过程装备控制技术复习大纲

四川理工学院过程装备控制技术复习大纲

1.工业生产对过程装备控制的基本要求；过程装备控制的主要参数；流程工业的四大参量．

2.控制系统的组成，简单控制系统方框图、各组成环节及其输入、输出、系统各参量的作用。（方

框图中具体实现控制作用的变量）

3.控制系统的分类：按给定值、按输出信号的影响、按系统克服干扰的方式。

4.控制系统过渡过程的定义；阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点；评价控制系统的

性能指标。

5.被控对象特性的定义；连续生产过程所遵循的两个最基本的关系；单容液位对象的自衡特性；

有自衡和无自衡作用单容液位对象的区别；被控对象特性的描述形式；一阶被控对象；描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响（区分控制通道和干扰通道）

6.单回路控制系统参数选择的原则（被控变量、操纵变量、检测变送环节）；基本的调节规律；

位式、比例、积分、微分调节规律的调节原理（数学表达式）及其调节特点（简单水槽液位控制系统）；PID调节器的参数整定：整定内容、整定方法（临界比例度法）。

7.复杂控制系统的分类；串级控制系统的工作原理、结构组成（主环、副环、粗调、细、调）、

工作特点、适用对象（串级控制系统的应用示例）；主、副回路的选择依据（让主要干扰位于副回路）；

8.前馈控制的控制原理（方框图）；一种前馈作用只能克服一种干扰；前馈控制相较于反馈控制

的特点；前馈-反馈控制系统

9.系统误差、随机误差和粗大误差的含义及减小误差的方法；仪表的绝对误差、相对误差与引

用误差；仪表的精度等级。（习题3-6）

10.流量的概念；流量计的分类和基本工作原理；压差式流量计的工作原理；结构上的核心部件；

常见的节流装置分类。液位的概念；液位计的分类；静压式和电容式液位计的工作原理

11.变送器的作用、分类；气动变送器和电动变送器的区别；常用的标准信号（电压、电流和气

压信号）；常见的气动元件和组件。

12.安全火花的定义；自动化仪表的防爆结构类型及各自特点；本质安全防爆系统的构成及工作

原理。

13.执行器按工作能源的分类；电动执行机构按照输入位移不同可分为角行程和直行程两种；调

节阀的理想流量特性和工作流量特性；常见的流量特性分类及其使用特点；管道串联时调节阀的工作特性；调节阀的选型内容；调节阀的可调比。

14.为什么经常会出现电-气和气-电转换现象；常用的电-气转换部件；电气转换器及电气阀门定

位器的区别、作用及工作原理。

15.计算机控制系统的基本组成；计算机控制系统与常规模拟控制系统的异同点；计算机在过程

控制中的应用分类。

16.DDC是最基本的计算机控制系统；计算机控制系统PID算法与模拟PID算法实现的区别；

DDC的理想PID算法的三种表达式；DDC系统的概念及其主要特点。

17.可编程控制器的特点、基本工作原理、编程表达方式。

18.单回路控制系统应用：侧重于操纵变量的选择。

总体思路：

注重概念，注重定性分析，实验内容

题型：

填空题（25 x 1）判断改错题（5 x 2）简答题（5 x 4）综合分析计算题（4题,45分）TIP:样题第四大题3小题(牛奶干燥)及课本习题1.6(换热器出口温度控制系统)必考!

2005-2006过程装备控制技术试卷

一、填空题（25分）

1、工业生产对过程装备的基本要求是（）、（）和（）等。

2、压差式流量计的核心部件是（）常见的节流装置有（）、（）、（）等。

3、液位是指（），常用的液位计有（）、（）、（）等。

4、在PID调节器中，需要整定的参数为（）、（）和（）。

5、调节阀的选型主要包括（）、（）、（）和（）等内容。

6、计算机在过程控制中的应用类型一般可分为（）、（）、（）、（）等几

种类型。

7、PLC的程序表达方式常采用（）、（）和（）等方法。

二、判断改正题（10分）

1、一单纯比例控制的液位对象，只要比例度选择的合适，系统就能跟踪并最终稳定到设定值。

( )

2、自动调节系统中，滞后的存在总不利于调节的。（）

3、时间常数越大，表示对象受干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越短。（）

4、控制系统中直接产生控制作用的是控制信号。（）

5、串联管路中，随S值下降，调节阀的等百分比流量特性畸变趋近于直线特性。

三、简答题（20分）

1、何为调节器参数的工程整定法，并简述临界比例度法进行参数整定的过程。

2、试简要分析计算机控制系统与常规模拟控制系统的异同点。

3、试简要分析本质安全防爆系统的防爆原理。

4、何为单容液位对象的自衡作用，并简要分析产生自衡作用的原因。

四、分析计算题（45分）

1、如图为一简单水槽液位控制系统，要求：（10分）

（1）画出本控制系统方框图。

（2）系统被控变量、控制变量和检测变送环节各

是什么？

（3）系统调节机构的输入、输出量各是什么，属

哪种调节规律，并推导出节规律的数学表达式。

2、聚合釜温度与流量的串级控制系统，如图所示，

(10分)

（1）画出控制系统方框图。

（2）说明该系统的主、副对象，主、副变量，主、副调节器各是什么？

（3）分析系统不采用简单温度控制而采用串级温度、流量控制的原因。

*3、如图为一牛奶干燥过程流程图，要保证产品质量，需严格控制干燥器的温度，试分析：（15分）

（1）影响干燥器温度的因素有哪些？

（2）合理选择系统控制变量，并说明原因。

（3）画出控制系统方框图。

4

(2) 确定仪表的精度等级

过程装备控制技术试卷标准答案

一、填空题（25×1）

1、安全性；经济性；稳定性

2、节流装置；孔板；喷嘴；文都利管

3、容器内液体介质液面的高低；浮力式；静压式；电容式；光纤式；

4、比例度；积分时间；微分时间

5、阀的口径选择；型式选择；固有流量特性选择；材质选择

6、直接数字控制系统；监督控制系统；分级控制系统；集散控制系统

7、梯形图；语句表；逻辑功能图

二、判断改正题（5×2）——判断1分，改正1分

1、错误。单纯的比例控制不可能消除余差。

2、错误。控制通道的滞后总是不利的，但干扰通道中的容量滞后可以缓和干扰的影响，对控

制系统有利。

3、错误。时间常数越大，表示对象受干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越长。

4、错误。控制系统中直接产生控制作用的是操纵变量。

5、正确。

三、简答题（4×5）

1、所谓的工程整定法，就是避开被控对象的特性和数学描述，在被控对象运行时，直接在控

制系统中，通过改变调节器参数，观察被控变量的过渡过程，来获取调节器参数的最佳数值。

临界比例度法整定参数的步骤是：首先将调节器的积分、微分作用全部去除，在纯比例作用调节比例度，直至得到等幅振荡的阶跃干扰过渡过程，此时的比例度和振荡周期称为临界比例度和临界周期，最后按照相应的经验公式计算出调节器各参数的整定数值。临界比例度法参数整定是以闭环系统得到4:1衰减比，且有合适的超调量为目标的。

2、计算机直接控制系统与常规模拟控制系统的基本结构相同，有关调节原理和调节过程也相

同，都是基于“检测偏差、纠正偏差”的控制原理。不同之处在于计算机控制系统中，控制器对控制对象的参数、状态信息的检测和控制结果的输出在时间上是断续的，对检测信号的分析计算是数字化的，而在模拟控制系统中则是连续的。

3、本质安全防爆型是指在正常和故障状态下，电路及设备产生的火花能量都不足于引起爆炸

的防爆类型。它由两种场所、两种电路组成，即安装在危险场所的本质安全电路及安装在非危险场所的非本质安全电路，两者间采用防爆安全栅隔离。仪表的防爆性能是靠电路设计来实现和保证：采用低的工作电压和小的工作电流；用防爆安全栅将危险与非危险场所电路隔开；现场和控制室之间仪表的连接导线不得形成过大的分布电感和电容。

4、单容液位对象的自衡作用是指当输入变量发生变化破坏了被控对象的平衡而引起输出变量

变化时，在没有人为干预的情况下，被控对象的自身能重新恢复平衡的特性。产生的原因主

要是出口阀的流量特性，即在流出变化量很小的情况下，流出量与液位成正比关系，即：

四、计算题

1、（1）——（3分）

（2）系统被控变量是水槽液位，控制变量是杠杆的位置移动，检测变送环节是浮球装置。—

—（3分）

（3）系统调节机构的输入是液位偏差e ，输出量是阀门开度的变化，属于典型的比例调节器，

调节规律的数学表达式为：——（

2、（1）串级控制系统方框图为：——（4分）

（2）系统的主对象是釜体对象，副对象是冷却水流量对象；主变量是釜内温度，副变量是冷却水流量；主控制器是温度控制器，副控制器是流量控制器。——（3分）

（3）因系统控制的温度对象滞后较大，尤其是带有夹套传热，简单的单回路温度控制系统难以达到控制要求。而采用串级控制，将主要干扰集中与副回路，可有效的克服干扰作用，提高控制质量。——（3分）

3、（1）影响干燥器温度的主要因素有乳液流量、旁路空气流量、加热蒸汽量等。——（5分）

（2）综合考虑通道的特性和工艺的可调整性，选择旁路空气流量为被控变量最为合适，其调节通道的滞后较小，调节的工艺性也最好。——（5分）

（3）控制框图略——（5分）

4、(1)测量的绝对误差为：△X= X- A 0，得到各示值的绝对误差为：——（2分）

△X 1=0.1；△X 2=-0.02；△X 3=0.01；△X 4=0.08；△X 5=0.02；

测量的相对误差为：δ=△X/X*100%，其中X 为约定真值，若用输入量代替，则为实际相对误差；若用示值代替，则为示值相对误差。

据此可得到各示值的实际相对误差为：——（2分）

δ1=10%、δ2=-1%、δ3=0.33%、δ4=2%、δ5=0.4%

示值相对误差分别为：δ1=9.1%、δ2=-1.01%、δ3=0.2%、δ4=1.96%、δ5=0.398%

仪表的引用误差为：q =△X/S*100%，其中S 为仪表量程，5A 。

据此可得到各示值的引用误差为：——（2分）

q 1=2%、q 2=-0.4%、q 3=2%、q 4=1.6%、q 5=0.4%

(2) ——（4分）

仪表的精度等级通常根据引用误差限来评定。以上计算得到的各示值的引用误差，不应超出其精度等级所确定的引用误差限。故有精度等级为2级。

s

v R H

q =2

过程控制仪表及控制系统复习大纲

第一章绪论 过程控制系统的组成环节,变量,方框图, 特点;工艺管道及控制流程图 过程控制系统的分类 * 有多种分类方法： 按被控变量来分：温度、压力、流量、液位等控制系统； 按控制器控制规律来分：比例、比例积分、比例微分、比例积分微分等控制系统； 按给定值来分：按给定值是否变化和如何变化来分： *1、定值控制系统： *被控变量的给定值不变。 *2、随动控制系统： *给定值是随机变化的。 *3、程序控制系统（顺序控制系统） *给定值是一个已知的时间函数。

过程控制系统的过渡过程和品质指标 * 过程控制系统的过渡过程： * 在阶跃干扰作用下，过渡过程的几种形式： *1、最大偏差或超调量A *2、衰减比n *3、余差C *4、过渡时间 *5、振荡周期或频率 第二章被控过程的数学模型 过程特性的类型 单调衰减过程t y 衰减振荡过程 y 等幅震荡过程 y 单调发散过程 y

过程特性：控制通道特性;干扰通道特性 解析法建立过程的数学模型（机理建模） 一阶对象 响应曲线辨识过程的数学模型（实验建模） 阶跃响应曲线法 描述过程特性的参数 * 放大系数K ；时间常数T ；滞后时间（时滞）τ * 对象特性对控制质量的影响：控制通道特性对控制质量的影响；干扰通道特性对控制质量的影响 第三章 变送单元 变送器在自动检测和控制系统中的作用，是将各种工艺参数，如温度、压力、流量、液位、成分等物理量转换成统一的标准信号，以供显示、记录或控制之用。 变送器的分类 变送器的构成原理 01() i f y K x z K =+

变送器的一些共性问题 * 量程调整；零点调整和零点迁移；线性化；变差；变送器信号传输方式 力矩平衡式压力（差压）变送器： 作用；分类；构成方块图；工作原理 典型线路分析：矢量机构；反馈机构；低频位移检测放大器 电容式压力（差压）变送器： 构成方框图；工作原理 差压变送器的应用 零点迁移；量程调整； 应用：测压力、差压、流量、液位、密度（重度）、分界面。 (I o ) 调零、迁移信号

过程装备控制技术课后习题及参考答案

过程装备控制技术课后习题 及参考答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

过程装备控制技术课后习题及参考答案 第一章控制系统的基本概念 1.什么叫生产过程自动化生产过程自动化主要包含了哪些内容 答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。 2.自动控制系统主要由哪几个环节组成自动控制系统常用的术语有哪些 答：自动控制系统主要有被控对象,测量元件和变送器，调节器，执行器等环节组成。 自动控制系统常用的术语有： 被控变量y；给定值y s；测量值y m；操纵变量m；干扰f；偏差信号（e）；控制信号u 3.什么是自动控制系统的方框图它与工艺流程图有什么不同 答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。 4.在自动控制系统中，什么是干扰作用什么是控制作用两者有什么关系 答：干扰作用是指除操纵变量以外的各种因素引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是通过对被控变量的测量得到测量值，使其与给定值比较，得出偏差信号。这个信号按一定规律计算出控制信号来改变操纵变变量克服干扰作用。两者关系是控制作用的一部分职能就是减小或消除干扰对被控变量的影响。 5.什么是闭环控制什么是开环控制定值控制系统为什么必须是一个闭环负反馈系统 答：闭环控制是控制系统的输出信号的改变回返回影响操纵变量的控制方式。 开环控制是控制系统的输出信号不会影响操纵变量的控制方式。 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，当输出信号变大时，反馈影响操纵变量使输出信号减小，反之则影响操纵变量是输出信号增大。可见定值控制系统满足闭环负反馈系统的要求。

过程控制系统复习资料

闭环控制系统和开环控制系统有什么不同？ 答：开环控制系统中控制装置与被控对象之间只有顺向作用，而无反向联系；开环控制系统较为简单不能保证消除误差，抗干扰能力差，控制精度不高。闭环控制系统的输出信号通过反馈环节返回到输入端；根据偏差控制被测量可以偏差减小或消除，闭环系统较为复杂，闭环控制系统使系统的稳定性变差。 自动控制系统主要哪几部分组成？各组成部分在系统中的作用是什么？ 答：一般自动控系统包括被控对象，检测变送单元，控制器、执行器1、被控对象：是植被控制的工业设备或装置。2、检测变送单元：测量被控变量，并按一定规律将其转化为标准信号，输出作为测量值，即把被控变量转化为测量值。3、控制器：被控变量的测量值与设定值进行比较得出的偏差信号，并控制某种预定的控制变量进行运算，给出控制信号。4、执行器：接收控制器送来的控制信号直接改变操纵变量 按设定值的不同自动控制系统可以分为哪几类？答：按设定值的不同，将自动控制系统分为三大类1、定值控制系统2、随动控制系统3、程序控制系统 对系统运行的基本要求是什么？过程控制系统的单项性能指标有哪些？他们分别表示了对系统哪一方面的性能要求？答：基本要求包括静态和动态两个方面，一般可以归纳为稳准快，过渡过程的单项性能指标1、衰减比n放映了系统的稳定性2、超调量与最大动态偏差Emax，衡量过渡过程动态准确性3、回复时间Ts衡量控制系统快速性4、余差描述静态准确性的指标 一阶自衡非振荡过程的特性参数有哪些（过程特性的一般分析）？各有何物理意义？答：一阶自衡非振荡过程的特性参数有K、T、To K：放大系数T：时间常数To:纯滞后时间 什么是控制器的控制规律，常规控制的基本控制规律有哪些？他们各有什么特点？答：控制器的控制规律是指控制器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律常规控制器的基本控制规律有比例控制P积分控制I和微分控制D各种控制规律的特点：1、比例控制规律，控制速度很快，输出输入成正比，不具备消除偏差的性质是有差调节。2、积分控制规律：输出与偏差的积分成正比，控制速度较慢主要特点是能够消除余差3、微分控制规律：输出与偏差变化速度成正比，有超前控制的有点，不能消除余差 工业实际使用的控制规律主要有哪几种？试分别简述它们的适用场合。答：工业生产实际中使用的控制规律有比例控制P，比例积分控制PI比例积分微分控制PID 三种1、液位、一般要求不高，用P或PI控制规律2、流量：时间常数小，测量信息中夹杂有噪音，用PI或加反微分3、压力：液体介质的时间常数小，气体介质的时间常数中等，用P或PI。4、温度和成分分析：容量滞后较大宜用PID控制规律。 什么是控制阀的理想流量特性和工作流量特性？两者有什么关系？系统设计时应如何选择控制阀的流量特性？答：理想流量特性：控制阀两端压差恒定时的流量特性为理想流量特性，又称固有流量特性。工作流量特性是指控制阀的相对开度与相对流量之间的关系称为工作流量特性。理想流量特性：是工作流量特性的理想化模型 何为串级控制？画出一般串级控制系统的典型方框图，并指出它在结构上与简单控制系统有什么不同？答：串级控制系统是由两个控制器想连接组成，其中一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值。与简单控制系统的区别：1、串级控制系统将原被控对象分解为两个串联的被控对象2、主控制器的输出值作为副控制器的设定值3、串级控制系统的主环是一个定值控制系统副回路是一个随动控制系统 如何选择串级控制系统中主、副控制器的正反作用？它们与控制阀的开关形式有关系？答：串级控制系统中副控制器作用方式的选择是根据工艺安全要求在选定控制阀的气开，气关形式后，按照使副回路构成副反馈系统的原则来确定的，因此，副控制器的作用方式与副对象特性及控制阀的气开气关有关，其选择方法与简单控制系统中控制器正反作用的方法相同，串级控制系统中主控制器作用方式的选择完全由工艺情况确定，而与控制阀的气开，气关形式及副控制器的作用方式完全无关，即只需根据主对象特性，选择与其作用方向相反的主控制器的正反作用。 自动控制的基本方式：1、开环控制系统2、闭环控制系统；自动控制系统的分类：1、定值控制系统2、随动控制系统3、程序控制系统；被控量的选择方法：1、选择直接参数作为被控变量2、选择间接参数作为被控变量；操纵变量：在过程控制系统中，把用来克服扰动对被控变量的影响、实现控制作用的变量称为操作变量。控制阀的组成：执行机构和调节机构

过程装备控制技术及应用习题参考答案

过程装备控制技术 及应用习题及参考答案 第一章控制系统的基本概念 1?什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？ 答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。主要包含： ①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。 2. 自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？答：一个自动控制系统主要有两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。 自动控制系统常用的术语有： 被控变量y――被控对象内要求保持设定数值的工艺参数，即需要控制的工艺参数，如锅炉汽包的水位，反应温度； 给定值（或设定值）y s――对应于生产过程中被控变量的期望值； 测量值y m 由检测原件得到的被控变量的实际值； 操纵变量（或控制变量）m――受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，是调节阀的输出信号； 干扰f――引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素；偏差信号（e） 被控变量的实际值与给定值之差，即e=y m - y s 控制信号u――控制器将偏差按一定规律计算得到的量。 3. 什么是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图有什么不同？ 答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。而工艺流程图则是以形象的图

过程装备控制技术和应用

一、一、填空题（25分） 1、1、工业生产对过程装备的基本要求是（）、（）和（） 等。 2、2、压差式流量计的核心部件是（），常见的节流装置有（）、 （）和（）等。 3、3、液位是指（），常用的液位计有（）、（）、（）等。 4、4、在PID调节器中，需要整定的参数为（）、（）和（）。 5、5、调节阀的选型主要包括（）、（）、（）和（）等 内容。 6、6、计算机在过程控制中的应用类型一般可分为（）、（）、 （）、（）等几种类型。 7、7、PLC的程序表达方式常采用（）、（）和（）等方法。 二、二、判断改正题（10分） 1、1、一单纯比例控制的液位对象，只要比例度选择的合适，系统就能跟踪 并最终稳定到设定值。( ) 2、2、自动调节系统中，滞后的存在总不利于调节的。（） 3、3、时间常数越大，表示对象受干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越 短。（） 4、4、控制系统中直接产生控制作用的是控制信号。（） 5、5、串联管路中，随S值下降，调节阀的等百分比流量特性畸变趋近于直 线特性。 三、三、简答题（20分） 1、1、何为调节器参数的工程整定法，并简述临界比例度法进行参数整定的 过程。 2、2、试简要分析计算机控制系统与常规模拟控制系统的异同点。 3、3、试简要分析本质安全防爆系统的防爆原理。 4、4、何为单容液位对象的自衡作用，并简要分析产生自衡作用的原因。 四、四、分析计算题（45分） 1、1、如图为一简单水槽液位控制系统，要求：（10分） （1）（1）画出本控制系统方框图。 （2）（2）系统被控变量、控制变量和检测变送环节各是什么？ （3）（3）系统调节机构的输入、输出量各是什么，属哪种调节规律，并推导出调节规律的数学表达式。

过程装备控制技术复习

过程装备控制技术复习 题型： 1、填空20分 2、判断10分 3、问答题20分 4、计算题50分 1、工业生产对过程装备控制的基本要求；过程装备控制的主要参数； 流程工业的四大参量 2、控制系统的组成，简单控制系统方框图、各组成环节及其输入、输 出、系统各参量的作用。（方框图中具体实现控制作用的变量） 3、控制系统的分类：按给定值、按输出信号的影响、按系统克服干扰 的方式。 4、控制系统过渡过程的定义；阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使 用特点；评价控制系统的性能指标的计算。 5、被控对象特性的定义；连续生产过程所遵循的两个最基本的关系； 单容液位对象的自衡特性；有自衡和无自衡作用单容液位对象的区别；被控对象特性的描述形式；一阶被控对象；描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响（区分控制通道和干扰通道）6、单回路控制系统参数选择的原则（被控变量、操纵变量、检测变送 环节）；基本的调节规律；位式、比例、积分、微分调节规律的调节原理（数学表达式）及其调节特点（简单水槽液位控制系统）；PID 调节器的参数整定：整定内容、整定方法（临界比例度法）。 7、复杂控制系统的分类；串级控制系统的工作原理、结构组成（主环、

副环、粗调、细、调）、工作特点、适用对象（串级控制系统的应用示例）；主、副回路的选择依据（让主要干扰位于副回路）； 8、前馈控制的控制原理（方框图）；一种前馈作用只能克服一种干扰； 前馈控制相较于反馈控制的特点；前馈-反馈控制系统 8、系统误差、随机误差和粗大误差的含义及减小误差的方法；仪表的 绝对误差、相对误差与引用误差；仪表的精度等级。（习题3-6 3-8）9、流量的概念；流量计的分类；压差式流量计的工作原理；结构上的 核心部件；常见的节流装置分类。 10、液位的概念；液位计的分类；静压式和电容式液位计的工作原理 10、变送器的作用、分类；气动变送器和电动变送器的区别；常用的标 准信号（电压、电流和气压信号）；常见的气动元件和组件；喷嘴-挡板机构的组成及工作原理；电动变送器输出信号与电源的连接方式及各自特点； 11、安全火花的定义；自动化仪表的防爆结构类型及各自特点；本质安 全防爆系统的构成及工作原理；齐纳安全栅的工作原理。 12、执行器按工作能源的分类；电动执行机构按照输入位移不同可分为 角行程和直行程两种；调节阀的理想流量特性和工作流量特性；常见的流量特性分类及其使用特点；管道串联时调节阀的工作特性； 调节阀的选型内容；调节阀的可调比。 13、为什么经常会出现电-气和气-电转换现象；常用的电-气转换部件； 电气转换器及电气阀门定位器的区别、作用及工作原理。 14、计算机控制系统的基本组成；计算机控制系统与常规模拟控制系统 的异同点；计算机在过程控制中的应用分类。 15、DDC是最基本的计算机控制系统；计算机控制系统PID算法与模

过程控制系统复习题

过程控制系统复习题 一.选择题（每题2分，共10题，共20分） 1.过程控制系统由几大部分组成，它们是：( C ) 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. 在简单控制系统中，接受偏差信号的环节是( B )。 A .变送器 B. 控制器, C. 控制阀 D. 被控对象 3. 串级控制系统主、副对象的时间常数之比，T01/T02＝( )为好，主、副回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 4. 过渡过程品质指标中，余差表示( )。 A.新稳态值与给定值之差 B.测量值与给定值之差 C.调节参数与被调参数之差 D.超调量与给定值之差 5.PID调节器变为纯比例作用，则( )。 A. 积分时间置∞、微分时间置∞ B. 积分时间置0、微分时间置∞ C. 积分时间置∞，微分时间置0 D. 积分时间置0，微分时间置0 6.( )在阀芯行程比较小时，流量就比较大，随着行程的增加，流量很快地达到最大。 A. 快开流量特性 B. 线性流量特性 C. 抛物线流量特性 D. 等百分比流量特性 7.闭环控制系统是根据( )信号进行控制的。 A.被控量 B.偏差 C.扰动 D.给定值 8.衡量控制准确性的质量指标是( )。 A.衰减比 B.过渡过程时间 C.最大偏差 D.余差 9.对象特性的实验测取常用的方法是( )。 A.阶跃响应曲线法 B.频率特性法 C.比例积分法D．最小二乘法 10.用于迅速启闭的切断阀或两位式调节阀应选择( )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 11.调节具有腐蚀性流体，可选用( )阀。 A.单座阀 B.双座阀 C.蝶阀D．隔膜阀 12.调节阀接受调节器发出的控制信号，把( )控制在所要求的围，从而达到生产过程的自动控制。 A. 操纵变量 B.被控变量 C. 扰动量 D. 偏差 13.串级调节系统主调节输出信号送给( )。 A．调节阀B．副调节器 C. 变送器 D. 主对象 14.在阶跃扰动作用下，过程控制系统的过渡过程出现的形式如下，( )是一种稳定控制系统 A.发散振荡过程 B.等幅振荡过程 C.衰减振荡过程 D.非振荡发散过程 15. 串级控制系统参数整定步骤应为( )。 A. 先主环，后副环 B.先副环后主环 C.只整定副环 D.没有先后顺序 16. 引起被调参数偏离给定值的各种因素称( )。 A.调节 B.扰动 C.反馈 D.给定

过程装备控制技术及应用期末考试试卷

1.1.1 生产过程自动化系统所包含的内容：自动检测系统：采用检测仪表（如热电偶、热电阻、压力传感器等）对温度、压力、流量、液位等 进行测量，自动控制的依据 ? 信号连锁系统：信号连锁系统是一种安全装置，包括信号报警和联锁保护 ，信号连锁系统的作用 ，在事故发生前，自动发出声光报警 信号，引起操作员的注意以便及早采取措施 ? 自动操作系统：按预先规定的程序周期性操作（如PLC 程序控制） ? 自动控制系统：根据实际的工艺参数变化进行自动调节（如PID 调节期、计算机数控等） 1、工业生产对过程装备的基本要求是（安全性；经济性；稳定性）等。 2、压差式流量计的核心部件是（节流装置 ），常见的节流装置有（孔板；喷嘴；文都利管 ）等。 3、液位是指（容器内液体介质液面的高低），常用的液位计有（浮力式；静压式；电容式；光纤式） 4、在PID 调节器中，需要整定的参数为（比例度；积分时间；微分时间）。 5、调节阀的选型主要包括（阀的口径选择；型式选择；固有流量特性选择；材质选择）等内容。 6、计算机在过程控制中的应用类型一般可分为（直接数字控制系统；监督控制系统；分级控制系统；集散控制系统）等几种类型。 7、PLC 的程序表达方式常采用（梯形图；语句表；逻辑功能图）等方法。 判断1、一单纯比例控制的液位对象，只要比例度选择的合适，系统就能跟踪并最终稳定到设定值。(错误。单纯的比例控制不可能消除余差) 2、自动调节系统中，滞后的存在总不利于调节的。（错误。控制通道的滞后总是不利的，但干扰通道中的容量滞后可以缓和干扰的影响，对控制系统有利。） 3、时间常数越大，表示对象受干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越短。（错误。时间常数越大，表示对象受干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越长） 4、控制系统中直接产生控制作用的是控制信号。（错误。控制系统中直接产生控制作用的是操纵变量。） 5、串联管路中，随S 值下降，调节阀的等百分比流量特性畸变趋近于直线特性。正确 三、简答题1、何为调节器参数的工程整定法，并简述临界比例度法进行参数整定的过程。1、所谓的工程整定法，就是避开被控对象的特性和数学描述，在被控对象运行时，直接在控制系统中，通过改变调节器参数，观察被控变量的过渡过程，来获取调节器参数的最佳数值。临界比例度法整定参数的步骤是：首先将调节器的积分、微分作用全部去除，在纯比例作用调节比例度，直至得到等幅振荡的阶跃干扰过渡过程，此时的比例度和振荡周期称为临界比例度和临界周期，最后按照相应的经验公式计算出调节器各参数的整定数值。临界比例度法参数整定是以闭环系统得到4:1衰减比，且有合适的超调量为目标的。 2、试简要分析计算机控制系统与常规模拟控制系统的异同点。2、计算机直接控制系统与常规模拟控制系统的基本结构相同，有关调节原理和调节过程也相同，都是基于“检测偏差、纠正偏差”的控制原理。不同之处在于计算机控制系统中，控制器对控制对象的参数、状态信息的检测和控制结果的输出在时间上是断续的，对检测信号的分析计算是数字化的，而在模拟控制系统中则是连续的。 3、试简要分析本质安全防爆系统的防爆原理。3、本质安全防爆型是指在正常和故障状态下，电路及设备产生的火花能量都不足于引起爆炸的防爆类型。它由两种场所、两种电路组成，即安装在危险场所的本质安全电路及安装在非危险场所的非本质安全电路，两者间采用防爆安全栅隔离。仪表的防爆性能是靠电路设计来实现和保证：采用低的工作电压和小的工作电流；用防爆安全栅将危险与非危险场所电路隔开；现场和控制室之间仪表的连接导线不得形成过大的分布电感和电容。 4、 何为单容液位对象的自衡作用，并简要分析产生自衡作用的原因。4、单容液位对象的自衡作用是指当输入变量发生变化破坏了被控对象的平衡而引起输出变量变化时，在没有人为干预的情况下，被控对象的自身能重新恢复平衡的特性。产生的原因主要是出口阀的流量特性，即在流出变化量很小的情况下，流出量与液位成正比关系，即：s v R H q 2 四、分析计算题（45分）1、如图为一简单水槽液位控制系统，要求：（10分）（1） 画出本控制系统方框图。（2） 系统被控变量、控制变量和检测变送环节各是什么？ （3） 系统调节机构的输入、输出量各是什么，属哪种调节规律，并推导出调节规律的数学表达式。 2、聚合釜温度与流量的串级控制系统，如图所示，(10分)（1） 画出控制系统方框图。（2） 说明该系统的主、副对象，主、副变量，主、副调节器各是什么？（3） 分析系统不采用简单温度控制而采用串级温度、流量控制的原因。 3、如图为一牛奶干燥过程流程图，要保证产品质量，需严格控制干燥器的温度，试分析：（15分） （1） 影响干燥器温度的因素有哪些？（2） 合理选择系统控制变量，并说明原因。 （3） 画出控制系统方框图。

过程装备控制技术及应用答案

过程装备控制技术及应用试题 一、选择题（每题2分，共20分） 1、闭环控制系统是根据信号进行控制的。 A、被控量 B、偏差 C、扰动 D、给定值 2、 DDZ-皿型仪表采用国际标准信号，现场传输信号是（4?20mADC ），控制联络信号为1?5VDC。 （A）0 ?10mADC ; （B）4 ?20mADC ; （C）1 ?5VDC ; （D）1 ?10VDC。 3、对于PID调节器（I的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差）。 （A）I的作用是减小动态偏差、D的作用是消除静态偏差；（B）l的作用是消除静态偏差、D的作用是消除动态偏差；（C）l的作用是消除动态偏差、D的作用是减小静态偏差；（D）l的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差。 4、因为（微分动作）对于干扰的反应是很灵敏的。因此，它常用于温度的调节，一般不能用于压力、流量、液位的调节。 （A）比例动作；（B）积分动作；（C）微分动作；（D）比例积分。 5、调节系统中用临界比例带法整定参数的具体方法是（先将Ti置最大，TD置最小，SP置较大）。 （A）先将Ti置最大，TD置最小，SP置较大；（B）先将Ti置最小，TD置最大，SP置较大；（C）先将Ti置最小，TD 置最小，SP置较小；（D）先将Ti置最小，TD置最小，SP置较大。 6、调节对象在动态特性测试中，应用最多的一种典型输入信号是（阶跃函数）。 （A）阶跃函数；（B）加速度函数；（C）正弦函数；（D）指数函数。 7、霍尔压力变送器是利用霍尔效应把压力作用下的弹性元件位移信号转换成（电动势）信号，来反应压力的变化。 （A）电流；（B）相位；（C）电动势；（D）以上都是 8、要使PID调节器为比例规律，其积分时间Ti和微分时间TD应设置为（^、0 ）。 （A）g 汽（B）g 0 ；（C）0、0；（D）0、g 9、动态偏差是指调节过程中（被调量与给定值）之间的最大偏差。 （A）被调量与调节量；（B）调节量与给定值；（C）被调量与给定值；（D）以上都不是 10、需要知道对象的动态特性，才能进行参数整定的工程方法是____________ 。 A、临界比例带法 B、衰减曲线法 C、响应曲线法 D、广义频率法 二、填空题（每空2分，共30分） 1、工业生产对过程装备的基本要求是________________ 、_____________ 、__________ （安全性；经济性；稳定 性）等 2、在阶跃干扰作用下，自动控制系统的过度过程有哪几种基本形 式_____________ 、_____________ 、__________ 、 __________ 。①发散振荡过程② 等幅振荡过程③衰减 振荡过程④非振荡的单调过程

过程装备控制技术及应用期末考试试卷

1.1.1生产过程自动化系统所包含的内容：自动检测系统：采用检测仪表（如热电偶、热电阻、压力传 感器等）对温度、压力、流量、液位等进行测量，自动控制的依据 ?信号连锁系统：信号连锁系统是一种安全装置，包括信号报警和联锁保护，信号连锁系统的作用， 在事故发生前，自动发出声光报警信号，引起操作员的注意以便及早采取措施 ?自动操作系统：按预先规定的程序周期性操作（如PLC程序控制） ?自动控制系统：根据实际的工艺参数变化进行自动调节（如PID调节期、计算机数控等） 1、工业生产对过程装备的基本要求是（安全性；经济性；稳定性）等。 2、压差式流量计的核心部件是（节流装置），常见的节流装置有（孔板；喷嘴；文都利管）等。 3、液位是指（容器内液体介质液面的高低），常用的液位计有（浮力式；静压式；电容式；光纤式） 4、在PID调节器中，需要整定的参数为（比例度；积分时间；微分时间）。 5、调节阀的选型主要包括（阀的口径选择；型式选择；固有流量特性选择；材质选择）等内容。 6、计算机在过程控制中的应用类型一般可分为（直接数字控制系统；监督控制系统；分级控制系统； 集散控制系统）等几种类型。 7、PLC的程序表达方式常采用（梯形图；语句表；逻辑功能图）等方法。 判断1、一单纯比例控制的液位对象，只要比例度选择的合适，系统就能跟踪并最终稳定到设定值。(错误。单纯的比例控制不可能消除余差) 2、自动调节系统中，滞后的存在总不利于调节的。（错误。控制通道的滞后总是不利的，但干扰通道 中的容量滞后可以缓和干扰的影响，对控制系统有利。） 3、时间常数越大，表示对象受干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越短。（错误。时间常数越大， 表示对象受干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越长） 4、控制系统中直接产生控制作用的是控制信号。（错误。控制系统中直接产生控制作用的是操纵变量。） 5、串联管路中，随S值下降，调节阀的等百分比流量特性畸变趋近于直线特性。正确 三、简答题1、何为调节器参数的工程整定法，并简述临界比例度法进行参数整定的过程。1、所谓的 工程整定法，就是避开被控对象的特性和数学描述，在被控对象运行时，直接在控制系统中，通过改变调节器参数，观察被控变量的过渡过程，来获取调节器参数的最佳数值。临界比例度法整定参数的步骤是：首先将调节器的积分、微分作用全部去除，在纯比例作用调节比例度，直至得到等幅振荡的阶跃干扰过渡过程，此时的比例度和振荡周期称为临界比例度和临界周期，最后按照相应的经验公式计算出调节器各参数的整定数值。临界比例度法参数整定是以闭环系统得到4:1衰减比，且有合适的超调量为目标的。 2、试简要分析计算机控制系统与常规模拟控制系统的异同点。2、计算机直接控制系统与常规模拟控 制系统的基本结构相同，有关调节原理和调节过程也相同，都是基于“检测偏差、纠正偏差”的控制原理。不同之处在于计算机控制系统中，控制器对控制对象的参数、状态信息的检测和控制结果的输出在时间上是断续的，对检测信号的分析计算是数字化的，而在模拟控制系统中则是连续的。 3、试简要分析本质安全防爆系统的防爆原理。3、本质安全防爆型是指在正常和故障状态下，电路及 设备产生的火花能量都不足于引起爆炸的防爆类型。它由两种场所、两种电路组成，即安装在危险场所的本质安全电路及安装在非危险场所的非本质安全电路，两者间采用防爆安全栅隔离。仪表的防爆性能是靠电路设计来实现和保证：采用低的工作电压和小的工作电流；用防爆安全栅将危险与非危险场所电路隔开；现场和控制室之间仪表的连接导线不得形成过大的分布电感和电容。 4、何为单容液位对象的自衡作用，并简要分析产生自衡作用的原因。4、单容液位对象的自衡作用 是指当输入变量发生变化破坏了被控对象的平衡而引起输出变量变化时，在没有人为干预的情况下，被控对象的自身能重新恢复平衡的特性。产生的原因主要是出口阀的流量特性，即在流出变化量很小

上海电力学院2020年考研复试大纲：F024过程控制系统设计

上海电力学院2020年考研复试大纲：F024过程 控制系统设计 考研大纲频道为大家提供上海电力学院2019年考研复试大纲： F024过程控制系统设计，有需要的同学赶紧复习吧！更多考研资讯 请关注我们网站的更新! 上海电力学院2019年考研复试大纲：F024过程控制系统设计 课程名称：过程控制系统设计 参考书目：王再英、刘淮霞、陈毅静编著.《过程控制系统与仪表》(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)，机械工业出版社，2017年09月。 复习的总体要求 《过程控制系统设计》是一门将控制理论、过程生产工艺、仪器仪表知识、系统设计方法相结合的综合性应用课程。本课程要求学 生了解过程控制系统的组成及性能指标，掌握被控过程的特性与建 模方法，领会测量变送器、执行器和PID控制器的组成、工作原理 和选型原则，完成简单和复杂过程控制系统的设计和整定，实现典 型过程控制应用案例的分析和设计。 复习内容 知识点 1、过程控制概述：过程控制的特点和任务;过程控制系统的分类;过程控制的性能指标要求; 2、控制仪表：控制仪表的分类;PID控制规律及特点;PID控制器的应用; 3、执行器：执行器的分类;调节阀的结构和工作原理;调节阀的 结构特性和流量特性;调节阀的选型原则;

4、被控过程的数学模型：数学模型的作用和建模方法;机理建模法的原理和建模过程;阶跃响应曲线法建模的原理和方法; 5、简单控制系统的设计与整定：简单控制系统的组成;简单控制系统设计的基本要求和设计步骤;被控参数、控制变量、控制器调节规律和正反作用的选择;控制器参数的衰减频率特性整定法;控制器 参数的工程整定法; 6、串级控制系统的设计：串级控制系统的结构和工作原理;串级控制系统的特点;串级控制系统的设计原则和控制器参数的整定方法; 7、前馈控制系统的设计：前馈控制的原理和特点;静态和动态前馈的设计方法;前馈与反馈复合控制系统的设计; 8、大滞后控制系统设计：Smith预估控制的结构和原理;Smith 预估控制的特点分析;改进的Smith预估控制的应用; 9、比值控制系统的设计：比值控制系统的种类;比值系数的计算;比值控制的实现方法; 10、分程控制、均匀控制和选择性控制系统的设计：分程控制、均匀控制和选择性控制的工作原理、适用场合和设计原则; 11、解耦控制系统设计：相对增益的定义、作用、计算和应用;解耦控制器的设计;解耦控制的近似实现; 12、典型过程控制应用案例的分析与设计：大型火电机组热工控制系统的分析与设计;精馏塔控制系统的分析与设计。 考核要求 1)理解和掌握过程控制的基本概念：过程控制的特点、系统基本组成和分类; 2)掌握控制装置的使用：正确选择检测装置、控制器和执行器; 3)掌握对象建模的方法：根据设计需要，用机理建模法或工程测试法对被控对象进行建模;

过程装备控制技术习题及参考答案-2

过程装备控制技术 习题及参考答案 第一章 控制系统的基本概念 1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？ 答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。 4.在自动控制系统中，什么是干扰作用？什么是控制作用？两者有什么关系？ 答：干扰作用是由干扰因素施加于被控对象并引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是由控制器或执行器作用于被控对象，通过改变操纵变量克服干扰作用，使被控变量保持在给定值，两者的相同之处在于都是施加于被控对象的作用，不同之处在于干扰作用是使被控变量偏离给定值，而控制作用是使被控变量接近给定值。 9.试画出衰减比分别为n<1,n=1,n>1,n →∞ 时的过度过程曲线？ 答：如图所示： 10.表示衰减振荡过程的控制指标有哪些？ 答：表示衰减振荡过程的控制指标有： ①最大偏差A ——指过渡过程中被控变量偏离设定值的最大值，即被控变量第一个波的峰值与给定值的差。 ②衰减比n ——过渡过程曲线上同方向的相邻两个波峰之比。 ③回复时间（过渡时间）t s ——指被控变量从过渡状态回复到新的平衡状态的时间间隔，即整个过渡过程所经历的时间。 ④差e(∞ )——指过渡过程终了时被控变量新的稳态值与设定值之差。 ⑤振荡周期T ——过渡过程的第一个波峰与相邻的第二个同向波峰之间的时间间隔，其倒数称为振荡频率。 第二章 过程装备控制基础 1.什么是被控对象的特性？表征被控对象特性的参数有哪些？它们的物理意义是什么？ n<1，发散 振荡 n 〉1，衰减振荡 n=1，等幅振荡 n →∞，单调过程

《过程装备控制技术及应用》第二版 王毅张早校 思考题及习题答案

《过程装备控制技术及应用》 （第二版） 王毅、张早校 化学工业出版社 思考题与习题及参考答案 第一章控制系统的基本概念 1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？ 答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。 2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？ 答：一个自动控制系统主要有两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。 自动控制系统常用的术语有： 被控变量y——被控对象内要求保持设定数值的工艺参数，即需要控制的工艺参数，如锅炉汽包的水位，反应温度； 给定值（或设定值）y s——对应于生产过程中被控变量的期望值； 测量值y m——由检测原件得到的被控变量的实际值；

操纵变量（或控制变量）m——受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，是调节阀的输出信号； 干扰f——引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素；偏差信号（e）——被控变量的实际值与给定值之差，即e=y m - y s 控制信号u——控制器将偏差按一定规律计算得到的量。 3.什么是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图有什么不同？ 答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。 4.在自动控制系统中，什么是干扰作用？什么是控制作用？两者有什么关系？ 答：干扰作用是由干扰因素施加于被控对象并引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是由控制器或执行器作用于被控对象，通过改变操纵变量克服干扰作用，使被控变量保持在给定值，两者的相同之处在于都是施加于被控对象的作用，不同之处在于干扰作用是使被控变量偏离给定值，而控制作用是使被控变量接近给定值。 5.什么是闭环控制？什么是开环控制？定值控制系统为什么必须是一个闭环负反馈系统？

过程装备控制技术及应用课后习题答案)

1. 过程装备的三项基本要求过程装备的三项基本要求：安全性、经济性和稳定性. A.安全性:指整个生产过程中确保人身和设备的安全 B.经济性:指在生产同样质量和数量产品所消耗的能量和原材料最少，也就是要求生产成本低而效率高 C.稳定性:指系统应具有抵抗外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的能力. 2. 过程装备控制的主要参数：温度、压力、流量、液位（或物位）、成分和物性等. 3. 流程工业四大参数：温度、压力、流量、液位（或物位） 4. 控制系统的组成控制系统的组成:(1)被控对象 (2)测量元件和变送器 (3)调节器 (4)执行器 5. 控制系统各参量及其作用:1.被控变量 y 指需要控制的工艺参数，它是被控对象的输出信号 2.给定值（或设定值) ys 对应于生产过程中被控变量的期望值 3.测量值 ym 由检测元件得到的被控变量的实际值 4.操纵变量（或控制变量）m 受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，它是调节阀的输出信号 5.干扰（或外界扰动）f 引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素 6.偏差信号 e 在理论上应该是被控变量的实际值与给定值之差 7.控制信号u 控制器将偏差按一定规律计算得到的量。 6. 控制系统的分类（1）控制系统的分类：按给定值 a 定值控制系统；随动控制系统；程序控制系统（2） b c 按输出信号的影响 a 闭环控制；b 开环控制（3）按系统克服干扰的方式 a 反馈控制系统；b 前馈控制系统；c 前馈-反馈控制系统 7. 控制系统过度过程定义：从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定值时起，调节器开始发挥作用，使被控变量回复到给定值附近范围内，然而这一回复并不是瞬间完成的，而是要经历一个过程，这个过程就是控制系统的过渡过程。 8. 阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点（1）发散振荡过程：这是一种不稳定的阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点：过渡过程，因此要尽量避免（2）等幅振荡过程：被控变量在某稳定值附近振荡，而振荡幅度恒定不变，这意味着系统在受到阶跃干扰作用后，就不能再稳定下来，一般不采用（3）衰减振荡过程：被控变量在稳定值附近上下波动，经过两三个周期就稳定下来，这是一种稳定的过渡过程（4）非振荡的过渡过程：是一个稳定的过渡过程，但与衰减振荡相比，其回复到平衡状态的速度慢，时间长，一般不采用。 9. 评价控制系统的性能指标（1）以阶跃响应曲线形式表示的质量指标: A.最大偏差 A（或评价控制系统的性能指标：超调量σ） B.衰减比 n C. 过渡时间 ts D.余差 e E.振荡周期 T （2）偏差积分性能指标: A.平方误差积分指标（ISE） B.时间乘平方误差积分指标（ITSE）C.绝对误差积分指标（IAE） D.时间乘绝对误差积分指标（ITAE） 10. 被控对象特性的定义被控对象特性的定义：就是当被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间的变化规律（包括变化的大小，速度等）。 11. 连续生产过程所遵守的两个最基本的关系：物料平衡和能量平衡。即静态条件下，单位时间流入对象的物料（或能量）等于从系统中流出的物料（或能量）；动态条件下，单位时间流入对象的物料（或能量）与从系统中流出的物料（或能量）之差等于系统内物料（或能量）存储量的变化率。 12. 有自衡作用和无自衡作用单容液位对象的区别有自衡作用和无自衡作用单容液位对象的区别：A.自衡特性有利于控制，在某些情况下，使用简单的控制系统就能得到良好的控制质量，甚至有时可以不用设置控制系统。B.无自衡特性被控对象在受到扰动作用后不能重新恢复平衡，因此控制要求较高。对这类被控对象除必须施加控制外，还常常设有自动报警系统。 13. 一阶被控对象一阶被控对象：它是一个一阶常系数微分方程，具有该特性的被控对象叫一阶被控对象. 14. 描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响（1）放大系数 K 对控制通道，K 描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响：值大，控制灵敏，但被控变量不易控制，系统不稳定；对干扰通道，K 值越小，相同干扰产生的作用越小，利于控制。（2）时间常数 T 不同通道,时间常数对系统的影响：对控制通道，若时间常数 T 大，则被控变量的变化比较缓和，一般来讲，这种对象比较稳定，容易控制，但缺点是控制过于缓慢；若时间常数 T 小，则被控变量的速度变化快，不易控制。因此，时间常数太大或太小，对过程控制都不利；对干扰通道，时间常数大有明显的好处，使干扰对系统的影响变得比较缓和，被控变量的变化平稳，对象容易控制。（3）滞后时间不同通道、不同滞后对控制性能的影响：对控制通道，滞后的存在不利于控制；对于干扰通道，作用不一，纯滞后是只是推迟了干扰作用的时间，因此对控制质量没有影响；容量滞后则可以缓和干扰对被控对象的影响，因而对控制系统是有利的。 15. 单回路控制系统参数选择的原则（1）被控变量的选择基本原则；被控变量信号最好是单回路控制系统参数选择的原则：能够直接测量获得，并且测量和变送环节的滞后也要比较小。若被控变量信号无法直接获取，可选择与之有单值函数关系的间接参数作为被控变量。被控变量必须是独立变量。变量的数目一般可以用物理化学中的相律关系来确定。被控变量必须考虑工艺合理性，以及目前仪表的现状能否满足要求。（2）操纵变量的选择；使被控对象控制通道的放大系数较大，时间常数较小，纯滞后时间越小越好；使被控对象干扰通道的放大系数尽可能小，时间常数越大越好。（3）检测变送环节：检测变送环节在控制系统中起着获取信息和传送信息的作用。①减小纯滞后的方法，正确选择安装检测点位置，使检测元件不要安装在死角或容易结焦的地方。当纯滞后时间太大时，就必须考虑使用复杂控制方案。②克服测量滞后的方法，一是对测量元件时间常数进行限定。尽量选用快速测量元件，以测量元件的时间常数为被控对象的时间常数的十分之一以下为宜；二是在测量元件后引入微分环节，达到超前补偿。在调节器中加入微分控制作用，使调节器在偏差产生的初期，根据偏差的变化趋势发出相应的控制信号。③减小信号传递滞后的方法，尽量缩短气压信号管线长度，一般不超过 300m；较长距离的传输尽量转换成电信号；在气压管线上加气动继电器，以增大输出功率；按实际情况尽量采用基地式仪表等。 16. 基本调节规律：A.断续调节：位式；B.连续调节：比例、积分、微分。 17. PID 调节器的参数整定：整定内容；调节器的比例度δ，积分时间 T1 和微分时间 TD。整定方法；①经验试凑法，②临界比例度法，③衰减曲线法。 18. 复杂控制系统的分类分类：①为提高响应曲线的性能指标而开发的控制系统； ②为某些特殊目的而开发的控制系统。 19. 串级控制系统的工作原理：串级控制系统由两套检测变送器，两个调节器，两个被控对象和一个调节阀组成，其中两个调节器串联起来工作，前一个调节器的输出作为后一个调节器的给定值，后一个调节器的输出才送往调节阀。串级控制系统与简单控制系统有一个显著的区别，它在结构上形成了两个闭环，一个闭环在里面，成为副环或副回路，在控制过程中起着“初调”的作用，一个闭环在外面，称为主环或主回路，用来完成“细调”任务，以保证被控变量满足工艺要求。 20. 串级控制系统的工作特点控制系统的工作特点：①能迅速克服进入副回路的干扰②能改善被控变量的特性，提高系统克服干扰的能力③主回路对副对象具有“鲁棒性”，提高了系统的控制精度。 21. 串级控制系统的适用对象：凡是可以利用上述特点之一来提高系统的控制品质的场合，都可以采用串级控制系统，特别是在被控对象的容量滞后大，干扰强，要求高的场合，采用串级控制可以获得明显的效果。 22. 主副回路的选择依据主副回路的选择依据：让主要干扰位于副回路。23. 前馈控制相较于反馈控制的特点：在反馈控制中，信号的传递形成了一个闭环系统，而在前馈控制中，则只有一个开环系统,闭环系统存在一个稳定性的问题，调节器参数的整定首先要考虑这个稳定性问题，但是，对于开环控制系统来讲，这个稳定性问题是不存在的，补偿的设计主要是考虑如何获得最好的补偿效果。在理想情况下，可以把补偿器设计到完全补偿的目的，即在所考虑的扰动作用下，被控变量始终保持不变，或者说兑现了“不变性”原理。 24. 前馈-反馈控制系统：在工程上往往将前馈与反馈结合起来应用，既发挥了前馈校正作用及时的优点，又保持了反馈控制能克服多种扰动及对被控变量最终检验的长处，是一种适合化工过程控制的控制方法。 25. 系统误差：指在相同条件下，多次测量同一被测量值的过程中出现的一种误差，它的绝对值和符号或者保持不变，或者在条件变化时按某一规律变化。 26. 随机误差:又称偶然误差，它是在相同条件下多次测量同一被测量值的过程中所出现的绝对值和符号以不可预计的方式变化的误差。 27. 粗大误差：明显的歪曲测量结果的误差称为粗大误差，这种误差时由于测量操作者的粗心，不正确的操作，实验条件的突变或实验状况尚未达到预想的要求而匆忙实验等原因所造成的。 28. 减小误差的方法：①标准法：预先测出系统误差，然后对测量值进行修正。由于修正值本身存在一定误差，因此这种方法只适用于工程测量，②零示法：测量误差与读数误差无关，主要取决于已知的标准量，但要求指示器灵敏度足够高，如电位差计（平衡式电桥）。③代替法：用已知量来代替被测量的测量方法。④交换法：将引起系统误差的某些条件相互交换以达到减小或消除误差的方法。（例如等臂天平称量物体时），此外还有对称法、微差法、比较法等。 29. 仪表的绝对误差：仪表指示值与被测变量真值之间的代数差. 30. 仪表的相对误差：测量的绝对误差与被测变量的约定真值（实际值）之比. 31. 仪表的引用误差：绝对误差与仪表的量程之比. 32. 仪表的精度等级：工业自动化仪表通常根据引用误差来评定其精确度等级，并规定用允许引用误差限去掉百分号后的数字来表示精度等级。如精度等级为 1.0 级的仪表其允许引用误差为 1.0%。精密等级值越低的仪表其精确度越高。 33. 流量的概念：流量是指单位时间内流过某一截面的流体数量的多少。 34. 流量计的分类：A 压差式流量计，B 转子式流量计、C 电磁式流量计 35. 压差式流量计的工作原理：当充满管道的流体流经节流装置时，流束收缩，流速提高，静压减小，在节流装置前后会产生了一定的压差。这个压差的大小与流量有关，根据它们之间的关系即可得到流量的大小。 36. 压差式流量计结构上的核心部件：核心部件是节流装置，包括节流元件，取压装置以及其前后管段。 37. 常见的节流装置分类：孔板，喷嘴，文都利管. 38. 液位的概念：液位是指液体介质液面的高低。 39. 液位计的分类：按工作原理可分为直读式、浮力式、静压式、电容式、光纤式、激光式、核辐射式。 40. 静压式液位计的工作原理：通过测量某点的压力或该点与另一参考点的压差来间接测量液位。 41. 变送器的作用:将测量元件的输出信号转换为一定的标准信号，送后续环节显示、记录或调节。 42. 变送器的分类：变送器按驱动能源不同的分类:气动变送器，电动变送器。 43. 气动变送器和电动变送器的区别：气动变送器是以压缩空气为驱动能源，电动变送器是以电力为能源。 44. 常用的标准信号：电压(1-5V DC)，电流(4-20mA)，气压(20-100kPa)信号。 45. 常见的气动元件和组件：1.气阻 2.气容 3.阻容耦合组件:(1)节流通室(2)节流盲室 4. 喷嘴-挡板机构 46. 安全火花的定义安全火花的定义：指该火花的能量不足以对其周围可燃介质构成点火源。 47. 自动化仪表的防爆结构类型及各自特点：①隔爆型，仪表的电路和接线端子全部置于隔爆壳体中，表壳的强度足够大，表壳接合面间隙足够深，最大的间隙宽度又足够窄，即使仪表因事故产生火花，也不会引起仪表外部的可燃性物质发生爆炸。②本质安全防爆型，防爆性能好，理论上适用于一切危险场所；安全性能不随时间而变化；可在线进行维修、调整。 48. 安全防爆系统的构成及工作原理：安装在危险场所中的本质安全电路及安装在非危险场所中的非本质安全电路。为了防止非本质安全电路中过大的能量传入危险场所中的本质安全电路中，在两者之间采用了防爆安全栅，使整个仪表系统具有本质安全防爆性能。 49. 执行器按工作能源的分类：气动执行器、电动执行器、液动执行器 50. 电动执行器的分类：1.按照输入位移的不同，电动执行机构可分为角行程（DKJ 型）和直行程（DKZ 型）；2.按照特性不同，电动执行机构可分为比例式和积分式。 51. 调节阀的理想流量特性：在调节阀前后压差一定的情况下的流量特性称为调节阀理想流量特性，根据阀芯形状不同，主要有直线，等百分比（对数），抛物线及快开四种理想流量特性。 52. 调节阀的工作流量特性：在实际使用调节阀时，由于调节阀串联在管路中或与旁路阀并联，因此阀前后的压差总在变化，这时的流量特性称为调节阀的工作流量特性。 53. 常见的流量特性分类及其使用特性：A.理想流量特性①直线流量特性，在流量小时，流量的变化值大，而流量大时，流量变化的相对值小。因此具有直线流量特性的调节阀不宜用于负荷变化较大的场合。②对数流量特性，适应能力强，在工业过程控制中应用广泛。③快开流量特性，主要用于迅速启闭的切断阀或双位调节系统。④抛物线流量特性，介于直线流量特性与等百分比流量特性之间。 B.工作流量特性①串联管道工作流量特性②并联管道工作流量特性. 54. 串联管道工作流量特性:系统的总压差ΔP 等于管路系统的压差ΔP1 与调节阀的压差Δ Pv 之和.系统管道的压差与通过的流量的平方成正比,若系统的总压差ΔP 不变,调节阀一旦动作, ΔP1 将随着流量的增大而增加,调节阀两端的压差ΔPv 则相应减少.以 S 表示调节阀全开时阀上的压差ΔPv 与系统总压差ΔP 之比,S=1 时，工作特性与理想特性一致；随着 s 值减小，管道阻力损失增加，实际可调比减小，流量特性发生畸变，由直线趋于快开，等百分比趋于直线。实际使用中，S 过大或过小都不合适，通常希望介于 0.3-0.5. 55. 调节阀选型内容：口径、型式、固有流量特性、材质. 56. 调节阀的可调比:调节阀能够控制的最大流量与最小流量之比,即R=qvmax/qvmin . qvmin 不等于阀的泄漏量, qvmin 指阀能控制的流量下限,一般为(2%--4%)qvmin,而阀的泄漏量指阀处于关闭状态下的泄漏量,一般小于0.1%C(C 为流量系数). 57. 进行电-气或气-电转换的原因:控制系统中调节执行单元品种繁多，电、气信号常混合使用，需进行电-气或气-电转换. 58. 电-气转换器及电-气阀门定位器：A.电-气转换器作用:将从电动变送器来的电信号变成气信号，送气动调节器或气动显示仪表。工作原理：力矩平衡原理 B.电-气阀门定位器作用：将电动调节器输出信号变成气信号去驱动气动调节阀主要功能：电气转换+气动阀门定位工作原理：力矩平衡原理. 59. 计算机控制系统的组成:计算机控制系统是由工业对象和工业控制计算机两大