过程控制练习题答案
过程控制习题
线性化
Q Q1 Q2
C1 C2 Q2 C2 C1 Q1 C Q1 Q2 2 2 Q1 Q2 Q1 Q2
题5-1 在一个串级控制系统中，原来选用口径为20mm的气开阀， 后来改为口径为32mm的气关阀。 问：① 主、副控制器的正反作用要否改变？为什么？ ② 副控制器的比例度和积分时间要否改变？是变大还是变小？ 为什么？ ③ 主控制器的比例度和积分时间要否改变？是变大还是变小？ 为什么？ 题 在一个串级控制系统中，主变量是温度，温度变送器量程原 为0~200℃，后改为80 ~120℃ 。 问：①副控制器比例度和积分时间要否改变？是变大还是变小？ 为什么？ ②主控制器的比例度和积分时间要否改变？是变大还是变小？ 为什么？
如图所示的反应釜内进行的是放热化学反应，而釜内温度过高 会发生事故，因此采用夹套通冷水来进行冷却，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。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。
θ1
θ2
p,θ 0
θ1：釜温，θ 2：夹套水温
气
关
调节阀气动信号（MPa）
B阀接受控制器的输出信号为0.02-0.058MPa，而A阀接受的信号为0.062-0.10MPa。因此， 在两个控制阀之间存在一个不灵敏区（间隙区）。针对一般储罐顶部空隙较大，压力对 象时间常数大，而氮的压力控制精度要求不高的实际情况，存在一个不灵敏区是允许的。
阀
0.058 0.062
• 正常工况：TC输出为M，而且M小于AH，经低选 器LS后做炼厂气A流量控制器的设定值，此时构成 主参数为温度、副参数为炼厂气A的串级控制系统。 由于Ar=M，因此FBC设定值（Br=M-AH）等于0。 所以燃料B的阀门全关。 • 在工况变化时，如出现M>AH，则低选器选择AH作 为输出，AH=Ar。因此FAC成为定值流量控制系统， 使得炼厂气A稳定在AH的数值上。这时由于（MAH）>0,则构成温度与燃料B的串级控制系统，即 打开燃料B的阀门以补充燃料A的不足。从而使得 炉出口温度稳定在设定值上。
过程控制答案
Q 0 方案一第一周 第一次1.（化工版习题集 习题一（P6））A-1-1 图1-8是水槽液位系统的两种不同控制方案。
（1） 分别画出两个控制系统的方块图；（2） 分别指出两个控制系统的被控对象、被控变量和操纵变量；（3） 结合这两个系统的方块图，说明方块图中的信号流与工艺流程中的物料流量是不相同的。
解：Q 0 方案二 图1-8 水槽的液位控制 方案一图 液位自动控制系统原理方框图（2）（3）：这两个方案的被控对象均为水槽，被控变量均为液位。
不同之处在于：方案一的控制（操纵）变量是水的出口流量，从物料流上来说，它是物料输出；但从控制系统的信号关系来说，它是影响液位变化的因素，是系统的输入，因此信号线是指向对象水槽的，所以在此方案中，物料流的指向不同于信号流的方向。
方案二的控制（操纵）变量是水的入口流量，从物料流上来说，它是物料输入；从控制系统的信号关系来说，它又是影响液位变化的因素，也是系统输入，其信号线也指向水槽；因此物料流的指向与信号流的方向相同。
A －1－4 如图一热炉，燃料油在炉中燃烧，放出热量以加热原料油。
工艺上要求原料油的出口温度保持在规定的数值上，为此设计a 、b 两种控制方案。
试分析画出该两种控制方案的方块图，说明它们在控制系统结构上分别属于什么控制系统？当原油的入口温度经常波动时，控制方案b 能否使原料油的出口温度保持不变。
解：a 、b 两种控制方案的方块图如下：方案二图 液位自动控制系统原理方框图（a ）控制方案方块图（b）控制方案方块图（a）为闭环系统（b）为开环系统，所以当原料油入口温度波动时，它并不能保持出口温度不变。
第二次1 .《化工过程控制原理》20页2－1（3）图2-11所示为一弹簧阻尼系统，试建立该装置的数学模型。
弹簧上端位移为x ，下端位移为y ，f 为阻尼器的粘性摩擦系数f解：由于弹簧所受力与形变成正比，故有 F ＝K （x －y ） （F 为力，K 为刚度） 对于阻尼器，其产生的摩擦力 'dyF f dt=(f 为阻尼器粘性摩擦系数) 由于F ＝'F ，故有()dy f dyf K x y y x dt K dt =-⇒+=则传递函数()1()()1Y s G s s X s K==+令/T f K =，则1()1G s Ts =+ （4） 图2-12所示为一水银温度计，试建立该温度计的数学模型。
过程控制仪表及控制系统_复习题2014
第一章思考题与习题课后练习题1-1,1-3,1-5,1-8,2-4部分参考答案：1 如图所示为一制备乙炔气体的温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。
解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体并释放出热量。
当电石加入时，内部温度上升，温度检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。
系统框图如下：被控过程：乙炔发生器被控参数：乙炔发生器内温度控制参数：冷水流量参照此题完成2-42 常用过程控制系统结构可分为哪几类? 课后题1-8答：过程控制系统主要分为三类：1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。
它是最常用、最基本的过程控制系统。
2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。
由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。
由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。
3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。
3 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容？它们的定义是什么？哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？ 课后题1-5答：1. 余差(静态偏差）e ：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)与给定值c 之差。
它是一个静态指标，对定值控制系统。
希望余差越小越好。
2. 衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即：n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。
《过程控制与自动化仪表》习题答案
[标签:标题]篇一：自动化仪表与过程控制课后答案自动化仪表与过程控制课后答案0-1自动化仪表是指哪一类仪表？什么叫单元组合式仪表？自动化仪表:是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具单元组合式调节仪表: 由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表0-2DDZ-II型与DDZ-III型仪表的电压,电流信号输出标准是什么？在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处？P5 第二段0-3什么叫两线制变送器？它与传统的四线制变送器相比有什么优点？试举例画出两线制变送器的基本结构,说明其必要的组成部分？P5~60-4什么是仪表的精确度？试问一台量程为-100~100C,精确度为0.5级的测量仪表,在量程范围内的最大误差为多少？一般选用相对误差评定，看相对百分比，相对误差越小精度越高x/(100+100)=0.5% x=1 摄氏度1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种？什么叫热电偶的分度号？在什么情况下要使用补偿导线？答：a、当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时，若两个接点温度不同，回路中就会出现热电动势，并产生电流。
b、铂极其合金，镍铬-镍硅，镍铬-康铜，铜-康铜。
c、分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列。
d、在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时，自动补偿冷端温度变化，以保证测量精度，为了节约，作为热偶丝在低温区的替代品。
1-2 热电阻测温有什么特点？为什么热电阻要用三线接法？答：a、在-200到+500摄氏度范围内精度高，性能稳定可靠，不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低，存在非线性。
b、连接导线为铜线，环境温度变化，则阻值变，若采用平衡电桥三线连接，连线R使桥路电阻变化相同，则桥路的输出不变，即确保检流计的输出为被测温度的输出。
1-3说明热电偶温度变送器的基本结构，工作原理以及实现冷端温度补偿的方法。
《过程控制与自动化仪表》习题答案
第1章（P15）1、基本练习题（1）简述过程控制的特点。
Q：1）系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成；2）被控过程复杂多样，通用控制系统难以设计；3）控制方案丰富多彩，控制要求越来越高；4）控制过程大多属于慢变过程与参量控制；5）定值控制是过程控制的主要形式。
（2）什么是过程控制系统？试用框图表示其一般组成。
Q：1）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。
过程控制通常是对生产过程中的温度、压力、流量、液位、成分和物性等工艺参数进行控制，使其保持为定值或按一定规律变化，以确保产品质量和生产安全，并使生产过程按最优化目标自动进行。
2）组成框图：（3）)单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？Q：各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。
1）模拟仪表的信号：气动0.02~0.1MPa、电动Ⅲ型：4~20mADC或1~5V DC。
2）数字式仪表的信号：无统一标准。
（4）试将图1-2加热炉控制系统流程图用框图表示。
Q：是串级控制系统。
方块图：（5）过程控制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？Q：1）最大偏差、超调量、衰减比、余差、调节时间、峰值时间、振荡周期和频率。
2）略（8）通常过程控制系统可分为哪几种类型？试举例说明。
Q：1）按结构不同，分为反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈复合控制系统；按设定值不同，分为定值控制系统、随动控制系统、顺序控制系统。
2）略（10）只要是防爆仪表就可以用于有爆炸危险的场所吗？为什么？Q：1）不是这样。
2）比如对安全火花型防爆仪表，还有安全等级方面的考虑等。
（11）构成安全火花型防爆系统的仪表都是安全火花型的吗？为什么？Q：1）是。
2）这是构成安全火花型防爆系统的一个条件。
2、综合练习题（1）简述图1-11所示系统的工作原理，画出控制系统的框图并写明每一框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。
《自动化仪表与过程控制》练习题及参考答案
《⾃动化仪表与过程控制》练习题及参考答案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节组成。
2、仪表的精度等级⼜称准确度级，通常⽤引⽤误差作为判断仪表精度等级的尺度。
3、过程控制系统动态质量指标主要有衰减⽐n 、超调量σ和过渡过程时间t s ；静态质量指标有稳态误差 e ss 。
4、真值是指被测变量本⾝所具有的真实值，在计算误差时，⼀般⽤约定真值或相对真值来代替。
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。
单闭环⽐值控制、双闭环⽐值控制和8、在⼯业⽣产中常见的⽐值控制系统可分为变⽐值控制三种。
9、Smith 预估补偿原理是预先估计出被控过程的数学模型，然后将预估器并联在被控过程上，使其对过程中的纯滞后进⾏补偿。
10、随着控制通道的增益K0 的增加，控制作⽤增强，克服⼲扰的能⼒最⼤，系统的余差减⼩，最⼤偏差减⼩。
11、从理论上讲，⼲扰通道存在纯滞后，不影响系统的控制质量。
12、建⽴过程对象模型的⽅法有机理建模和系统辨识与参数估计。
13、控制系统对检测变送环节的基本要求是准确、迅速和可靠。
14、控制阀的选择包括结构材质的选择、⼝径的选择、流量特性的选择和正反作⽤的选择。
15、防积分饱和的措施有对控制器的输出限幅、限制控制器积分部分的输出和积分切除法。
16、如果对象扰动通道增益K f 增加，扰动作⽤增强，系统的余差增⼤，最⼤偏差增⼤。
17、在离⼼泵的控制⽅案中，机械效率最差的是通过旁路控制。
⼆、名词解释题答：衰减⽐n定义为：n B1 B2衰减⽐是衡量系统过渡过程稳定性的⼀个动态指标。
为保证系统⾜够的稳定程度，⼀般取衰减⽐为4:1～10:1。
2、⾃衡过程答：当扰动发⽣后，⽆须外加任何控制作⽤，过程能够⾃发地趋于新的平衡状态的性质称为⾃衡性。
过程控制练习题
《过程控制及仪表》练习题一、填空题（5*2’=10’）1．若用测量范围为0-2000C的温度计测温，在正常工作情况下进行数次测量，其误差分别为：-0.20C、00C、0.10C、0.40C，该仪表的精度等级为。
2．把生产过程中的限制条件所构成的逻辑关系，叠加到正常的自动控制系统上去的一种组合控制方法叫。
3．在加热炉的燃烧过程中，为获得最佳的热效率，需分析烟道气的含氧量来控制空气供给量，为此常采用分析仪。
4．当调节阀和管网阻力串联时，阻力比S值愈小，流量特性变形的程度愈____________。
5．多数有自衡工业对象的特性常可用具有纯滞后一阶或二阶非周期环节来近似描述，一阶表达式为____________。
6．无自衡工业对象的特性常可用具有纯滞后的一阶式二阶非周期环节来近似描述，一阶表达式为____________。
7．通过对干扰通道的分析，干扰通道的放大系数越____________越好，这样可减小静差，提高控制精度。
8．通过对干扰通道的分析，干扰通道的时间常数T f越____________，可使最大动态偏差减小。
9．仪表精度定义为____________。
10．差压流量计中孔板的作用是____________。
11．积分时间愈，积分作愈强。
12．过程控制仪表包括、执行器、操作器等各种新型控制仪表及装置。
13．为防止环境温度变化引起导线电阻改变引入误差，通常采用方法来连接热电阻与变送器。
14．热电偶测温不仅与被测端温度有关，且还决定于的温度。
15．调节作用到输出参数之间的信号联系称为。
16．一个自控系统输入为矩形脉冲时，其输出的反应曲线称。
17．前馈控制是按照进行调节。
18．DDZ－Ⅲ仪表标准输入信号为。
19．差动电容式差压变送器主要包括和两部分。
20．双闭环比值调节系统有闭环回路，当主参数受干扰变化时副参数，当副参数受干扰变化时主参数。
21．容积式流量计是以单位时间内所排出流体的的数目来计算流体总量的。
过程控制练习题(带答案)
练习题一、填空题1．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）。
2．控制阀的开闭形式有（气开）和（气关）。
3．对于对象容量滞后大和干扰较多时，可引入辅助变量构成（串级）控制系统，使等效对象时间常数（减少），提高串级控制系统的工作频率。
4．测量滞后包括测量环节的（容量滞后）和信号测量过程的（纯滞后）。
5．锅炉汽包水位常用控制方案为：（单冲量水位控制系统）、（双冲量控制系统）、（三冲量控制系统）。
6．泵可分为（容积式）和（离心式）两类，其控制方案主要有：（出口直接节流）、（调节泵的转速）、（调节旁路流量）。
7．精馏塔的控制目标是，在保证产品质量合格的前提下，使塔的总收益最大或总成本最小。
具体对一个精馏塔来说，需从四个方面考虑，设置必要的控制系统，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（约束条件控制）和（质量控制）。
1.前馈控制系统的主要结构形式包括：单纯的前馈控制系统、（前馈反馈控制系统）和（多变量前馈控制系统）。
2.反馈控制系统是具有被控变量负反馈的闭环回路，它是按着（偏差）进行控制的；前馈控制系统是按（扰动）进行的开环控制系统。
3.选择性控制系统的类型包括：（开关型）、（连续型）和（混合型）。
4.常用控制阀的特性为（线性）、（快开）、（对数）、和（抛物线）特性。
5.阀位控制系统就是在综合考虑操纵变量的（快速性）、（经济性）、（合理性）、和（有效性）基础上发展起来的一种控制系统。
6.压缩机的控制方案主要有：（调速）、（旁路）和节流。
7.化学反应器在石油、化工生产中占有很重要的地位，对它的控制一般有四个方面，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（质量控制）和（约束条件控制）。
二、简答题1．说明生产过程中软保护措施与硬保护措施的区别。
答：所谓生产的软保护措施，就是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。
第14章：控制与控制过程练习题
（控制与控制过程）一、单项选择题（20分）1.管理权力分散是控制的原因之一，组织内部导致权力分散的原因是：（C ）A.组织规模；B.管理幅度；C.管理层次；D.管理能力；2.在企业生产经营活动中，大量的管理工作都属于程序控制性质，下列属于程序控制的是：（D）A.利润、工资和奖金的分配；B.企业产品质量分析；C.员工素质提高；D.企业内部信息传递；3.企业税金的交纳属于跟踪控制，为国实行利改税后，企业产品的销售额、纳税率和税金分别属于：（B ）A.先行量、跟随量和控制标准；B.先行量、控制标准和跟随量；C.跟随量、先行量和控制标准；D.跟随量、控制标准和先行量；4.企业用低成本来控制生产规模，这属于何种控制（C）A.跟踪控制；B.自适应控制；C.最佳控制；D.程序控制；5.通过衡量绩效检验控制标准的客观性和有效性，你认为以下属于客观、有效的控制标准是：（D ）A.分析产品数量是否达到了计划目标来判定企业的盈利程度；B.衡量员工的出勤率是否达到了正常水平来评价员工的工作热情或劳动贡献；C.用科研人员提交的研究报告的数量和质量来判断他们的工作进展；D.根据员工提供的关于企业经营或技术改造的合理化建议的次数来评价他们的工作热情；6.对新产品开发的控制频度以（C ）为单位比较适宜。
A.年；B.季度；C.月；D.日；7.制定纠正偏差措施的依据是：（B）A.偏差的严重程度；B.偏差原因的分析；C.纠偏的实施对象；D.原计划的实施进度；8.纠正偏差必须首先进行的工作是：（C）A.判断偏差的严重程度；B.分析偏差产生的原因；C.对偏差信息进行评估和分析；D.确定纠偏措施的实施对象；9.危机的实质是：（C ）A.引起负面影响的不确定性事件；B.具有不确定性和危机感的情境；C.企业经营中出现的“严重问题”；D.企业内部或外部的突发事件；10.危机管理的关键是：（C ）A.行动的准确性；B.捕捉危机信息的及时性；C.行动的及时性；D.捕捉危机信息的真实性；11 .某教授讲管理控制部分时，要求学生做一项练习。
过程控制练习题3
某比例积分调节器的输入，输出范围均为4~20mA DC ，若设ó=100%，T1=2MIN ，稳态时其输出为6mA ，若在某一时刻输入阶跃增加1mA ，试求经过4min 后调节器的输出。
2、什么叫无平衡无扰动切换？全刻度指示调节器是这样保证由自动到软手动，由软手动到硬手动，再由硬手动到软手动，由软手动到自动之间的无扰动切换的？3、调节器的正反作用是如何规定的？4、什么是调节阀的流量特性？调节阀的理想流量特性有哪几种？它们各是怎样定义的？调节阀的工作流量特性和阻力系数有关，而阻力系数又是怎样定义的？它的大小对流量特性有何影响？ 5、冷物料通过加热器用蒸汽对其加热。
在事故状态下，为了保护加热器设备的安全，即耐热材料不被损坏，现在蒸汽管道上有一个气动执行器，试确定其气开，气关形式。
6、现测得三种流量特性的有关数据见表。
试分别计算其相对开度在10%，50%，80%各变化10%时的相对流量的变化量，并据此分析它们对控制质量的影响和一些选择用原则。
7、某负作用理想PID 调节规律， ，Ti=2min,Td=0,在t=t0时刻加入一幅值为1mA 的阶跃信号，若调节器的起始工作点为6mA ，试画出调节器的输出波形。
8、某正作用理想PID 调节规律， ，Ti=30s ，Td=0，试画出在如图所示输入方波作用下的调节器输出波形（初始工作点6mA ）。
100%δ=80%δ=图示锅炉生产情况，冷水进入气鼓，经燃烧加热产生蒸汽，在生产过程中，工艺要求气鼓里的水不能烧干，不然将产生事故，甚至发生爆炸。
为了保证锅炉的安全生产，试确定冷水进水管道上调节阀的气开，气关形式。
10、图示，冷物料通过加热器用蒸汽对其加热，在事故状态下，为了保护加热器设备的安全，即耐热材料不损坏，现在蒸汽管道上有一只调节阀，确定其气开，气关形式。
11、水槽如图所示。
其中F为槽的横截面积，R1、R2、R3均为线性液阻，Q1为流入量，Q2 、Q3为流出量。
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练习题一、填空题1．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）。
2．控制阀的开闭形式有（气开）和（气关）。
3．对于对象容量滞后大和干扰较多时，可引入辅助变量构成（串级）控制系统，使等效对象时间常数（减少），提高串级控制系统的工作频率。
4．测量滞后包括测量环节的（容量滞后）和信号测量过程的（纯滞后）。
5．锅炉汽包水位常用控制方案为：（单冲量水位控制系统）、（双冲量控制系统）、（三冲量控制系统）。
6．泵可分为（容积式）和（离心式）两类，其控制方案主要有：（出口直接节流）、（调节泵的转速）、（调节旁路流量）。
7．精馏塔的控制目标是，在保证产品质量合格的前提下，使塔的总收益最大或总成本最小。
具体对一个精馏塔来说，需从四个方面考虑，设置必要的控制系统，分别是：（物料平衡控制）、（能量平衡控制）、（约束条件控制）和（质量控制）。
1. 前馈控制系统的主要结构形式包括：（单纯的前馈控制系统）、（前馈反馈控制系统）和（多变量前馈控制系统）。
2. 反馈控制系统是具有被控变量负反馈的闭环回路，它是按着（偏差）进行控制的；前馈控制系统是按（扰动）进行的开环控制系统。
3. 选择性控制系统的类型包括：（开关型）、（连续型）和（混合型）。
4. 常用控制阀的特性为（线性）、（快开）、（对数）、和（抛物线）特性。
5. 阀位控制系统就是在综合考虑操纵变量的（快速性）、（经济性）、（合理性）、和（有效性）基础上发展起来的一种控制系统。
6. 压缩机的控制方案主要有：（调速）、（旁路）和节流。
7. 化学反应器在石油、化工生产中占有很重要的地位，对它的控制一般有四个方面，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（质量控制）和（约束条件控制）。
二、简答题1．说明生产过程中软保护措施与硬保护措施的区别。
答：所谓生产的软保护措施，就是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。
这样就可以减少由于停车而带来的巨大经济损失。
而硬保护措施将使得生产设备停车。
2．前馈控制主要应用在什么场合？答：前馈控制主要用于下列场合：(1)干扰幅值大而频繁，对被控变量影响剧烈，单纯反馈控制达不到要求时； (2)主要干扰是可测不可控的变量；(3)对象的控制通道滞后大，反馈控制不及时，控制质量差时，可采用前馈一反馈控制系统，以提高控制质量。
3．怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律?答：串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量，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，也可引入适当的微分作用。
串级控制系统中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。
4．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。
5．分程控制系统的主要应用场合有哪些?答：分程控制系统的应用场合主要有：(1)用于扩大控制阀的可调范围，改善控制品质； (2)用于控制两种不同的介质流量，以满足工艺生产的要求，(3)用作生产安全的防护措施。
1.积分饱和的危害是什么? 有哪几种主要的抗积分饱和措施?答：当控制器处于积分饱和状态时，它的输出将达到最大或最小的极限值，该极限值已超出执行器的有效输入信号范围，所以当有控制信号来的时候控制器就无法及时响应，必须等待其退出积分饱和才能响应，这样会对系统的工作带来严重的后果，甚至会造成事故。
抗积分饱和的主要方法有限幅法、外反馈法和积分切除法。
2. 前馈控制与反馈控制的主要区别有哪些?答：前馈控制与反馈控制的主要区别有以下：反馈控制前馈控制1）控制的依据被控变量的偏差干扰量的大小2）检测的信号被控变量干扰量3）控制作用发生的时间偏差出现后偏差出现前4）系统结构闭环控制开环控制5）控制质量有差控制无差控制6）控制器通用PID 专用控制器7）经济性和可靠性一种系统可克服多种干扰对每一种都要有一个控制系统3. 什么叫比值控制系统?其类型有哪些？答：实现两个或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：开环比值、单闭环和双闭环，以及变比值控制等。
4. 串级控制系统中副变量应如何选择?答：串级控制系统中副变量的选择原则是：(1)主、副变量间应有一定的内在联系，副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的变化；(2)通过对副变量的选择，使所构成的副回路能包含系统的主要干扰；(3)在可能的情况下，应使副回路包含更多的主要干扰，但副变量又不能离主变量太近；(4)副变量的选择应考虑到主、副对象时间常数的匹配，以防“共振”的发生5. 什么是多冲量控制系统? 主要应用场合是什么？所谓多冲量控制系统，是指在控制系统中，有多个变量信号，经过一定的运算后，共同控制一只执行器，以使某个被控的工艺变量有较高的控制质量。
多冲量控制系统这个名称主要在锅炉的给水系统控制中应用比较广泛。
三、分析题1、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。
解：1）A、B 均为气开式A：0.02~0.06MPa；B：0.06~0.10MPa2）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。
2、图示为油品储罐N2 封分程控制系统。
其工作原理为：1）向油罐注油时，排空气；2）从油罐抽油时，放氮气。
根据已知内容确定：1）控制阀A和B的类型，确定控制器的正、反作用；2）控制阀A和B的分程区域；3）画出该系统的方块图，并简述该系统的工作原理。
解：1）控制阀A应选气开阀，则控制器应为反作用，B 阀应选气闭。
2）分程区域：为了保证安全，不使贮罐压力过高，能源中断时氮气阀A应该关闭，放空阀B 打开，所以B阀应在小信号段，A 阀在高信号段。
3）系统方块图工作原理：A阀（充N2）采用气开式，B 阀（放空）为气闭式，控制器为反作用。
（1）向油罐注油时P↑→PC↓（<0.06MPa）→A阀全关、B阀开→P↓；（2）从油罐抽油时P↓→PC↑（>0.06MPa）→B 阀全关、A 阀开→P↑。
四、计算题1、某前馈-串级控制系统如图所示。
已知：要求：1）汇出该系统的方块图；2）计算前馈控制器的数学模型。
解：1）系统方块图2）前馈控制器的数学模型2、在甲烷转化反应中，为了保证甲烷的转化率，就必须保持天然气、水蒸汽和空气之间成一定的比值（1：3：1.4）。
工艺生产中最大负荷为：水蒸气流量的最大值Fsmax=31100m3/h；空气流量的最大值Famax=14000 m3/h ；天然气流量的最大值Fnmax=11000 m3/h。
现采用差压法测量流量，未经开方运算，系统组成如图示：1）说明控制系统的类型；2）画出系统方框图；3）分别计算比值系数。
解：1）控制系统的类型：两个双闭环比值控制系统的混合（2 分）2）系统方块图（5 分）（方块图中F1、F2、F3 分别为天然气、水蒸汽和空气）五、综合题1、下图为锅炉设备主要工艺流程图，其任务是根据生产负荷的需要，供应一定压力或温度的蒸汽，同时使得锅炉在安全、经济的条件下运行。
试分析：1）锅炉设备需要哪些主要的控制系统，说明各个系统的被控变量和控制变量；2）为汽包水位设计一个双冲量控制系统，画出其原理图。
答：1）主要控制系统：（12 分）（1）锅炉汽包水位控制：汽包水位作为被控变量，给水流量作为操纵变量。
（2）锅炉燃烧系统的控制：被控变量：蒸汽压力（负荷），烟气成方（经济燃烧指标）和炉膛负压；操纵变量：燃料量、送风量、引风量。
（3）过热蒸汽系统的控制：被控变量为过热蒸汽温度，操作变量为减温器的喷水量；（4）锅炉水处理过程的控制：一般采用离子交换树脂对水进行软化处理；另外采用蒸汽加热进行除氧处理。
2）双冲量控制系统原理图（8分）2、加热炉设备的主要任务是根据生产需要，将工艺介质加热到一定温度。
试说明：1）设置燃油加热炉的安全联锁保护系统的作用是什么？2）可能产生事故的原因是什么？相对应的安全联锁保护系统有哪些？并说明软硬保护。
3）为燃油加热炉安全联锁保护控制系统，画出其原理图。
4）确定控制阀的气开气关型式、温度控制器的正反作用形式和选择器的高低选择型式。
答：1）设置燃油加热炉的安全联锁保护系统的作用是为安全生产、防止事故。
2）燃油加热炉可能出现如下事故：①工艺介质流量过小或中断，切断燃料油（工艺介质流量检测联锁保护系统FT102）；②燃料油压力过低会回火（燃料油流量检测联锁保护系统FT101）；③燃料油压力过高会脱火（燃料油压力过高选择性控制系统PT101）；④某种原因灭火（火焰监视器检测联锁保护系统BS101）；⑤雾化蒸汽压力过低或中断，造成燃料油雾化不良无法燃烧（雾化蒸汽压力检测联锁保护系统PT102）。
其中：（PT101）为软保护措施，其它均为硬保护措施。
3）4）控制阀选择：当气源中断时，应切断燃料，控制阀应关闭，故选气开型。
温度控制器选择：温度增高时，应减小燃料，控制信号减小，故反作用。
选择器的高低选择：低值选择器。