过程控制考试复习资料(1)

过程控制工程复习资料一、填空题1．过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程或被控对象、测量变送器等环节组成。

2、调节阀按能源不同分为三类：气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀。

3、自动控制系统按工作原理可分为三类：反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈控制系统。

按给定值特点分类可分为三类：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。

4、过程控制系统方案设计的基本要求是：安全、稳定、经济。

5、过程数学模型的求取方法有三种，分别是：机理法建模、系统辨别法建模、混合法（机理分析+系统辨别）建模。

6、理想流量特性有四类，分别是直线、对数、抛物线、快开。

7、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。

8、控制器参数整定法有：经验法、临界比例度法、衰减振荡法、响应曲线法。

9、根据实践经验的总结发现，除少数无自平衡的对象以外，大多数对象均可用一阶、二阶、一阶加纯滞后、二阶加纯滞后这四种典型的动态特性来加以近似描述。

为进一步简化，也可以将所有的对象的动态特性都简化为一阶加纯滞后的形式，用传递函数可以表示为：（）。

其中K表示对象的静态放大系数，T表示对象的时间常数，表示纯滞后时间。

10、调节器的比例度δ越大，则放大倍数Kc越小，比例调节作用就越弱，过渡过程曲线就越平稳，但余差也越大。

积分时间T i越小，则积分速度越大，积分特性曲线的斜率越大，积分作用越强，消除余差越快，微分时间T d越大，微分作用越强。

11、定值控制系统是按测量与给定偏差大小进行调节的，而前馈调节是按扰动量大小进行调节的；前者是闭环调节，后者是开环调节。

采用前馈-反馈调节的优点是利用前馈调节的及时性和反馈调节的静态准确性。

12、防止几分饱和有哪三种方法：限幅法、外反馈法、积分切除法。

13、测量变送器的要求：准确、快速、可靠。

14、在串级控制系统中，调节器参数的整定方法有：逐次逼近法、两步整定法、一步整定法。

二、选择题1、下列控制系统中，哪些是开环控制(C)，哪些是闭环控制（ABD）A、定值控制B、随动控制C、前馈控制D、程序控制2、对某PI控制系统，为了防止积分饱和，采取下列措施，问哪一条是不起作用的（D）C、采用高低阻幅器 B、采用调节器外部积分反馈法C、采用PI-P调节器D、采用PI-D调节器3、如果甲乙两个广义调节对象的动态特性完全相同（如均为二阶对象），甲采用PI作用调节器，乙采用P作用调节器。

当比例带的数值完全相同时，甲乙两系统的振荡程度相比（A）A、甲系统振荡程度比乙系统剧烈B、乙系统振荡程度比甲系统剧烈C、甲乙两系统的振荡程度相同4、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τ0B克服调节对象的滞后τ0C、克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后τc5、分程调节系统常要加装（C ）来达到分程的目的。

A、调节器B、变送器C、阀门定位器6、在选择性调节系统中防积分饱合一般采用（ B ）方法。

A、限幅法B、外反馈法C、积分切除法7、调节系统在纯比作用下已整定好，加入积分作用后，为保证原稳定度，此时应将比例度（ A ）。

A、增大B、减小C、不变8、成分、温度调节系统的调节规律，通常选用（ C ）。

A、PIB、PDC、PID9、流量、压力调节系统的调节规律，通常选用（ A ）。

A、PIB、PDC、PID10、液位调节系统的调节规律，通常选用（ D ）。

A、PIB、PDC、PIDD、P11、要消除系统的稳态误差，调节系统的调节规律，通常选用（ A ）。

A、PIB、PDC、P12、通常可以用时间常数T和放大系数K来表示一阶对象的特性。

现有甲乙两个液体贮罐对象，其甲的截面积大于乙的截面积，假定流入和流出侧的阀门、管道尺寸及配管均相同，那么时间常数T（ A ）。

A、甲大于乙B、乙大于甲C、甲乙相等13、通常可以用时间常数T和放大系数K来表示一阶对象的特性。

现有甲乙两个液体贮罐对象，其甲的截面积大于乙的截面积，假定流入和流出侧的阀门、管道尺寸及配管均相同,放大系数K（ B ）。

A、甲大于乙B、乙大于甲C、甲乙相等14.请判定图所示温度调节系统中，调节阀和调节器的作用型式。

（1）、当物料为温度过低时易析出结晶颗粒的介质，调节介质为过热蒸汽时；（A）A.气关调节阀，正作用调节器B.气开调节阀，反作用调节器C.气开调节阀，正作用调节D.气关调节阀，反作用调节器（2）、当物料为温度过高时易结焦或分解的介质，调节介质为过热蒸汽时；（ B ）15、串级控制系统投远应采取先把副回路控制器投入自动，后把主回路投入自动，且必须保证___切换原则。

（C ）A、主B、副C、无扰动D、手动16、为了避免设定值变化引起微分突跳，提出了微分先行的概念，所谓微分先行是指控制器的微分部分移到_________通道中。

（B ）A、前馈B、反馈C、开环D、闭环17、分程控制是指用一台控制器输出去操纵几只阀门，并且是按输出信号的（B ）A、相同区间去操纵不同的阀门B、不同区间去操纵不同的阀门C、相同区间去操纵相同的阀门D、不同区间去操纵相同的阀门三、简答题1、何谓控制系统的投运与整定，有哪几种常见的工程整定方法？答：所谓控制系统的投运就是将系统从手动工作状态切换到自动工作状态。

所谓控制系统的整定，就是对与一个已经设计好并安装就绪的控制系统，通过控制器参数（δ，Ti,Td）的调整，使得系统过渡过程达到最为满意的质量。

常见的工程整定方法有：经验法、临界比例度法、衰减振荡法、响应曲线法。

（熟悉各种整定方法步骤）。

附：经验法整定步骤：按照先比例、后积分、再微分的顺序整定。

（1）、Ti=∞,Td=0，δ由大到小调节，使过渡过程达到4:1，且静差较小，若能满足要求，则用比例控制即可。

（2）若静差不能满足要求，则需加积分环节：比例度δ增加10-20%，由大到小调节Ti,在保持动态特性的基础上，减小或消除误差。

（3）若动态特性不能满足要求：由小到大调节Td，同时适当调节δ和Ti。

临界比例度法整定控制参数的步骤：（1）在系统闭环的情况下，将控制器积分时间放到最大，微分时间最小，比例度适当；（2）使得比例度由大到小逐渐改变，每改变一次，施加干扰，观察被控变量的变化情况，直到出现等幅振荡，此时的比例度为临界比例度，临界振荡的周期为临界周期；（3）根据经验公式查表，得到适当的PID参数；（4）把查表所得参数放入控制器，适当微调，直到过渡过程满意为止。

2、什么是生产过程的硬保护软保护措施，与硬保护措施相比，软保护措施有什么优点？答：硬保护措施：参数达到第一极限时报警，设法排除故障，若没有及时排除故障，参数就会达到更严重的第二极限，经联锁装置动作，自动停车。

软保护措施：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，这样可以减少由于停车而带来的巨大经济损失。

3、什么是前馈控制系统？它有什么特点？答：按扰动变化大小进行控制的系统称为前馈控制系统。

主要特点有：（1）、前馈控制系统是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时、有效；（2）、前馈控制属于开环控制系统；（3）、前馈控制使用的是有对象特性确定的“专用”控制器；（4）、一种前馈只能克服主要的、可测不可控的扰动。

4、串级控制系统在选择实施方案时，应考虑哪些问题？答：（1）所选用的仪表信号必须匹配；（2）所选用的副控制器必须具有外给定的输入接口；（3）在选择实施方案，应考虑是否增加一只切换开关，作“串级”与“主控”的切换之用；（4）实施方案应力求实用，少花钱多办事；（5）实施方案应便于操作。

5、串级控制系统设计原则是什么？答：（1）在单回路控制下不能满足要求的情况下，可以考虑采用串级控制；（2）具有能够检测的副变量，且主要干扰应该包括在副回路中；（3）副对象的滞后不能太大，以保持副回路的快速响应性能；（4）将对象中具有显著非线性或时变特性的部分归于副对象中；（5）考虑主、副对象时间常数的匹配，防止“共振”发生；（5）考虑方案的经济性和工艺的合理性。

6、串级控制系统有哪些特点？主要使用在哪些场合？答：（1）在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统；（2）系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量，改善动态特性；（3）由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了干扰对主变量的影响；（4）系统对负荷改变时有一定的自适应能力。

主要用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。

7、均匀控制系统的目的和特点是什么?答：均匀控制系统的目的是为了解决前后工序的供求矛盾，使两个变量之间能够相互兼顾和协调。

主要特点：（1）结构上无特殊性；（2）表征前后供求矛盾的两个变量都应该是变化的，且变化是缓慢的；（3）前后相互联系又相互矛盾的两个变量应保持在允许的范围内。

8、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。

9、什么是分程控制系统？主要应用在什么场合？答：分程控制系统就是一个控制器的输出信号被送往两个或者两个以上的控制阀，每个控制阀都只在控制器的某段信号范围内工作。

主要应用场合有：（1）用于扩大控制阀的可调范围，改善控制品质；（2）用于控制两种或两种以上不同的介质流量，以满足工艺生产要求；（3）用作生产安全的防护措施。

10、什么是控制器的“积分饱和”现象？产生积分饱和的条件是什么？答：积分饱和现象是指积分作用的控制器当偏差总不为零时，控制器的输出就要一直增加到最大或者降低到最小。

产生这种现象的条件有三个：（1）控制器具有积分作用；（2）控制器处于开环工作状态，其输出没有被送往执行器；（3）控制器的输入偏差信号长期存在。

在选择性控制系统中，没有被选择器选中的控制器就有可能产生积分饱和现象。

11、什么叫比值控制系统？具体类型有哪些？答：实现两个或者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：定比值控制系统（开环比值、单闭环比值和双闭环比值）、变比值控制系统。

12、怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律？（理解与运用）答：串级控制系统的目的是为了高精度的稳定主变量，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，也可以引入适当的微分作用。