南京工业大学 过程控制复习资料 —李果
2012-2013 南京工业大学 机械学院 过程装备与控制工程 09级 成套技术试卷
南京工业大学过程装备成套技术试题（A）卷（开）2012--2013 学年第1 学期使用班级控制0901-0905
班级学号姓名
2.问答题（每题5分，共30分）
2.1 过程工业工艺装置投资费用用什么方法估算比较方便，又可以获得比较正确的结果？影响这个方法估算结果正确性的关键因素是什么？
2.2 绝热结构由哪几层构成？每一层各起什么作用？保冷和保温的绝热有何不同？
2.3 有一液体输送管线，一个阀门离泵站2100m，压力波在该流体中的传播速度为1400m/s，某日发生紧急情况，阀门突然关闭，关阀时间前后共2秒。
试问管道会什么危险现象？试提出2条在同类紧急情况下可降低损害的建议。
（本题无需做精确计算）
2.4 图中A，B两处的管子有什么特殊功能？
两者各有什么特点？
2.5 下面的符号表示什么？分别写出指定字母与数字的含义。
它在正规图形上应标注在什么位置？
2.6 根据右图回答下列问题
①图中和是位于上方的管道。
②图中箭头表示
③E点表示管道
④F点表示管道
3. 根据下面的管道平面布置简图中各管段标高和长度尺寸，绘制管道空视图（单独一页，格式要规范）（共20分）
各管段长度分别为：A=2.2m，B=4.5m，C=1.1m，
D=1.1m，E=3.0m，F=4.2m，
G=5.2m，H=1.8m 阀门0.9m，
管段B和H上各有一支座，形式和位置各人自行确定。
过程控制知识考试题库
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。
过程控制复习题_终极版
一、填空题1.被控过程的数学模型，是指过程在各输入量（包括控制量与扰动量）作用下，其相应输出量（被控量）变化函数关系的数学模型。
2.过程的数学模型有两种，非参数模型和参数模型。
3.过程控制系统通常是指工业生产过程中自动控制系统的被控量，是温度、压力、流量、液位、成分、粘度、湿度和pH（酸碱度或氢离子浓度）等这样的一些过程变量的系统。
4.表示过程控制系统控制关系的方框图，两个框之间的带箭头连线表示其相互关系和信号传递方向，但是不表示方框之间的物料关系。
5.一种测量体与被测介质接触，测量体将被测参数成比例转换成另一种便于计量的物理量，再用仪表加以显示，通常把前一种过程叫做一次测量，所用的仪表称为一次仪表，后面的计量显示仪表称为二次仪表。
6.在热电偶测温回路中接入第三种导体时，只要接入第三种导体的两个接点温度相同，回路中总电动势值不变。
7.DDZ-III型变送器是一种将被测的各种参数变换成4~20mA统一标准信号的仪表。
8.正作用执行机构是指当输入气压信号增加时，阀标向下移动。
反作用执行结构是指当输入气压信号增加时，阀标向上移动。
9.流通能力定义为调节阀全开，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cm3)或质量（kg））。
10.执行器的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间的关系。
11.接触式测温时，应保证测温仪表与被测介质充分接触，要求仪表与介质成逆流状态，至少是正交，切勿与介质成顺流安装。
12.干扰通道存在纯时间滞后，理论上不影响控制质量。
13.扰动通道离被控参数越近，则对被控过程影响越大。
14.正作用调节器的测量值增加时，调节器的输出亦增加，其静态放大倍数取负值。
反作用调节器的测量值增加时，调节器的输出减小，其静态放大倍数取正值。
15.气开式调节阀，其静态放大倍数取负，气关式调节阀，其静态放大倍数取正。
16.常见复杂控制系统有串级控制、补偿控制、比值控制、分程与选择控制和多变量解耦控制等。
南京工业大学过程控制题库及参考答案
南京⼯业⼤学过程控制题库及参考答案1、题库⼀填空1、⼀般过程控制系统是由[<被控对象>] 和[<⾃动装置>]两部分组成。
2、⼀般过程控制系统中⾃动装置是由[<测量变送器>]、控制器、[〈控制阀〉]三个环节组成。
3、过程控制系统按设定植的形式不同分为定植控制系统、[〈随动控制系统〉]和[〈程序控制系统〉]。
4、定植控制系统是指过程控制系统的[〈设定植〉]恒定不变，⼯艺⽣产中要求控制系统的[〈被控变量〉]保持在⼀个标准值上不变。
5、过程控制系统按控制系统的结构特点分为[〈反馈控制系统〉]，前馈控制系统和[〈前馈-反馈控制系统〉]。
6、过程控制系统按控制系统的任务分为⽐例控制、[〈均匀控制〉]、[前馈控制〉]。
7、过程控制系统按⾃动化装置的不同分类分为[〈常规控制系统〉]和[〈计算机控制系统〉]。
8、过程控制系统按是否形成闭合回路分为[〈开环控制系统〉]和[〈闭环控制系统〉]。
9、过程控制系统按控制系统的功能分为⽐值、[〈均匀〉]、分程和[〈选择性控制系统〉]。
10、表征⽣产设备是否正常运⾏⽽需要加以控制的物理量是[〈被控变量〉]；受控制装置操纵，并使被控变量保持在设定植的物理量是[〈操纵变量〉]。
11、把系统的输出信号对控制作⽤有直接影响的控制系统称为[〈闭环控制系统〉]；把把系统的输出信号对控制作⽤没有影响的控制系统称为[〈开环控制系统〉]。
12、过程控制系统按调节器的控制规律分为⽐例、[〈⽐例积分〉]、⽐例微分、[〈⽐例积分微分〉]控制系统。
13、过程控制系统性能的好坏，不仅取决于系统[〈稳态时的控制精度〉]，还取决于[〈瞬态时的⼯作状况〉]。
14、对过程控制系统的基本性能要求有三点，分别为[〈稳定性〉]，准确性和[〈快速性〉]。
15、过程控制系统是由6种基本典型环节组成，它们分别为⼀阶环节、[〈⼆阶环节〉]、⽐例环节、积分环节、微分环节和[〈纯滞后环节〉]。
南京工业大学过程控制复习资料—李果复习
加热ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ温度串级控制系统
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串级控制系统结构
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系统工作方式
副环工作既是随动又是定值，对于 主控制器输出其设定值是不确定的，随 时变化的，是随动系统。
而对于进入副环的扰动是定值控制 系统。
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主环则工作于定值控制方式，如果把 副环看做为一个整体方块，主环就相当于 一个简单控制系统。
选择性控制系统，有时也称为： 取代控制 或 超驰控制
选择性控制 系统的类型:
开关型选择性控制系统 连续型选择性控制系统 混合型选择性控制系统
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积分饱和问题
在选择性控制系统中，由于采用了 选择器，未被选用的调节器就处于开环状 态，如调节器有积分作用，偏差又长期存 在，则调节器的输出就会持续地朝一个方 向变化，直至极限状态。超出气动调节阀 的正常输入信号范围(20～100KPa)，这 时就进入了积分饱和状态。
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积分饱和现象不是选择性控制系统 所特有的，只要符合产生积分饱和的三 个条件，即：
①调节器具有积分作用； ②调节器处于开环状况； ③调节器的偏差长期存在
系统都会发生积分饱和现象。
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2. 抗积分饱和的措施 (1)限幅法 (2)积分切除法
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前馈控制系统
简单控制系统
给定值Ｒ 偏差Ｅ
调节器
Ｐ
执行器 Ｑ
－
干扰f 被控变量
对象
测量值Ｚ
测量元件及变送器
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复杂控制系统
复杂控制系统 的主要类型有:
串级 均匀 比值 选择性 分程 前馈
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过程控制 习题与答案学习资料
过程控制习题与答案第1章绪论思考题与习题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？解答：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？解答：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：控制器，被控对象，执行机构，检测变送装置。
1-3简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动（干扰）量、设定（给定）值和偏差的含义？解答：被控对象自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。
被控变量被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。
操纵变量受控制器操纵的，用以克服扰动的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。
扰动量除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。
设定值被控变量的预定值。
偏差被控变量的设定值与实际值之差。
1-4按照设定值的不同形式, 过程控制系统可分为哪几类？解答：按照设定值的不同形式又可分为:1．定值控制系统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.2.随动控制系统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3.程序控制系统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。
1-5 什么是定值控制系统?解答：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。
1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？为什么说研究控制系统的动态比其静态更有意义？解答：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。
过程控制复习资料
1、过程控制就是根据工业生产过程得特点,采用测量仪表执行机构计算机等自动化工具,应用控制理论,设计工业生产过程系统,实现工业生产过程自动化。
2、过程控制有多种方案,包括单回路控制系统前馈控制系统3、控制系统按照结构特点可分为反馈控制系统前馈控制系统复合控制系统。
按给定值信号特点分为定值控制系统、随动控制系统。
4、防爆技术得种类包括隔爆型本安型正压型油浸型充砂型等5、过程控制中压力检测方法有应变片式,压阻式,弹性式,液柱式。
6、半导体热敏电阻包括正温度系数PTC 负温度系数NTC 临界温度电阻CTR。
7、节流流量计基于节流变压降原理,由节流件、导压管及差压检测仪表组成。
8:物位测量方法静压式浮力式电气式超声波式。
9:过程数学模型得求取方法一般有机理建模、试验建模与混合建模。
10调节阀由阀芯阀体组成11调节阀得流量特性有直线流量特性、对数(等百分比)流量特性、抛物线流量特性与快开流量特性四种。
12:DCS得设计思想就是控制分散、管理集中。
13:在工业生产中常见得比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭环比值控制与变比值控制三种。
14、Smith预估补偿原理就是预先估计出被控过程得数学模型 ,然后将预估器并联在被控过程上,使其对过程中得纯滞后进行补偿。
15、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程与测量变送等环节组成。
16、仪表得精度等级又称准确等级 ,通常用引用误差作为判断仪表精度等级得尺度。
17、过程控制系统动态质量指标主要有衰减比n 、超调量σ与过渡过程时间ts。
静态质量指标有稳态误差ess。
18、真值就是指被测变量本身所具有得真实值,在计算误差时,一般用约定真值或相对真值来代替。
19、绝对误差就是指仪表输出信号所代表得被测值与被测参数真值之差20、引用误差就是绝对误差与仪表量程得百分比。
21、调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀、与液动调节阀三大类22、积分作用得优点就是可消除稳态误差(余差),但引入积分作用会使系统稳定性下降。
《过程控制与检测技术》综合练习题及答案2022秋
《过程控制与检测技术》综合练习题及答案一、单项选择题1.过程控制是指在生产过程中，运用合适的控制策略，采用（）来代替操作人员的部分或全部直接劳动，使生产过程在不同程度上自动进行，所以过程控制又被称为生产过程自动化。
A.自动化仪表及系统B.数字电路C.模拟电路D.工艺变量答案：A2.过程控制系统是指自动控制系统的被控量是（）、液位、成分、黏度、湿度以及pH值等这样一些过程变量的控制系统。
A.温度B.压力C.流量D.以上全包括答案：D3.过程控制系统有（）特点。
A.被控过程的多样化B.系统由过程检测控制仪表组成C.被控方案十分丰富D.以上全包括答案：D4.过程控制系统包括（）。
A.反馈控制系统B.前馈控制系统C.前馈—反馈控制系统D.以上全包括答案：D5.反馈控制系统是根据系统被控变量与给定值的偏差进行工作的，最后达到消除和减少偏差的目的，（）是控制的依据。
A.被控变量值B.偏差值C.干扰值D.时间答案：B6.前馈控制系统是（）。
A.闭环控制系统B.开环控制系统C.反馈控制系统D.以上都不是答案：B7.两个流量控制系统如下图所示。
哪个系统是前馈控制系统？（）两个流量控制回路示意图A.系统1B.系统2C.系统1和系统2都是D.系统1和系统2都不是答案：A8.过程控制系统的单项性能指标包括（）。
A．衰减比B．超调量、最大动态偏差、静差C．调节时间、振荡频率、上升时间D．以上全包括答案：D9.计算机控制系统，简单地说就是以（）替代了原模拟控制系统的控制器组成的自动控制系统。
A．控制仪表B．数字电路C．模拟电路D．计算机答案：D10.由于计算机处理的是（），而现场的信号都是模拟信号，计算机要替代原模拟调节器必须完成模拟量到数字量的转换（A/D）和数字量到模拟量的转换（D/A）。
A．模拟信号B．数字信号C．信息D．数据答案：B11.仪表的测量值与被测量真实值之差称为（）。
A．绝对误差B．相对误差C．引用误差D．随机误差答案：A12.传感器的（）有多种形式，如电压、电流、频率、脉冲等，输出信号形式由传感器原理确定。
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(1)控制通道放大系数K0 (2)扰动通道放大系数Kf
过渡过程几种形式：
过渡过程的品质指标：
•最大偏差Ａ •超调量 •衰减比n •余差c •过渡时间ts •其它指标
过渡过程性能指标示意图
执
行
器
气开式是输入气压越高时开度越大， 而在气源断开时则全关，故称FC型； 气关式是输入气压越高时开度越小 ，而在气源断开时则全开，故称FO型。
温度测量的基本方法： • 利用物质热胀冷缩的特性测温 • 利用工作物质的压力随温度变化的原理测温 • 利用热辐射原理测温
• 应用热电效应测温
热电偶温度计
热电偶温度计由三部分组成：
1.热电偶
2.测量仪表
3.导线
补偿导线的作用
冷端温度补偿
1.计算方法 2.冰浴法
3.机械调0法
4.补偿电桥法
思考题： 如图所示的两种测温方法，问A表和B 表的指示值哪一个高?为什么?
（1）正迁移
(2)负迁移
考试安排：
时间 :
考场 :
13周
星期1
5-6节
厚学300
本周五前把实验报告收齐交至自动化学院514
答疑时间： 12周
地点： 同和409
星期1
下午1点
调
节
器
调节器的基本调节规律有位式控制、 比 例 控 制 (P) 、 积 分 控 制 (I) 、 微 分 控 制 (D)4种. 各种调节器的控制规律均是由这些基 本控制规律组合而成的，如比例积分PI、 比例积分微分PID等。
理想PID调节器的调节规律可用下式表示：
p K p (e
用传递函数表示为：
理论计算方法
整定方法
工程整定方法
临界比例度法
衰减曲线法
经验法
（1）临界比例度法
（2）衰减曲线法
4：1衰减曲线法
10：1衰减曲线法
控制系统分析
方块图 传递函数
常用函数的拉氏变换：
单位阶跃函数： 单位脉冲函数： 单位斜坡函数：
f ( t ) 1 ( t ), F ( s ) 1 s
F ( s ) L [ ( t )] 1
f (t ) t , F ( s )
1 2
1 s
2
单位抛物线函数：
正弦函数：
f (t )
t , F (s)
2
1 s
3
f ( t ) sin t , F ( s )
s
2 2
数学模型
机理建模
阶跃扰动法
实验建模 矩形脉冲法 周期扰动法
过程特性参数： 放大系数K
时间常数T 纯滞后τ0 滞后时间 容量滞后τc
流量的检测及变送
测量流量的方法很多，一般可分 为三大类:
1. 速度式
2. 容积式 3. 质量式
常见的标准节流装置示意图
物位的检测及变送
物位是液位、料位、界位的总称。物 位仪表种类很多，常用的有以下几种: 直读式 浮力式 电气式 射线式 静压式 机械接触式 声学式 光学式
零点迁移 在实际应用中，由于安装及其他原 因，在液位为零时，变送器的输出如果 不等于20kPa，为了提高测量精度，必 须正确选择变送器量程，进行零点迁移 。 零点迁移分为: 〔1)正迁移 〔2)负迁移
气动控制阀气开,
气关组合方式图
不同流量特性的阀芯形状 1—快开；2—直线；3—抛物线；4—等百分比
检测元件及变送器
按测量误差本身的性质和出现的特点 ，可将测量误差分为:
•系统误差
•偶然（随机）误差
随机误差的正态分布曲线
仪表的性能指标
1. 精度 2.非线性误差 3.变差 4.灵敏度和灵敏限 5.分辨力 6.响应时间
过程控制
自动化学院
复习
李 果
考试题型:
1.填空题（2*10 ，共20分）
2.单项选择题（2*10 ，共20分）
3.判断改错题（2*10，共20分） 4.简答题（5*2，共10分）
5.分析计算题（10*3，共30分）
简
单
控
制
系
统
给定值Ｒ 偏差Ｅ
－
调节器
Ｐ
执行器
Ｑ
对象
Байду номын сангаас
干扰f 被控变量
测量值Ｚ
测量元件及变送器
W （ S ）
1 TI
t
0
edt T D
de dt
)
P（ S） E（ S）
K （1 P
1 TI S
TD S）
比例度对系统过渡过程的影响
积分时间对过渡过程的影响
微分时间对过渡过程的影响
DDZ—Ⅱ型仪表由220V交流电压供电
DDZ—Ⅲ型仪表由24V直流电源供电
调节器参数整定
热电阻温度计 热电偶温度计适用于测量500度以上的 较高温度，对于在300度以下中、低温区， 使用热电偶测温就不恰当。 热电阻温度计测量范围在-200—500度。 适用于测量液体、气体、蒸汽及固体表面的 温度。
热电阻的三线制接法
电位差计测量桥路原理
平 衡 电 桥 测 温 原 理
压力的测量及变送 弹性元件