过程控制期末试题及其答案

过程控制期末试题及其答案
1.控制系统对检测变送的基本要求是准确、迅速和可靠。

为了确保控制系统的精度和效率，对检测变送装置的准确性、响应速度和稳定性要求较高。

2.从理论上讲，干扰通道存在纯滞后不会影响系统的控制质量，但实际上，干扰通道的存在会对控制系统产生一定的影响。

3.离心泵的控制方案有直流节流法和改变泵的转速n。

其中，效率最差的是改变旁路回流量。

4.随着控制通道的增益Ko的增加，控制作用增强，克服干扰能力最大，最大偏差减小，系统的余差也会减小。

5.控制器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，这些选择都需要根据具体的控制需求和被控对象的特性来进行。

6.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，这些措施可以有效地避免积分饱和对控制系统的影响。

7.如果对象扰动通道增益Kf增加，扰动作用增强，系统的余差增大，最大偏差也会增大。

8.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。

9.气动执行器由调节机构和执行机构两部分组成，常用的辅助装置有阀门定位器和手轮机构。

10.调节系统中调节器正反作用的确定依据是保证控制系统成为负反馈，以保证系统的稳定性和精度。

11.被控变量是指工艺要求以一定的精度保持恒定或随某一参数的变化而变化的参数，如温度、压力、流量等。

12.反应对象特性的参数有放大倍数、时间常数和纯滞后时间，这些参数对控制系统的响应速度和稳定性有重要影响。

13.自动调节系统常用参数整定方法有动态特性参数法、稳定边界法、衰减曲线法和经验法，这些方法可以帮助优化控制系统的参数设置。

14.检测变送环节对控制系统的影响主要集中在检测元件的滞后和信号传递的滞后问题上，需要通过合理的设计和优化来降低这种影响。

15.对象数学模型是对对象特性的数学描述，获取模型的方法有机理建模和实验建模系统辨识与参数估计。

其中，机理建模是通过物理定律或定理来推导建立数学模型，实验建模是通过实验数据来建立数学模型。

实验建模步骤包括确定输入变量和输出变量信号、测试以及对数据进行回归分析。

被控量和操纵量的选择原则如下：
被控量的选择原则：
1.尽可能选择表征生产过程质量的指标作为被控变量。

2.如果没有合适的质量指标，则选择与质量指标有单值对应关系的间接指标作为被控量。

3.间接指标必须具有足够的灵敏度。

4.被控变量的选择还应考虑工艺过程的合理性和测量仪表的性能和价格等因素。

操纵量的选择原则：
1.选择控制通道放大系数较大的操纵变量。

2.使扰动通道的时间常数尽可能大，而控制通道的时间常数适当小一些。

3.控制通道的纯滞后时间越小越好，并尽量使扰动远离被控变量而靠近调节阀。

4.避免各个时间常数相等或相接近的情况。

5.考虑工艺上的合理性和方便性。

被控变量的选择应遵循以下原则：
1.能代表工艺操作指标或反映工艺操作状态重要变量的被控变量应优先选择。

2.被控变量应是需要频繁控制的变量。

3.直接控制指标信号不可获得时，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.被控变量应具有较大灵敏度和可测量性。

5.被控变量应是独立可控的。

6.考虑工艺的合理性和经济性，以及国内外仪表生产的现状。

操纵变量的选择应遵循以下原则：
1.可控变量应是工艺上允许控制的变量。

2.控制通道的放大系数应大，时间常数应小，纯滞后时间
应尽量小。

3.考虑工艺的合理性和经济性。

2) 要适当增大控制通道的放大系数Ko，减小时间常数To，尽量减少纯滞后时间。

3) 干扰通道的放大系数Kf应尽可能小，时间常数Tf要尽量大，干扰作用点位置应远离被控量，靠近执行器为好。

4) 如果过程本身存在多个时间常数，应尽量使它们错开。

17.模糊控制器的设计不依赖于被控对象的精确数学模型。

18.根据电动比例调节环器的测量范围100~200℃和输出
4~20mA，可得温度为175℃。

19.均匀控制系统的目的是协调前后设备的供求矛盾，特
点是两个变量缓慢变化且相互联系又相互矛盾，比例度和积分时间应设定较大以达到控制作用弱的目的。

20.前馈控制根据干扰工作，及时但精度不高，实施困难，只对某个干扰有克服作用；反馈控制作用依据是偏差，不及时但精度高，实施方便，对所有干扰都有克服作用。

由于两种控制方式优缺点互补，采用前馈-反馈复合系统将能较大地改善
系统的控制品质。

21.过程控制系统设计步骤包括熟悉生产对控制系统的技
术要求与性能指标、建立被控过程的数学模型、选择控制方案、过程控制装置选型、实验和仿真。

22.串级控制系统的特点是改善被控过程的动态特性，提
高系统的工作频率，对二次干扰有很强的克服能力，提高对一次扰动的克服能力和对回路常数变化的自适应能力。

它由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统，通过设置副变量来提高对主变量的控制质量，副回路的存在对进入副回路的干扰有超前控制的作用，减少了干扰对主变量的影响，同时具有一定的自适应能力。

量，问该压力表是否满足要求？
答：该压力表的精度为2级，即允许的最大误差为其量程的2%。

因此，该压力表的最大允许误差为0.032MPa
（1.6MPa的2%）。

由此可知，该压力表的最大允许误差大于
要求的最大绝对误差0.01MPa，因此不满足要求。

需要选择精度更高的压力表进行测量。

问题：一台测量范围为0~1.0MPa，精度为1级的压力表是否符合最大压力为1.0MPa、允许最大绝对误差为0.01MPa 的工艺要求？
解答：根据工艺要求，需要求出两台仪表的最大允许误差进行判断。

首先，对于精度为1级、量程为0~1.6MPa的表，其最大绝对误差为∆1.6max＝1.6×1％＝0.016 MPa，大于0.01 MPa，因此不符合要求。

其次，对于精度为1级、量程为
0~1.0MPa的表，其最大绝对误差为∆1.0max＝1.0×1％＝
0.01MPa，等于0.01MPa，最大误差符合要求。

但是，需要注意的是，压力表的最大测量值应≤2/3仪表量程，否则压力波动会使测量值超出仪表量程。

因此，该表也不符合要求。

问题：请分析图中锅炉液位控制系统的工作过程，并画出其方框图，该系统属于哪种类型的控制系统？
解答：该锅炉液位控制系统的工作过程如下：液位计感应锅炉水位，将信号传递给控制器，控制器与调节阀配合工作，
调节阀控制水流进出锅炉，从而保持锅炉液位稳定。

该系统属于反馈控制系统。

其方框图如下：液位计——控制器——调节阀。