过程控制大作业2014
2010-2011过程控制试卷A答案和评分标准
南阳理工学院电子与电气工程系2010—2011学年第一学期期末考试卷 课程名称 过程控制工程 试卷编号 A 考试方式 闭卷 满分分值 100分一、填空题（共20分，每空1分）。
1、“过程变量”的英文全称是Process Variable,PV2、“测量值”的英文全称是 Measurement3、“设定值”的英文全称是 Setpoint Value,SV4、“操作变量”的英文全称是 Manipulated Variable,MV 5、“扰动变量”的英文全称是 Disturbance Variables,DVs 6、“直接数字控制”的英文全称是 Direct Digital Control,DDC 7、“分布式控制系统”的英文全称是 Distributed Control System ,DCS 8、“前馈控制”的英文全称是 Feedforward Control 9、“反馈控制”的英文全称是 Feedback Control 10、“定值控制”的英文全称是 Regulatory Control11、S7-300 PLC 中FB41的“FB ”的英文全称是 Function BlockFC105中“FC ”的英文全称是 Function Call在本次过程控制课程设计中：12、你所在的设计组的S7-300 PLC 配置的模拟量输入模块的型号是 SM331（SM334），它的分辨率是 12(8) 位。
采用电流输入时， 输入电阻是 50 欧姆。
13、温度信号变送输出是 4-20(0-20) mA 。
14、输入模拟量通道的地址是 PIW288 。
15、A/D 转换对应的转换结果范围是 0-27648(约5530-27648)，转换数字量的数据最高位是 符号 位，采用 左 对齐格式。
二、问答题（共25分，第16、17、18题5分，第19题10分）16、自动控制系统主要由哪些环节组成？各环节各起什么作用？答：1,被控对象（也称被控过程） 指在控制系统中被控制的生产设备或装置。
过程装备控制技术及应用习题及参考答案
e=y m-ys <0，输入调节器后产生控制信号 u，使执行器或调节阀加大阀门开度，使温度 T 升高，从而实现控制。 7 、图 1-14 为贮糟液位控制系统，工艺要求液位保持为某一数值， 第 2 页 共 59 页
（ 1 ）试画出该系统的方框图； （ 2 ）指出系统中被控对象，被控变量，操纵变量，干扰作用各是什么？ 图 1-14 f 图 1-14 hs 液位控制 器 执行器 贮槽 h
调节器参数整定的目的就是按照己定的控制系统求取控制系质量最好的调节器参数经验试凑法根据被控变量的性质在己知合适的参数经验参数范围内选择一组适当的值做为调节器的参数值然后直接在运行的系统中人为地加上阶跃干扰通过观察记录仪表上的
过 程 装 备 控 制 技 术 及 应 用 习题及参考答案
第一章 控制系统的基本概念
6. 什么是调节器的控制规律？调节器有哪几种基本控制规律？ 答：调节器的控制规律是指调节器的输出信号随输入信号变化的规律或是指控制器的输出信号 P 与输入偏差信号 e 之间的关系。 常用的基本调节规律有：位式，比例，积分，微分等，以及它们的组合控制规律如 PI ，PD， PID 。 7. 什么是双位控制，比例控制，积分控制，微分控制，它们各有什么特点？ 答：①位式控制器的输出只有几个特定的数值，或它的执行机构只有几个特定的位置。最常见的 是双位控制。，它们输出只有两个数值（最大或最小），其执行机构只有两个特定的位置（开或 关）。 位式控制器结构简单，成本较低，易于实现，应用较普遍。但它的控制作用不是连续变化的，由 它所构成的位式控制系统其被控变量的变化将是一个等幅振荡过程，不能使被控变量稳定在某一 数值上。 ②积分控制（P）是指调节器的输出信号变化量 与输入信号变化量 e(t) 成比例关系： ， --比例放 大系数，比例控制的伏点是反应快，控制及时，其缺点是当系统的负荷改变时，控制结果有余差 存在，即比例控制不能消除余差，因此只在对被控变量要求不高的场合，才单独使用比例控制。 ③积分控制（I ）：调节器输出信号的变化量与输入偏差的积分成正比，即： 式中 -- 积分速 度， -- 积分时间。积分规律的特点是控制缓慢，但能消除余差。由于输出变化量总要滞后于偏差 的变化，因此不能及时有效地克服扰动的影响，加剧了被控变量的波动，使系统难以稳定下来， 故不单独使用积分控制规律。 ④微分控制（D ）--指调节器输出信号的变化量与输入偏差的变化速度成正比。即 。 -- 微分时 间。
函授《过程控制》习题集王丽华
南京工业大学继续教育学院《过程控制 》习题集2011学年第一学期 使用班级：H 化本081、HY 自升本101、HY 自升本091习题集1一、填空题1．在自动控制系统中，能够测量某物理量的大小并把它转化为一种特定信号的自动化装置是 （测量元件及变送器）。
2．过渡过程终了时，被调参数所达到的新的稳态值与给定值之差叫做（余差）。
3．在研究对象的动态特性时，将（被调参数）看作对象的输出量，而将（干扰作用和调节作用）看作对象的输入量。
4．自动调节系统方块图中,给定值R,测量值M 和偏差e 三者之间的关系是（E=R-M ）。
5．积分时间愈（短），积分作愈强。
6.可用一阶微分方程式描绘其动态特性的对象称为（一阶对象）。
二、单项选择题1．在如图所示的水槽液位控制系统中，（ C ）是被控变量。
A. 进水流量B. 出水流量C. 水槽液位D. 水槽2．下列（A ）不是描述对象特性的数。
A.过渡时间B.时间常数C.放大系数D.滞后时间3．下列关于积分饱和的说法，错误的是（ D ）。
A.调节器处于开环工作状态是出现积分饱和现象的必要条件 B.调节器具有积分作用才会出现积分饱和现象C.积分饱和状态时，调节器的输出将达到最大或最小的极限值D.只有在选择性调节系统中才会出现积分饱和现象4．串级调节系统中，副回路一般采用（ A ）调节规律。
A.比例B.比例积分C.比例微分D.比例积分微分5．如图所示为丙烯冷却器的控制方案示意图，图中所采用的控制系统为（ D ）控制系统。
A. 串级B. 均匀C. 分程D. 选择6．在合成纤维锦纶生产中，熟化罐的温度是一个重要的参数，其期望值是一已知的时间函数，则熟化罐的温度控制系统属于（ D ）。
A. 定值控制系统B. 随动控制系统C. 正反馈控制系统D. 程序控制系统三、判断改错题（判断下列各题，在题后的括号内，对的打“√”，错的打“×”。
）1．每个控制系统都有相应的方块图，同一形式的方块图只能代表一个控制系统。
过程控制大作业2013
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。
15分）如图所示为一液体储槽，需要对液位加以自动控制。
为安全起见，储槽内2、（液体严格禁止滥出，试在下述两种情况下，分别确定调节阀的气开、气关型式及调节器的正、反作用。
为操纵变量；（1）选择流入量Qi ）选择流出量Q0为操纵变量。
2（种情况分别出其系统框图。
2（3）以上为操纵变量时，为满足贮槽内液1）当选择流入量Qi解（体严格禁止溢出的工艺要求，执行器应为气开阀；由于被控对象是“正”作用，所以，控制器应为“反”作用。
1（2）当选择流入量Qo为操纵变量时，为满足贮槽内液体严格禁止溢出的工艺要求，执行器应为气关阀；此时被控对象是“反”作用，所以，控制器应为“反”作用。
3、（20分）（用MATLAB仿真实现）实验测得某液位过程的矩形脉冲响应数据如（1）将该矩形脉冲响应曲线转化为阶跃响应曲线；?等），并T和）根据阶跃响应曲线确定该过程的数学模型及相关参数（如K、（2根据这些参数整定PI控制器的参数，用仿真结果验证之。
程序：按一阶环节计算t=[0 10 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240400320260 280 300 340360380];h=[0 0 0.2 0.8 2.0 3.6 5.4 7.4 9.3 11.0 12.6 13.6 14.4 15.1 15.8 16.4 17.0 17.4 17.6 17.8 17.95 18.1];plot(t,h);2grid on;hold on;y1=0.39*18.1;y2=0.63*18.1;plot([0,400],[y1,y1]);plot([0,400],[y2,y2]);[x1,y2]=ginput(1);[x2,y2]=ginput(1)输出结果为117.5115y1 =7.0468x2 =164.5161y2 =11.4327波形32018161412t2=164.5108t1=117.56420400300350150200250050100117.5 t2=164.5t1=可得：94t)?T?2(t?102??64?0.5?70.?2t?t21T0验证：10*?1458T??t)?(0.当时，5524?)?0y.(145041.187.15*?158t?(2T)??当时，8670.y?(258)?05118.符合条件。
过程控制习题集
过程控制习题集一、判断题1.过程控制系统中，需要控制的工艺设备（塔、容器、贮糟等）、机器称为被控对象。
（）2.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。
3.由调节器输出至被调参数间的所有环节称为干扰通道。
（）答案：由调节器输出至被调参数间的所有环节称为调节通道。
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。
（）6.按控制系统的输出信号是否反馈到系统的输入端可分为开环系统和闭环系统。
（）7.在闭环控制系统中，按照设定值的情况不同，可分为定值控制系统、前馈控制系统、程序控制系统。
（）答案：在闭环控制系统中，按照设定值的情况不同，可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。
8.在一个定值控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态，也即被控变量变化率等于零的状态，称为系统的动态。
（）答案：在一个定值控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态，也即被控变量变化率等于零的状态，称为系统的静态，静态是一种相对静止状态。
9.对一个系统总是希望能够做到余差小，最大偏差小，调节时间短，回复快。
（）10.时间常数越小，被控变量的变化越慢，达到新的稳态值所需的时间也越长。
（）答案：时间常数越大，被控变量的变化越慢，达到新的稳态值所需的时间也越长。
11.时间常数指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新稳态值的63.2 %所需要的时间。
（）12.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。
13.放大倍数K取决于稳态下的数值，是反映静态特性的参数。
（）14.对象特性放大系数K m是动特性，时间常数Tm和滞后时间T m是测量元件和变送器的静态特性。
（）答案：对象特性放大系数K m是静特性，时间常数Tm和滞后时间T m是测量元件和变送器的动特性。
过程控制大作业Word版
学号：B11040924 姓名：刘华
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1. 系统设计方案概述 本次设计采用串级控制系统对水塔温度进行控制。 过程控制系统由过程检测、变送和控制仪表、执行装置等组成，通过各种类型的仪
表完成对过程变量的检测、变送和控制，并经执行装置作用于生产过程。 串级控制系统是两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节
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仿真波形如图 1.2 所示。
3.系统对象特性设计
图 1.2 串级控制系统仿真波形
水塔温度串级控制系统选择水塔温度为主被控对象，副被控对象为上水流量。当水 塔温度变化的时候，通过控制上水流量改变水塔温度，并最终使其恒定。
主被控对象：水塔温度
副被控对象：上水流量
= 1）
（2—
=
（2—
图 2.1 采样检测电路
A/D 转换电路采用 ADC0809 转换器。将采集来的模拟信号转换成数字信号输出转换 完成的信号 EOC 经反相器接单片机的 P3.2 口，A/D 转换电路如图 2.2 所示。
4.控制器设计
图 2.2 A/D 转换电路
选用单片机作为控制器，对水塔温度进行控制。单片机以其功能强、体积小、可靠 性高、造价低和开发周期短等优点，称为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在 工业生产中称为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。
图 1.1 水塔温度串级控制系统框图
图 1.2 水塔温度串级控制系统原理图
2. 水塔温度串级控制系统仿真 水塔温度串级控制系统仿真，积分环节 Initial=0，两个检测变送环节参数设定时
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间常数 T=0.01s，扰动通道传函为时间常数 T=2s。输入信号和扰动信号皆为单位阶跃信 号。扰动作用时间 F1 为 step time=50s，
过程控制工程》期末考试复习题及参考答案
过程控制工程》期末考试复习题及参考答案答案：C二、___答题1、什么是过程控制工程？过程控制工程是指对生产过程中的物理量进行测量、控制和调节，以达到生产过程稳定、优化和自动化的技术和方法。
2、什么是反馈控制系统？其优点是什么？反馈控制系统是指通过对被控对象输出值与设定值之间的差异进行测量，并将这个差异信号反馈到控制器中，以调节控制器输出信号的系统。
其优点是能够自动调节系统的输出，使系统稳定在设定值附近，具有良好的鲁棒性和适应性。
3、什么是前馈控制系统？其优点是什么？前馈控制系统是指在控制系统中加入一个预测模型，根据预测模型预测被控对象的输出值，并将预测值作为控制器的输入信号，以提高控制系统的响应速度和控制精度。
其优点是能够减小被控对象输出值与设定值之间的误差，提高控制系统的响应速度和控制精度。
4、什么是控制系统的稳态误差？如何消除？控制系统的稳态误差是指被控对象输出值与设定值之间的差异在长时间运行后趋于稳定的误差。
消除稳态误差的方法包括增加控制器增益、调整控制器的积分时间常数、增加前馈控制等。
5、什么是控制系统的过渡过程？如何评价过渡过程的质量？控制系统的过渡过程是指被控对象输出值从设定值开始到稳定在设定值附近的过程。
过渡过程的质量可以通过评价过渡过程时间、超调量、振荡幅值等指标来进行评价。
过渡过程时间越短、超调量越小、振荡幅值越小，说明过渡过程的质量越好。
34、在单回路控制中，选择合适的控制阀结构形式非常重要。
在分流或合流控制时，应该选择三通控制阀。
35、在单回路控制中，选择合适的控制阀结构形式非常重要。
对于大口径、大流量、低差压，而泄漏量要求不高的情况，应该选择蝶阀。
36、为了确保过程控制系统正常工作，必须满足各个环节的静态放大系数相乘小于1.37、在控制阀的正作用下，如果控制阀是气开式，那么Kv应该大于1.38、在控制阀的负作用下，如果控制阀是气关式，那么Kv应该小于1.39、在控制器正作用时，其放大系数Kc应该大于0.40、在控制器负作用时，其放大系数Kc应该小于0.41、在控制器上对整定参数进行设置的顺序应该是P、I、D。
(完整版)过程控制试题库及答案
过程控制期末试题库（适用于沈阳建筑大学自动化专业期末考试）一、填空题（本题共计10 分，包括3 小题，10 个填空，每空1 分）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。
选择题（本题共计10 分，包括5 小题，每题2分）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τc.2.定值调节是一种能对（A ）进行补偿的调节系统。
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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。
2、（15分）如图所示为一液体储槽，需要对液位加以自动控制。
为安全起见，储槽内液
体严格禁止滥出，试在下述两种情况下，分别确定调节阀的气开、气关型式及调节器的正、反作用。
（1）选择流入量Qi 为操纵变量； （2）选择流出量Q0为操纵变量。
（3）以上2种情况分别出其系统框图。
3、（20分）（用MATLAB 仿真实现）实验测得某液位过程的矩形脉冲响应数据如下：
矩形脉冲幅值△μ=20%阀门开度变化，脉冲宽度△t=20s ：
（1）将该矩形脉冲响应曲线转化为阶跃响应曲线；
（2）根据阶跃响应曲线确定该过程的数学模型及相关参数（如K 、T 和τ等），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、（25分）已知副被控对象的传递函数为模型为1
1
)(+=
s s G ，主被控对象传函为1
121
)(01+=
s s G ，执行器传递函数为1)(=s G v ，主检测变送器的传递函数为1)(1=s G m ，
副检测变送器的传递函数为1)(2=s G m 。
干扰源为0.4的单位阶跃信号。
（1）画出串级控制系统的框图及同等条件下的单回路系统框图； （2）在Matlab 的Simulink 下完成上面的两个系统；
（3）设定PID 调节器的参数，并画出相应的单回路及串级控制系统的单位阶跃响应曲线；
5、（25分）已知被控对象的传递函数为
1121
)(+=
s s G ，干扰通道的传递函数为
521
)(2++=
s s s D ，执行器传递函数为1)(=s G v ，检测变送器的传递函数为1)(1=s G m ，
干扰信号为0.4的单位阶跃信号。
（1）确定前馈控制器的传递函数Gff （s ），画出反馈-前馈控制系统的框图； （2）在Matlab 的Simulink 下完成上面的两个系统； （3）设定PID 调节器的参数，并画出相应的单位阶跃响应曲线 （4）加入干扰后，观察两系统的阶跃响应曲线的变化。
要求：
1、第1和第2题可以采用手写，其它3题要进行仿真设计，手写和打印均用A4纸；
2、严禁抄袭，发现雷同，一律不及格；
3、时间安排：12月10日下午4点前，以班级为单位收齐后交到东6B301，未位交的一律不准参加答辩。
12月11日-12日在东6B301答辩，具体时间到时再通知，不参加答辩的按缺考处理。