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。
、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 Pl PD PID等典型规律；前馈控制规律较为复杂，不好掌握。
3、控制器正反方向判断？
答：所谓作用方向，就是指输入作用后，输出的变化方向。当输入增加时，输出也增加，则成该环节为正环节”反之，当输入增加时，输出减少，则称反作用”具体步骤（1），判断被控对象的正/反作用那个方向，主要由工艺机理确定。
（2）确定执行器的正/反作用方向由安全工艺条件决定。
（3）确定广义对象的正/反作用方向
（4）确定执行器的正/反作用方向
4、如图所示的压力容器，采用改变气体排出量以维持
容器内压力恒定：
（1）调节阀应选择气开式还是气关式？请说明原
因。
（2）压力控制器（PC）应为正作用还是反作用？请
说明原因。
答：（1）应选择气关式。因为在气源压力中断时，调节阀可以自动打开，以使容器内压力不至于过高而出事故。
⑵调节阀应选择气关式，则压力控制器（PC）应为反作用。当检测到压力增加时，控制器应减小输出，则调节阀开大，使容器内压力稳定。或：当检
测到压力减小时，控制器应增大输出，则调节阀开小，使容器内压力稳定。
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）如下图所示的隔焰式
隧道窑烧成带温度控制系统，烧成带温度是
被控变量，燃料流量为操纵变量。
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
答：(1)该系统是一个串级控制系统，其方框图为:
(2)当调节阀气源出现故障失去气源时, 位
置，故调节阀采用气开式。
2、(本小题12分)如下图所示的液体储罐，设进水口和出水口
的体积流量分别是qι和q o ，输出变
量为液位h，储罐的横截面积为A 。
试建立该液体储罐的动态数学模型
H(S)/Q t(S)
鲁液位粮化繭足动态物!料平衡关系：
廠擢内蕃液重檢化率=单位时闾内憑体流λ垦-单闽寸间内液体流出里:
Λι
J ? ---- = ?b - j........ ................................................................ βa
Ct
以増重形式表示各变重漏离起始稳态值的程度＜■即：
- - ?ff1 - ?ff-(式口 .....................
由重力场中无粘性不可压缩症体走當流动的彳鹦利方栓
J =八
故=A?j2gh ....... ........ ........ ...........
=t√?
只萌E线性I磁行泰鞠数展开，并取线性部分：
整理并省路增BS号，得徽分方程:
将上式代入(式Ih得:
dχh??
为保证系统安全,
应使阀门处于关闭得：V= √2g?
RΛ ? - + h = Rg r ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????Λ
经拉氏变换可得传谨函教为：
- R ......................................................................
RA ? - + h = Rg r ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????Λ
经拉氏变换可得传谨函教为：
- R ......................................................................
左捋饌系统中?能准碓.快速、及时地跟踪设定值的变化的系统属亍（）A
A 、随动系统 B.定值系统 C 程序系统
左过程控制系统中?系统的设定值保持不变的系统属于（） B
A.隨动系统
B.定值系统 C 程序系统
左过程控制系统中?系统的设定値有现律变化的系统厲于（）C
A 、随动系统
B 、定值系统
C 程序系统
A. 80% Ih 63.2% C 、20% D 、40%
11、 左一阶过程控制系统中，（）决定了茶统在响应结束时的稳定性能D
A 、时间常数T
B 、输入值
C 、延迟时间
D 、放大系数K 12、 在过程控制仪表中，若采用量程为50-10Or t 输出信号为4-2OmADC 的电动温度变送器?
电动控制葬的比例度为20%.则控制莽的放大系数是（）D
A. 50 Ik 4 C. 2.5 D 、 1.6
13. 在过程控制仪表中?控制髯的放大系数KC 是通过改变（）来设里的C A.匡程 B.辙出值号 C 、控制器的比例度
D 、输入信号 14. 在过程控制系统过谨过程的质址指标中，（）是表示竝渡过程曲线姻出新稳定值的最大值
B
A 最大偏差A
B 超
C 袁减比n
D 提荡周期T
15. 在过程控制系统过谨过程的质量指标中?（）是猎述被控变量偏离设定値最大程度的物理 ?
A
A 最大偏差
B 衰减比
C 过渡时间
D 扳荡周期
16. 在过程控制系统过渡过程的质童指标中?（）是衡童控制准确性的质屋指标D
A 最大偏差
B 克减比
C 振荡周期
D 余差
17. 在过程控制系统过渡担程的质量拾标中，（）反映控制系统兔走程庚的指标B
A 超调量
B 衰减比
C 最大偏差
D 扳荡周期
18. 在过程控制系统过渡过程的质童指标中?（）是衡走系统快速性的质屋指标C
A 最大偏差
B 衰减比
C 振荡周期
D 余差
2、 3、 4、 C 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，（）是一种穗良控例系统 5. 6、
A?发散扳荡过程 B 、篆幅振荡过程 C..哀减扳荡过種
D 、非振淼滅过程 用来表征生产设备或过程运行是否正常而需要加以誉制的物淫莹是（）B
A.被控对?象Ik 被控变量 C 、操纵变童 D.测屋隹
受控離莠的操纵，更被控变童保持在设定值的物理童是（〉 A.被控对象 B 、操纵变址 C 、测童值 D 、设定值 7、一阶环书的传递西数是（）A 4 K∕（Ts+l ） B. K
C 、 K/Tis
D 、TdS
8. hi 例环节的传递焉数是（ A ? K∕（Ts+l ） B ) C 、K/Tis C 、K 9. 在一阶系统的特征参数中?（）是系统的静态参数
A.放大系数K
B.时间営数T C 、滯后时间T
10、 左一阶过程控制系统中时间常数T 定义为系统的输出?y （t ）到达稳态值的（）B
d ' TdS O D.传递函数