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过程控制复习题

第一章 绪论
一、填空题
1、过程控制是指 生产过程的自动控制，主要被控参数有 ；
2、传统的简单过程控制系统由 和 两部分组成。
3、检测控制仪表包括 、 和 。

二、简答题
1、过程控制有哪些特点？
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？
3、什么是定值控制系统？
4、按照设定值形式不同，过程控制系统分哪些类？
5、过程控制阶跃响应的单项性能指标有哪些？综合性能指标有哪些
三、分析计算题
1、会计算性能指标，书后P12 1-10题

四、综合题

第二章 检测仪表
一、填空题
1、某压力表的测量范围为0-10MPa，精度等级为1.0级。则该压力表允许的最大绝对误差是 。若用标准压力计来校验该压力表，在校验点为5MPa时，标准压力计上读数为5.08MPa，则该点的绝对误差为 ，试问被校压力表在这一点 （是/否）符合1级精度。
2、有两块直流电流表，他们的精度和量程分别为
1）1.0级，0-250mA
2）2.5级，0-75mA
第一块表的最大绝对误差为 ；第二块表的最大绝对误差为 ；若要测量50mA的直流电流，从准确性、经济性考虑应选择第 块表。
3、某台测温仪表的测温范围-100—700°C，检验该表时测得全量程内最大绝对误差为+5°C，则该仪表的量程D为 ，该表的基本误差为 ，该仪表的精度等级为 。
4、检测仪表的基本技术指标有哪些
5、热电偶的基本定律有
6、热电偶冷端温度补偿措施有 、 、 、 和 。
7、常用弹性元件的形状有
二、简答题
1、热电偶测温原理是什么？
2、椭圆齿轮流量计对介质有什么要求？
3、热电阻测温有什么特点？为什么热电阻测温采用三线制接法？
4、工业上常用的测温热电偶有哪几种？热电偶和仪表之间的接线，为什么要用补偿导线？
三、分析计算题
1、习题P70 2-5
2、习题P70 2-7
3、习题P70 2-11
四、综合题

第三章 控制仪表
一、填空题
1、过程控制的基本控制有位式控制、P控制、 、 ，在实际的比例控制器中，习惯上使用 表示比例控制强弱。

2、用户根据控制需要，将程序模块用指令连接起来，就完成了编程，在数字控制系统中，这种利用标准功能模块组成系统的工作称为 。 SLPC调节器中有 路模拟电压输出和 路4-20mA电流输出。
3、所谓控制规律是指控制器的输出信号与 之间的关系。控制器按照信号形式的不同又分为 和 控制器。
4、DDZ-Ⅲ型比例控制器，比例度P与放大倍数Kp的关系 ；若比例度为60%，当控制器的输出变量全量程（16mA）时，变差变化占仪表全量程的 ；这种控制器 （有/无）余差。
5、积分调节器抗积分饱和措施有 、 和 。
6、理想PID的传递函数为 ；实际PID的传递函数为 ；增量式数字PID控制算法 。
7、单回路可编程调节器SLPC内的控制模块有：
、 、 。
二、简答题
1、调节器的正作用与反作用是如何定义？
2、比例度的物理意义是什么？
3、数字控制系统的“组态”的含义是什么？
4、SLPC内的控制模块有三种功能结构，分别是什么？
5、理想的PID控制器的传递函数是什么？实际的传递函数是什么？
6、PID数字控制算法的位置式算式是什么？增量式算式是什么？增量式与位置式算式比较有什么优点？
7、有哪几种改进的PID控制算法？
8、什么是控制规律（概念）？基本的控制规律有哪些？

三、分析计算题
1、下图是DDZ-Ⅲ型PID调节器的输出电路，设电阻R3=R4=10kΩ, R1=R2=4R3，试推导电路输出I0与输入V03的关系。

2、某比例积分控制器输入、输出范围均为4-20mA，若将比例度设为100%、积分时间设为2min、稳态时输出调为5mA，某时刻，输入阶跃增加0.2mA，试问经过5min后，输出将由5mA变到多少？

四、综合题

第四章 执行器及安全栅
一、填空题
1、调节阀的流量特性是指流过阀门的流体的 与阀门 间的关系。调节阀的流量特性又分为固有流量特性与 。
2、气动调节阀由 和 两部分组成。
3、在常用的调节阀中，固有流量特性有 、 和 三种。
4、构成安全火花防爆系统的二要素是 与 ，其中， 是防止危险电能从控制系统信号线进入现场仪表的安全保护器。
二、简答题
1、什么是调节阀的流量特性？固有流量特性有哪些？
2、阀阻比S是如何定义的？在实际应用中S值不低于多少？
3、调节阀的气开式与气关式选择原则是什么？
4、在实际应用中，若对象的放大倍数随着负荷加大而减小，则应选择什么样的流量特性的调节阀？
5、调节阀的流通能力用什么来表示？其如何定义？
6、电/气转换器的用途是什么？
7、阀门定位器的作用是什么？
8、什么安全火花防爆控制系统？
9、双座阀与单座阀比较，有什么优点？应用场合？
10、为什么合理选择调节阀的口径，也就是合理确定调节阀的流通能力C非常重要？

三、分析计算题
1、P124 4-9
四、综合题

第五章 被控过程的数学模型
一、填空题
1、被控过程建模方法有 和 。

二、简答题
1、机理法建模适用什么场合？机理法建模的基本步骤是什么？
2、什么是自衡特性？具有自衡特性被控过程的系统框图有什么特点？
3、什么是自衡特性？在有自衡特性的被控过程中，常用什么来衡量自衡能力大小的？
4、若用一阶惯性环节加滞后近似描述过程的动态特性，试问确定时间常数T与纯滞后时间t的方法有哪两种方法？
5、被控过程建模的任务是什么？

三、分析计算题
1、如图所示，阀门2的液阻为 ，水箱的截面积分别为A，以Q1为输入，h为输出，试求：
（1）列写过程的微分方程组；
（2）画出过程的方框图；
（3）求过程的传递函数

2、如图所示，R2、R3均为线性液阻，水箱的截面积分别为A1、A2，以Q1为输入、h2为输出，试求：
（1）列写过程的微分方程组；
（2）画出过程的方框图；
（3）求过程的传递函数

3、如图所示，阀门2的液阻为 ，水箱的截面积分别为A， 为阀门1的开度， 为阀门1的流量比例系数，阀门1开度变化到流入储液箱的流量 变化之间的延迟为 。以阀门1开度 为输入，液位高度 为输出，试求：
（1）列写过程的微分方程组；
（2）画出过程的方框图；
（3）求过程的传递函数

四、综合题

第六章 简单控制系统的设计与参数整定
一、填空题
1、生产过程对过程控制系统的基本要求可归纳为 、 和 。
2、被控参数选择方法有 和 。
3、调节器的工程整定方法有 、 、 和 。

二、简答题
1、被控参数选择的基本原则是什么？
2、过程控制设计包括哪几部分主要内容？
3、什么是简单控制系统？
4、国家标准规定，在过程控制系统工程施工图中，检测与控制仪表是如何表示？
5、控制变量选择的一般原则是什么？
6、如何克服或减小由检测变送装置安装带来的纯滞后？
7、简单过程控制系统设计包括哪些步骤？
8、正常情况下，调节阀的开度在什么范围内合适？
9、调节器的正作用和负作用是如何定义的？调节器的正负作用选择原则是什么？
10、在采用比例调节的控制系统中，现在比例调节的基础上适当增加积分作用，为得到相同的衰减比，应如何调整比例度P？
11、调节器的工程整定方法有哪些？

三、分析计算题
1、在蒸汽锅炉运行过程中，必须满足汽-水平衡关系，汽包水位是一个十分重要的指标。当液位过低时，汽包中的水易被烧干引发生产事故，甚至发生爆炸
（1）确定调节阀的气开、气关方式，并说明理由；
（2）确定调节器LC正、反作用；
（3）画出控制系统框图

2、某化学反应为吸热反应，为使化学反应持续进行，必须用热水通过加热套加热反应物料，以保证化学反应在规定的温度下进行。如果温度太低，不但会使反应停止，还会使物料产生聚合凝固导致设备堵塞，为生产过程再次运行造成麻烦甚至损耗设备。为此设计如下图所示的温度控制系统。
试确定：
（1） 调节阀的气开式、气关式；
（2） 调节器TC正、反作用；
（3） 画出该控制系统框图

3、如下图所示热交换器，将进入其中的冷物料加热到设定温度。工艺要求热物料温度的偏差ΔT £ ±1°C，而且不能发生过热情况，以免造成生产事故。试设计一个简单控制系统，实现热物料的温度控制，并确定调节阀的气开、气关方式，调节器的正反作用方式，以及调节的调节规律。具体要求：
（1）选择被控参数；
（2）选择控制参数；
（3）选择检测仪表；
（4）调节阀的选择；
（5）调节器选择；
（6）画出控制系统流程图
（7）画出系统方框图

4、P206 6-12
5、P199 书上例子

四、综合题

第七章 复杂控制系统

一、填空题
1、一般将纯滞后时间 与时间常数 之比大于 的过程称为大滞后过程。针对大滞后过程的可行控制方案有 、 、内模控制和基于计算机的Dalhin算法等。
2、串级控制系统有 个闭合回路，其中 （主/副）回路为定值控制系统， （主/副）回路是随动控制系统。
3、串级控制系统主、副调节器的参数整定方法有 、 和 。

二、简答题
1、在比值控制中，若要求总物料流量要求控制的场合，应该采用哪类比值控制？
2、假设工艺规定的流量（或质量）比K，Q1的流量计测量范围为0-Q1max、Q2的流量计测量范围为0-Q2max，仪表采用DDZ-Ⅲ，流量与测量信号之间成线性关系，那么转换成仪表信号之间的比例系数K’表示式为？
3、什么是分程控制系统？
4、假设工艺规定的流量（或质量）比K，Q1的流量计测量范围为0-Q1max、Q2的流量计测量范围为0-Q2max，流量与测量信号之间成非线性关系，测量部分采用差压变送器，仪表采用DDZ-Ⅲ，那么转换成仪表信号之间的比例系数K’表示式为？
5、均匀控制方案有哪两种？
6、串级控制系统的特征是什么？什么是串级控制系统的一步整定法？
7、常用比值控制系统方案有哪些？
8、串级控制系统有哪些较好的控制性能？
9、前馈控制的理论基础是什么？
10、前馈控制系统的结构有哪些？

三、分析计算题
1、某中和反应过程要求，稀盐酸流量Q1与氢氧化钠溶液Q2的流量保持恒定比例，当正常运行时，流量Q1=10m3/h，Q2=2 m3/h；流量测量范围分别为0-15 m3/h和0-3 m3/h。根据要求设计Q2/Q1的比值控制系统。在采用DDZ-Ⅲ型仪表组成控制系统情况下，试计算
（1）流量和测量信号呈线性关系（配开方器）的比值系数K’；
（2）流量和测量信号呈非线性关系（无开方器）的比值系数。
2、在某生产过程中，要求参与反应的物理Q1与物料Q2保持恒定比例，当正常操作时，流量Q1=7m3/h，Q2=1.75 m3/h；两个流量均采用孔板测量并配用差压传感器，测量范围分别为0-10 m3/h和0-2 m3/h。根据要求俄设计Q2/Q1恒定的比值控制系统。在采用DDZ-Ⅲ型仪表组成控制系统情况下，试计算
（1）流量和测量信号呈线性关系（配开方器）的比值系数K’；
（2）流量和测量信号呈非线性关系（无开方器）的比值系数。

四、综合题
1、在某生产过程中，冷物料通过加热炉进行加热， 为原料出口温度， 为炉膛温度。根据工艺要求，选择原料出口温度 为被控参数、燃料流量为控制变量，构成单回路的温度控制系统如下图所示。
（1）试分析影响原料出口温度的干扰有哪些；
（2）画出单回路温度控制系统框图；
（3）若生产工艺对原料出口温度要求严格，试分析单回路温度控制系统能否满足要求？若不能，试设计控制方案，并画出控制系统框图。
（4）试确定调节阀的气开式、气关式，确定调节器的正反作用方式，并说明理由。

2、
在某生产过程中，其冷物料流入量q1，温度为T1，热物料流出量为q2，温度为T2，槽内用热水加热，假设槽内搅拌均匀，认为流出量的温度为槽内介质温度，生产要求T2保持在某设定值上。
（1）假设温度变送器及控制器的放大系数不变，而对象的放大系数随着负荷加大而逐渐变小，试选择调节阀的流量特性；
（2）若热水的最大流量Qmax=31m3/h ，热水密度r=970 kg/m3 ，流体介质外加压力p0 恒定，且p0=1.7´100 Kpa，配管的阀组比S=0.6，试计算该调节阀的流通能力C；
（3）试确定调节阀的气开式、气关式，确定调节器的正反作用方式，并说明理由。
（4）试画出控制系统框图。

3、
在某生产过程中，冷物料通过加热炉进行加热，根据工艺要求，需对热物料的炉出口温度进行严格控制，在运行过程中发现燃料压力波动大，而且是一个主要扰动，故设计如图所示系统流程图，要求：
（1）由系统控制流程图画出框图（注：标上相应的变量名称）；
（2）确定调节阀的气开、气关形式；
（3）决定各调节器的正、反作用方式

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