过程控制试卷(二)

过程控制系统课程试卷
一、填空题：
1、定值自动调节系统方块图中，给定值R，测量值Z和偏差e三者之间的关系是 e=R-Z 。

2、双闭环控制系统是由一个定值控制的主变量回路和一个跟随主变量变化的跟踪控制组成。

3、过渡过程结束时，被控变量所达到的新的稳态值与原稳态值之差叫做余差。

4、过程控制系统动态质量指标主要有最大偏差或超调量、衰减比、过渡时间、震荡周期或频率和余差；静态质量指标有稳态误差。

5、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。

6、积分作用的优点是可消除余差，但引入积分作用会使系统的稳定性/快速性下降。

7、当一个调节器的输出信号同时送给两个调节阀，这两个调节阀工作在不同的信号区间，则构成的控制系统为分程控制系统。

8、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。

9、在串级控制系统中确定控制器正、反作用的顺序是先主后负，主控制器的正、反作用取决于主对象的正反作用。

10、一个对象的特性可以用微分方程
)(
)(
)(
t
Kx
t
y
dt
t
dy
T=
+来描述，则它是一个壹阶被控对象。

二、选择题
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、在控制器的参数整定中属于工程整定法的是（C）
A）对数频率特性法 B）根轨迹法 C）经验凑试法
3、在控制器上对所求得的整定参数设置的顺序是（ A ）
A）P, I,D B）P,D,I C）I,P,D D）I,D,P
4、二阶过程控制系统稳定的条件是（D）
A）特征根实部为负，衰减系数小于零，微分方程系数都大于零
B）特征根实部为正，衰减系数小于零，微分方程系数都大于零
C）特征根实部为正，衰减系数大于零，微分方程系数都大于零
D）特征根实部为负，衰减系数大于零，微分方程系数都大于零
5、在过程控制系统中,系统的设定值有规律变化的系统属于（C）
A、随动系统
B、定值系统 C程序控制系统
6、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
7、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
8、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
三、问答题：
1、什么叫积分饱和现象？目前防止积分饱和的方法有哪几种？
一个具有积分作用的调节器，当其处于开环工作状态时，如果偏差输入信号长期存在，那么由于积分作用的结果，将使调节器的输出不断增加或不断减小，一直达到输出的极限值为止，这种现象称为积分饱和。

防止积分饱和的方法有：（1）限幅法（2）积分切除法
2、PID 调节器的参数p K 、I T 、D T 对控制性能各有什么影响？
答：(1)比例增益p K 反映比例作用的强弱，p K 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；
(2)积分时间I T 反映积分作用的强弱，I T 越小，积分作用越强，反之亦然。

积分作用会使系统稳定性降低，但在过渡过程结束时无余差；
(3)微分时间D T 反映微分作用的强弱，D T 越大，微分作用越强，反之亦然。

微分作用能产生超前的控制作用，可以减少超调，减少调节时间；但对噪声干扰有放大作用。

3、与反馈控制系统相比，前馈控制系统有哪些特点？
答：(1)反馈控制的本质是基于偏差来消除偏差，而前馈控制是基于扰动来消除扰动对被控量的影响； (2)反馈控制是“不及时”的，而前馈控制器可“及时”动作； (3)反馈控制属闭环控制，而前馈控制属开环控制；
(4)反馈控制对闭环内扰动均有校正作用，而前馈控制具有制定性补偿的局限性； (5)反馈控制规律通常有P 、PI 、PD 、PID 等，而前馈控制规律比较复杂。

5、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。

(2) 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
1、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：
密
(2)当调节阀气源出现故障失去气源时，为保证系统安全，应使阀门处于关闭位置，故调节阀采用气开式。

2、如图所示的测温系统中，热电偶的分度号为K ，当被测实际温度是600℃时，仪表指示为多少？（10分）
答：∵E （600,50）=E （T ，20）
则 E （600,0）- E （50,0）=E （T ，0）- E （20,0） ∴T=
3、如图示为锅炉汽包液位调节系统，试回答以下问题：
1)如果采用简单控制系统则会出现“虚假液位”现象，这是为什么？ 2）试设计双冲量控制系统实现控制，画出流程图； 3)确定阀门的气开气关形式； 4)确定控制器的正反作用。

答：
600℃ K
(1)在锅炉汽包液位控制系统中，在燃料量不变的情况下，若蒸汽负荷突然有较大幅度的增加，由于汽包内蒸汽压力瞬时下降，汽包内的沸腾突然加剧，水中的汽泡迅速增多，将水位抬高，形成了虚假的水位上升现象，这种升高
气关
的液位并不代表汽包贮液量的真实情况，故称之为虚假液位。

(2)采用双冲量控制系统，引入蒸汽流量的前馈控制，使蒸汽负荷变化时首先由前馈控制系统克服，从而减少液位的波动。

流程图如下：
(3)在气源中断时，从安全角度，应该开大阀门，使给水进入防止锅炉烧干，因此选择气关阀；
(4)由于阀门为气关阀，对象特性为“＋”，所以控制器为正作用控制器。