过程控制期末考试

期末复习题 1． 对象（过程）的数学模型建立方法主要有机理演绎法和试验辨识法两种。 2． 控制系统的性能指标有单项指标和综合指标两种。 3． 热电偶主要用于测较高温度，而热电阻用于测中低温度，热电阻与测量桥路连接时，往往采用三线制线圈的连接方式。

4． 用于测流量的节流装置之一是孔板，利用流体流经此节流设置时产生的压力差而实现流量测量，它与流速成定量的关 系。 5．被测介质为导电液体时，电容式物控计的内电阻（金属棒）要用绝缘物覆盖。 6．调节阀的理想测量特性有直线、对数和快开三种。 7．在工程上，简单控制系统的参数整定方法有临界比例度法、衰减曲线法和经验试凑法三种。 8．DDZ-III 型仪表的供电电源为 24V DC，DDZ-II 型仪表的供电电源为 220 V AC，DDZ-III 型仪表的标准统一电信号为 4~20 mA DC 或 1~5 V DC，而 DDZ-II 型的则是 0~10 mA DC 9．应变器或压力传感器是基于应变效应进行测量的，即将物理变量转换成电阻值。 10．控制系统的单项性能指标有衰减比、超调量、残余偏差和调节时间。 11．电动调节阀由调节器和执行机构两部分组成，它有正转和反转两种工作方式。 12．用于测流量的节流装置有孔板、喷嘴和文丘里管三种标准形式。 13．温度变送器有三个品种，它们分别是：接触式变送器、非接触式温度变送器和智能式温度变送器。 14．基型控制器由量程单元和放大单元两大部分组成。 15．控制系统对偏差的定义是 e =r（t）-y（t），而仪表对偏差的定义则是 e = y（t）-r（t）。 16.简单控制系统主要由控制器、执行器、被控对象和测量变送四个基本环节组成。 17.电——气阀门定位器具有电气转换、改善阀门性能双重作用。 18.在确定系统的控制方案时，应使对象控制通道的放大系数 增大 ，时间常数 减小 ，纯滞后 减小 ；对象干扰通道的 放大系数 减小 ，时间常数 增大。 19.电动薄膜执行机构的正作用是指输入信号压力增加时，推杆上移，控制阀的正装是指阀杆下移时，阀门开度减小，所构 成的执行器为型式气关。 20．为了扩大控制阀的可调范围可采用分程控制系统。 21．控制器的积分时间减小，则积分作用增大，使控制系统的稳定性降低。

1. 子流量计的流体流动方向自下而上 2. DDZ-III 型电动温度变送器与热偶配合使用，其输入回路连接时，要注意使冷端温度补偿电阻置于温度恒定性。 3. 某加热炉的炉温约为 1100C，要求测量信号远传输至控制室的 DDZ-III 型控制器，应选用热电偶的温度检测元件和热电 偶变送器 4. 随动控制系统的给定值随机变化。 5. 设计一个分程控制系统，使其控制器的输出信号分成两段分别控制两个调节阀，为了提高系统的可调比，这两个调节器 应采用同向分程 6. 某控制系统有两个控制阀，控制器的输出送到这两个控制阀，这两个控制阀将工作在不同的信号段，这个控制系统是一 个分程控制系统 7. 在串级控制系统中，主回路属于定值控制系统，副回路属于随动控制系统，副调节器工作在外给定状态。 8. 热磁式氧气分析仪是利用氧的磁化率 其他气体的磁化率特性来测定混合气体中的含氧量。 A 远大于 B 等于 C 远小于 9. 电磁流量计是测量 介质体积流量的仪表 A 非导电液体 B 导电液体 C 非导磁气体 D 导磁气体 10. 采用 DDZ-III 型差压变送器来贮槽测量液位时，若差压变送器的安装位置低于贮槽底部，则在最低液位时，差压变送器 输出 X 值 X 值>4mA DC 11. 此时差压变送器应作正迁移

12 在单闭环比值控制系统中，从动量闭环控制系统属于随动和定值控制系统

13.转子流量器是采用节流__A__原理来测量流量，液体流动方向_ E ___ A.恒压降变面积 B. ____ C.恒面积变压降 D.必须至上而下 E。必须至下而上14.选择(超驰)控制是为了实现_B___而设计的控制系统，它属于极限控制的一种 A.分程控制 B.软保护 C.硬保护 15.模拟控制器若采用 PI 算法，请问其输出△u=Kc(e(t)+),是在__A__工作状态下实现 A.自动 B.软手动 C.硬手动 D.保持 16.若控制系统的稳定性较差时，可__B__PID 控制器的比例度数值。或__A__积分时间常数 T,使系统稳定性提高。 A 增加 B 减小 C.不变

1. 前馈控制系统是根据被控变量与设定值的偏差大小来进行控制的，此说法是否正确？为什么？ 错误。前馈控制系统是根据干扰量的大小来进行控制的 2. 比值控制系统中的流量比值 Fu/F =K 与所需设置的仪表比值系数 K 是不相同的。此说法是否正确？为什么？ 答：正确，当流量与检测信号呈非线性关系，当物料流量的比值 K 一定，流量与其检测信号呈平方关系时，比值器的参数 与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈平方关系。 流量与检测信号呈线性关系，当物料流量的比值 K 一定、流量与其检测信号呈线性关系时，比值器的参数与物料流量 的实际比值和最大值之比的乘积也呈线性关系 3. 判断下列系统图的控制方案是否合理？若不合理，请说明指正。改正目的控制系统为何种控制系统？ a 原料作为被控参数 反馈控制系统 b 同一管道上安装两个控制阀，同时调节前后两个相互矛盾的工艺参数 分程控制系统 C 调节阀应安装于从动量通道上即 FsC 下 单闭环比值控制系统 D 副控制器的测量变送应是测量锅炉温度而不是燃料流量，故 FT 应安装在锅炉上 串级控制系统 4. 试判断图属于何种控制系统？说明其理由，并画出相应的系统方框图。 前馈—反馈控制系统：

分程控制系统：系统有两个控制阀，控制器的输出送到这两个控制阀，这两个控制阀将工作在不同的信号段 VA PC 对象 VB

PT T

5. 当调节器的设定值不变时，请判断以下两种说法哪个正确？为什么？（1）若流量值增加，调节器的输出也增加，则该 调节器为正作用；（2）若流量值增加，调节器的输出减少，则该调节器为正作用。 （1）正确。输入量增加（或减小），输出量随之增加（或减小）时，调节器为正作用。 6. 系统在受到扰动而进行控制时，若其过滤过程不稳定，可通过增大积分时间 Ti 或加大比例度使其尽快稳定，这种说法 是否正确？为什么？ 错误。增大积分时间 ，Ti 积分越弱，不利于消去余差。加大比例度会使比例作用消弱，不利于系统快速达到稳定。

1. 控制系统由哪几个部分组成？它们的输入输出分别是什么？（用常规符号表示） 控制器：输入 e（t），输出 u（t）； 执行器：输入 u（t），输出 q（t）； TI



 e(t)dt  TD dt ]  u(0)

被控过程：输入 q（t），输出 y（t）；测量变送：输入 y（t0，输出 z（t）。 2. 什么是控制通道和干扰通道？对不同通道的特性参数（K,T, τ）要求有什么不同？ 答：控制通道：q(t) 对 c(t) 的作用途径，要求 KP 适当大些，TP 适当，τP 尽量小 扰动通道：f(t)对 c（t）的作用途径，要求 KF 小，TF 大，对 τF 无要求。 3. 若被响应曲线来分，对象（过程）特性可分为哪几种？（响应曲线有四种）

4. 在电偶的参比端温度补偿方法有几种？ 答：补偿导线法，冰浴法，查表法，补偿电桥法，机械调零法

5. 工程上常用的控制规律有哪几种？它们主要用于何种工况？（请写出控制 P、PI、PD 和 PID 控制算法的数学表达式，并 说明它们的使用场合。） 答：1.比例控制器 P 控制质量要求不高，允许有余差的场合

u(t)  KCe(t)  u(0) 2.比例积分控制 PI 不允许有余差的场合

u(t) K C[e(t)  1 e(t)dt]  u(0)

3．比例微分控制 PD 用于过程容量滞后较大的场合 u(t)  KC [e(t)  TD

de(t)

dt ]  u(0

4．比列积分微分控制 PID 控制质量要求较高 u(t)  KC [e(t)  1 TI de(t)

6．简单控制系统的投运主要步骤及控制器参数工程整定方法？ 投运主要步骤：1、熟悉系统的技术要求或性能指标 2、建立控制系统的数学模型 3、确定控制方案 4、根据系统的动态和静 态特性进行分析与综合 5、系统仿真与实验研究 6、工程设计 7、工程安装 8、控制器的参数整定 控制器参数工程整定方法：理论计算整定法、工程整定法、自整定法。 7．采用选择性控制系统的目的是什么？常用的选择性控制系统类型有哪些？ 目的：当操作条件到达安全极限时，实行保护 两种：选择调节器的输出信号 选择变送器的输出信号 8．在工程应用中，设计分程控制系统主要解决那两个方面的问题？根据调解阀的气开，气关形式分程控制系统可分为哪两 种类型？ Zmax  Zmin   20  4  40%

U max U min  5 1

答：解决扩大执行器得可调范围和改善控制系统品质的问题 分为同向分程和异向分程

在某工业生产过程中，根据现场的生产特点和工艺要求，为了提高控制质量，设计一个前馈-反馈控制系统，已知过程？ ？？？控制通道和扰动通道的传递函数分别为 请简述前馈控制的特点，试写出前馈调节器的传递函数 UFF 9．试分别说明什么是调节阀的流量特性、理想流量特性和工作流量特性？ 答：调节阀流量特性：流过阀门的调解介质相对流量 q/qmax 与阀杆相对行程 l/lmax 之间的关系； 理想流量特性：控制阀的前后压差保持不变时得到的流量特性，既 ΔF=常数， q/qmax~l/lmax 工作流量特性：控制阀的前后压差不能恒定时得到的流量特性，既 Δp≠常数， q/qmax~l/lmax 10．被控变量选择的原则 答：1。尽量选择能反映产品质量的变量作为被控变量； 2．所选的被控变量能满足生产工艺稳定，安全，高效．所选的被控变量能满足生产工艺稳定，安全，高效的要求 3．必须考虑自动化仪表及装置的现状 操纵变量的选择应遵循的原则 1． 工艺上允许调节的变量。 2． 被控对象所有的输入变量中对被控变量影响最大的一个，即 Kr 尽量大些,Tr 适当小些, τr 尽量小些； 3． 不宜选择生产主要物料量作为操作量

五、计算题 1. 有一台 DDZ 三型比例调器，其输入电流是 4—20mA，其输入电压范围是 1—5V，计算当比例度为 40%时输入电流变化为 4mA 所引起的输出电压变化变化量并计算比例调节器的增益 Kc。

P  I u 4

u

u  2.5V KC  1 P  1 40%  2.5 2、如何根据**工艺变量的要求来选择仪表的量程和精度？现检测出出口压力约（1.5Mpa 工艺要求 0.05Mpa，就地指示，可供选择的弹簧管压力的精度为：1.0，1.5，2.5，4.0 级，量程为 0~1.5，0~2.5，0~4.0Mpa，试选择压力表的量程和精度。 解：1.6X3/2=2.4MPa 量程：0—2.5MPa 0.05/2.5*100%=2% 1.5 级 1.6X2=3.2MPa 量程：0—4MPa 0.05/4*100%=1.25% 1.0 级