过程控制工程(第二版)答案
大学_过程控制工程课后作业试题以及答案(邵裕森)
过程控制工程课后作业试题以及答案（邵裕森）过程控制工程课后作业试题以及答案(邵裕森版)《过程控制工程第2版》是06月机械工业出版社出版的图书，作者是邵裕森图书简介：编辑作/译者：邵裕森出版社：机械工业出版社出版日期：06月 ISBN：9787111076025 [十位:7111076028]内容提要：编辑过程控制作为自动化技术的重要组成部分,其发展很快,并已广泛地应用于石油、化工、电力、冶金、机械、轻工、原子能、环保等许多国民经济的重要领域。
.具有跨世纪学科特色的规划教材--《过程控制工程》,不仅介绍了过程建模,将数字检测、数字控制仪表与计算机控制贯穿于全书的各章节,使模拟与数字技术融于全书,而且突出了系统的工程设计与工程应用。
教材主要内容包括过程建模,模拟及数字检测控制仪表,简单系统与复杂系统设计,dcs和工程应用举例等。
..本书内容丰富新颖,能适应跨世纪人才培养需要,是工业自... [显示全部]图书目录：编辑前言.第一章绪论第一节过程控制发展概况第二节过程控制的特点第三节过程控制系统的组成及其分类第四节“过程控制工程”课程的性质和任务思考题与习题第二章过程建模和过程检测控制仪表第一节过程建模第二节过程变量检测及变送第三节过程控制仪表第四节其它数字式过程控制装置思考题与习题第三章简单过程控制系统--单回路控制系统的工程设计第一节过程控制系统工程设计概述第二节控制方案设计第三节检测过程控制工程第2版简介课程内容主要包括过程动态测试和建模、控制器的参数整定、单回路控制系统、复杂控制系统、先进控制系统以及典型的工业过程控制系统。
通过学习，要求掌握过程控制系统的控制原理和分析设计方法，具备分析和设计能满足实际工业生产需要的控制系统的技能;掌握常用控制仪表选用，能熟练地操作、运行、安装、校验与维护常用控制仪表，能熟练地调试并进行技术改造，能熟练地正确调试简单控制系统及常用复杂控制系统，较熟练地掌握简单控制系统的开发与组织实施能力。
控制工程基础(第二版)答案_董景新_赵长德等pdf
X
(s)
=
s2 + 6s +1 s(s2 + 6s + 8)
=
1 s
−
s(s2
7 + 6s
+
8)
=
1 s
−
7⎜⎛ ⎝
1 8
⋅
1 s
−
1 4
⋅
s
1 +
2
+
1 8
⋅
s
1 +
4
⎟⎞ ⎠
=1⋅1+7⋅ 1 −7⋅ 1 8 s 4 s+2 8 s+4
0
整理得到：
Uo (s) = −
R2
Ui (s) R1R2Cs + R1
也可以采用复阻抗的概念：
Ui (s) + Uo(s) = 0
R1
R2
⋅
1 Cs
R2
+
1 Cs
从而整理得到答案。
2-6 (a)
G3 1 + G3H3
G2G3 1 + G3H3
G2G3 1+ G3H3 + G2G3H 2
G1G2G3 1 + G3H3 + G2G3H 2
G1G2 1 + G1H1 + G2H 2 + G1G2H1H 2 + G1G2H3
Xo =
G1G2
X i 1 + G1H1 + G2 H 2 + G1G2 H1H 2 + G1G2 H 3
2-7(a)
G2 1 + G2H1
《过程控制与自动化仪表(第2版)》课后答案
V / cm3
P / ( Pa / cm2 )
54.3 61.2
61.8 49.5
72.4 37.6
88.7 28.4
118.6 19.2
194.0 10.1
试用最小二乘一次完成算法确定参数 α 和 β 。要求： （1） 写出系统得最小二乘格式。 P / ( Pa / cm 2 ) （2） 编写一次完成算法得 MATLAB 程序并仿真。 解： （1） 因为 PV
（2）该过程的框图如下：
−
−
Q1 (s )
−
1 C1S
H 1 (s )
1 R12
Q12 (s )
−
1 C2S
H 2 (s )
Q2 (s )
1 R2
Q3 (s )
1 R3
（3）过程传函： 在（1）中消去中间变量 ∆q2 、 ∆q3 、 ∆q12 有：
∆h1 ∆h1 ∆h2 d∆h1 ⎧ ⎪ ∆q1 − R − R + R = C1 dt (1) ⎪ 2 12 12 ⎨ ⎪ ∆h1 − ∆h2 − ∆h2 = C d∆h2 (2) 2 ⎪ R3 dt ⎩ R12 R12
H (s )
Q1 (s )
。
R1 q1 h
R2
q2
R3
q3
解：假设容器 1 和 2 中的高度分别为 h1 、 h2 ， 根据动态平衡关系，可得如下方程组：
d ∆h1 ⎧ (1) ⎪∆q1 − ∆q2 = C dt ⎪ ⎪∆q − ∆q = C d ∆h2 ( 2 ) 3 ⎪ 2 dt ⎪ ∆h ⎪ ( 3) ⎨∆q2 = R2 ⎪ ⎪ ∆h (4) ⎪∆q3 = 2 R3 ⎪ ⎪∆h = ∆h − ∆h (5) 1 2 ⎪ ⎩
过程控制系统第二版课后答案
过程控制系统第二版课后答案【篇一：过程控制系统与仪表课后习题答案完整版】>1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？解答：1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式 5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？解答：过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。
组成：参照图1-1。
1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？解答：分类方法说明：按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（p）控制、比例积分（pi）控制，比例、积分、微分（pid）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。
通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统1-5 什么是定值控制系统?解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。
1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？解答：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。
被控对象的动态特性：。
系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。
过程控制工程_第二版_(王树青_著)_化工出版社_课后答案
过程控制工程课后习题答案第一章1-1自动控制系统由被控对象、测量变送器、执行器（控制阀）和控制器组成。
被控对象是指被控制的生产设备或装置。
测量变送器用于测量被控变量，并按一定的规律将其转换为标准信号作为输出。
执行器常用的是控制阀，接受来自控制器的命令信号，用于自动改变控制阀的开度。
控制器它将被控变量的测量值与设定值进行比较，得出偏差信号e(t)，并按一定规律给出控制信号u（t）1-21）直接数字控制它的特点：计算灵活，它不仅能实现典型的PID 控制规律，还可以分时处理多个控制回路。
2）集中型计算机控制系统它的特点：可以实现解耦控制、联锁控制等各种更复杂的控制功能；信息集中，便于实现操作管理与优化生产；灵活性大，控制回路的增减、控制方案的改变可由软件来方便实现；人机交互好，操作方便3）集散控制系统它的特点：同时适应管理与控制两方面的需要：一方面使用若干个控制器完成系统的控制任务，每个控制器实现一定的控制目标，可以独立完成数据采集、信号处理、算法实现与控制输出等功能；另一方面，强调管理的集中性。
1-3spPC51P m PT51P2uP1P：被控变量储罐：被控对象U：控制变量进气流量：操纵变量P1，P2，出气流量：扰动变量被控变量：被控对象需要维持在其理想值的工艺变量，也是测量变松的输入。
控制变量：控制器的输出电信号。
操作变量：执行器的操作对象，对被控变量有影响。
扰动变量：影响被控变量的变量（除了操作变量）。
干扰 通道P sp +E(t)_压力制器进 气 控制阀控制对 象++P （t ） P m (t )压力 1-4给定值+ 液位控制器控制阀水槽测量液位变送器假设控制阀为气闭式、控制器为反作用，定义偏差为测量值与给定值之差。
首先假设在 干扰发生之前系统处于平衡状态，即流入量等于流出量，液位等于给定值。
当有干扰发生， 平衡状态将被破坏，液位开始变化，于是控制系统开始动作。
1）假定在平衡状态下流入量 Q1 突然变大。
控制工程基础(第二版)答案 董景新 赵长德等pdf
s s − 2s + 5
2
(5). F ( s ) =
参考答案： (1).
F (s) =
s ( s + 2)( s + 1) 2
(6). F ( s ) =
4 s +s+4
2
s +1 s2 + 9
(6). 15 2 ⋅ ⋅4 4 2 15 F (s) = 2 = 2 2 s +s+4 ⎛ 1⎞ ⎛ 15 ⎞ ⎜ ⎟ ⎜s + ⎟ + ⎜ 2⎠ ⎝ 2 ⎟ ⎝ ⎠ 15 8 15 2 = 2 2 15 ⎛ ⎞ 1⎞ ⎛ 15 ⎟ ⎜s + ⎟ + ⎜ ⎟ 2⎠ ⎜ ⎝ ⎝ 2 ⎠ ∴ f (t ) = 8 15 − 2 t 15 e sin t 15 2
整理得： X o (s) k1 Ds = X i ( s ) (k1 + k 2 ) Ds + k1k 2
整理得： X o (s) D2 s + k 2 = X i ( s ) Ms 2 + ( D1 + D2 ) s + k1 + k 2
(f). 设小车的位移为 x，列写小车微分方程：
(c)根据力平衡方程，列写系统微分方程为：
= f i − k 2 ( x − xo ) M x
进行拉氏变换得：
(ms 2 + k 2 ) X o ( s ) = f i k 2 X o ( s ) (1)
i − x o ) k 2 xo = k1 ( xi − xo ) + D ( x
进行拉氏变换得：
k 2 X o ( s ) = k1 ( X i ( s ) − X o ( s )) + D ( sX i ( s ) − sX o ( s ))
过程控制系统第二版答案
过程控制系统第二版答案【篇一：过程控制系统与仪表课后习题答案完整版】>1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？解答：1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式 5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？解答：过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。
组成：参照图1-1。
1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？解答：分类方法说明：按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（p）控制、比例积分（pi）控制，比例、积分、微分（pid）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。
通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统1-5 什么是定值控制系统?解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。
1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？解答：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。
被控对象的动态特性：。
系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。
过程控制系统第二版答案
过程控制系统第二版答案【篇一：过程控制系统与仪表课后习题答案完整版】>1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？解答：1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式 5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？解答：过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。
组成：参照图1-1。
1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？解答：分类方法说明：按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（p）控制、比例积分（pi）控制，比例、积分、微分（pid）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。
通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统1-5 什么是定值控制系统?解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。
1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？解答：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。
被控对象的动态特性：。
系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。
控制工程基础第二版（徐立）课后习题答案整理版
二到四章答案2-1试建立题2-1图所示各系统的微分方程［其中外力的),位移x(f)和电压为输入量；位移y⑺和电压顽)为输出量；k(弹性系数)，"(阻尼系数)，R(电阻)，C(电容)和m(质量)均为常数］。
////////m/(O M(a)题2-1图系统原理图解：2-l(a)取质量m为受力对象，如图，取向下为力和位移的正方向。
作用在质量块m上的力有外力f(t),重力mg,这两个力向下，为正。
有弹簧恢复力4X0+Jo］和阻尼力〃也也，这两个力向上，为负。
其中，光为at扣)=0、物体处于静平衡位置时弹簧的预伸长量。
A A dtmv v7(0哗根据牛顿第二定理£F=ma,有f(t)+mg一灯yQ)+为］—#«')=/花』，?)其中：mg=ky0代入上式得f(t)-ky(f)-r顿')=m"半)at dt整理成标准式：d2y(t)dyit)...…..m-—以—ky(t)=/(0dt dt或也可写成：H顷)~dT m at m m它是一个二阶线性定常微分方程。
2-l(b)如图，取A点为辅助质点，设该点位移为x A(t),方向如图。
再取B点也为辅助质点，则该点位移即为输出量X0,方向如图A 点力平衡方程：4M 。
一％“)] = //[竺史一¥]at atB 点力平衡方程：k 2y(t}= 〃[也也—也£1]dt dt由①和②：^[%(z)-x A (O] = k 2y(t}得：xA (t) = x(t)-^y(t)二边微分，办a ") _办⑺ *2 ©(，)dt将③代入②：①dt 、 dt整理成标准式：k 、+ k 2 dy(t) * k 2 y(Q _ dx(t)k 、 dt 〃 dt或也可写成：dy(t)工 k x k 2+ ，，仰)=灯如)dt /u(k\ + 幻) k x +k 2 dt它是一个一阶线性定常微分方程。
过程控制工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
过程控制工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.随动控制系统的超调量σ是表征控制系统( )的指标。
答案:稳定性2.比值控制系统通常采用乘法器实现，因为除法器方案在回路中引入了非线性。
答案:正确3.大口径控制阀的增益与小口径控制阀增益相比，（）。
答案:大口径控制阀增益大4.过程输出变量和输入变量之间随时间变化时动态关系的数学描述，称为（）数学模型答案:动态5.按过程时间特性，过程动态数学模型可分为连续和（）两大类。
答案:离散6.过程输出变量和输入变量之间不随时间变化时的数学关系，称为过程的（）模型。
答案:静态7.根据过程内在机理，应用物料和能量平衡及有关的化学、物理规律建立过程模型的方法是（）答案:机理建模方法8.系统辩识方法建立的模型不具有放大功能，即不能类推到不同型号的放大设备或过程中。
答案:正确9.根据过程输入输出数据确定过程模型的结构和参数的建模方法称为( )答案:系统辩识方法10.精馏塔中上升蒸汽量越多，轻组分越容易从塔顶馏出，但消耗能量也越大.答案:正确11.前馈控制器的设计不需要过程对象的数学模型。
答案:错误12.温度变送器的量程由100C变为200C，则变送器的增益（）答案:减小13.衰减比是控制系统( )指标.答案:稳定性14.衰减比n=( )表明控制系统的输出呈现等幅振荡，系统处于临界稳定状态.答案:1:115.机理建模适用范围广，操作条件可进行类比，便于从小试进行扩展和放大处理。
答案:正确16.控制阀常见的流量特性有线性、（）、快开特性、抛物线特性等。
答案:对数17.Fail-close控制阀的增益是负的。
答案:错误18.Fail-open 类型的控制阀，其增益是正的。
答案:错误19.泵将机械能转化为热能，使液体发热升温，因此，在泵运转后，应及时打开出口阀答案:正确20.改变进口导向叶片的角度，主要是改变进口气流的角度来可以改变离心式压缩机流量答案:正确21.离心式压缩机不一定要设计防喘振控制系统。
过程控制与自动化仪表(第2版)课后答案1.docx
第一章绪论2.（1）解：图为液位控制系统，由储水箱（被控过程）、液位检测器（测量变送器）、液位控制器、调节阀组成的反馈控制系统，为了达到对水箱液位进行控制的目的，对液位进行检测，经过液位控制器来控制调节阀，从而调节q1（流量）来实现液位控制的作用。
系统框图如下：控制器输入输出分别为：设定值与反馈值之差e(t )、控制量u(t )；执行器输入输出分别为：控制量u(t )、操作变量q1 (t )；被控对象的输入输出为：操作变量q1 (t )、扰动量q2 (t )，被控量h；所用仪表为：控制器（例如 PID 控制器）、调节阀、液位测量变送器。
2.（4）解：控制系统框图：蒸汽流量变化液位设定实际液位液位控制器上水调节阀汽包液位变送器被控过程：加热器+汽包被控参数：汽包水位控制参数：上水流量干扰参数：蒸汽流量变化第二章过程参数的检测与变送1.（1）答：在过程控制中，过程控制仪表：调节器、电/气转换器、执行器、安全栅等。
调节器选电动的因为电源的问题容易解决，作用距离长，一般情况下不受限制；调节精度高，还可以实现微机化。
执行器多数是气动的，因为执行器直接与控制介质接触，常常在高温、高压、深冷、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、易爆等恶劣条件下工作，选气动的执行器就没有电压电流信号，不会产生火花，这样可以保证安全生产和避免严重事故的发生。
气动仪表的输入输出模拟信号统一使用 0.02~0.1MPa 的模拟气压信号。
电动仪表的输入输出模拟信号有直流电流、直流电压、交流电流和交流电压四种。
各国都以直流电流和直流电压作为统一标准信号。
过程控制系统的模拟直流电流信号为 4~20mA DC，负载 250 &；模拟直流电压信号为 1~5V DC。
1.（2）解：u =K c 'e (t )+由式 ™ =1K C⋅100% 可得: K C = 1比例积分作用下 u 可由下式计算得出：ϒ≤ 1T I +/ƒ1 42 +dt = 3mA u = u + u (0) = 3mA + 6mA = 9mA经过 4min 后调节器的输出 9mA.2.（5） 解：调节器选气开型。
过程控制工程题库与参考答案
过程控制工程题库与参考答案一、单选题（共80题，每题1分，共80分）1、某生产工艺要求两种物料的流量比值维持在0.4，已知Q1max=3200kg/h，Q2max=800kg/h，流量采用孔板配压差变送器进行测量，并在变送器后加开方器。
试分析采用何种控制方案最合理？仪表比值系数( )A、开环比值控制系统，K’=0.4B、变比值控制系统，K’=4C、单闭环比值控制系统，K’=1.6D、双闭环比值控制系统，K’=1正确答案：C2、既发挥了前馈对主要干扰克服的及时性，又保持了反馈控制能克服多种干扰，保持被控变量稳定性的控制是( )。
A、静态前馈B、动态前馈C、前馈串级D、前馈反馈正确答案：D3、串级调节系统中，主.副参数要求都较高时，主.副调节器的调节规律应选( )。
A、主调节器PI.副调节器PB、副调节器PC、主调节器P.副调节器PID、主调节器PI或PIE、主调节器PI.副调节器PI正确答案：E4、串级调节系统利用主.副两个调节器串在一起来稳定( )。
A、副对象B、副参数C、主参数D、主对象正确答案：C5、在扰动作用下，前馈控制在补偿过程中不考虑动态响应，扰动和校正之间与时间变量无关的前馈是( )。
A、前馈反馈B、前馈串级C、静态前馈D、动态前馈正确答案：C6、串级调节系级统中，主调节器的作用方式的选择与( )无关。
A、副调节器作用方式B、调节阀C、主对象D、主测量装置正确答案：B7、在合成纤维锦纶生产中，熟化罐的温度是一个重要的参数，其期望值是一已知的时间函数，则熟化罐的温度控制系统属于( )。
A、定值控制系统B、随动控制系统C、程序控制系统D、均匀控制系统正确答案：B8、前馈控制比反馈控制的速度( )。
A、无法区分B、一样C、慢D、快正确答案：D9、调节阀的作用方向为“正”方向的是( )。
A、反作用执行机构B、正作用执行机构C、气关阀D、气开阀正确答案：D10、锅炉液位的双冲量控制系统是( )。
《控制工程基础》第二版课后习题答案
第一章习题解笞U]>U2 U\ U2第二章习题解答2-1a) b)d)f)L^f| 忙d)f\ — fl =^2X O严(f)=$(M+E ⑴虑 如(f) =iQ)RRC^-u o (t)^u o (t) = RC^-u^t) at at fs (r)=B 低[xi (f) -曲(幼 j/B (t)=fK (t) = KXo(t) B dB d 『八10602斤不％()+%©二斤击可()占dR^c —% (0+ (*i + 心)％ ⑴=邛应 ~u i (0+ R 2u t (0 atati =i R +，C u o =IR?：R R 严冃3宙 % =gR\ +u oa)=K ］（旳一兀）+」:dx o ](J?l + J?2)C —«c (!)+ %("■ R Q C — Wj(O + tti (Oat at(K[ + K2)B — x o (t)+ K\K2X o (t)= K\R 〒曲(f)+ 琦心再(f)dt at10602a) b) c) Q © f)U Q —1/?2 + — j icit— Z/?| + iR-f H —J idte)dxK\% K i (兀 _ %) = K 》(兀)—x)=号二dtoB 2+ （®K° ++ B'B? + 场*3 + 水2〃?）& 2+ （K }B 2+K }B 3 + 心汝 + KM 巴2 + K }K 2X 2 dt3J S + 2用 + 8S-丘（$ + 2）（$戈+2$十4）广、■炉+ 5,2+9用+7E （$+恥 + 2）乡一rn\fU2K 2rdx { dx 2< dt dt ；/（O™-坷罕~_叭 dtdxj … 一 —- - K?x^ = m dtdx l dx 2dt dt护d 2x 2 2~d^ k,用典2+ （的+创坷+用2创+加2*3）；?7皿乔对）13173 G($)= --------------- —(£+。
《过程控制工程》期末考试复习题及参考答案
《过程控制⼯程》期末考试复习题及参考答案过程控制⼯程复习题（课程代码392217）⼀、选择题（请从下列选项中选出正确的⼀项）1、下列不属于单回路反馈控制系统的是（）选项A）被控对象选项B）被测对象选项C）测量变送选项D）控制器和控制阀答案：B2、在⼯业控制中，使⽤最多的控制系统是（）选项A）单回路反馈控制系统选项B）串级控制系统选项C）⽐值控制系统选项D）前馈控制系统答案：A3、下列中对⼲扰通道特性对控制质量影响描述错误的是（）选项A）K f增加，余差增加，系统稳定性不变选项B）T f增加，过渡过程时间减⼩选项C）T f增加，振荡幅值减⼩选项D）τf增加，余差减⼩答案：D4、下列中对控制对象特性对控制质量影响描述错误的是（）选项A）⼀般希望放⼤倍数K0⼤些好，易于调节选项A）⼀般希望控制通道时间常数⼩些好，但不能过⼩选项C）控制通道时间常数越⼩越好，系统才灵敏选项D）时间常数⼤，系统的⼯作频率低答案：D5、下列对操纵变量选择原则描述错误的是（）选项A）操纵变量必须可控选项A）选择通道放⼤倍数相对⼤的选项C）选择⼲扰通道时间常数⼩⼀点的选项D）选择通道的纯滞后尽量⼩答案：C6、下列中对控制通道特性对控制质量影响描述错误的是（）选项A）K0增加，余差增加，系统稳定性不变选项B）T0增加，过渡过程时间增加选项C）T0增加，系统频率变慢选项D）τ0增加，稳定程度⼤⼤降低答案：A6、下图的曲线中，哪⼀条是对数流量特性的是（）选项A）1选项B）2选项C）3选项D）4答案：B7、在控制系统中，能准确、快速、及时地跟踪设定值的变化的系统属于（）选项A）随动系统选项B）定值系统选项C）程序系统选项D）以上都不是答案：A8、在过程控制系统中，系统的设定值保持不变的系统属于（）选项A）随动系统选项B）定值系统选项C）程序系统选项D）以上都不是答案：B9、在过程控制系统中，系统的设定值有规律变化的系统属于（）选项A）随动系统选项B）定值系统选项C）程序系统选项D）以上都不是答案：C10、⽤来表征⽣产设备或过程运⾏是否正常⽽需要加以控制的物理量是（）选项A）被控对象选项B）被控变量选项C）操纵变量选项D）测量值答案：B11、受控制器的操纵，使被控变量保持在设定值的物理量是（）选项A）被控对象选项B）设定值选项C）操纵变量选项D）测量值答案：C12、⼀阶环节的传递函数是（）选项A）K/(Ts+l)选项B）K/Tis选项C）K选项D）Tds答案：A13、⽐例环节的传递函数是（）选项A）K/(Ts+l)选项B）K/Tis选项C）K选项D）Tds答案：C14、在⼀阶系统的特征参数中，（）是系统的静态参数选项A）放⼤倍数K选项B）时间常数T选项C）滞后时间τ选项D）传递函数答案：A15、在⼀阶过程控制系统中时间常数T定义为系统的输出量y(t)到达稳态值的（）选项A）80%选项B）63.2%选项C）20%选项D）40%答案：B16、在⼀阶过程控制系统中，（）决定了系统在响应结束时的稳态性能选项A）时间常数T选项B）输⼊值选项C）滞后时间τ选项D）放⼤倍数K答案：D17、在过程控制仪表中，控制器的放⼤倍数Kc是通过改变（）来设置的选项A）量程选项B）输出信号选项C）控制器的⽐例度选项D）输⼊信号答案：C18、在过程控制系统过渡过程的质量指标中，（）是表⽰过渡过程曲线超出新稳定值的最⼤值选项A）最⼤偏差选项B）超调量选项C）衰减⽐选项D）振荡周期答案：B19、在过程控制系统过渡过程的质量指标中，（）是描述被控变量偏离设定值最⼤程度的物理量选项A）最⼤偏差选项B）超调量选项C）衰减⽐选项D）振荡周期答案：A20、在过程控制系统过渡过程的质量指标中，（）是衡量系统快速性的质量指标选项A）最⼤偏差选项B）超调量选项C）衰减⽐选项D）振荡周期答案：D21、⼀阶过程控制系统稳定条件是（）选项A）特征根为正，微分⽅程系数都⼤于零选项B）特征根为负，微分⽅程系数都⼤于零选项C）特征根为正，微分⽅程系数都⼩于零选项D）特征根为负，微分⽅程系数都⼩于零答案：B22、⼆阶过程控制系统稳定条件是（）选项A）特征根实部为负，微衰减系数⼩于零，分⽅程系数都⼤于零选项B）特征根实部为正，微衰减系数⼩于零，分⽅程系数都⼤于零选项C）特征根实部为正，微衰减系数⼤于零，分⽅程系数都⼤于零选项D）特征根实部为负，微衰减系数⼤于零，分⽅程系数都⼤于零答案：D23、⼆阶系统的衰减系数与系统的稳定性有很⼤关系，当衰减系数满⾜（）时，系统是稳定的选项A）衰减系数=0选项B）-1<衰减系数<0选项C）衰减系数<-1选项D）0<衰减系数<1答案：D24、⼆阶系统的衰减系数与系统的稳定性有很⼤关系，当衰减系数满⾜（）时，系统是稳定的选项A）衰减系数=1选项B）衰减系数<-1选项C）衰减系数>1选项D）0<衰减系数<1答案：B25、在⽐例控制器中，放⼤倍数Kc和控制器的⽐例度δ之间的关系是（）选项A）δ越⼤，Kc也越⼤选项B）δ越⼤，Kc越⼩选项C）δ变化与Kc⽆关选项D）δ与Kc都是定值答案：B26、在⽐例控制器中，在相同输⼊偏差下，放⼤倍数Kc和输出p(t)之间的关系是( )选项A）Kc越⼤,输出p(t)越⼩选项B）Kc越⼤,输出p(t)不变选项C）Kc越⼤,输出p(t)也越⼤选项D）Kc越⼩,输出p(t)越⼤答案：C27、在过程控制系统中，若使控制变量最终不存在余差但系统的稳定性要下降应选⽤（）选项A)⽐例控制器选项B)⽐例积分控制器选项C)⽐例微分控制器选项D)⽐例积分微分控制器28、在过程控制系统中，既能使控制变量不存在余差⼜使系统具有超前性控制应选⽤（）控制规律选项A）P选项B）PI选项C）PID选项D）PD答案：C29、在过程控制系统中，系统在稳态时，不管放⼤系数Kc有多⼤最终仍有余差可以选⽤（）控制规律选项A）P选项B）PI选项C)PID选项D)PD答案：B30、在⽐例控制规律中，衰减系数与系统的稳定性之间的关系应满⾜（）A)衰减系数越⼤系统越稳定B)衰减系数越⼤系统越不稳定C)衰减系数与系统稳定⽆关答案：A31、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KoB)扰动通道放⼤倍数KfC)扰动通道时间常数D)扰动通道纯滞后时间答案：D32、在单回路控制中，控制阀的结构形式的选择很重要，在⾼压差时选⽤（）A)⾓形控制阀B)隔膜控制阀C)三通控制阀D)蝶阀答案：A33、在单回路控制中，控制阀的结构形式的选择很重要，在控制强腐蚀性介质时选⽤（）选项A)⾓形控制阀选项B)隔膜控制阀选项C)三通控制阀答案：B34、在单回路控制中，控制阀的结构形式的选择很重要，在分流或合流控制时选⽤（）选项A)⾓形控制阀选项B)隔膜控制阀选项C)三通控制阀选项D)蝶阀答案：C35、在单回路控制中，控制阀的结构形式的选择很重要，在⼤⼝径、⼤流量、低差压，⽽泄漏量要求不⾼时选⽤（）选项A)⾓形控制阀选项B)隔膜控制阀选项C)三通控制阀选项D)蝶阀答案：D36、为了使过程控制系统能够正常⼯作，则必须使系统的各个环节的静态放⼤系数相乘必须满⾜（）选项A)等于0选项B)⼤于0选项C)⼩于0选项D)不能确定答案：C37、在控制阀的正作⽤下，控制阀是⽓开式，则Kv满⾜（）选项A)等于0选项B)⼤于0选项C)⼩于0选项D)不能确定答案：B38、在控制阀的负作⽤下，控制阀是⽓关式，则Kv满⾜（）选项A)等于0选项B)⼤于0选项C)⼩于0选项D)不能确定答案：C39、控制器正作⽤时，其放⼤系数Kc满⾜( )选项A)Kc<0选项C)Kc>0选项D)Kc=0答案：C40、控制器负作⽤时，其放⼤系数Kc满⾜( )选项A)Kc<0选项B)Kc<-1选项C)Kc>0选项D)Kc=0答案：A41、在控制器上对所求得的整定参数设置的顺序是（）选项A)P,I,D选项B)P,D,I选项C)I,P,D选项D)I,D,P答案：A42、在某温度控制系统中，采⽤4：1衰减曲线法整定控制器的参数，得δs=20%,当控制器为⽐例作⽤时，其整定参数值为（）选项A)20％选项B)40％选项C)60％选项D)80％答案：A43、过程控制设计中，系统设计的核⼼是（）选项A)控制⽅案设计选项B)⼯程设计选项C)⼯程安装选项D)仪表调校答案：A44、在控制器的参数整定中属于理论整定法得是（）选项A)经验凑试法选项B)衰减曲线法选项C)响应曲线法选项D)对数频率特性法答案：D45、在控制器的参数整定中属于⼯程整定法得是（）选项A)对数频率特性法选项B)根轨迹法选项C)经验凑试法答案：C46、在某温度控制系统中，采⽤4：1衰减曲线法整定控制器的参数，得δs=20%,当控制器为⽐例积分作⽤时，其整定参数值为（）选项A)24％选项B)12％选项C)36％选项D)48％答案：A47、在某温度控制系统中，采⽤4：1衰减曲线法整定控制器的参数，得δs=20%,当控制器为⽐例积分微分作⽤时，其整定参数值为（）选项A)20%选项B)40%选项C)16％选项D)32％答案：C48、串级控制系统中控制器的作⽤正确的是（）选项A)主粗副粗选项B)主粗副细选项C)主细副粗选项D)主细副细答案：C49、串级控制系统系统中存在的⼀次扰动来源于它的（）选项A)主回路选项B)副回路选项C)主副回路都有选项D)不能确定答案：A50、串级控制系统系统中存在的⼆次扰动来源于它的（）选项A)主回路选项B)副回路选项C)主副回路都有选项D)不能确定答案：C51、串级控制系统系统中主环是⼀个（）系统选项A)定值系统选项B)随动系统选项C)程序系统选项D)分时系统答案：A52、串级控制系统系统中副环是⼀个（）系统选项A)定值系统选项B)随动系统选项C)程序系统选项D)分时系统答案：B53、串级控制系统中主回路的控制器包括（）选项A)主控制器选项B)副控制器选项C)主、副控制器选项D)不确定答案：C54、串级控制系统中主回路的对象是（）选项A)主、副对象控制器控制阀对象 F2 测量变送F1控制器控制阀对象 F2测量变送F1K测量变送选项B)主对象选项C)副对象选项D)不确定答案：A55、串级控制系统中主、副环要满⾜（）选项A)主定副随选项B)主定副定选项C)主随副定选项D)主随副随答案：A56、串级控制系统中主控制器的正、反作⽤的选择顺序（A ）选项A)先副后主选项B)先主后副选项C)主、副同样选项D)不确定57、有2个阀门，流通能⼒分别为C1＝100，C2＝3，其可调范围均为R ＝30，⽤于分程控制时，分程可调范围为（B ）选项A)750选项B)1000 选项C)900 选项D)125058、对于对象的纯滞后时间较⼤，时间常数特别⼤的应采⽤（B ）控制选项A)分程控制选项B)前馈控制选项C)均匀控制选项D)串级控制⼆、作图题1.请画出开环⽐值控制系统和单闭环控制系统的⽅框图答案：①开环⽐值控制系统②单闭环⽐值控制系统控制器控制阀对象 F2测量变送2F1乘法器测量变送1I 1I 02.⼀个双闭环⽐值控制系统如下图所⽰。
过程控制工程第一章答案(孙洪程著)教学内容
第一章思考题及习题1.1何谓控制通道?何谓干扰通道?它们的特性对控制系统质量有什么影响?答：所谓“通道”，就是某个参数影响另外一个参数的通路，这里所说的控制通道就是控制作用(一般的理解应当是控制器输出)U(s)对被控参数Y(s)的影响通路(一般的理解是控制作用通过执行器影响控制变量，然后控制变量通过被控对象再影响被控参数，即广义对象上的控制通道)。
同理，干扰通道就是干扰作用F(s)对被控参数Y(s)的影响通路。
干扰通道的特性对控制系统质量影响如下表所示。
控制通道的特性对控制系统质量影响如下表所示1.2如何选择控制变量?答：①所选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数越大越好，而控制通道时间常数应适当小一些为好，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。
一般来说，生产负荷直接关系到产品的产量，不宜经常变动，在不是十分必要的情况下，不宜选择生产负荷作为控制变量1.3控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响?对控制系统的动态质量有何影响?答：当G c(s)=K c时，即控制器为纯比例控制，则系统的余差与比例放大倍数成反比，也就是与比例度δ成正比，即比例度越大，余差也就越大。
K c增大、δ减小，控制精度提高(余差减小)，但是系统的稳定性下降。
1.4 4：1衰减曲线法整定控制器参数的要点是什么?答：衰减曲线法是在系统闭环情况下，将控制器积分时间T i放在最大，微分时间T d放在最小，比例度放于适当数值(一般为100%)，然后使δ由大往小逐渐改变，并在每改变一次δ值时，通过改变给定值给系统施加一个阶跃干扰，同时观察过渡过程变化情况。
如果衰减比大于4：1，δ应继续减小，当衰减比小于4：1时δ应增大，直至过渡过程呈现4：1衰减时为止。
过程控制工程第二版课后答案
过程控制工程第二版课后答案【篇一：过程控制工程2-4章答案(孙洪程著)】2.1 与单回路系统相比，串级控制系统有些什么特点?答：串级控制方案具有单回路控制系统的全部功能，而且还具有许多单回路控制系统所没有的优点。
因此，串级控制系统的控制质量一般都比单回路控制系统好。
(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2.2 为什么说串级控制系统主控制器的正、反作用只取决于主对象放大倍数的符号，而与其他环节无关?答：主控制器的正、反作用要根据主环所包括的各个环节的情况来确定。
主环内包括有主控制器、副回路、主对象和主变送器。
控制器正、反作用设置正确的副回路可将它视为一放大倍数为“正”的环节来看待。
这样，只要根据主对象与主变送器放大倍数的符号及整个主环开环放大倍数的符号为“负”的要求。
即sign{g01(s)}sign{g02’(s)}sign{gm1(s)}sign{gc1(s)}=-1就可以确定主控制器的正、反作用。
实际上主变送器放大倍数符号一般情况下都是“正”的，再考虑副回路视为一放大倍数为“正”的环节，因此主控制器的正、反作用实际上只取决于主对象放大倍数的符号。
当主对象放大倍数符号为“正”时，主控制器应选“负”作用；反之，当主对象放大倍数符号为“负”时，主控制器应选正作用。
2.3 串级控制系统的一步整定法依据是什么?答：一步整定法的依据是：在串级控制系统中一般来说，主变量是工艺的主要操作指标，直接关系到产品的质量，因此对它要求比较严格。
而副变量的设立主要是为了提高主变量的控制质量，对副变量本身没有很高的要求，允许它在一定范围内变化，因此在整定时不必将过多的精力放在副环上，只要主变量达到规定的质量指标要求即可。
此外对于一个具体的串级控制系统来说，在一定范围内主、副控制器的放大倍数是可以互相匹配的，只要主、副控制器的放大倍数kc1与kc1的乘积等于ks(ks为主变量呈4：1衰减振荡时的控制器比例放大倍数)，系统就能产生4：1衰减过程(下面的分析中可以进一步证明)。
过程控制工程课后习题参考答案
过程控制工程第一章单回路控制系统何谓控制通道何谓干扰通道它们的特性对控制系统质量有什么影响控制通道——是指操纵变量与被控变量之间的信号联系；干扰通道——是指干扰作用与被控变量之间的信号联系;（1）控制通道特性对系统控制质量的影响：从K、T、τ三方面控制通道静态放大倍数越大,系统灵敏度越高,余差越小;但随着静态放大倍数的增大,系统的稳定性变差;控制通道时间常数越大,经过的容量数越多,系统的工作频率越低,控制越不及时,过渡过程时间越长,系统的质量越低,但也不是越小越好,太小会使系统的稳定性下降,因此应该适当小一些;控制通道纯滞后的存在不仅使系统控制不及时,使动态偏差增大,而且还还会使系统的稳定性降低;（2）干扰通道特性对系统控制质量的影响：从K、T、τ三方面干扰通道放大倍数越大,系统的余差也越大,即控制质量越差;干扰通道时间常数越大,阶数越高,或者说干扰进入系统的位置越远离被控变量测量点而靠近控制阀,干扰对被控变量的影响越小,系统的质量则越高;干扰通道有无纯滞后对质量无影响,不同的只是干扰对被控变量的影响向后推迟一个纯滞后时间τ0;如何选择操纵变量1考虑工艺的合理性和可实现性；2控制通道静态放大倍数大于干扰通道静态放大倍数；3控制通道时间常数应适当小一些为好,但不易过小,一般要求小于干扰通道时间常数;干扰动通道时间常数越大越好,阶数越高越好;4控制通道纯滞后越小越好;控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响对控制系统的动态质量有何影响比例度δ越小,系统灵敏度越高,余差越小;随着δ减小,系统的稳定性下降;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：①影响物料出口温度的主要因素有哪些②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③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：①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;②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;③控制阀应选择气关阀,控制器选择正作用;图1-43为热交换器出口温度控制系统,要求确定在下面不同情况下控制阀的开闭形式及控制器的正反作用：①被加热物料在温度过高时会发生分解、自聚；②被加热物料在温度过低时会发生凝结；③如果操纵变量为冷却水流量,该地区最低温度在0℃以下,如何防止热交换器被冻坏;答：TC冷却水物料被冷却物料①控制阀选气关阀,选反作用控制器;②控制阀选气开阀,选正作用控制器;③控制阀选气关阀,选反作用控制器;单回路系统方块图如图1-44所示;试问当系统中某组成环节的参数发生变化时,系统质量会有何变化为什么1若T0增大； 2若τ0增大； 3若T f增大； 4若τf增大;答：1T0 增大,控制通道时间常数增大,会使系统的工作频率降低,控制质量变差；2τ0 增大,控制通道的纯滞后时间增大,会使系统控制不及时,动态偏差增大,过渡过程时间加长;3Tf 增大,超调量缩小1/Tf倍,有利于提高控制系统质量；4τf 增大对系统质量无影响,当有纯滞后时,干扰对被控变量的影响向后推迟了一个纯滞后时间τf ;第二章串级控制系统2．1 与单回路系统相比,串级控制系统有些什么特点1 串级系统由于副回路的存在, 使等效副对象时间常数减小,改善了对象的特性,使系统工作频率提高;2 串级控制系统有较强的抗干扰能力,特别是干扰作用于副环的情况下,系统的抗干扰能力会更强;3 串级系统具有一定的自适应能力;2．2 为什么说串级控制系统主控制器的正、反作用方式只取决于主对象放大倍数的符号,而与其他环节无关主环内包括有主控制器,副回路,主对象和主变送器.而副回路可视为一放大倍数为“1”的环节,主变送器放大倍数一般为正,所以主控制器的正反作用只取决于主对象放大倍数的符号;如果主对象放大倍数的符号为正,则主控制器为反作用,反之, 则主控制器为正作用;2．5 试说明为什么整个副环可视为一放大倍数为正的环节来看副回路所起的作用是使副变量根据主调节器输出进行控制,是一随动系统;因此整个副回路可视为一放大倍数为正的环节来看;2．6 试说明在整个串级控制系统中主、副控制器之一的正、反作用方式选错会造成怎样的危害当主、副控制器有一个正反作用方式选错时,就会造成系统的主回路或副回路按正反馈控制,当被控变量出现偏差时,系统不仅不向着消除偏差的方向校正,反而使被控变量远离给定值;2．7 图2-20所示的反应釜内进行的是化学放热反应,,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;由于工艺对该反应温度控制精度要求很高,单回路满足不了要求,需用串级控制;⑴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;⑵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;⑶对以上两种不同控制方案选择控制阀的气开、气关形式及主、副控制器的正、反作用方式;1选冷水流量为副变量,釜内温度为主变量组成串级系统.2夹套温度为副变量,釜内温度为主变量组成串级系统.2．8 图2-21为一管式炉原油出口温度与炉膛温度串级控制系统;要求：⑴选择阀的开闭形式⑵确定主、副控制器的正、反作用方式⑶在系统稳定的情况下,如果燃料压力突然升高,结合控制阀的开闭形式及控制器的正、反作用方式,分析串级系统的工作过程;1 气开阀2主控制器反作用,副控制器反作用;3如果燃料气的P1突然生高,副回路首先有一个“粗调”：P1↑→F1↑→T2↑→u2↓→ F1↓没有完全被副回路克服的部分干扰,通过主回路“细调”：T2↑→T1↑→u1↓→ F1↓→T2↓→T1↓2．9 某干燥器采用夹套加热和真空吸收并行的方式来干燥物料;干燥温度过高会使物料物性发生变化,这是不允许的,因此要求对干燥温度进行严格控制;夹套通入的是经列管式加热器加热的热水,而加热器采用的是饱和蒸汽,流程如图2-22所示;要求：⑴如果冷却水流量波动是主要干扰,应采用何种控制方案为什么⑵如果蒸汽压力波动是主要干扰,应采用何种控制方案为什么⑶如果冷却水流量和蒸汽压力都经常波动,应采用何种控制方案为什么1以热水温度为副变量,干燥器出口温度为主变量,蒸汽流量为操纵变量构成温度温度串级系统,冷水流量单独设计流量单回路系统理由：当被控变量为干燥器出口温度时,不宜选冷水流量做操纵变量,故单独设计流量单回路系统抑制冷水流量波动;以干燥器出口温度为被控量、蒸汽流量为操纵变量的控制系统中,控制通道太长,存在较大的时间常数和纯滞后,故选择换热器出口温度为副变量,构成串级系统,利用副回路减小等效时间常数;2 以热水温度为为副变量,干燥器的温度为主变量串级系统;理由：将蒸汽压力波动这一主要干扰包含在副回路中, 利用副回路的快速有效克服干扰作用抑制蒸汽压力波动对干燥器出口的温度的影响.3 采用与1相同方案;理由同1;第三章 比值控制系统比值与比值系数的含义有什么不同它们之间有什么关系答：①比值指工艺物料流量之比,即从流量与主流量之比：；比值系数指副、主流量变送器输出电流信号之比,即：二者之间的关系由下式决定：变送器输出与流量成线性关系时变送器输出与流量成平方关系时用除法器进行比值运算时,对输入信号的安排有什么要求为什么答：应使除法器输出小于1;除法器输出值既仪表比值系数,需要通过副流量调节器的内给定设置,大于1无法设定、等于1无法现场整定;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：比值控制系统就是实现副流量2F 与主流量1F 成一定比值关系,满足关系式：12F F K = 的控制系统;比值控制系统的类型：开环、单闭环、双闭环、变比值、串级－比值控制系统; 原理图见教材;用除法器组成比值系统与用乘法器组成比值系统有何不同之处答：① 系统结构不同,实现比值控制的设备不同;② 比值系数的设置方法不同,乘法方案通过在乘法器的一个输入端,输入一个外加电流信号I 0设置；除法方案通过副流量调节器的内给定设置;12F F K =min1min2I I I I K --='m ax 2m ax1F F K K ='2m ax 2m ax 1)(F F K K ='在用除法器构成的比值控制系统中,除法器的非线性对比值控制有什么影响 答：除法器环节的静态放大倍数与负荷成反比;为什么4：1整定方法不适用于比值控制系统的整定答：单闭环比值控制系统、双闭环的副流量回路、变比值回路均为随动控制系统,希望副流量跟随主流量变化,始终保持固定的配比关系;出现4：1振荡时,固定配比关系不能保证;当比值控制系统通过计算求得比值系数1K >' 时,能否仍用乘法器组成比值控制为什么能否改变一下系统结构,仍用乘法器构成比值控制答：当比值控制系统通过计算求得比值系数大于1时,不能用乘法器组成比值控制;因为当1K >'时,计算所得的乘法器的一个外加输入电流信号I 0大于20mA,超出乘法器的输入范围;不用改变系统结构,只要调整F 2max 保证K ＇〈1 即可;一比值控制系统用DDZ-III 型乘法器来进行比值运算乘法器输出416)4I )(4I (I 01+--=', 其中I 1与I 0分别为乘法器的两个输入信号,流量用孔板配差压变送器来测量,但没有加开方器,如图所示;已知h /kg 2000F ,h /kg 3600F max 2max 1==,要求：① 画出该比值控制系统方块图;② 如果要求1:2F :F 21=,应如何设置乘法器的设置值0I解：①方框图如下：0I1I 2F - 2I1F② 乘法器 控制器 调节阀测量变送器2测量变送器1 流量对象 21221max 2max 1213600()()0.8122000F K F F K K F =='==⨯=，由于流量用孔板配差压变送器，没加开方器，所以12I I =‘系统稳定时： 2111'1004444(4)(4)44,0.811616I I K I I I I I I K --==-----'=+⇒==‘’0164160.81416.96I K mA'=+=⨯+=某化学反应过程要求参与反应的A 、B 两物料保持5.2:4F :F B A =的比例,两物料的最大流量h m F h m F B A /290,/6253max 3max ==;通过观察发现A 、B 两物料流量因管线压力波动而经常变化;根据上述情况,要求：① 设计一个比较合适的比值控制系统;② 计算该比值系统的比值系数K ';③ 在该比值系统中,比值系数应设置于何处 设置值应该是多少假定采用DDZ-III 型仪表;④ 选择该比值控制系统控制阀的开闭形式及控制器的正、反作用;解：①系统设计如下：②81.1)29062545.2()F F K (K 22max B max A =⨯==' ③1K ≤',所以要将max B F 调大;所以 625.39062545.2KF F Amxa max B =⨯=≥取450max =B F 75.0)45062545.2()(22max max =⨯=='B A F F K K 比值系数K ＇通过I 0设置,mA K I 164160=+'=④选择A 阀为气开阀,主对象为正环节,测量变送为正环节,则主调节器为反作用;选取B 阀为气开阀,副对象为正环节,测量变送为正环节,则副调节器为反作用;在硝酸生产过程中有一氧化工序,其任务是将氨氧化成一氧化氮;为了提高氧化率,要求维持氨与氧的比例为2：1;该比值控制系统采用如图所示的结构形式;已知h /m 5000F ,h /m 12000F 3max 3max ==氧氨;试求比值系数K ’= 如果上述比值控制用DDZ-II 型仪表来实现,比值系数的设置0I 应该是多少解：12.150001200021F F K K max max≥=⨯=='氧氨 调整副流量的测量上限,使K ＜1’取8.0='K ,则7500max =氧F 即可;对于DDZ-II,mA K I 88.010100=⨯='=有一个比值控制系统如图所示;图中k 为一系数;若已知k=2,h /kg 1000F ,h /kg 300F max B max A ==,试求？K =' K=解：211='==K k I I A B 21)1000300K ()F F K(K 22max B max A ===' 36.2K =⇒一双闭环比值控制系统如图所示;其比值用DDZ-III 型乘法器来实现;已知h /kg 4000F ,h /kg 7000F max 2max 1==;要求：① 画出该系统方块图;② 若已知mA 18I 0=求该比值系统的比值K= 比值系数？K =' ③ 待该比值系统稳定时,测m A 10I 1=,试计算此时2I =解：①②12I I =‘系统稳定时： 2111'1004444(4)(4)44,1616I I K I I I I I I K --==-----'=+⇒=‘’③ 001max 2max 2max 1max 164, 18140.875160.8754000170002I K I mA K F K K F F K K F '=+='⇒=='=⨯'===212144(4)40.875(104)49.25I K I I K I mA -'=-'=-+=⨯-+=。
过程装备控制技术习题及参考答案（第二版已经整理）
过程装备控制技术习题及参考答案（第二版已经整理）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。
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om
∆Q2 = Q2 − Q20 =
K 2 ∆H
=
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∆Η R2
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∆Q2 = Q2 − Q20 = Η1 − H 2 R12 ∆H 2 R3
K 2 (H 1 − H 2 ) 2 H0
=
H1 − H 2 R2
∆ Q4 =
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∆Q3 =
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da
H 1 (S ) =
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4-4
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积分饱和： 对于一个有积分功能的偏差， 控制器的积分作用就会对偏差进行累积来改变 控制器的输出。如果这时阀门已达到饱和（已全开或全关） ，而无法继续进行调节，那么偏 差将无法消除。 然而由于积分作用， 控制器的输出仍在增加直到它达到某个极限值并停留在
da
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y * (t 2 ) = 0.632
T=1.5(t 2 -t 1 )=8.4 G(S)=
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w
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m
5 e − 2 .2 s 8.4 S + 1
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取 y * (t1 ) = 0.283
τ =t 2 -t 0 -T=2.2
答
案
网
PT 51
u
.c
P2
P1
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控制变量：控制器的输出电信号。 操作变量：执行器的操作对象，对被控变量有影响。
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P：被控变量 储罐：被控对象 U：控制变量 进气流量：操纵变量 P1，P2，出气流量：扰动变量 被控变量：被控对象需要维持在其理想值的工艺变量，也是测量变松的输入。
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过程控制工程
1-1
课后习题答案
kh
1-2
1-3
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w
PC 51
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Pm
P sp
hd
K v2
课 后
aw
1）直接数字控制 它的特点：计算灵活，它不仅能实现典型的 PID 控制规律，还可以 分时处理多个控制回路。 2）集中型计算机控制系统 它的特点：可以实现解耦控制、联锁控制等各种更复杂的控 制功能；信息集中，便于实现操作管理与优化生产；灵活性大，控制回路的增减、控制方案 的改变可由软件来方便实现；人机交互好，操作方便 3）集散控制系统 它的特点：同时适应管理与控制两方面的需要：一方面使用若干个控 制器完成系统的控制任务，每个控制器实现一定的控制目标，可以独立完成数据采集、信号 处理、算法实现与控制输出等功能；另一方面，强调管理的集中性。
相应好 h（t）在 t=T 时达到其终值的 63.2%， 即 h(T ) = h (0) + [ h (∞) − h( 0)] * 63.2% = 62.56
3-2
kh
1) y * (t ) =
y (t ) − y(0) y (∞ ) − y (0 ) y(t1 ) = 0.8 查表得 t1 ≈ 23
aw
案
y * (t 2 ) = 0.8
y(t 2 ) = 1.6 查表得 t 2 ≈ 43
网
.c
om
由表实验数据可得出 T=100
da
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om
3-1
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第四章
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4-1
PID 式子中 u (t ) = K c [e(t ) +
1 de(t ) e(t )dt + Td ] + u0 ∫ Ti 0 dt
hd
课 后
给定值 + 测量
液位控制器
答
偏差
输出信号
aw
流出量 控制阀 液位变送器
案
网
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液位 水槽
w
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om
+
压力控 制器
进气控 制阀
控制对 象
+ + P （t）
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第二章
1）
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AdH = Q1 − Q2 − Q3 dt Ad∆H = ∆Q1 − ∆Q2 − ∆Q3 dt 2 H0 K 3 ∆H 2 H0
网
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u 0 为控制器的稳态输出，取值根据系统稳定时需要保持的控制阀阀门开度确定。
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外界干扰作阶跃变化情况下，随着积分时间减小，最大偏差会增大， 震荡不会加剧。 2） 由上图可知，为了获得与以前相同的系统稳定性，可适当将 K c 调小，静态环路增 益会改变。 4-3
t
u 0 为常数，而常数的拉氏变换为 0，故将时域变换为频域时没有这一项。
4-2
kh
w
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1） 上图中，蓝色的积分时间为 3，紫色的为 20，黄色的为 40，由此我们可知在相同的
课 后
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aw
答
案
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那里，这种情况成为积分饱和。 由定义可知， 发生积分饱和的前提是控制器具有积分功能， 控制器的饱和输出极限值要 比执行机构的信号范围大。 后果：可能使产品质量不好，对操作人员的安全构成威胁。
4-5
[ y (∞ ) − y 0 ] K= ∆u
y * (t ) =
y (t ) − y(0) y (∞ ) − y (0 )
m
K TS + 1 y (∞ ) − y (0 ) K= = 1.8 * 10 −2 ∆P
.k
2 G (S ) = 3 （ ） 10S + 1
hd
K=
课 后
答
t1 = 0.53 > 0.46 则说明该阶跃响应需更高阶的传递函数才能拟合得更好，查表 3.3-1 t2
y (∞ ) − y (0 ) =2 ∆u
Gc ( S )
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Go 2 ( S ) Gm1 ( S )
5-2
G ff (S ) = −
5-3 1)
G pd (S ) G pc (S )
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hd
=− 1.05(55S + 1) 2 s e 0.94(41S + 1) G pd (S )
w
L 的上升，控制器将感受到正偏差，由于控制器是反作用的，因此其输出将减小。因为控制 阀是气闭式的，随着控制器输出的减小，控制阀开度变大。流出量 Q2 将逐渐增大，液位 L 将慢慢下降并逐渐趋于给定值。当再度达到 Q2=Q1 时，系统将达到一个新的平衡状态。这 是控制阀将处于一个新的开度上。 2）如果在平衡状态下，流入量突然减小，将出现 Q1<Q2,液位 L 将下降，控制器受到 负偏差，控制器输出将增大，控制阀开度变小，流出量减小，液位回升，逐渐回复给定值而 达到新的平衡。 3）在平衡状态下，Q2 突然变大。这就使 Q2>Q1,L 将下降。这是控制器输出将增大控 制阀开度变小，于是 Q2 将随之减小，L 又会慢慢上升而回到给定值。如果在平衡状态下， Q2 突然减小了。此时，L 将上升，控制器输出将减小，控制阀开度变大，重新使 Q2 增大
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第一章
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扰动变量：影响被控变量的变量（除了操作变量） 。
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干扰通 道Leabharlann P spE(t) _
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P m(t )
压力测量 变送器
1-4
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而使其逐渐回复到给定值为止。
1 [Q1 ( S ) − Q2 ( S ) − Q4 (S )] A1 S 1 A2 S [Q4 (S ) − Q3 ( S )]
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H 2 (S ) =
Q4 ( S ) =
2)
Q 2 (S)
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1
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1 R2 A1 S
+
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1 1
Q 3 (S)
Q3 (S ) =
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H 2 (S ) R3
答
Q2 ( S ) =
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Kp=1.4
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出现等幅震荡，而控制器为 PI,故将 Kp 调为 0.6，Ti=20。
Kp=0.6
Ti=20
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余差和超调均较小，比较满意。 通过用 Matlab 仿真 K c =0.6 T i =20
课 后
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取 y * (t1 ) = 0.4
得出 n=3
T=
t1 + t 2 ≈ 10 2.16 * n
3-3
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G (S ) =
w
G (S ) =
1.8 × 10 −2 5S + 1
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在达到最终值的 63.2%，所对应的时间为 180*63.2%=113 故 T ≈ 5S
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查表得 t1 = 5 查表得 t 2 = 10.6
课 后
[ y max − y 0 ]
[u max − u 0 ]