过程控制复习重点

过程控制复习重点

热点偶：当两种不同的导体或半导体连接时，若两个接点温度不同，回路中会出现热电动势，并产生电流；通常将一端温度T0维持恒定，称为冷端或自由端。另外一端放在需要测温的地方，称为热端或工作端。

温度补偿:只有当热电偶冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数;

热电偶的冷端温度补偿：只有将冷端温度保持为0℃，或者进行一定的修正才能得到准确的测量结果。热电阻：在中、低温区，热电偶输出的热电动势很小；而在中、低温区，用热电阻比用热电偶做为测温元件时的测量精确度更高；热电阻特点：性能稳定、测量精度高，一般可在-270～900℃范围内使用（推荐在150℃以下时选用）。

1习题

1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种?什么热电偶的分度号?在什么情况下要使用补偿导线?

答:a.当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时,若两个接点温度不同,回路中就会出现热电动势,并产生电流.b.铂极其合金,镍铬-镍硅,镍铬-康铜,铜-康铜.c.分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列.d.在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时,自动补偿冷端温度变化,以保证测量精度,为了节约,作为热偶丝在低温区的替代品.

1-2热电阻测温有什么特点?为什么热电阻要用三线接法?

答:a.在-200到+500摄氏度范围内精度高,性能稳定可靠,不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低,存在非线性.b. 在使用平衡电桥对热电阻进行测量时,由电阻引出三根导线,一根的电阻与电源E相连接,不影响电桥的平衡,另外两根接到电桥的两臂内,他们随环境温度的变化可以相互抵消.

（在中、低温区，热电偶输出的热电动势很小；而在中、低温区，用热电阻比用热电偶做为测温元件时的测量精确度更高；热电阻特点：性能稳定、测量精度高，一般可在-270～900℃范围内使用（推荐在150℃以下时选用）。）

1-3说明热电偶温度变送器的基本结构.工作原理以及实现冷端温度补偿的方法.在什么情况下要做零点迁移?

答:a.结构:其核心是一个直流低电平电压-电流变换器,大体上都可分为输入电路.放大电路及反馈电路三部分.b.工作原理:应用温度传感器进行温度检测其温度传感器通常为热电阻,热敏电阻集成温度传感器.半导体温度传感器等,然后通过转换电路将温度传感器的信号转换为变准电流信号或标准电压信号.c.由铜丝绕制的电阻Rcu安装在热电偶的冷端接线处,当冷端温度变化时,利用铜丝电阻随温度变化的特性,向热电偶补充一个有冷端温度决定的电动势作为补偿.桥路左臂由稳压电压电源Vz(约5v)和高电阻R1(约10K欧)建立的恒值电流I2流过铜电阻Rcu,在Rcu上产生一个电压,此电压与热电动势Et串联相接.当温度补偿升高时,热电动势Et下降,但由于Rcu增值,在Rcu两端的电压增加,只要铜电阻的大小选择适当,便可得到满意的补偿.d.当变送器输出信号Ymin下限值(即标准统一信号下限值)与测量范围的下限值不相对应时要进行零点迁移.

1-4什扰?共模干扰为什么会影响自动化仪表的正常工作?怎样才能抑制其影响?么叫共模干扰和差模干扰?为什么工业现场常会出现很强的共模干

答:共模干扰:电热丝上的工频交流电便会向热电偶泄漏,使热电偶上出现几伏或几十伏的对地干扰电压,这种在两根信号线上共同存在的对地干扰电压称为~.差模干扰:在两根信号线之间更经常地存在电磁感应、静电耦合以及电阻泄漏引起的差模干扰.工业上会出现共模干扰是因为现场有动力电缆,形成强大的磁场.造成信号的不稳.共模干扰是同时叠加在两条被测信号线上的外界干扰信号,是被测信号的地和数字电压表的地之间不等电位,由两个地之间的电势即共模干扰源产生的.

在现场中,被测信号与测量仪器间相距很远.这两个地之间的电位差会达到几十伏甚至上百伏,对测量干扰很大使仪表不能正常工作有时会损坏仪表.共模干扰在导线与地(机壳)之间传输,属于非对称性干扰,共模干扰幅度大.频率高.还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大.消除共模干扰的方法包括:(1)采用屏蔽双绞线并有效接地(2)强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽(3)布线时远离高压线,更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线(4)不要和电控锁共用同一个电源(5)采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV).

2.1 什么是调节器的调节规律？PID 调节器的数学表达式是怎样的？比例、积分、微分三种调节规律有何特征？为什么工程上不用数学上理想的微分算式？

规律：确定调节器的动态特性称为调节器的调节规律，是调节器的输入信号与输出信号之间的动态关系。

PID 调节器的数学表达式：

)11()()()(s T s T K s X s Y s G d i

C ++== P 调节（比例调节规律）特点：1) 有差调节，不可避免地存在稳态误差：2) 稳态误差随比例度的增大而增大；3) 不适用于给定值随时间变化的系统；4) 增大Kc ，不仅可以减小稳态误差，还可以加快响应速率

I 调节（积分调节规律）特点：1)可以提高系统的无差度，也即提高系统的稳态控制精度：2) 过渡过程变化相对缓慢，系统的稳定性差

D 调节（微分调节规律）特点：1) 单纯的微分调节器是不能工作的2)能预测偏差变化趋势，防止系统被调量出现较大动态偏差；

对静态偏差无抑制作用。故工程上一般不单独使用数学上理想的微分算式。

2.2 试给出DDZ-III 型调节器的基本组成结构和主要运算电路

2.3 PID 调节器中,比例度p,积分时间常数Ti,微分时间常数Td,积分增益Ki,微分增益Kd 分别有什么含义?在调节器动作过程中分别产生什么影响?若令Ti 取∞,Td 取0,分别代表调节器处于什么状态? 答:比例度P 为调节器的比例增益，它的大小决定了比例调节作用的强弱，P 越大，比例调节作用越强（只要有输入，必有输出）。TI 积分时间表示积分作用的强弱，TI 越大，积分作用越弱（只要输入不为零，输出的积分作用会一直随时间增长）；TD 微分时间，表示微分作用的强弱，TD 越大，微分作用越强。积分增益Ki 为放大器增益,Ki 越大,调节静差越小。Kd 为比例微分调节器输出地最大跳变值与单纯由比例作用产生的输出变化值之比。Ti 取无穷时,调节器处于PD 状态.Td 取零时调节器处于PI 状态.

2.8 数字控制算法有哪些优点？

1.功能丰富，很多功能可以用软件来实现，参数修改容易；

2.具有自诊断功能，有效防止事故的发生；

3.可以方便地与上位机或测控网络通信；

4.便于小型化，并减小功耗。

2.9 给出实用的PID 数字表达式，数字仪表中常有哪些改进型PID 算法?

)1(110T x x T T x T x P y n n d n i i i n n ?-+?+=-=∑

1.微分先行的PID 算法

2.比例先行的PID 算法

3.带可变型设定值滤波器SVF 的PID 算法

执行器 组成 执行机构（驱动）和调节机构（阀芯）

定义：执行器是自动化技术工具中接收控制信息并对受控对象施加控制作用的装置。

功能：是控制系统正向通路中直接改变操纵变量的仪表，由执行机构和调节机构组成。

分类：大致上可分为电动、气动、液动三种。

气动执行器 结构简单 工作可靠 价格便宜 维护方便 防火防爆

固有流量特性 ：调节阀前后压差不变时，得到的流量特性。

直线：控制阀的相对流量与相对开度成直线关系。

对数：小流量时，控制作用平缓；大流量时，控制作用灵敏有效，克服了直流特性的不足。

快开：适于要求快速开、闭的控制系统。

工作流量特性：实际应用时，调节阀两端的压差是变化的，此时调节阀的相对流量与相对开度之间的关系称为工作流量特性。

电动执行器能源取用方便信号传输速度快便于选择但结构复杂价格昂贵适用于防爆要求不高的场所

特点执行机构采用电动机带减速器，而调节阀部分仍然与气动执行器相同。

防爆栅

又称安全保持器，是一种对送往现场的电压和电流进行严格控制的单元，它接在现场仪表与控制室之间。可以保证在短路、短路等各种情况下，进入现场的电功率在安全的范围之内，可能发生的火花都在爆炸气体的点火能量之下。

使用安全火花防爆仪表，且现场仪表和非危险场所之间的电路通过防爆栅连接就可以构建安全火花防爆系统。

基本结构

构成一个安全火花防爆系统的充分必要条件

1、在危险现场使用的仪表必须多是安全火花型。

2、现场仪表与非危险场所之间的电路连接必须经过防爆栅。

3、从现场仪表到防爆栅的连接线上不得形成大的分布电容或电感。

种类电阻式齐纳式隔离式

4-2调节阀有哪些结构形式?分别适用于什么场合?执行机构是指执行器中的哪一部分?执行器选用气开,气关的原则是什么?

答:调节阀根据结构分为9个大类:(1)单座调节阀;适用于泄漏要求严.工作压差小的干净介质场合(2)双座调节阀;适用于泄漏要求不严.工作压差大的干净介质场合(3)套筒调节阀;适用于单座阀场合(4)角形调节阀;适用于泄漏要求些压差不大的干净介质场合及要求直角配管的场合(5)三通调节阀;用于分流和合流及两相流.温度差不大于150℃的场合(6)隔膜阀;适用于不干净介质.弱腐蚀介质的两位切断场合。执行机构是执行器的推动部分.规则:气开气闭的选择主要从生产安全角度考虑,当工厂发生断电或其他事故引起信号压力中断时,调节阀的开闭状态应避免损坏设备和伤害操作人员反之,则选用气开式执行器.

4-3什么是调节阀的固有流量特性和工作流量特性?为什么流量特性的选择对控制系统的工作至关重要?

答:①在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性称为固有流量特性；实际应用时，调节阀两端的压差是变化的，此时调节阀的相对流量与相对开度之间的关系称为工作流量特性。②从自动控制

的角度看,调节阀一个最重要的特性是他的流量特性,即调节阀阀芯位移与流量之间的关系,值得指出调节阀的特性对整个自动调节系统的调节品质有很大的影响.

4-5电-气阀门定位器(含电-气转换器和阀门定位器)是怎样工作的?它们起什么作用?

答:①由电动调节器送来的电流I通入线圈,该线圈能在永久磁铁的气隙中自由地上下运动,当输入电流i增大时,线圈与磁铁产生的吸引增大,使杠杆作逆时针方向旋转,并带动安装在杠杆上的挡板靠近喷嘴,改变喷嘴和挡板之间的间隙②使气动执行器能够接收电动调节器的命令,必须把调节器输出的标准电流信号转换为20~100kPa的标准气压信号.

4-8防爆栅的基本结构是什么?它是怎样实现限压限流的?

基本结构分为：电阻式齐纳式隔离式

电阻式最简单只在两根电源线上串联一定的电阻对进入危险场所的电流加以限制

齐纳式利用齐纳二极管的击穿特性进行限流

隔离式变压器作为隔离元件分别将输入输出和电源电路进行隔离，以防止危险能量直接窜入危险现场

第五章过程控制对象动态特性及其数学模型

被控过程数学模型的几个参数

放大系数K：在数值上等于对象处于稳定状态时输出变化量与输入变化量之比。放大系数是描述对象静态特性的参数。

时间常数T: 当对象受到阶跃输入后被控量达到新的稳定值的63.2%所需的时间

滞后时间τ：是纯滞后时间τ0和容量滞后τC的总和。纯滞后的产生一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间引起的。容量滞后一般是因为物料或能量的传递需要通过一定的阻力而引起的。滞后时间τ是反映对象动态特性的另一个重要参数。

滞后:被调量的变化落后于扰动的发生和变化；纯滞后:由于信号的传输而产生的滞后

；容量滞后:由于多了一个容量而使飞升过程向后推迟的程度

物料（或能量）平衡关系

静态物料（或能量）平衡关系：单位时间内进入被控过程的物料（或能量）等于单位时间内从被控过程流出的物料（或能量）。

动态物料（或能量）平衡关系：单位时间内进入被控过程的物料（或能量）减去单位时间内从被控过程流出的物料（或能量）等于被控过程内物料（或能量）存储量的变化率。

水位变化规律

对象的自衡特性

定义：对象受到干扰作用后，平衡状态被破坏，无须外加任何控制作用，依靠对象本身自动平衡的倾向，逐渐地达到新的平衡状态的性质，称为自衡能力。

对象特性的实验测定、时域法

1、测定动态特性的时域方法

此法主要是求取对象的飞升曲线或方波曲线。优点：设备简单，不需专门的信号源；但，精度不高，且对生产有一定影响。

2、测定动态特性的频域方法

在输入端加以一种正弦波，测出输入量与输出量之比和相位差。一般需要一定的设备，对生产影响小（输入在稳态值上下波动），精度比时域法高。

3、测定动态特性的统计研究方法

在输入端加上某种随机信号或直接利用对象本身输入端的随机噪声，观察和记录对象各种参数的变化。对生产影响很小，精度高，但需要处理大量数据。

飞升曲线：是指输入为阶跃函数时的输出量变化曲线

让对象在某个稳态下稳定一段时间，快速改变它的输入量，即在输入端加入阶跃函数，测出输出端的变化曲线即得飞升曲线

5-3测定对象动特性飞升曲线的方法及注意要点？

答:飞升特性是指输入为阶越函数时的输出量变化曲线.采用时域方法,输入量作阶越变化,测绘输出

量随时间变化曲线就得到飞升特性.实验时,可以让对象在某一稳态下稳定一段时间后,快速的改变它的输入量,是对象达到另一稳定状态.注意要点:①采取措施防止其他干扰的发生,否则将影响实验结果.②为克服其他干扰影响,同一飞升曲线应重复测试两三次.③求出其中合理部分的平均值,据此平均曲线来分析对象的动态特性.④需特别注意被调量离开起始点状态时的情况,应准确记录加入阶越作用的计时起点,以便计算对象滞后的大小.

第六章单回路调节系统的设计及调节器参数整定方法

概念：一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数恒定，而调节器只接收一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。

系统基本结构：变送器、调节器、执行器

特点：最简单、最基本；应用最广泛、最成熟。是各种复杂控制系统设计和参数整定的基础。适用于被控对象滞后时间较小，负载和干扰不大，控制质量要求不很高的场合。

过程控制系统设计的要求：1、安全性2、稳定性3、经济性

过程控制系统的设计步：1、建立被控过程的数学模型2、选择控制方案(被调参数、调节量、调节规律）3、选择控制设备型号规格4、实验与仿真（整定参数）

调节器参数的实验整定方法

1、稳定边界法在闭合的控制系统里，将调节器置于纯比例作用下，从大到小逐渐改变调节器的比例度，得到等幅振荡的过渡过程。

2、反应曲线法先测定对象的动特性，即对象输入量作单位阶跃变化时被调量的反应曲线，亦即飞升曲线；由飞升曲线的参数，根据经验公式，求得最佳整定参数。

3、衰减曲线法选把过程控制系统中调节器参数置成纯比例作用（TI=∞，Td=0）使系统投入运行。再把比例度P从大逐渐调小，直到出现4：1(即衰减比ψ＝0.75）衰减过程曲线。

干扰通道：干扰通道的放大系数、时间常数、纯滞后；干扰通道的放大系数希望越小越好，这样可使静差减小，控制精度提高；干扰通道的时间常数Tf的增加，可以使最大动态偏差减小，这也是我们所希望的；而干扰通道存在的纯滞后tao，对调节质量没有影响。不管是哪一个干扰量，系统的稳定程度、过渡过程的衰减系数、振荡周期等也一样，但最大动态偏差及静差则有可能不相同。如果调节器用了积分作用，则静差为零，若无积分作用，则存在静差。

调节通道：对象调节通道的动态特性，可以近似地用时间常数和纯滞后来表示；纯滞后的存在，超调量将会增加，调节质量将会恶化，调节通道的纯滞后越大，这种现象就越严重，调节质量也就越坏；一般来说，系统的时间常数大，反应速度慢，则需要较长的过渡时间，单过程相对平稳，而系统的时间常数小，反应快，过渡过程时间就相对减小。时间常数小，容易引起振荡和超调。

6.2 比例+积分调节器引入积分作用对系统的控制性能影响如何？对于一般工业对象其调节器参数如何选取？

答：引入积分作用的最大好处是消除比例调节的稳定误差。但也带来了降到系统稳定性的不良后果。

应当在详细的研究调节对象特性以及工艺要就的基础上对调节规律后进行选择

6.3 PID控制规律特点、调节规律的选择:

比例调节:对控制作用和扰动作用的响应都很迅速,缺点是存在静差,工艺上要求不高的系统可以选择比例调节.

积分调节:特点是没有静差,但动态误差最大,且调节时间也最长,只能用于自衡特性的简单对象,很少单独使用

微分调节:加快系统的响速度,增进系统的稳定度,减小动态偏差但微分作用不应太大,会导致系统的不稳定.

6.4 何谓单回路调节系统?单回路调节系统适用于哪些场合?

答:单回路调节系统,一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数恒定,而调节器只接收一个测量信号,其输出也只是控制一个执行机构.在一般连续生产过程中,单回路调节系统可以满足大多数工业生产的要求,因此它的用量很大.只有在单回路调节系统不能满足生产的更高要求的情况下,才用复杂的调节系统.

6.5试分析对象的干扰通道和控制通道特性对控制性能的影响?

答:干扰通道的放大系数Kf影响着干扰加在系统上的幅值.若调节系统是有差系统,则干扰通道控制系统的静差也愈大。干扰通道时间常数Tf的影响,如果干扰通道是一阶惯性环节,其时间常数为Tf1,则

阶跃干扰通过惯性环节,其过渡过程的动态分量被滤波而幅值减小了,这样一来,使控制过程最大偏差随着Tf1的增大而减小,从而提高了调节质量.当干扰作用点的位置离测量点近,则动态偏差大;反之,干扰离测量点远,则动态偏差小,调节质量高.

第7章 常用过程控制系统

有串级调节系统 比值调节系统 均匀调节系统 前馈调节系统

串级调节系统：把两个调节器串接起来，使一个被调量准确保持为给定值，通常，串级系统的副环的对象惯性校，工作频率高，而主环惯性大，工作频率低，为了提高系统的调节性能，希望主副环的工作频率错开相差三倍以上，以免频率相近时发生共振现象而破坏正常工作；与单回路系统相比，干扰对被调量的影响可以减许多倍。串级系统使得整个系统的过渡过程频率比单回路系统有所提高，且副调节器放大系数越大，效果越明

比值调节系统：凡是两个或多个变量自动维持一定比值关系的过程控制系统，统称为比值控制系统。主动量：起主导作用而又不可控的物料流量；从动量：跟随主动量而变化的物料流量；比例系数: K=Q1/ Q2。

均匀调节系统：是为满足连续生产过程的需要而产生的。在连续生产过程中，前一设备的出料往往是后一设备的进料。均匀是指前后设备物料供求上的均匀。

前馈调节系统：直接按扰动而不是按偏差进行控制。干扰发生后，被控量还未显现出变化之前，控制器就产生了控制作用。这种前馈控制系统对干扰的克服要比反馈控制系统及时得多。

串级控制系统调节器的选型：

主调节器一般选PI 或PID 控制规律；如果副环外面的对象容积数较多，同时有主要扰动落在副环外面，则宜用PID 调节。

副调节器一般只要选P 控制规律即可：若采用积分规律，会延长控制过程，减弱副回路的快速作用。 若引入微分规律会使调节阀动作过大，对控制不利。

串级控制系统控制器参数的整定：

逐步逼近法 逐步逼近法是先副后主，逐步逼近。

两步整定法 第一步，整定副控制器；第二步，整定主控制器。

7-3简述串级控制系统的设计原则?

答:⑴.主被控参数和主回路的选择主参数:主回路设计与单回路设计基本相同.凡直接或间接反映生产过程的产品质量和产量.并可测量的参数作为主被控参数,所构成的回路为主回路.⑵.副被控参数的选择和副回路设计串级控制系统的所有优点是该系统具有副回路,因此副回路设计尤为重要.①副被控参数的选择应使副回路的时间常数.纯滞后小,以保证控制通道短和快速性,副被控参数须对住被控参数有足够的灵敏度,控制参数应对副被控参数影响快.②副回路必须包括生产过程中变化剧烈.频繁.幅度大的干扰,并且尽可能多的干扰,使得干扰被尽快的消除.③应使主.副回路的时间常数匹配,一般T01/T02=3~10,既时间常数错开,有利于动态指标

. 前馈调节

过程控制系统试卷B

《过程控制系统》（B）卷 一、填空题（每空1.5分）（本题33分） 1、过程控制系统中，有时将、和统称为过程仪表，故过程控制系统 就由过程仪表和两部分组成。 2、仪表的精度等级又称，级数越小，仪表的精度就越。 3、过程控制主要是指连续生产过程，被控参数包括、、、 和成分等变量。 p三种。 4、工业生产中压力常见的表示方法有、和负压(真空度) a 5、调节阀的流量特性有、、和快开流量特性四种。 6、时域法建模是试验建模中的一种，可分为法和法。 7、对于滞后小，干扰作用频繁的系统，PID调节器不应采用作用。 8、分程控制根据调节阀的开闭形式分为两类，即和。 9、DCS的设计思想是分散、集中。 二、名词解释题（每小题5分）（本题15分） 1、串级控制系统 2、现场总线 3、调节阀的流量特性 三、简答题（每小题8分）（本题32分） 1、简述执行器在过程控制系统中的作用。 2、简述单回路控制系统临界比例度法参数整定的步骤。 3、什么是积分饱和现象？ 4、如图所示的锅炉汽包液位控制系统，为保证锅炉不被烧干： (1)给水阀应该选择气开式还是气关式？请说明原因。 (2)液位控制器(LC)应为正作用还是反作用？请说明原因

四、分析与计算题（第1小题8分，第2小题12分）（本题20分） 1、（本小题8分）如下图所示的管式加热炉出口温度控制系统，主要扰动来自燃料流量的波动，试分析： （1）该系统是一个什么类型的控制系统？画出其方框图； （2）确定调节阀的气开、气关形式，并说明原因。 2、（本小题12分）如下图所示液位过程，它有两个串联在一起的储罐。来水首先进入储罐1，然后再通过储罐2流出。试建立系统的动态数学模型 ) ()(2s Q s H i 。（1R 、2R 分别是两个阀门的线性液阻）

管理基础知识重点复习

管理基础知识复习资料对管理定义的理解：管理是以管理者为主体进行的活动；管理是在一定环境下进行的管理是为了实现特定的目标；管理需要动员和配置有效资源；管理具有基本的职能管理是一种社会实践活动管理的特性： （1）管理具有两重性：生产力属性和生产关系属性；科学性和艺术性（2）管理具有目标性（3）管理具有组织性（4）管理具有创新性 管理的职能：计划、组织、领导、控制管理职能的发展：决策和创新 管理的类型： （1）公共管理—以公共利益的实现为目标，以公共组织为依托，公共管理过程是公共权力的运用过程公共管理具有独占性 公共管理接收公众监督 （2）企业管理—管理目标相对单一管理具有竞争性 管理具有典型的经济理性 管理权力来源于生产资料的所有权以及由此委托的经营管理权 管理者的角色： （1）人际关系—挂名领导、联络者、领导者（2）信息传递—信息监听者、传播者、发言人 （3）决策制定—企业家、故障处理者、资源分配者、谈判者 管理者的类型：

按层次分—高层管理者、中层管理者、基层管理者、作业人员 按领域分—综合管理者、专业管理者 管理者应具备的技能：技术技能、人际技能、概念技能 管理环境：一般或宏观环境、具体或微观环境、组织内部环境 （1）组织的一般环境：政治、社会文化、经济、技术、自然 （2）波特认为，影响企业内竞争结构及其强度的主要有：现有企业、潜在竞争者、替代品制造商、原材料供应商、产品用户等5种环境因素。 两种环境分析方法介绍：1、识别环境不确定程度的方法 2、内部环境综合分析：SWOT分析是最常用的内外部环境分析技术。 管理理论的发展：国外早期的管理思想—威尼斯兵工厂马基艾维利-《王子》-领导者原则 中国早期的管理思想—儒家：仁义礼智信 道家：无为而治 法家：法治 商家：积著之理-范蠡；治生之学-白圭 产业革命后的管理思想—查尔斯.巴贝奇（科学管理者的启蒙者） 亨利.普尔提出三条基本管理措施

过程控制工程复习要点

1、被控变量的选择原则： （1）应当尽量选择质量指标参数作为被控变量；（2）当不能选择质量指标参数作为被控变量时，应当选择一个与产品质量指标有单值对应关系的间接指标参数作为被控变量； （3）所选择的间接指标参数应具有足够大的灵敏度，以便反映产品质量的变化； （4）选择被控变量时需考虑到工艺的合理性和国内、外仪表生产的现状。 2、控制变量的选择原则： （1）所选择控制变量必须是可控的； （2）所选控制变量应是通道放大倍数比较大者，最好大于扰动通道的放大倍数； （3）所选控制变量应使扰动通道时间常熟越大越好，而控制通道时间常数应适当小一些，但不易过小；（4）所选控制变量其通道纯滞后时间应越小越好；（5）所选择控制变量应尽量使干扰点远离被控变量而靠近控制阀； （6）在选择控制变量时还需考虑到工艺的合理性。3、控制阀气开、气闭形式的选择原则： （1）首先要从生产安全出发。 （2）从保证产品质量出发。但控制阀处于无能源状态而回复到初始位置时，不应降低产品的质量。 （3）从降低原料、成品、动力损耗来考虑。 （4）从介质的特点考虑。 4、控制阀的选择原则： （1）开、闭形式的选择（2）口径大小的选择 （3）流量特性的选择（4）结构形式的选择 5、图1-42为一蒸汽加热设备，利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出。试问：影响物料出口温度的主要因素有哪些？如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与操纵变量应选谁？为什么？如果物料在温度过低时会凝结，应如何选择控制阀的开闭形式及控制器的正反作用？ 答：影响物料出口温度的因素主要有蒸汽的流量和温度、搅拌器的搅拌速度、物料的流量和入口温度。被控变量应选择物料的出口温度，操纵变量应选择蒸汽流量。物料的出口温度是工艺要求的直接质量指标，测试技术成熟、成本低，应当选作被控变量。可选作操纵变量的因数有两个：蒸汽流量、物料流量。后者工艺不合理，因而只能选蒸汽流量作为操纵变量。控制阀应选择气关阀，控制器选择正作用。 7、串级控制系统的特点： （1）串级控制系统具有更高的工作频率。 （2）串级控制系统具有较强的抗干扰能力。 （3）串级控制系统具有一定的自适应能力。 8、串级控制系统在选择具体控制方案时，应考虑的主要问题：（1）所选用的仪表信号必须互相匹配。（2）所选用的 副控制器必须具有外给定输入接口，否则无法接受主控 制器来的外给定信号。（3）应考虑除串级和副环单独 控制外，是否还有“主控”要求。（4）实施方案应力 求简洁实用。（5）实施方案应便于操作。 9、均匀控制系统有些什么特点? 答：(1)结构上无特殊性,均匀控制是指控制目的而言， 而不是由控制系统的结构来决定的。 (2)参数应变化，而且应是缓慢地变化 (3)参数应限定在允许范围内变化 10、前馈控制与反馈控制的比较 前馈控制：扰动可测，但不要求被控量可测，超前调节，可实现系统输出的不变形，开环调节，无稳定性问题， 系统仅能感受有限个可测扰动，对于干扰与控制通道的 动态模型，对时变与非线性对象的适应性弱。 反馈控制：被控量直接可测，按偏差控制，存在才能调节，闭环调节，存在稳定性问题，系统可感受所有影响 输出的扰动，对通道模型要求若，大多数情况无需各道 模型，对时变与非线性对象的适应性与鲁棒性强。 11、锅炉设备主要控制系统有哪些？ 答：①锅炉汽包水位控制。②锅炉燃烧系统的控制。 ③过热蒸汽系统的控制。④锅炉水处理过程的控制。 12、汽包水位的假液位现象是怎么回事?它是在什么情 况下产生的?具有什么样的危害性? 答：当蒸汽量加大时，虽然锅炉的给水量小于蒸发量， 但在一开始，水位不仅不下降反而迅速上升，然后再下降；反之，蒸汽流量突然减少时，则水位先下降，然后 上升。这种现象称之为"虚假水位"。虚假水位现象属于 反向特性，给控制带来一定的困难，在控制方案设计时，必须引起注意。 13、何谓离心式压缩机的喘振?喘振产生的原因是什么? 答：离心式压缩机在运行过程中，当负荷低于某一定值时，气体的正常输送遭到破坏，气体的排出量发生强烈 振荡，此时可看到气体出口压力表、流量表的指示大幅 度波动。随之,压缩机将会发出周期性间断的吼响声,这 种现象就是离心式压缩机的喘振，或称飞动。 喘振是由离心式压缩机的固有特性――特性曲线呈驼 峰型而引起的。正由于特性曲线极值点的存在，一旦工 艺负荷下降，使工作点移入极值点左侧，成为不稳定的 工作点。此时，系统稍有扰动，就不能稳定下来，出现 气体排量强烈振荡而引起的喘振现象。引起离心式压缩 机喘振的直接原因是负荷的下降，使工作流量Q1 小于 极限流量QP ，从而工作点进入到喘振区内。 14、在选择性控制系统中，选择器的类型是如何确定的? 答：选择器的类型可以根据生产处于非正常情况下控制 器的输出信号高、低来确定。如果在这种情况下它的输 出为高信号，则应选高选器；如果在这种情况下它的输 出为低信号，则应选低选器。

过程控制系统试卷c卷

过程控制系统试卷c卷 过程控制系统试卷C卷一、填空题(每空1.5分)(本题33分) 1、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环组成。 2、过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成。 3、压力检测的类型有三种，分别为:弹性式压力检测、应变式压力检测、压阻式压力检测。 4、气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类。 5、根据使用的能源不同，调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀三大类。 6、过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模。 7、积分作用的优点是可消除稳态误差(余差)，但引入积分作用会使系统稳定性下降。 8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭 环比值控制和变比值控制三种。 9、造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用，外因是控制器长 期存在偏差。 二、名词解释题(每小题5分)(本题15分) 1、过程控制:指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程自动化。

2、串级控制系统:值采用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，由副控制器的输入去操纵调节阀，从而对住被控变量具有更好的控制效果。 3、现场总线:是指将现场设备与工业控制单元、现场操作站等互联而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分枝的特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。 三、简答题(每小题8分)(本题32分) 1、什么是PID，它有哪三个参数，各有什么作用?怎样控制, 答: PID是比例-积分-微分的简称。其三个参数及作用分别为: (1)比例参数KC，作用是加快调节，减小稳态误差。 (2)积分参数Ki，作用是减小稳态误差，提高无差度 (3)微分参数Kd，作用是能遇见偏差变化趋势，产生超前控制作用，减少超调量，减少调节时间。 2、前馈与反馈的区别有哪些, 答:(1)控制依据:反馈控制的本质是“基于偏差来消除偏差”，前馈控制是“基于扰动消除扰动对被控量的影响”。 (2)控制作用发生时间方面:反馈控制器的动作总是落后于扰动作用的发生，是一种“不及时”的控制;扰动发生后，前馈控制器及时动作。 (3)控制结构方面:反馈为闭环控制，存在稳定性问题，即使闭环环节中每个系统都是稳定的，但闭环后稳定与否，还需要进一步分析;前馈属于开环控制，各环节稳定，系统必然稳定。 (4)校正范围方面:反馈对各种扰动都有校核作用;前馈，只对被校核的前馈扰动有校正作用，其他则没有。 (5)控制规律方面:反馈通常是P PI PD PID等典型规律;前馈控制规律较为复杂，不好掌握。

过程控制复习总结

学习好资料 欢迎下载 第一章 1. 生产过程总目标及要求 ：安全性、稳定性和经济性。 2. 过程控制系统组成 ： 1．被控过程（或对象） ； 2．用于生产过程参数检测的检测与变送仪表； 3．控制器； 4．执行机构； 5．报 警、保护和连锁等其它部件 3. 工业过程对控制的要求 可以概括为准确性、稳定性和快速性。 y 1 y 1 y 3 4. 如图 1，其性能指标 ： y 3 y 1 （1）衰减比和衰减率 其表征了稳定性，是衡量振荡过程衰减程度的指标，其衰减比为 4：1 到 10：1。 （2）最大动态偏差和超调量 ，其表征了准确性，最大动态偏差是指在阶跃响应中，被控参数偏离其最终稳态值的最大偏差量，表 现在过渡过程开始的第一个波峰；超调量为最大动态偏差占被控量稳态值的百分比。 （ 3）余差，是指过渡过程结束后，被控量新的稳态值与设定值的差值。它是过程控制系统稳态准确性的衡量指标。 （ 4）调节时间 t s 和振荡频率 ，调节时间 t s 是从过渡过程开始到结束的时间，调节时间是过程控制系统快速性的指标。过渡过程的 振荡频率 是震荡周期 p 的倒数，即 =2 /p 一定程度上也可作为衡量快速性的指标。 ***** 过程控制系统中有哪些类型的被控变量？ r u y (t) 第二章 控制器 执行机构 被控过程 1. 过程控制系统 建模的两个基本方法 ：机理法建模、测试法建模。 检测与变送仪表 2. 如图 2 为设阶跃输入幅值为 u ， K = y( ) y(0) y u 图 1.1 过程控制系统基本结构图 r y 1 y 3 y ( ) t t s 图 1.3 过 程控制系统阶跃响应曲线 ***** 对象的纯滞后时间产生的原因是什么？ 答，纯延迟时间产生的原因是由于扰动发生的地点与测定被控参数位置有一定距离。 第三章 1. 常用的控制结构 有：反馈控制、前馈控制、推断控制 2. 自动调节阀按照工作所用能源形式可分为电动调节阀，气动调节阀和液动调节阀。 3. 气动调节阀 由执行机构和控制机构（阀）两部分组成。 执行机构 是推动装置，它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置。 输出方式有角行程输出、直行程输出两种。直行程输出的气动执行机构有两类即薄膜式执行机构，气动活塞式执行机构。 控制机构 是阀门，它将阀杆的位移转换为流通面积的大小 4. 气动调节阀可分为直通双座阀，角形控制阀，三通控制阀，隔膜控制阀，蝶阀，球阀，笼式阀，凸轮挠曲阀。 5. 薄膜式执行机构有正作用执行机构与反作用执行机构之分，正作用是信号压力从正上方加入，反作用执行机构是信号压力从右侧面 加入。 6. 阀门中的柱式阀芯可以正装 ,也可以反装。正装阀是阀芯下移时 ,阀芯与阀座间的流通截面积减小；反装阀是阀芯下移时，阀芯与阀座 间的流通截面积增大 7. 气开式与气关式的选择 ：无压力信号时阀全开，随着信号增大，阀门逐渐关小的称为气关式。反之，无压力信号时阀全闭，随着信号增大，阀门逐渐开大称的为气开式。 8. 正作用方式 是指调节器的输出信号 u 随着被调量 y 的增大而增大，整个调节器的增益为“ + ”。 反作用方式是 u 随着被调量 y 的增大 而减小，调节器的增益为“ -”。（正反馈作用加剧被控对象流入量流出量的不平衡，导致控制系统不稳定。负反馈作用则缓解对象中的不平衡，正确地达到自动控制的目的。 ） 流量特性的定义： 被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（相对位移）间的关系称为调节阀的流量特性。 ***** 调节阀的理想流量特性？ 直线特性曲线、对数特性曲线、抛物线特性曲线、快开特性曲线、双曲线特性曲线。第四章 左式为 PID 调节器的动作规律，其 中 δ为比例带与增益成反比， δ习惯用用它相对于被调量测量仪表的 量程的百分数表示 正反馈作用加剧被控对象流入量流出量的不平衡， 导致控制系统不稳定。 负反馈作用则缓解对象中的不平衡， 正确地达到自动控制的目的。 1. P 调节的显著特点就是有差调节。 增大比例系数会加快系统的响应， 但过大会使系统有较大的超调并使稳定性变差， 超调量减小 （1）

过程控制复习资料

过程控制系统课后习题解答（不完全版注：红色为未作答题目） 1.1过程控制系统中有哪些类型的被控量？答：被控量在工业生产过程中体现的物流性质和操作条件的信息。如：温度、压力、流量、物位、液位、物性、成分。 1.2过程控制系统有哪些基本单元组成？与运动控制系统有无区别？答：被控过程或对象、用于生产过程参数检测的检测仪表和变送仪表、控制器、执行机构、报警保护盒连锁等其他部件构成。 过程控制系统中的被控对象是多样的，而运动控制系统是某个对象的具体控制。 1.3简述计算机过程控制系统的特点与发展。答：特点：被控过程的多样性，控制方案的多样性，慢过程，参数控制以及定值控制是过程控制系统的主要特点。发展：二十世纪六十年代中期，直接数字控制系统（DDC ），计算机监控系统（SCC ）；二十世纪七十年代中期，标准信号为4~20mA 的DDZ Ⅲ型仪表、DCS 、PLC ；八十年代以来，DCS 成为流行的过程控制系统。 1.4衰减比η和衰减率Ψ可以表征过程控制系统的什么性能？答：二者是衡量震荡过程控制系统的过程衰减程度的指标。 1.5最大动态偏差与超调量有何异同之处？答：最大动态偏差是指在阶跃响应中，被控参数偏离其最终稳态值的最大偏差量，一般表现在过渡过程开始的第一个波峰，最大动态偏差站被控量稳态值的百分比称为超调量，二者均可作为过程控制系统动态准确性的衡量指标。 2.2通常描述对象动态特性的方法有哪些？答：测定动态特性的时域方法；测定动态特性的频域方法；测定动态特性的统计相关方法。 2.4单容对象的放大系数K 和时间常数T 各与哪些因素有关，试从物理概念上加以说明，并解释K ，T 的大小对动态特性的影响？答：T 反应对象响应速度的快慢，T 越大，对象响应速度越慢，动态特性越差。K 是系统的稳态指标，K 越大，系统的灵敏度越高，动态特性越好。 2.5对象的纯滞后时间产生的原因是什么？答：由于扰动发生的地点与测定被控参数位置有一段距离，产生纯滞后时间。附：常见的过程动态特性类型有哪几种？各可通过什么传递函数来表示？答：（1）单容对象动态特性（有自平衡能力），用一阶惯性环节表示传递函数(s)1 K G s τ= +；（2）无自平衡能力

过程控制系统试卷及答案

过程控制系统试卷C卷 一、填空题（每空1.5分）（本题33分） 1、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环组成。 2、过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成。 3、压力检测的类型有三种，分别为：弹性式压力检测、应变式压力检测、压阻式压力检测。 4、气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类。 5、根据使用的能源不同，调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀三大类。 6、过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模。 7、积分作用的优点是可消除稳态误差(余差)，但引入积分作用会使系统稳定性下降。 8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭 环比值控制和变比值控制三种。 9、造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用，外因是控制器长 期存在偏差。 二、名词解释题（每小题5分）（本题15分） 1、过程控制：指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程自动化。 2、串级控制系统：值采用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，由副控制器的输入去操纵调节阀，从而对住被控变量具有更好的控制效果。 3、现场总线：是指将现场设备与工业控制单元、现场操作站等互联而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分枝的特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。 三、简答题（每小题8分）（本题32分） 1、什么是PID，它有哪三个参数，各有什么作用?怎样控制？ 答：PID是比例-积分-微分的简称。其三个参数及作用分别为：（1）比例参数KC，作用是加快调节，减小稳态误差。（2）积分参数Ki，作用是减小稳态误差，提高无差度（3）微分参数Kd，作用是能遇见偏差变化趋势，产生超前控制作用，减少超调量，减少调节时间。 2、前馈与反馈的区别有哪些？ 答：（1）控制依据：反馈控制的本质是“基于偏差来消除偏差”，前馈控制是“基于扰动消除扰动对被控量的影响”。

过程控制复习重点

过控复习重点 第一章 1.过控的定义：过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、原子能等工业部门生产过程的自动化。 2.过程控制的特点：①连续生产过程的自动化②过程控制系统由过程检测、控制仪表组成③被控过程是多种多样的、非电量的④过程控制的控制工程多属慢过程、而且多半为参量控制⑤过程控制方案十分丰富⑥定值控制是过程控制的一种常用形式 3.过程控制系统的组成：测量元件、变送器、调节器、调节阀（过程检测控制仪表）和被控对象 4.过程控制的分类：按过程控制系统的结构特点分①反馈控制系统②前馈控制系统③前馈—反馈控制系统 按给定值信号的特点分①定值控制系统②程序控制系统③随动控制系统 5.过程控制的任务在了解、熟悉、掌握生产工艺流程与生产过程静态和动态特性的基础上，根据工艺要求，应用控制理论、现代控制技术，分析、设计、整定过程控制系统。 第二章 1.过程的数学建模:是设计过程控制系统，确定方控制案、分析质量指标、整定调节器参数等等的重要依据。 2.建模的目的：①设计过程控制系统和整定调节器参数②指导设计生产工艺设备③进行仿真实验研究④培训运行操作人员 3.被控过程输入量与输出量之间的信号联系称为过程通道 4.控制作用与被控量之间的信号联系称为控制通道 5.建模的方法：①机理分析法建模②实验法建模③最小二乘法建模 6.自衡建模 （1）单容过程：单容过程是指只有一个贮蓄容量的又具有自平衡能力的过程。 传递函数：1)(000+=s T K s W （2）多容过程：在工业生产过程中，被控过程往往由多个容积和阻力构成的过程称为多容过程 传递函数：)1)(1()(2100++= s T s T K s W 7.非自衡过程建模 （1）单容过程： 传递函数：s T s W a 1)(0= (2) 多容过程： 传递函数：) 1(1)(0+=Ts S T S W a

过程控制系统简答题复习重点

名词解释： 衰减比 答：衰减比n 定义为： 衰减比是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。为保证系统足够的稳定程度，一般取衰减比为4:1～10:1。 B1,B2为前两个峰顶与稳定值的差值。其中4 ：1 常作为评价过程动态性能指标的一个理想指标。 2、自衡过程 答：当扰动发生后，无须外加任何控制作用，过程能够自发地趋于新的平衡状态的性质称为自衡性。称该类被控过程为自衡过程。 3、分布式控制系统 答：分布式控制系统DCS ，又称为集散控制系统，一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层体系结构、局部网络通信的计算机综合控制系统。 DCS 的设计思想是“控制分散、管理集中” 4、串级控制系统 将两个控制器串联在一起工作、各自完成不同任务的系统结构，就称为串级控制结构。 主控制器的输出作为副控制器的设定值，再用控制器的输出去操纵调节阀，从而对主被控变量具有更好的控制效果。 流量：单位时间内流过工艺管道某截面的流体数量称为瞬时流量，而把某一段时间内流过工艺管道某截面的流体总量称为累计流量。 简答题： 1.简述串级控制系统的设计原则。 答：（1）副回路的选择必须包括主要扰动，而且应包括尽可能多的扰动；（2）主、副对象的时间常数应匹配；（3）应考虑工艺上的合理性和实现的可能性；（4）要注意生产上的经济性。 2.电气阀门定位器有哪些作用 答：①改善阀的静态特性 ②改善阀的动态特性 ③改变阀的流量特性 ④用于分程控制 ⑤用于阀门的反向动作 3. 简单控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 答：简单控制系统由一个被控对象，一个检测元件和变送器，一个调节阀和一个调节器组成。检测元件和变送器用于检测被控变量，并将检测到的信号转换为标准信号，输出到控制器。控制器用于将检测变送器的输出信号与设定值进行比较，得出偏差，并把偏差信号按一定的控制规律运算，运算结果输出到执行器。执行器是控制系统回路中的最终元件，直接用于改变操纵量，以克服干扰，达到控制的目的。 4. 前馈控制和反馈控制各有什么特点？为什么采用前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质？ 答:前馈控制的特点是:根据干扰工作;及时;精度不高,实施困难;只对某个干扰 有克服作用.反馈的特点作用依据是偏差;不及时: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, 所以前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质. 5、PID 调节器的参数对控制性能各有什么影响？ 答：(1)比例增益 反映比例作用的强弱， 越大，比例作用越强，反之亦然。比例控制克服干扰能力较强、控制及时、过渡时间短，但在过渡过程终了时存在余差； 21B B n

工业过程控制教材

1、（本题15分）试画出IMC 的基本结构框图，详细解释在对象模型精确条件下如何保证该控制系统的 稳定性？试给出一种增强系统鲁棒性的改进IMC 方案并举例说明。 答： 如果对象模型精确的话，那么00 ?()()G z G z =，并且除去外界干扰的话，()0m D z =，所以()R z 是不变的。如果有干扰的话，()()m D z D z =即()()R z D z -来减少输入，以使()Y z 趋于稳定。 令() ()?1()() c i p c G z G z G z G z = +，用()i G z 来完全补偿扰动对输出的影响，()i G z 相当于一个扰动补偿器或 称前馈控制器。且当0 ?()G z 不能精确描述对象，即模型存在误差时，扰动估计量()m D z 将包含模型失配的某些信息，从而有利于系统的鲁棒性设计。

2、（本题15分）画出动态矩阵控制的算法结构框图，试述其工作过程以及DMC 算法离线准备的参数和 这些参数的选取原则。 答： 工作过程：输入()u k 通过预测模型预测未来几个输出值，我们一般取第一个值，与当前的输出值进行在 线校正，且校正后的值()c y k i +，输出值和给定值通过参考模型也给出一个值()r y k i +，把 ()c y k i +与()r y k i +进行比较，把它们之间的误差通过优化计算来改变输入值()u k ，从来对模型 的失配与干扰的影响在()u k 的变化上体现出来，从而使()y k 有很强的鲁棒性。 DMC 算法离线准备的参数和这些参数的选取原则 1、 脉冲响应系数长度N 的选择 如果采样周期短，则N 会相应的增大。且N 可适当选得大一些，但N 太大会增加预测估计控制的计算量和存储量。通常N=20~60为宜。 2、 输出预估时域长度P 的选择 通常P 越大，预测估计的鲁棒性就越强。但相应的计算量和存储量也增大。一般，设置P 等于过程单位阶跃响应达到其稳态值所需过渡时间的一半所需的采样次数。 3、控制时域长度M 的选择 M 越大，系统的鲁棒性也就越弱。M 不宜选得太大，一般M 取小于10为宜。 4、参考轨迹的收敛参数α的选择 α越大，系统预测控制的鲁棒性越强，但导致闭环系统的响应速度变慢。相反，α过小，过渡过程较易

过程控制系统模拟试题

过程控制系统试题 一、填空题（20'） 1、典型的过程控制系统由控制器、执行机构、被控对象和测量变送装置等环节构成。 2、对过程控制系统的基本性能要求有三点，分别为稳定性、快速性、和准确性。 3、根据使用的能源不同，调节阀可分为气动调节阀、液动调节阀和电动调节阀三大类。 4、扰动通道静态放大系数越大，则系统的稳态误差越大。控制通道的静态放大系数越大，表示控制作用越灵敏，克服扰动能力越强。 5、串级控制系统主回路一般是一个定值控制系统，副回路一般是一个随动控制系统。 6、常用的解耦控制设计方法有前馈补偿解耦、反馈解耦法、对角解耦法、单位阵解耦法。 二、单项选择题（10'） 1、在过程控制系统过渡过程的质量指标中,( C )是衡量系统快速性的质量指标。 A）最大偏差B）衰减比C）振荡周期D）余差 2、下列叙述中不是串级控制系统的特点的是( C ) A．结构上由两个闭环组成B．对二次扰动有很明显的克服作用C．系统中有两个调节阀D．提高了整个系统的响应速度 3、串级控制系统系统中存在的二次扰动来源于它的（B）

A）主回路B）副回路C）主副回路都有D）不能确定 4、下面前馈控制系统中对过程的控制质量没有影响的是（D） A）控制通道放大倍数Ko B）扰动通道放大倍数Kf C）扰动通道时间常数D）扰动通道纯滞后时间 5、用于迅速启闭的切断阀或两位式调节阀应选择( A )特性的调节阀。 A、快开特性 B、等百分比特性 C、线性 D、抛物线特性 三、判断题（10'） 1、串级控制系统中应使主要和更多的干扰落入副回路。（√） 2、过程控制系统的偏差是指设定值与测量值之差。（√） 3、扰动量是作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素（×）答案：扰动量是除操纵变量外作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。 4、对干扰通道时间常数越小越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易。（×） 答案：时间常数越大越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易 5、串级控制系统中主调节器以“先调”、“快调”、“粗调”克服干扰。（×）答案：串级控制系统中主调节器以“慢调”、“细调”作用，使主参数稳定在设定值上，副调节器则以“先调”、“快调”、“粗调”克服干扰。 6、测量滞后一般由测量元件特性引起，克服测量滞后的办法是在调节规律中增加积分环节。（×） 答案：微分作用能起到超前调节的作用，因此能克服纯滞后；积分作用能克服余差。

过程控制复习题

一、填空题 1.被控过程的数学模型，是指过程在各个输入量作用下，其相应输出量变化函数关系的数学表达式。 2.过程的数学模型有两种，非参数模型和参数模型。 3.过程控制系统通常是指工业生产过程中自动控制系统的被控量 是、、、 、和等这样的一些过程变量的系统。 4.表示过程控制系统控制关系的方框图，两个框之间的带箭头连线表 示，但是不表示。 5.一种测量体与被测介质接触，测量体将被测参数成比例转换成另一种便于计量的物理量，再用仪表加以显示，通常把前一种过程叫做，所用的仪表称 为，后面的计量显示仪表称为。 6.在热电偶测温回路中接入第三种导体时，只要接入第三种导体的两个接点温度相同，回路中总电动势值。 7.DDZ-III型变送器是一种将被测的各种参数变换成的仪表。 8.正作用执行机构是指。 反作用执行结构是指。 9.流通能力定义为。 10.执行器的流量特性是指与的关系。 11.接触式测温时，应保证测温仪表与被测介质，要求仪表与介质成状态，至少是，切勿与介质成安装。 12.干扰通道存在纯时间滞后，理论上（影响/不影响）控制质量。 13.扰动通道离被控参数越近，则对被控过程影响。 14.正作用调节器的测量值增加时，调节器的输出亦，其静态放大倍数取。 反作用调节器的测量值增加时，调节器的输出，其静态放大倍数取。 15.气开式调节阀，其静态放大倍数取，气关式调节阀，其静态放大倍数取。 16.常见复杂控制系统有、、、 和等。 17.串级控制系统与单回路控制系统的区别是其在结构上多了一个，形成了两 个。 18.一般认为纯滞后时间τ与过程时间常数T之比大于0.3，则称该过程为。 19.凡是两个或多个参数自动维持一定比值关系的过程控制系统，统称为。20．分程控制系统从控制的平滑性来考虑，调节阀应尽量选用调节阀，可采用法来控制调节阀开度。 21．选择性控制系统的特点是采用了。它可以接在两个和多个调节器的输出端，对进行选择，也可以接在几个变送器的输出端，对 进行选择。 22．常见DDZ-III型温度变送器有温度变送器、温度变送器、温度变送器。 23．绝对误差是指。 24．典型的过程控制系统由、、、和等环节构成。 25．按过程控制系统结构特点来分类可分为、、。26．按过程控制系统给定值来分类可分为、、。27．被控过程输入量与输出量的信号联系称为。控制作用与被控量之间的信号通道联系称为。 28．当阶跃扰动发生后，被控过程能达到新的平衡，该过程称为过程，如果不能达到新的平衡，则称该过程为过程。 29．研究建模过程的目的主要有、、

过程控制期末复习题

2-11简述积分控制规律 答：积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。2-12比例调节器和积分调节器有何不同 答：比例调节器的输出只取决于（输入偏差的现状），而积分调节器的输出则包含了（输入偏差量的全部历史） 2-13简述比例积分控制规律。答：比例部分能（迅速响应控制作用），积分部分则（最终消除稳态偏差）。 2-14微机控制的调速系统有什么特点答：（信号离散化，信息数字化）。 2-15旋转编码器分为哪几种各有什么特点答：绝对式编码器：常用语检测转角信号，若需要转速信号，应对转角微分。增量式编码器：可直接检测转速信号。2-16数字测速方法有哪些精度指标答：（分辨率，测速误差率）。 2-17采用旋转编码器的数字测速方法有（M，T，M/T）。高低全 2-18为什么积分需限幅答：若没有积分限幅，积分项可能很大，将产生较大的退饱和超调。 2-19简述带电流截止负反馈环节转速反馈调速系统机械特性的特点。 答：电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻KpKsR，导致当Id=Idcr 时，机械特性急剧下垂；比较电压Ucom与给定电压Un*作用一致，相当于把理想空载转速提高到n0`=(KpKs(Un*+Ucom))/(Ce(1+K))。 3-2由于机械原因，造成转轴堵死，分析双闭环直流调速系统的工作状态。（未验证） 答：电动机堵转则转速恒为零，在一定的给定下，偏差电压相当大，从而使ASR 迅速达到饱和，又电动机转速由于转轴堵死无法提升，故ACR无法退饱和，因此系统处于ASR饱和状态。 3-3双闭环直流调速系统中，给定电压Un*不变，增加转速负反馈系数α，系统稳定后转速反馈电压Un和实际转速n是增加、减小还是不变（已验证）答：转速反馈系数α增加，则转速反馈电压Un增加，给定电压Un*，则转速偏差电压减小，则ASR给定电压Ui*减小，则控制电压Uc减小，则转速n减小；转速n 减小，则转速反馈电压Un减小，直到转速偏差电压为零；故稳态时转速反馈电压Un不变，且实际转速n减小。 3-4双闭环直流调速系统调试时，遇到下列情况会出现什么现象（未通过验证，求姐）（1）电流反馈极性接反。（2）转速极性接反。 答：（1）由于电流环的正反馈作用，电枢电流将持续上升，转速上升飞快，电动机飞车。（2）由于转速环的正反馈作用，ACR无法退饱和，电动机转速持续恒流上升。 3-5某双闭环调速系统，ASR、均采用PI调节器，ACR调试中怎样才能做到Uim*=6V 时，Idm=20A；如欲使Un*=10V时，n=1000rpm，应调什么参数答：（1）调节电流反馈系数β=；（2）调节转速反馈系数α=。 3-6在转速、电流双闭环直流调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参数改变转速调节器的放大倍数Kn行不行（==|||）改变电力电子变换器的放大倍数Ks行不行改变转速反馈系数α行不行若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数 答：通常可以调节给定电压。改变Kn和Ks都不行，因为转速电流双闭环直流调速系统对前向通道内的阶跃扰动均有能力克服。也可以改变α，但目的通常是为了获得更理想的机械特性。若要改变堵转电流，应调节电流反馈系数β。

过程控制系统试题10套第一套答案

过程控制系统试题10套第一套答案 过程控制系统试题一 —、选择题（10X3分） 1、过程控制系统由儿大部分组成，它们是：（） A.传感器、变送器、执行器 B.控制器、检测装置、执行机构、调节阀门 C. 控制器、检测装置、执行器、被控对象 D.控制器、检测装置、执行器2、在过程控制系统过渡过程的质量指标中，（）反映控制系统稳定程度的指标 A.超调量 B.衰减比 C.最大偏差 D.振荡周期3、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K B.扰动通道放大倍数K OfC.扰动通道时间常数D.扰动通道纯滞后时间4、在对象特性中，（）是静特性。 A.放大系数K B.时间常数T C.滞后时间T D.传递函数5、选择调节参数应尽量使调节通道的（） A.功率比较大 B.放大系数适当大 C.时间常数适当小 D.滞后时间尽量小6、在简单控制系统中，接受偏差信号的环节是（）。 A .变送器B.控制器C.控制阀D.被控对象7、下列说法正确的是（）。 A.微分时间越长，微分作用越弱； B.微分时间越长，微分作用越强； C.积分时间越长，积分时间越弱； D.积分时间越长，积分时间越强。8、调节阀按其使用能源不同可分为（）三种。 A（电动B（液动C（气动D（压动9、打开与控制阀并联的旁路阀，会使可调比⑷。 A.变小 B.变大 C.不变 D.为零10、串级控制系统主、副对象的时间常数之

比，T/T,（）为好，主、副回0102 路恰能发挥其优越性，确保系统高质量的运行。 A. 3, 10 B. 2,8 C. 1,4 D. 1,2 二、判断题(10X2分) 1、过程控制系统中，需要控制的工艺设备(塔、容器、贮糟等)、机器称为被控对象。(Y) 2、调节阀的结构形式的选择首先要考虑价格因素。(N) 3、当生产不允许被调参数波动时，选用衰减振荡形式过渡过程为宜。(N) 4、临界比例度法是在纯比例运行下进行的。通过试验，得到临界比例度§和临K界周期T,然后根据经验总结出来的关系，求出调节器各参数值。(Y) K 5、一般来说，测量变送环节的作用方向总是正的。(Y) 6、均匀控制系统单从结构上看与简单控制是不同的。(N) 7、采取分程控制通常可以提高控制阀的可调比。(Y) 8、积分饱和通常不影响控制系统品质。(N) 9、干扰进入调节系统的位置离调节阀越近，离测量元件越远，调节质量越好。(Y) 10、串级调节系统要求对主参数和副参数均应保证实现无差控制。(N) 三、简答题(4X5分) 1、按照设定值的不同形式，过程控制系统可分为哪儿类， 解答，按照设定值的不同形式乂可分为： ,1,.定值控制系统定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统.定值控制系统的作用是克服扰动对被控变量的影响，使被控变量最终回到设定值或 其附近.以后无特殊说明控制系统均指定值控制系统而言.，2, ?随动控制系统

过程控制复习题

过程控制复习题 一、填空题 1．过程控制系统由测量元件与变送器、控制器（调节器）、执行器（调节阀）和被控对象（过程）等环节组成。 2. 按系统的结构特点，过程控制系统可分为反馈控制系统、前馈控制系统、前馈—反馈控制系统(复合控制系统) 3．按给定信号的特点，过程控制系统可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统等。 4.过程控制系统的性能可从稳定性、快速性、准确度三个方面来说明。评价控制性能好坏的质量指标，通常采用的两种质量指标：系统过渡过程的性能指标（时域控制性能指标）和偏差积分性能指标（积分性能指标），积分指标是采用偏差与时间的某种积分关系作为衡量系统质量的准则。 5．过渡过程的性能指标是用阶跃信号作用下控制系统的输出响应曲线表示，它包括余差（静态偏差）、衰减比n、最大偏差A与超调量、回复时间（过渡时间）t、峰值时间tp和振荡周期 T等。对于随动控制系统，常用超调量这个指标来衡量被控参数偏离给定值的程度。 6.衰减比n是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。n＜l表示系统是不稳定的，振幅愈来愈大；n＝1表示为等幅振荡；n＝4表示系统为4：1的衰减振荡。 7．建立被控过程数学模型的方法有：解析法（机理演绎法、机理分析法）、实验辩识法（系统辨识与参数估计法）和混合法 8. 按结构形式不同，自动化仪表可分为基地式仪表、单元组合式仪表、组件组装式仪表，其中单元组合式仪表是将整套仪表划分成能独立实现一定功能的若干单元，各单元之间采用统一信号进行联系。其中QDZ-Ⅲ型仪表采用的标准信号是20~100kPa。 9．按能源形式不同，自动化仪表可分：液动仪表、气动仪表、电动仪表及混合仪表，其中气动仪表的特点是性能稳定、可靠性高、具有本质安全防爆性能、不受电磁干扰、结构简单、维护方便。 10. 检测仪表是指检测元件（敏感元件或传感器）、变送器及显示装置的统称。 11．DDZ-Ⅲ型仪表采用的标准信号是1-5V或4-20mA，QDZ-Ⅲ型仪表采用的标准信号是 20~100kPa。 12. Cu50热电阻是指在0℃时铜电阻有阻值为50欧 13．热电偶测温的关键是要使冷端温度恒定。IEC对已经被国际公认的7种热电偶制定了国际标准，称为标准热电偶，其中最常用的有 S 、 B 、 K 三种。 14. DDZ-Ⅲ型差压变送器是以力矩平衡原理工作的，其的作用是将被测压力、流量等过程参数变换成4~20mADC输出信号，以便实现集中检测或自动控制。 15．热电阻Pt100是指在0℃时铂电阻为100欧 16. 变送器的发展趋势：微型化、数字化、智能化和虚拟化。 17．调节器的作用是将测量信号与给定值比较产生偏差信号，然后按一定的运算规律产生输出信号，推动执行器，实现对生产过程的自动控制。 18. 执行器的作用是接受调节器的控制信号，改变操纵变量（控制变量），使生产过程按预定要求正常进行。执行器一般安装在生产现场直接与介质接触

过程控制系统试题(A)答案

《过程控制系统》试题（A ）答案 误差种类 产生原因 对测量结果影响 随机误差 主要由于检测仪器或测量过程中某些未知或无法控制的随机因素综合作用的结 果。 随机误差的变化通常难以预测，因此无法通过实验方法确定、修正和消除，但可通过多次测量比较发现随机误差服从的统计规律。这样，就可以用数理统计方法，对其分布范围做出估计，得到随机误差影响的不确定度。 系统误差 测量所用的工具（仪器、量具等）本身性能不完善或安装、布置、调整不当而产生的误差；因测量方法不完善、或者测量所依据的理论本身不完善；操作人员视读方式不当造成的读数误差等。 系统误差产生的原因和变化规律一般可通过实验和分析查出，因此，测量结果中系统误差可被设法确定并校正消除。 粗大误差 粗大误差一般由外界重大干扰或仪器不正确的操作 等引起。 正常的测量数据应是剔除了粗大误差的数据，所以通常测量结果中不包含由粗大误差引起的测量误差。 一、（20分）答： （5分） 1. 影响物料出口温度的主要因素有：物料的入口温度和流量；蒸汽的入口温度、流量和压力；搅拌速度。 温度控制系统原理框图如下： TC 搅拌器 物料入口 蒸汽 冷凝水 出口 图1

（5分）2. 当要求出口温度准确控制时，应选择比例积分控制规律。比例作用可以减小余差；积分作用可以消除误差，使出口温度准确。 （5分）3. 当控制器的积分时间常数增大时，积分作用变弱，系统稳定性变好，控制精度下降，调节速度变快。原理：积分作用是当有误差时不断累加，其过程比较缓慢，积分时间常数增大，积分作用减弱，则积分作用的过程要相对加快，对系统的控制作用要变得相对及时，因此调节速度快，系统稳定性加强；但是积分作用的减弱将使得余差变大，则控制精度降低。 （5分）4. 比例增益应增加，而积分时间常数要减小。 原因：由于微分作用的加入使系统稳定性增加，动态响应过程缩短，因此可以适当提高比例增益，加强积分作用，即减小积分时间常数。 二、（20分） 答： （5分）1. 控制方案见工艺流程图。 （5分）2. 系统的主要干扰量有燃料气流量和压力波动、原油入口的流量和温度。其中燃料气流量和压力波动的干扰在副回路中，当燃料气压力出现波动时，可通过副回路及时调整，克服干扰。 （5分）3. 控制阀采用气开阀：当燃烧气压力增大时，出口温度升高，因此主控制器为反作用；当阀开大时，压力增大，为满足负反馈，副控制器为反作用。 （5分）4. 在系统稳定的情况下，燃料气压力突然升高时，造成PC 输入量增大，因为PC 为反作用，所以PC 输出量减小，因控制阀为气开阀，所以阀开度减小，燃料气压力降低。同时当燃料气压力升高时，在副回路还没有来得及调整时，原油出口温度有较小升高，TC 输入量增大，因为TC 为反作用，所以TC 输出量下降，控制阀开度减小，同样使燃料压力下降，从而使原油出口温度降低。 物料出 口温度 温度控制器控制阀 换热器 温度变送器 设定值 燃烧气 出口温度 炉膛温度 原油 TC PC