过程控制习题以及详解
过程控制课后习题答案
过程控制课后习题答案
1.试写出可用于控制三台电机的过程控制图：
答案：
2.试给出控制酒精灯火程序的过程控制图：
答案：
3.试给出用于检测温度的过程控制图：
答案：
4.试给出控制信号延时的过程控制图：
答案：
5.试给出用于控制自动给水机的过程控制图：
答案：
6.试分析控制温度过程所涉及的控制逻辑：
答案：
当输入变量（温度）超过一定上限时，启动冷却过程；当输入变量（温度）低于一定下限时，启动加热过程；当输入变量（温度）在上下限之间时，保持恒定温度。
7.试给出控制地热泵的过程控制图：
答案：
8.试给出控制回路调节的过程控制图：
答案：
9.试给出控制蒸发器运行的过程控制图：答案：
10.试给出控制风机的过程控制图：。
《过程控制》课后习题答案
第一章思考题与习题1.1 下列系统中哪些属于开环控制，哪些属于闭环控制？①家用电冰箱②家用空调器③家用洗衣机④抽水马桶⑤普通车床⑥电饭煲⑦多速电风扇⑧高楼水箱⑨调光台灯开环控制：③家用洗衣机⑤普通车床⑦多速电风扇⑨调光台灯闭环控制：①家用电冰箱②家用空调器④抽水马桶⑥电饭煲⑧高楼水箱1.2 图1-14所示为一压力自动控制系统，试分析该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量和扰动变量是什么？画出该系统的框图。
图1-14 压力自动控制系统图1-15 加热炉温度自动控制系统被控对象：容器P被控变量：罐内压力操纵变量：物料输入流量扰动变量：出口流量系统框图如下：1.3 图1-15所示是一加热炉温度自动控制系统，试分析该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量和扰动变量是什么？画出该系统的框图。
被控对象：加热炉被控变量：炉内温度操纵变量：燃料流量扰动变量：进料量系统框图如下：1.4 按设定值的不同情况，过程控制系统分为哪几类？过程控制系统分为三类：定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
1.5 什么是过程控制系统的过渡过程？有哪几种基本形式？过程控制系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程称为过程控制系统的过渡过程。
控制系统过渡过程有五种基本形式：发散振荡、单调发散、等幅振荡、衰减振荡和单调衰减。
1.6 某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-16所示。
试分别求出最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和调整时间（设定值为200℃）。
图1-16 题1.6图最大偏差：30℃余差：5℃衰减比：5：1振荡周期：15min调整时间：22min第二章思考题与习题2.1 求取图2-55所示电路的传递函数，图中物理量角标i代表输入，o代表输出。
a）b）图2-55 习题2.1图a）（由分压公式求取）上式中，，。
b）上式中，，2.2 惯性环节在什么条件下可近似为比例环节？又在什么条件下可近似为积分环节？惯性环节在T很小的时候可近似为比例环节；T很大的时候条可近似为积分环节。
过程控制系统-第3章-简单系统-习题与解答
第3章习题与思考题3-1.简单控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？解答：简单控制系统由检测变送装置、控制器、执行器及被控对象组成。
检测变送装置的作用是检测被控变量的数值并将其转换为一种特定输出信号。
控制器的作用是接受检测装置送来的信号，与给定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果送往执行器。
执行器能自动地根据控制器送来的控制信号来改变操纵变量的数值，以达到控制被控变量的目的。
被控对象是指需要控制其工艺参数的生产设备或装置。
3-2.什么叫直接参数和间接参数？各使用在什么场合？解答：如果被控变量本身就是需要控制的工艺指标，则称为直接参数；如果被控变量本身不是需要控制的工艺指标，但与其有一定的间接对应关系时，称为间接参数。
在控制系统设计时，尽量采用直接参数控制，只有当被控变量无法直接检测，或虽能检测，但信号很微弱或滞后很大，才考虑采用间接参数控制。
3-3.被控变量的选择应遵循哪些原则？解答：被控变量的正确选择是关系到系统能否达到预期控制效果的重要因素，它选择的一般原则是：（1）被控变量应能代表一定的工艺操作指标或是反映工艺操作状态重要变量；（2）被控变量应是工艺生产过程中经常变化，因而需要频繁加以控制的变量；（3）被控变量应尽可能选择工艺生产过程的直接控制指标，当无法获得直接控制指标信号，或其测量或传送滞后很大时，可选择与直接控制指标有单值对应关系的间接控制指标；（4）被控变量应是能测量的，并具有较大灵敏度的变量；（5）被控变量应是独立可控的；（6）应考虑工艺的合理性与经济性。
3-4.操纵变量的选择应遵循哪些原则？解答：（1）操纵变量应是工艺上允许加以控制的可控变量；（2）操纵变量应是对被控变量影响诸因素中比较灵敏的变量，即控制通道的放大系数要大一些，时间常数要小一些，纯滞后时间要尽量小；（3）操纵变量的选择还应考虑工艺的合理性和生产的经济性。
3-5.简述选择调节器正、反作用的目的，如何选择?解答：其目的是使控制器、执行器、对象三个环节组合起来，能在控制系统中起负反馈作用。
过程控制期中测试习题答案
偏差：测量值与给定值的差。
2. 衡量自动控制系统的工作品质的性能指标 有哪些？
答：衰减比、超调量、余差、调节时间、振荡频
率、最大动态误差。
3．有人认为，气动执行器的气开、气关就是 正作用、反作用。这种理解对吗？为什么？ 如何选用气动调节阀的气开、气关？
答：不对。执行机构的正、反作用＋阀芯的正装 反装―― 调节阀的气开、气关。
3、不合理。压力检测点不对，为保证阀前燃油压力稳定会使 燃油量变化较大，无法使炉温稳定，应将测压点移到阀后，测 烧咀的背压。 4、合理。根据被冷却介质（出口）温度控制氨冷器氨气化侧 的蒸发压力，而蒸发压力又对应一定的蒸发温度，所以控制氨 气排出量实际上调整了氨冷器内氨蒸发侧的温度，使传热温差 得到调整，即可达到控制出口温度的目的。
10.下列图中，调节器应该选用正作用方式，还是反
作用方式？为什么？
a.正作用
Kv Kp Kc 0 Kc
Kv Kp Kc 0 Kc
b. 正作用
c.反作用 d.正作用
Kv Kp Kc 0 Kc
Kv Kp Kc 0 Kc
100 3000 1000 100% 80% x 20 4
∴ x=1（mA）相应控制器的输出将变化1mA ，量程 范围加大了，控制器的输出灵敏度减小了。
4.受控变量的选择原则是什么？
选择原则：
⑴受控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反映工艺操 作状态。 ⑵尽量采用直接指标作为受控变量。当无法获得直接指标 信号，或其测量和变送信号滞后很大时，可选择与直接指标 有单值对应关系的间接指标作为受控变量。 ⑶受控变量应能被测量出来，并具有足够大的灵敏度。 ⑷选择受控变量时，必须考虑工艺合理性和国内仪表产品 现状。 ⑸受控变量应是独立可调的。
过程控制课后题答案讲解
过程控制课后题答案讲解(共6页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。
试画出该温度控制系统的方块图，并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么反应器温度控制系统（1）该温度控制系统的方块图反应器温度控制系统方块图（2）被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；控制变量：冷却水流量。
可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量，冷却水的压力、温度，环境温度的高低等。
锅炉是化工、炼油等企业中常见的主要设备。
汽包水位是影响蒸汽质量及锅炉安全的一个十分重要的参数。
水位过高，会使蒸汽带液。
降低了蒸汽的质量和产量，甚至会损坏后续设备。
而水位过低，轻则影响汽液平衡，重则烧干锅炉甚至引起爆炸。
因此，必须对汽包水位进行严格的控制。
图1-16是一类简单锅炉汽包水位控制示意图，要求：(1)画出该控制系统方块图；(2)指出该系统中被控对象、被控变量、操纵变量、扰动变量各是什么(3)当蒸汽负荷忽然增加，该系统如何实现自动控制(1)(2)被控对象：锅炉汽包。
被控变量：锅炉汽包水位。
操纵变量：锅炉给水量。
扰动量：冷水温度、压力、蒸汽压力、流量，燃烧状况等。
(3)当蒸汽负荷突然增加，会导致汽包水位下降，液位变送器检测到液位h 下降信号并与设定水位h0进行比较，将偏差信号传给控制器，控制器使执行器动作，增大阀门开度，使冷却水流量增加，从而降低加热室燃烧程度，进一步使得汽包液位升高。
P17-P18，精度等级为用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿其冷端温度补偿的方法有哪几种解：（1）热电偶的热电势只有当T0（或t0）恒定是才是被测温度T （或t ）的单值函数。
热电偶标准分度表是以T0＝0℃为参考温度条件下测试制定的，只有保持T0＝0℃，才能直接应用分度表或分度曲线。
若T0≠0℃，则应进行冷端补偿和处理。
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第1章思考题与习题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：参照图1-1。
1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？解答：分类方法说明：按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。
通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统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？二者之间有什么关系？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。
被控对象的动态特性：。
系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。
二者之间的关系：1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。
为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性？解答：稳态：对于定值控制，当控制系统输入（设定值和扰动）不变时，整个系统若能达到一种平衡状态，系统中各个组成环节暂不动作，它们的输出信号都处于相对静止状态，这种状态称为稳态（或静态）。
过程控制习题
3、如下图的反响器温度控制系统，它通过调节进入反响器的冷却水的流量来保持反响器温
度的稳定。要求：
〔1〕画出该控制系统的方块图，并说明它是什么类型的控制系统。
〔2〕假设反响器温度不能过高，否那么会发生事故，试确定调节阀的气开气关形式。
〔3〕确定主调节器和副调节器的正反作用。
〔4〕假设冷却水压力突然升高，试简述该控制系统的调节过程。
6、2×2相关系统的传递函数矩阵为：
2.05.04.03.0
2221
1211
GG
GG
试计算该系统的相对增益矩阵 ，并说明原系统变量之间的配对是否合理？为什么？如不
合理应如何处理？
解：首先求相对增益矩阵
3.05.04.02.026.012.05.04.03.0
1
1
2221
1211
GG
GG
H
3.04.05.02.026.013.05.0
4.02.0
26.0
1
T
T
H
∧=G*HT=2.05.04.03.0*3.04.05.02.026.01=23.077.077.023.0
从相对增益矩阵可以看出，U1→Y1的相对增益为0.23，U2→Y2的相对增益
也为0.23，0.23小于1,所以原变量的配对(U1控制Y1，U2控制Y2) 不合理。需
要解耦.
过程控制系统与仪表_习题答案_王再英
过程控制系统与仪表第1章思考题与习题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？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：参照图1—1。
1—4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？分类方法说明:按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分,有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID)控制系统等;按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。
通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2)随动控制系统（3）程序控制系统2．按系统的结构特点分类：(1)反馈控制系统(2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统1—5 什么是定值控制系统？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？二者之间有什么关系?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。
被控对象的动态特性：。
系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。
二者之间的关系：1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义.为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性？稳态：对于定值控制,当控制系统输入（设定值和扰动)不变时,整个系统若能达到一种平衡状态，系统中各个组成环节暂不动作,它们的输出信号都处于相对静止状态,这种状态称为稳态（或静态）。
过程装备控制技术习题及参考答案
过程装备控制技术习题及参考答案第一章 控制系统的基本概念1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。
主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。
4.在自动控制系统中，什么是干扰作用？什么是控制作用？两者有什么关系？答：干扰作用是由干扰因素施加于被控对象并引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是由控制器或执行器作用于被控对象，通过改变操纵变量克服干扰作用，使被控变量保持在给定值，两者的相同之处在于都是施加于被控对象的作用，不同之处在于干扰作用是使被控变量偏离给定值，而控制作用是使被控变量接近给定值。
9.试画出衰减比分别为n<1,n=1,n>1,n →∞ 时的过度过程曲线？答：如图所示：10.表示衰减振荡过程的控制指标有哪些？答：表示衰减振荡过程的控制指标有：①最大偏差A ——指过渡过程中被控变量偏离设定值的最大值，即被控变量第一个波的峰值与给定值的差。
②衰减比n ——过渡过程曲线上同方向的相邻两个波峰之比。
③回复时间（过渡时间）t s ——指被控变量从过渡状态回复到新的平衡状态的时间间隔，即整个过渡过程所经历的时间。
④差e(∞ )——指过渡过程终了时被控变量新的稳态值与设定值之差。
⑤振荡周期T ——过渡过程的第一个波峰与相邻的第二个同向波峰之间的时间间隔，其倒数称为振荡频率。
第二章 过程装备控制基础1.什么是被控对象的特性？表征被控对象特性的参数有哪些？它们的物理意义是什么？ n<1，发散振荡 n 〉1，衰减振荡 n=1，等幅振荡 n →∞，单调过程答：所谓被控对象的特性，是指当被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间的变化规律（包括变化的大小，速度），描述被控对象特性的参数有放大系数K，时间常数T和滞后时间τ。
K——被控对象重新达到平衡状态时的输出变化量与输入变化量之比。
由于放大系数K反映的是对象处于稳定状态下的输出和输入之间的关系，所以放大系数是描述对象静态特性的参数。
《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过程控制⼯程复习题（课程代码392217）⼀、选择题（请从下列选项中选出正确的⼀项）1、下列不属于单回路反馈控制系统的是（）选项A）被控对象选项B）被测对象选项C）测量变送选项D）控制器和控制阀答案：B2、在⼯业控制中，使⽤最多的控制系统是（）选项A）单回路反馈控制系统选项B）串级控制系统选项C）⽐值控制系统选项D）前馈控制系统答案：A3、下列中对⼲扰通道特性对控制质量影响描述错误的是（）选项A）K f增加，余差增加，系统稳定性不变选项B）T f增加，过渡过程时间减⼩选项C）T f增加，振荡幅值减⼩选项D）τf增加，余差减⼩答案：D4、下列中对控制对象特性对控制质量影响描述错误的是（）选项A）⼀般希望放⼤倍数K0⼤些好，易于调节选项A）⼀般希望控制通道时间常数⼩些好，但不能过⼩选项C）控制通道时间常数越⼩越好，系统才灵敏选项D）时间常数⼤，系统的⼯作频率低答案：D5、下列对操纵变量选择原则描述错误的是（）选项A）操纵变量必须可控选项A）选择通道放⼤倍数相对⼤的选项C）选择⼲扰通道时间常数⼩⼀点的选项D）选择通道的纯滞后尽量⼩答案：C6、下列中对控制通道特性对控制质量影响描述错误的是（）选项A）K0增加，余差增加，系统稳定性不变选项B）T0增加，过渡过程时间增加选项C）T0增加，系统频率变慢选项D）τ0增加，稳定程度⼤⼤降低答案：A6、下图的曲线中，哪⼀条是对数流量特性的是（）选项A）1选项B）2选项C）3选项D）4答案：B7、在控制系统中，能准确、快速、及时地跟踪设定值的变化的系统属于（）选项A）随动系统选项B）定值系统选项C）程序系统选项D）以上都不是答案：A8、在过程控制系统中，系统的设定值保持不变的系统属于（）选项A）随动系统选项B）定值系统选项C）程序系统选项D）以上都不是答案：B9、在过程控制系统中，系统的设定值有规律变化的系统属于（）选项A）随动系统选项B）定值系统选项C）程序系统选项D）以上都不是答案：C10、⽤来表征⽣产设备或过程运⾏是否正常⽽需要加以控制的物理量是（）选项A）被控对象选项B）被控变量选项C）操纵变量选项D）测量值答案：B11、受控制器的操纵，使被控变量保持在设定值的物理量是（）选项A）被控对象选项B）设定值选项C）操纵变量选项D）测量值答案：C12、⼀阶环节的传递函数是（）选项A）K/(Ts+l)选项B）K/Tis选项C）K选项D）Tds答案：A13、⽐例环节的传递函数是（）选项A）K/(Ts+l)选项B）K/Tis选项C）K选项D）Tds答案：C14、在⼀阶系统的特征参数中，（）是系统的静态参数选项A）放⼤倍数K选项B）时间常数T选项C）滞后时间τ选项D）传递函数答案：A15、在⼀阶过程控制系统中时间常数T定义为系统的输出量y(t)到达稳态值的（）选项A）80%选项B）63.2%选项C）20%选项D）40%答案：B16、在⼀阶过程控制系统中，（）决定了系统在响应结束时的稳态性能选项A）时间常数T选项B）输⼊值选项C）滞后时间τ选项D）放⼤倍数K答案：D17、在过程控制仪表中，控制器的放⼤倍数Kc是通过改变（）来设置的选项A）量程选项B）输出信号选项C）控制器的⽐例度选项D）输⼊信号答案：C18、在过程控制系统过渡过程的质量指标中，（）是表⽰过渡过程曲线超出新稳定值的最⼤值选项A）最⼤偏差选项B）超调量选项C）衰减⽐选项D）振荡周期答案：B19、在过程控制系统过渡过程的质量指标中，（）是描述被控变量偏离设定值最⼤程度的物理量选项A）最⼤偏差选项B）超调量选项C）衰减⽐选项D）振荡周期答案：A20、在过程控制系统过渡过程的质量指标中，（）是衡量系统快速性的质量指标选项A）最⼤偏差选项B）超调量选项C）衰减⽐选项D）振荡周期答案：D21、⼀阶过程控制系统稳定条件是（）选项A）特征根为正，微分⽅程系数都⼤于零选项B）特征根为负，微分⽅程系数都⼤于零选项C）特征根为正，微分⽅程系数都⼩于零选项D）特征根为负，微分⽅程系数都⼩于零答案：B22、⼆阶过程控制系统稳定条件是（）选项A）特征根实部为负，微衰减系数⼩于零，分⽅程系数都⼤于零选项B）特征根实部为正，微衰减系数⼩于零，分⽅程系数都⼤于零选项C）特征根实部为正，微衰减系数⼤于零，分⽅程系数都⼤于零选项D）特征根实部为负，微衰减系数⼤于零，分⽅程系数都⼤于零答案：D23、⼆阶系统的衰减系数与系统的稳定性有很⼤关系，当衰减系数满⾜（）时，系统是稳定的选项A）衰减系数=0选项B）-1<衰减系数<0选项C）衰减系数<-1选项D）0<衰减系数<1答案：D24、⼆阶系统的衰减系数与系统的稳定性有很⼤关系，当衰减系数满⾜（）时，系统是稳定的选项A）衰减系数=1选项B）衰减系数<-1选项C）衰减系数>1选项D）0<衰减系数<1答案：B25、在⽐例控制器中，放⼤倍数Kc和控制器的⽐例度δ之间的关系是（）选项A）δ越⼤，Kc也越⼤选项B）δ越⼤，Kc越⼩选项C）δ变化与Kc⽆关选项D）δ与Kc都是定值答案：B26、在⽐例控制器中，在相同输⼊偏差下，放⼤倍数Kc和输出p(t)之间的关系是( )选项A）Kc越⼤,输出p(t)越⼩选项B）Kc越⼤,输出p(t)不变选项C）Kc越⼤,输出p(t)也越⼤选项D）Kc越⼩,输出p(t)越⼤答案：C27、在过程控制系统中，若使控制变量最终不存在余差但系统的稳定性要下降应选⽤（）选项A)⽐例控制器选项B)⽐例积分控制器选项C)⽐例微分控制器选项D)⽐例积分微分控制器28、在过程控制系统中，既能使控制变量不存在余差⼜使系统具有超前性控制应选⽤（）控制规律选项A）P选项B）PI选项C）PID选项D）PD答案：C29、在过程控制系统中，系统在稳态时，不管放⼤系数Kc有多⼤最终仍有余差可以选⽤（）控制规律选项A）P选项B）PI选项C)PID选项D)PD答案：B30、在⽐例控制规律中，衰减系数与系统的稳定性之间的关系应满⾜（）A)衰减系数越⼤系统越稳定B)衰减系数越⼤系统越不稳定C)衰减系数与系统稳定⽆关答案：A31、下⾯对过程的控制质量没有影响的是（）A)控制通道放⼤倍数KoB)扰动通道放⼤倍数KfC)扰动通道时间常数D)扰动通道纯滞后时间答案：D32、在单回路控制中，控制阀的结构形式的选择很重要，在⾼压差时选⽤（）A)⾓形控制阀B)隔膜控制阀C)三通控制阀D)蝶阀答案：A33、在单回路控制中，控制阀的结构形式的选择很重要，在控制强腐蚀性介质时选⽤（）选项A)⾓形控制阀选项B)隔膜控制阀选项C)三通控制阀答案：B34、在单回路控制中，控制阀的结构形式的选择很重要，在分流或合流控制时选⽤（）选项A)⾓形控制阀选项B)隔膜控制阀选项C)三通控制阀选项D)蝶阀答案：C35、在单回路控制中，控制阀的结构形式的选择很重要，在⼤⼝径、⼤流量、低差压，⽽泄漏量要求不⾼时选⽤（）选项A)⾓形控制阀选项B)隔膜控制阀选项C)三通控制阀选项D)蝶阀答案：D36、为了使过程控制系统能够正常⼯作，则必须使系统的各个环节的静态放⼤系数相乘必须满⾜（）选项A)等于0选项B)⼤于0选项C)⼩于0选项D)不能确定答案：C37、在控制阀的正作⽤下，控制阀是⽓开式，则Kv满⾜（）选项A)等于0选项B)⼤于0选项C)⼩于0选项D)不能确定答案：B38、在控制阀的负作⽤下，控制阀是⽓关式，则Kv满⾜（）选项A)等于0选项B)⼤于0选项C)⼩于0选项D)不能确定答案：C39、控制器正作⽤时，其放⼤系数Kc满⾜( )选项A)Kc<0选项C)Kc>0选项D)Kc=0答案：C40、控制器负作⽤时，其放⼤系数Kc满⾜( )选项A)Kc<0选项B)Kc<-1选项C)Kc>0选项D)Kc=0答案：A41、在控制器上对所求得的整定参数设置的顺序是（）选项A)P,I,D选项B)P,D,I选项C)I,P,D选项D)I,D,P答案：A42、在某温度控制系统中，采⽤4：1衰减曲线法整定控制器的参数，得δs=20%,当控制器为⽐例作⽤时，其整定参数值为（）选项A)20％选项B)40％选项C)60％选项D)80％答案：A43、过程控制设计中，系统设计的核⼼是（）选项A)控制⽅案设计选项B)⼯程设计选项C)⼯程安装选项D)仪表调校答案：A44、在控制器的参数整定中属于理论整定法得是（）选项A)经验凑试法选项B)衰减曲线法选项C)响应曲线法选项D)对数频率特性法答案：D45、在控制器的参数整定中属于⼯程整定法得是（）选项A)对数频率特性法选项B)根轨迹法选项C)经验凑试法答案：C46、在某温度控制系统中，采⽤4：1衰减曲线法整定控制器的参数，得δs=20%,当控制器为⽐例积分作⽤时，其整定参数值为（）选项A)24％选项B)12％选项C)36％选项D)48％答案：A47、在某温度控制系统中，采⽤4：1衰减曲线法整定控制器的参数，得δs=20%,当控制器为⽐例积分微分作⽤时，其整定参数值为（）选项A)20%选项B)40%选项C)16％选项D)32％答案：C48、串级控制系统中控制器的作⽤正确的是（）选项A)主粗副粗选项B)主粗副细选项C)主细副粗选项D)主细副细答案：C49、串级控制系统系统中存在的⼀次扰动来源于它的（）选项A)主回路选项B)副回路选项C)主副回路都有选项D)不能确定答案：A50、串级控制系统系统中存在的⼆次扰动来源于它的（）选项A)主回路选项B)副回路选项C)主副回路都有选项D)不能确定答案：C51、串级控制系统系统中主环是⼀个（）系统选项A)定值系统选项B)随动系统选项C)程序系统选项D)分时系统答案：A52、串级控制系统系统中副环是⼀个（）系统选项A)定值系统选项B)随动系统选项C)程序系统选项D)分时系统答案：B53、串级控制系统中主回路的控制器包括（）选项A)主控制器选项B)副控制器选项C)主、副控制器选项D)不确定答案：C54、串级控制系统中主回路的对象是（）选项A)主、副对象控制器控制阀对象 F2 测量变送F1控制器控制阀对象 F2测量变送F1K测量变送选项B)主对象选项C)副对象选项D)不确定答案：A55、串级控制系统中主、副环要满⾜（）选项A)主定副随选项B)主定副定选项C)主随副定选项D)主随副随答案：A56、串级控制系统中主控制器的正、反作⽤的选择顺序（A ）选项A)先副后主选项B)先主后副选项C)主、副同样选项D)不确定57、有2个阀门，流通能⼒分别为C1＝100，C2＝3，其可调范围均为R ＝30，⽤于分程控制时，分程可调范围为（B ）选项A)750选项B)1000 选项C)900 选项D)125058、对于对象的纯滞后时间较⼤，时间常数特别⼤的应采⽤（B ）控制选项A)分程控制选项B)前馈控制选项C)均匀控制选项D)串级控制⼆、作图题1.请画出开环⽐值控制系统和单闭环控制系统的⽅框图答案：①开环⽐值控制系统②单闭环⽐值控制系统控制器控制阀对象 F2测量变送2F1乘法器测量变送1I 1I 02.⼀个双闭环⽐值控制系统如下图所⽰。
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一、单回路控制系统1. 画出图示系统的方框图：2. 一个简单控制系统总的开环增益（放大系数）应是正值还是负值？仪表行业定义的控制器增益与控制系统中定义的控制器的增益在符号上有什么关系？为什么？3. 试确定习题1中控制器的正反作用。
若加热变成冷却，且控制阀由气开变为气关，控制器的正反作用是否需要4. 什么是对象的控制通道和扰动通道？若它们可用一阶加时滞环节来近似，试述K P 、K f 、τp 、τf 对控制系统质量的影响。
5. 已知广义对象的传递函数为1)S (T e K P SτP P +-，若P P T τ的比值一定时，T P 大小对控制质量有什么影响？为什么？6. 一个简单控制系统的变送器量程变化后，对控制质量有什么影响？举例说明。
7. 试述控制阀流量特性的选择原则，并举例加以说明。
8. 对图示控制系统采用线性控制阀。
当负荷G 增加后，系统的响应趋于非周期函数，而G 减少时，系统响应震荡加剧，试分析其原因，并设法解决之。
9. 一个简单控制系统中，控制阀口径变化后，对系统质量有何影响？10. 已知蒸汽加热器如图所示，该系统热量平衡式为：G 1C 1(θ0-θi )=G 2λ(λ为蒸汽的冷凝潜热)。
（1）主要扰动为θi 时，选择控制阀的流量特性。
（2）主要扰动为G 1时，量特性。
（3特性。
11.作用后，对系统质量有什么影响？为了保持同样的衰减比，比例度δ要增加，为什么？12. 试写出正微分和反微分单元的传递函数和微分方程；画出它们的阶跃响应，并简述它们的应用场合。
13. 什么叫积分饱和？产生积分饱和的条件是什么？14. 采用响应曲线法整定控制器参数，选用单比例控制时，δ=K P τP /T P ×100%,即δ∝K P ，δ∝τP /T P ,为什么？而选择比例积分控制时，δ=1.44K P τP /T P ×100%，即比例度增加，为什么？15. 采用临界比例度法整定控制器参数，在单比例控制时，δ=2δK (临界比例度)，为什么？16. 在一个简单控制系统中，若对象的传递函数为)1T )(1S 1)(T S (T K W P V P +-+S ，进行控制器参数整定时，应注意什么？ 17. 已知广义对象的传递函数为1)S (T e K P SτP P +-，采用比例控制，当系统达到稳定边缘时，K C =K CK ，临界周期为T K 。
问：(1)T K /τP 在什么数值范围内(即上、下界)，τP /T P 增加时，这一比值是上升还是下降？(2)K CK 在什么数值范围内(即上、下界)，τP /T P 增加时，K CK 是上升还是下降？18. 一个过程控制系统的对象有较大的容量滞后，而另一系统由于测量点位置造成纯滞后。
若对两个系统均采用微分控制，试问效果如何？19. 某一温度控制系统，采用4:1衰减曲线法进行整定，测得系统的衰减比例度δs=25%，衰减振荡周期Ts=10min ，当控制器采用P 和PI 控制作用时，试求其整定参数值。
20. 有一个过程控制系统(采用DDZ-Ⅲ型仪表)，当广义对象的输入电流（即控制器的输出电流）为14mA 时，其被控温度的测量值为70℃。
当输入电流突然从14mA 增至15mA ，并待被控温度达到稳定时，其测量值为74℃。
设测温仪表的量程为50-100℃。
同时由实验测得广义对象的时间常数T P =3min ，滞后时间τP =1.2min ，试求衰减比为4:1时PI 控制器的整定参数值。
21. 某一个过程控制系统，利用临界比例度法进行控制器的参数整定。
当比例度为12%时，系统出现等幅振荡，其临界振荡周期为180s ，试求采用PID 控制器时的整定参数值。
22. 已知控制系统方块图如下：求：(1)X 作单位跃阶变化时，随动控制系统的余差。
(2)F作单位跃阶变化时，定值控制系统的余差。
（题22图）1一个简单控制系统由那几部分组成？各有什么作用？2举例说明一个简单控制系统，指出在该控制系统中的被控制系统的被控变量、操纵变量和扰动变量。
3常见的过程动态特性的类型有哪几种？可用什么传递函数来近似描述他们的动态特性？9增大过程的增益对控制系统的控制品质指标有什么影响？过程的时间常数是否越小越好？为什么？10某温度控制系统已经正常运行，由于原温度变送器（量程200`300℃）损坏，改用量程为0`500℃的同分度号的温度变送器，控制系统会出现什么现象？应如何解决？13增大积分时间对控制系统的控制品质有什么影响？增大微分时间对控制系统的控制品质有什么影响？14什么是积分饱和现象？举例说明如何防止积分饱和。
15纯比例控制时，比例度与临界比例度之间有什么近似关系？6.1说明一下名词术语的含义：被动对象、被控变量、操纵变量、扰动（干扰）量、设定（给定）值、偏差。
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——受控制器操作的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料或能量。
扰动量——除操作变量外，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。
6.3下列控制系统中，哪些是开环控制，哪些是闭环控制？A．定制控制B．随动控制C．前馈控制D．程序控制答：C——开环控制；A、B、D——闭环控制。
（程序控制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。
）6.6在石油化工生产过程中，常常利用液态丙烯汽化吸收裂解气体的热量，使裂解气体的温度下降到规定数值上。
图6-3是一个简化的丙烯冷却器温度控制系统。
被冷却的物料是乙烯裂解气，其温度要求控制在（15±1.5）℃。
如果温度太高，冷却后的气体会包含过多的水分，对生产造成有害影响；如果温度太低，乙烯裂解气会产生结晶析出，杜塞管道。
图6-3（１）指出系统中被控对象、被控变量和操作变量各是什么？（２）试画出该控制系统的组成方块图。
答：（１）被控对象为丙烯冷却器；被控变量为乙烯裂解气的出口温度；操作变量为气态丙烯的流量。
（３）该系统的方块图如图6-4所示。
图6-46.7图6-5所示是以反应温度控制系统示意图。
Ａ、Ｂ两种物料进入反映，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度保持不变。
图中ＴＴ表示温度变送器，ＴＣ便是温度控制器。
试画出该温度控制系统的方块图，并指出该控制系统中的被控对象、被控变量、操作变量及可能影响被控变量变化的扰动各是什么？图6-5答：反应器温度控制系统中被控对象为反应器；被控变量为反应器内温度；操作变量为冷却水流量；干扰为Ａ、Ｂ物料的流量、温度、浓度、冷却水的温度、压力及搅拌器的转速。
反应器的温度控制系统的方块图如图6-6所示。
图6-66.8乙炔发生器是利用电石和水来产生乙炔气装置。
为了降低电石消耗量，提高乙炔的收率，确保生产安全，设计了如图6-7所示温度控制系统。
工艺要求发生器温度控制在（８０±１）℃。
试画出该温度控制系统的方块图，并指出图中的被控对被控变量、操作变量及可能存在的扰动。
图6-7答：乙炔发生器温度控制系统方块图如图6-8所示（图中T、T O分别为乙炔发生器温度及其设定值）。
图6-8被控对象：乙炔发生器；被控变量：乙炔发生器内温度；操纵变量：冷水流量；扰动量：冷水温度、压力；电石进料量、成分等。
6.9图6-9所示为一列管式换热器。
工艺要求出口物料温度保持恒定。
经分析如果保持物料入口流量和蒸汽流量基本恒定，则温度的波动将会减小到工艺允许的误差范围之内。
现分别设计了物料入口流量和蒸汽流量两个控制系统，以保持出口物料温度恒定。
图6-9（1）试画出对出口物料温度的控制系统方块图；（2）指出该系统是开环控制系统还是闭环控制系统，并说明理由。
答：（1）控制系统方块图如图6-10所示。
图6-10（2）控制系统为开环控制系统。
从方块图可以看出，对物料入口流量和蒸汽流量均为闭环控制系统；而对于出口物料温度，未经过测量变送环节反馈到系统输入端，没有形成闭环系统。
6.15 图6-14是一个典型的衰减振荡过程曲线，衰减振荡的品质指标有以下几个：最大偏差、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期（或频率）。
请分别说明其含义。
图6-14答：（1）最大偏差――是指过渡过程中被控变量偏离设定值的最大数值。
图中A表示最大偏差。
最大偏差描述了被控变量偏离设定值的程度，最大偏差愈大，被控变量偏离设定值就越远，这对于工艺条件要求较高的生产过程是十分不利的。
（2）衰减比――是指过渡过程曲线上同方向第一个波的峰值与第二个波的峰值之比。
图中衰减比n＝B:B’。
对于衰减振荡而言，n总是大于1的。
若n接近1，控制系统的过渡过程曲线接近于等幅振荡过程；若n小于1，则为发散振荡过程；n越大，系统越稳定，当n 趋于无穷大时，系统接近非振荡衰减过程。
根据实际操作经验，通常取n＝4～10为宜。
（3）余差――是指过渡过程终了时，被控变量所达到的新的稳态值与设定值之间的差值。
图中C表示余差。
余差是一个重要的静态指标，它反映了控制的精确程度，一般希望它为0或在一预定的允许范围内。
（4）过渡时间――是指控制系统受到扰动作用后，被控变量从原稳定状态回复到新的平衡状态所经历的最短时间。
从理论上讲，对于具有一定衰减比的衰减振荡过程，要完全达到新的平衡状态需要无限长的时间。
所以在实际应用时，规定只要被控变量进入新的稳态值的±5％(或±2％)的范围内，且不再越出时为止所经历的时间。
过渡时间短，说明系统恢复稳定快，即使干扰频繁出现，系统也能适应；反之，过渡时间长，说明系统稳定慢，在几个同向扰动作用下，被控变量就会大大偏离设定值而不能满足工艺生产的要求。
一般希望过渡时间愈短愈好。
（5）振荡周期（或频率）――振荡周期是指过渡过程同向波峰（或波谷）之间的间隔时间，其倒数为振荡频率。
在衰减比相同的条件下，周期与过渡时间成正比。
一般希望振荡周期短些好。
6.26填空。
（1）根据实践经验的总结发现，除少数无自衡的对象以外，大多数对象均可用_____、_____、_____、_____这4种典型的动态特性来加以近似描述。
（2）为了进一步简化，也可以将所有的对象的动态特性都减化为_____的形式，用传递函数可以表示为_____。
（3）在对象传递函数表达式W(s) 中，K表示对象的_____，T表示对象的_____，表示对象的_____。
答：（1）一阶；二阶；一阶加纯滞后；二阶加纯滞后。
（2）一阶加纯滞后；W（s）＝e-s(3)静态放大系数；时间常数；纯滞后时间。
6.41什么是简单控制系统？试画出简单控制系统的典型方块图。
答：所谓简单控制系统，通常是指由一个被控对象、一个检测元件及传感器（或变送器）、一个调节器和一个执行器所构成的单闭环控制系统，有时也称为单回路控制系统。