过程控制期末考试.docx

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

对象
VB
VA
PT
T
PC

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）；
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

2.比例积分控制PI 不允许有余差的场合

3．比例微分控制PD 用于过程容量滞后较大的场合

4．比列积分微分控制PID 控制质量要求较高

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？
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。

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

3用分度值Pt50的热电阻测量，却错查了Cu50分度表，得到的温度是143°C问实际温度是多少？要求一位小数 Cu50热电阻143度下为80.63欧
Pt=80.63

4、在生产过程中，要求参与反应的A、B两种物料保持一定比值，若已知正常操作时，A物料流量q1=8.5 m3/h，采用孔板测量并配用差压变送器，其测量范围为0—10m3/h，B物料流量q2=0.25m3/h，相应的测量范围为0-300m3/h，根据要求设计**k=q1/q2比值的控制系统，要求在流量和测量信号分别成线性和非线性关系时，采用DDZ-III型仪表组成系统时的比值系数k。
解：

6、某台DDZ-III型比例积分控制器，比例度100%，积分时间为2分，稳态时输出为5mA………，输入突然增加了0.2Ma,试问经过5min后，输出变化为多少？
解：
比值控制基本概念
目的：在工业生产过程当中，常需要将两种或两种以上的物料按一定的比例关系进行混合。比值控制的目的是为了实现几种物料按一定比例混合，使生产安全、正常地进行。（如在锅炉燃烧过程中，需要燃料量与空气按一定的比例进入炉膛。）
定义：实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。
均匀控制的目的 从控制方案出发，解决前后工序供求矛盾，达到前后兼顾协调工作（如使液位和流量均匀变化）。
• 分程控制系统定义：
一个控制器的输出去操作两个或两个以上的执行器，分别按控制器的输出的不同范围工作的控制系统称为分程控制系统。
• 目的：
① 扩大执行器可调范围，改善控制系统品质；
② 满足工艺上操作的特殊要求。
• 特点：
多个执行器；分程工作。

六、综合题
下图是锅炉汽包液位控制系统，工艺要求该控制系统的被控变量恒定，而且无余差。
1、 根据给定值的情况，说明该系统为何种类型的控制系统
2、 画出该控制系统的方框图
3、 指出被控变量、操纵变量和系统的输入信号
4、 从安全考虑，确定控制阀的气开，气关型式
5、 确定控制器的正反作用，简述理由
6、 确定控制器的控制规律，简述理由
7、 试设计一锅炉液位控制系统，当蒸汽压力突然减少时，简述该控制系统的控制过程（要求用各变量间的关系来阐述）
答案要点
1 该系统为定值控制系统
2方框图
5 由上知阀为气关型式，则阀为反作用反向，阀的开度越大，液位越高，则对象为正作用方向，要构成一个负反馈控制系统则调节器应为正作用。
6 因控制要求无余差须加积分，故用PI控制规律
7 蒸汽压力↓—锅炉气泡液位L↓—测量值↓—控制器输出↓—阀门开度↑—锅炉气泡液位L↑

方框图：
液体控制器
（对象）控制通道
调节阀
测量变送装置
（对象）扰动通道