数T1，T2，求出双容液位对象的数学模型。

(2)用作图法求出容量滞后时间c。

（3）分析双容液位对象中低位水槽液位变化的滞后现象。

（4）图形中高位水槽液位突然下降是什么因素造成的？。