过程控制试卷

一、填空题：

1、简单控制系统由（控制器）、（执行机构）、（被控对象）和（检测变送仪表）四个环节组成。

2、对象数学模型是指对象的（输入输出）特性，是对象在各输入量（控制量和检测变送量）作用下，其相应输出量（被控量）变化函数关系的数学表达式。

3、获取对象数学模型的方法参方法有：（机理法）和（测试法）。

4、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。

5、流通能力Ｃ的定义是：调节阀全开，阀前后压差为（0.1Mp），流体重度为（1g/m3），每（小时）所通过的流体（系）数。

6、被调介质流过阀门的（相对）流量与阀门（相对）行程之间的关系称为调节阀的流量特性；若阀前后压差保持不变时，上述关系称为（理想流量）特性，实际使用中，阀门前后的压差总是变化的，此时上述关系为（工作流量）特性。

7、动态前馈控制的设计思想是通过选择适当的（前馈）控制器，使干扰信号经过（前馈）控制器致被控量通道的动态特性完全复制对象（干扰）通道的动态特性，并使它们符号（相反）（正、反），从而实现对干扰信号进行完全补偿的目标。

8、自动调节系统常用参数整定方法（动态特性参数法），（稳定边界法），（衰减曲线法），

（经验法）。

9、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）。

4、模糊控制器的设计（不依赖）被控对象的精确数学模型。

二、单项选择题：

1、调节系统的稳定性是对调节系统最基本的要求，稳定调节过程的衰减率ζ应是（C.0<ζ<1）。

2、线性调节系统的稳定性（稳定或不稳定）取决于（Ｃ．干扰作用的形式、强弱和系统本身的结构、参数。）

3、单纯的前馈调节是一种能对（C．干扰量的变化）进行补偿的调节系统。

4、均匀控制系统的任务是（A．使前后设备在物料供求上相互均匀、协调。）

5、定值调节系统是环调节，前馈系统是环调节。（B．闭，开）

6、在选择性调节系统中防积分饱和一般采用（B．外反馈法）方法。

7、设置分程调节系统的目的是（C．为了满足工艺的特殊要求，扩大可调比）

8、若控制系统在纯比例作用下已整定好参数，加入积分作用后，为保证原稳定度，应将比例度

（Ａ．增大）

9、成分、温度调节系统的调节规律，通常选用（Ｄ．PID）。

10、流量、压力调节系统的调节规律，通常选用（Ｂ．PＩ）。

11、要消除系统的稳态误差，调节系统的调节规律，通常选用（Ｂ．PＩ）。

12、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，已

知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．甲大于乙）。

13、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。

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．气关阀，正作用调节器；Ｂ．气开阀，反作用调节器；

Ｃ．气开阀，正作用调节器；Ｄ．气关阀，反作用调节器.

14、同上题图，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；（）

Ａ．气关阀，正作用调节器；Ｂ．气开阀，反作用调节器；

Ｃ．气开阀，正作用调节器；Ｄ．气关阀，反作用调节器.

15、定值系统的传递函数反映了以给定量为输入，以被控量为输出的动态关系，它（Ａ．与系统本身的结构参数、扰动量的形式及大小均有关。）

1、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．克服调节对象的惯性滞后（时间常数T））

13、调节系统中调节器正、反作用的确定是根据（B．实现闭环回路的负反馈）

14、均匀调节系统调节器参数应为（B．比例度在100%～200％之间）。

15、定值系统的传递函数反映了以给定量为输入，以被控量为输出的动态关系，它（Ａ．与系统本身的结构参数、扰动量的形式及大小均有关。）

三、问答题：

1、被控参数的选择原则有哪些？

答：如可能，应尽量选择质量指标参数作为被控参数，当不能选择质量指标作为被控参数时，应选择一个与产品质量指标有单位对应关系的间接参数作为被控变量。

2、分程控制有哪些用途？如何解决两个分程信号衔接处流量我的折点现象？

答：用于满足工艺的特殊要求，扩大可调比；解决：1.如果选择直线阀，则应使两个调节阀的流通能力相近。2.部分分程信号重叠的方法。3.采用两个对数法并联分程。

3、与单回路控制相比，串级控制系统具有哪些特点？

答：1.减小了被控对象的时间常数，缩短了控制通道，使控制作用更加及时。2.提高了系统的工作频率，使振荡周期减小，调节时间缩短，系统的快速性提高了。3.对于二次干扰有很强的客服能力，对克服一次干扰也有一定的提高。4.对负荷或操作条件的变化有一定的适应能力。

4、什么是比值控制系统？它有哪几种类型？画出它们的结构原理图。

答：比值控制系统：用来实现两个或者两个以上物料保持一定比例关系的控制系统。

四种类型：开环比值控制，单闭环比值，双闭环比值，变比值。

画图

Pic1开环比值控制

Pic2单闭环比值

Pic3双闭环比值

Pic4变比值

1、构成一个自动调节对象应具备哪三个条件？

答：

2、什么是分程控制系统？适用于哪些场合？

答：一台控制器的输出信号去操纵两个或者两个以上的控制阀工作，而且每个控制阀上的操作信号

只是控制器输出信号的某一段。

场合：用于扩大控制阀的可调比；满目工艺操作上的特殊要求。

3、什么是串级控制系统? 试画出其典型方框图。

答：两个控制器串联工作，主控制器的输出作为副控制器的设定值，由副控制器的输出去操纵控制阀，从而对主被控变量有更好的控制效果。

典型方框图：P106

4、APC的含义是什么？它主要包括哪些控制系统？

答：自适应控制系统。？？？

四、综合分析题

1、（本小题10分）某水槽液位控制系统如题图所示。已知：F=1000cm2，R=0.03s/cm2,调节阀为气关式，

其静态增益|Kν|=28cm3/S·Ma，液位变送器静态增益K m=1mA/cm。要求：

（1）画出该系统的传递方框图；

（2）调节器为比例调节器，其比例带δ=40%，试分别求出扰动ΔQ d=56cm3/s以及定值扰动Δr=0.5mA时，被调量h的残差。

（3）若δ改为120%，其他条件不变，h的残差又是多少？比较（1）、（2）的计算结果，总结δ值对系统残差的影响。

（4）液位调节器改为PI调节器后，h的残差又是多少？

答：作业题原题

2、（本小题10分）如图所示的反应釜进行的是放热反应，而釜内温度过高会发生事故，因此采用夹套通冷却水来进行冷却，以带走反应过程中所产生的热量。由于工艺对该反应过程温度控制精度要求很高，单回路控制满足不了要求，需用串级控制。

（1）当冷却水压力波动是主要干扰时，应怎样组成串级？画出系统结构图。

（2）当冷却水入口温度波动是主要干扰时，应怎样组成串级？画出系统结构图。

（3）对上述两种不同控制方案选择控制阀的气开、闭形式及主、副控制器的正、反作用。

答：（1）

（2）

（3）选择气闭，上述两种情况均为主控制器反作用，副控制器正作用。

3、（本小题11分）某前馈-串级控制系统如图所示。已知：

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23)(;1)()(;2)(;9)()(012121+=

=====s s G s G s G S G S G S G m m V C C ;1

25

.0)(;123)(02+=+=

s s G s s G f

要求：（1）绘出该系统方框图。（2）计算前馈控制器的数学模型。3）假定控制阀为气开式，试确定各控制器的正/反作用。

答：（1）

(2) )()()()()(1)()(1)()

()(112222s G s G s H s G s G s G s G s G s D s Y p c p c p c d ++=

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222s G s G s H s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G p c p c p c p p c p c ff ++++=0 求的，Gff （s ）=？？？

（3）主为正作用，副为反作用。

3、（本题9分）有时前馈-反馈控制系统从其系统结构上看与串级控制系统十分相似. 请问如何区分它们? 试分析图3所示的两个系统各属于什么系统? 说明其理由.

答：串级控制系统的副控制回路在主控制回路中间串联，而前馈-反馈控制系统是虽然有负反馈，但不是串进主回路的。前馈-反馈控制系统的前馈是对输入通道的扰动进行直接克服，而不是产生影响之后才进行克服。

a是前馈-反馈，b是串级。

理由:因为a图中有直接对原料油的控制回路，可以提前消除原料油的扰动，所以是前馈。b图是串级控制系统。