《过程控制系统》作业题-15页文档资料
过程控制习题集.详解
过程控制习题集一、判断题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。
（）2. 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。
3. 由调节器输出至被调参数间的所有环节称为干扰通道。
（）答案：由调节器输出至被调参数间的所有环节称为调节通道。
4. 过程控制系统的偏差是指设定值与测量值之差。
（）5. 由控制阀操纵，能使被控变量恢复到设定值的物料量或能量即为操纵变量。
（）6. 按控制系统的输出信号是否反馈到系统的输入端可分为开环系统和闭环系统。
（）7. 在闭环控制系统中，按照设定值的情况不同，可分为定值控制系统、前馈控制系统、程序控制系统。
（）答案：在闭环控制系统中，按照设定值的情况不同，可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。
8. 在一个定值控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态，也即被控变量变化率等于零的状态，称为系统的动态。
（）答案：在一个定值控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态，也即被控变量变化率等于零的状态，称为系统的静态，静态是一种相对静止状态。
9. 对一个系统总是希望能够做到余差小，最大偏差小，调节时间短，回复快。
（）10. 时间常数越小，被控变量的变化越慢，达到新的稳态值所需的时间也越长。
（）答案：时间常数越大，被控变量的变化越慢，达到新的稳态值所需的时间也越长。
11. 时间常数指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新稳态值的63.2 %所需要的时间。
（）12. 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。
13.放大倍数K 取决于稳态下的数值，是反映静态特性的参数。
（）14.对象特性放大系数Κm是动特性，时间常数Tm和滞后时间τm是测量元件和变送器的静态特性。
（）答案：对象特性放大系数Κm是静特性，时间常数Tm和滞后时间τm是测量元件和变送器的动特性。
过程控制系统作业答案(全)
比值控制系统
2、如图所示一氧化氮生产串级比值控制系统， 要保证产品质量，需要稳定氧化炉出口温度。 回答以下问题 。 （1）图中除法器的输出代表什么？ （2）系统中开方器有什么作用？ （3）图中Q1是主流量还是副流量？ （4）系统主副流量无变化，当扰动作用使氧 化炉出口温度偏离设定值时，系统如何调节？
串级控制系统
2、某一温度-压力串级控制系统采用两步法整 定控制器参数，测得4：1衰减过程的参数为： δ 8% 、 100 s 、δ 40% 、 T 10 s T 主控制器采用PI控制规律，副控制器采用P控 制，确定系统整定参数。
s1
s1
s2
s2
（1）4:1衰减法参数整定表
（2）临界比例度法参数整定表
m1 m2
c1 c2
双输入双输出系统，输入输出关系如下：
c1 2 m 1 3 m 2 c 2 4 m1 m 2
（1）求相对增益矩阵。 （2）求正确的变量配对。
多变量解耦控制系统
c1 2 m 1 3 m 2 c 2 4 m1 m 2
dh Q i Q o1 Q o 2 C dt h Q o1 R1 h Qo2 R2 Q ( s ) Q o1 ( s ) Q o 2 ( s ) CsH ( s ) i H (s) Q o1 ( s ) R1 H (s) Qo2 (s) R2
m 2 c 2 4m1
解：（1）由式 c 2 4 m1 m 2 ，得 代入 c 2 m 3 m 式中，得
1 1 2
过程控制 习题与答案学习资料
过程控制习题与答案第1章绪论思考题与习题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：控制器，被控对象，执行机构，检测变送装置。
1-3简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动（干扰）量、设定（给定）值和偏差的含义？解答：被控对象自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。
被控变量被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。
操纵变量受控制器操纵的，用以克服扰动的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。
扰动量除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。
设定值被控变量的预定值。
偏差被控变量的设定值与实际值之差。
1-4按照设定值的不同形式, 过程控制系统可分为哪几类？解答：按照设定值的不同形式又可分为: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.随动控制系统随动控制系统的设定值是不断变化的.随动控制系统的作用是使被控变量能够尽快地,准确无误地跟踪设定值的变化而变化3.程序控制系统程序控制系统的设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即设定值按一定的时间程序变化。
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？为什么说研究控制系统的动态比其静态更有意义？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。
《过程控制系统》习题解答资料
《过程控制系统》习题解答资料《过程控制系统》习题解答1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？过程控制的特点是与其它自动控制系统相比较而言的。
一、连续生产过程的自动控制连续控制指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量控制，而且应是连续可调的。
若控制动作在时间上是离散的（如采用控制系统等），但是其被控量需定量控制，也归入过程控制。
二、过程控制系统由过程检测、控制仪表组成过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。
一个过程控制系统是由被控过程和检测控制仪表两部分组成。
三、被控过程是多种多样的、非电量的现代工业生产过程中，工业过程日趋复杂，工艺要求各异，产品多种多样；动态特性具有大惯性、大滞后、非线性特性。
有些过程的机理（如发酵等）复杂，很难用目前过程辨识方法建立过程的精确数学模型，因此设计能适应各种过程的控制系统并非易事。
四、过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制因为大惯性、大滞后等特性，决定了过程控制的控制过程多属慢过程；在一些特殊工业生产过程中，采用一些物理量和化学量来表征其生产过程状况，故需要对过程参数进行自动检测和自动控制，所以过程控制多半为参量控制。
五、过程控制方案十分丰富过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。
过程特性：多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等。
单变量控制系统、多变量控制系统；仪表过程控制系统、计算机集散控制系统；复杂控制系统，满足特定要求的控制系统。
六、定值控制是过程控制的一种常用方式过程控制的目的：消除或减小外界干扰对被控量的影响，使被控量能稳定控制在给定值上，使工业生产能实现优质、高产和低耗能的目标。
1-3 什么是过程控制系统，其基本分类方法有哪些？过程控制系统：工业生产过程中自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位、成分、粘度、湿度和pH等这样一些过程变量的系统。
过程控制系统试题10套
过程控制系统试题一一、选择题（10×3分）1、过程控制系统由几大部分组成，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KO B.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4、在对象特性中，( )是静特性。
A. 放大系数ΚB. 时间常数TC.滞后时间τD.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(A)。
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，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. 3～10B. 2～8C. 1～4D. 1～2二、判断题（10×2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。
( )2、调节阀的结构形式的选择首先要考虑价格因素。
( )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。
( )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δK和临界周期TK，然后根据经验总结出来的关系，求出调节器各参数值。
过程控制系统章节练习题及答案 习题解答
过程控制系统章节练习题及答案习题解答1. 什么是过程控制系统？过程控制系统是一种用于监测、控制和优化工业过程的系统。
它通常由传感器、执行器、控制器和人机界面等组成。
过程控制系统的主要功能是收集过程数据、分析数据、做出决策并自动调整参数，以提高生产效率、产品质量和工作安全性。
2. 过程控制系统的主要组成部分有哪些？过程控制系统主要由以下几个组成部分组成：•传感器：用于收集流程中的各种参数，如温度、压力、流量等。
•执行器：根据控制器的指令，调整流程中的参数，如开关阀门、调节电动机速度等。
•控制器：根据传感器的反馈信号和设定值，计算控制算法，并生成控制信号送给执行器。
•人机界面：供操作人员监视和操作过程控制系统，如显示仪表盘、报警信息和设定参数等。
3. 过程控制系统的工作原理是什么？过程控制系统的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1.传感器收集流程中的各种参数，并将数据传输给控制器。
2.控制器接收传感器数据，与设定值进行比较，并计算出控制信号。
3.控制信号送给执行器，执行器根据控制信号的大小和方向来调整流程中的参数。
4.执行器调整参数后，传感器再次收集参数，并将数据传输给控制器。
5.控制器不断进行数据分析，判断是否需要调整控制算法，并生成新的控制信号。
6.过程控制系统循环执行上述步骤，以实现对工业过程的监控和控制。
4. 什么是开环控制和闭环控制？•开环控制：也称为无反馈控制，是指控制器输出信号不受过程参数变化的影响。
开环控制系统只根据预先设定的参数进行控制，没有考虑实际过程的反馈信息。
这种控制方式比较简单，但容易受到外界因素的干扰，控制精度较低。
•闭环控制：也称为有反馈控制，是指控制器根据过程的反馈信息来调整输出信号。
闭环控制系统通过与设定值进行比较，获取过程的实际状态，并根据反馈信息调整控制算法，从而实现对过程的精确控制。
闭环控制具有良好的鲁棒性和可靠性。
5. 过程控制系统常见的控制策略有哪些？过程控制系统常见的控制策略包括以下几种：•比例控制：根据当前误差的大小，按比例调整控制器输出信号。
过程控制系统试题库
过程控制系统试题库第一章绪论1．1．过程控制（英文：Process Control）通常是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术最重要的组成部分之一1．1-1．过程控制是生产过程自动化的简称，泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中的连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，是自动化技术的重要组成部分。
1．1-2．连续生产过程的特征是：生产过程中的各种流体，在连续（或间歇）的流动过程中进行着物理化学反应、物质能量的转换或传递。
1．1-3．从控制的角度，通常将工业生产过程分为三类，即：连续型、离散型和混合型。
过程控制主要是针对连续生产过程采用的控制方法。
1．1-4．过程控制的主要任务是对生产过程中的有关参数进行控制——“工业四大参数”是：温度、压力、流量、物（液）位的自动控制，使其保持恒定或按一定规律变化，在保证产品质量和生产安全的前提下，使连续生产过程自动地进行下去。
1．1-5．过程控制系统的定义：为实现对某个工艺参数的自动控制，由相互联系、制约的一些仪表、装置及工艺对象、设备构成的一个整体1．1-6．在讨论控制系统工作原理时，为清楚地表示自动控制系统各组成部分的作用及相互关系，一般用原理框图来表示控制系统。
1．1-7．过程控制系统的主要任务是：对生产过程中的重要参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化。
1．1-8．过程控制的特点：⑴．控制对象——被控过程复杂、控制要求多样⑵．控制方案丰富多彩⑶．控制过程大多数属于慢过程与参数控制⑷．定值控制是过程控制的主要形式⑸．过程控制系统由规范化的、系列化的检测与控制仪表或自动化装置组成 1．2．过程控制的发展概况1．2-0．过程控制的发展历程，就是过程控制装置（自动化仪表）与系统的发展历程 1．2-1．过程控制装置与系统的发展过程1．局部自动化阶段（20世纪 50～60年代）：自动化仪表安装在现场生产设备上，只具备简单的测控功能2．模拟单元仪表控制阶段（20世纪60～70年代）：控制仪表集中在控制室，生产现场各处的参数通过统一的模拟信号，送往控制室。
过程控制习题集简答题
2021/1/21
5
• 17. 利用微分作用来克服控制系统的信 号传递滞后的设想是否合理与正确？
答案：这种设想不合理，因为信号传送滞后是纯滞后，而 微分作用不能克服纯滞后。 合理的措施是采用1：1继动器加在信号传输线之间，以增 大信号流速，从而减小传输滞后，改善系统特性。
2021/1/21
6
• 18. 构成一个自动调节对象应具备 哪三个条件？
答案： 1. 调节对象中的被调节参数是可以连续测量的。 2. 在调节对象中存在着影响被调节参数使之偏离给
定值的干扰因素。 3. 在调节对象中至少可以找到一个量是可以进行调
节的（即所谓可控的），通过对这个量的调节，将补偿外 界干扰对被调参数的影响，使被调节参数维持不变这个量 即是所谓的调节参数。
2021/1/21
• 14. 什么是调节对象，给定值和 偏差？
答案：自动调节系统的生产设备叫做调节对象或简称对象，而
生产中要求保持的工艺指标，称为给定值。对于自动调节系统 中，习惯采用给定值X减去测量值Z作为偏差e，即e=X-Z，给 定值X大于测量值Z时为正偏差，而给定值X小于测量值Z时为 负偏差。
2021/1/21
2021/1/21
9
• 21. 纯比例调节为什么不能清除 残余偏差？
答案：因为纯比例调节输出的变化完全依赖于偏差的存 在。也就是说，这种调节作用只有偏差存在才能起作用， 其输出变化是ΔP=Ke•Δe,故纯比例调节作用的结果必然有 余差存在。
2021/1/21
10
7
• 19. 采用PID调节器，在什么情况下需 要对纯滞后对象进行补偿？
答案：采用PID调节器的条件是对象纯滞后不能太大。如果 对象纯滞后较大，仍采用PID调节器，就必须考虑纯滞后补 偿。纯滞后对象传递函数为
过程控制习题集简答题-精选
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• 19. 采用PID调节器，在什么情况下需 要对纯滞后对象进行补偿？
பைடு நூலகம்
答案：采用PID调节器的条件是对象纯滞后不能太大。如果 对象纯滞后较大，仍采用PID调节器，就必须考虑纯滞后补 偿。纯滞后对象传递函数为
G(s)=KE -τs 根据对象时间常数T、对象增益K、对象纯迟后τ之间的函 数关系来决定是否进行补偿。 1. 对象纯迟后τ小于对象时间常数T的1/10时，则不用进行 纯迟后补偿； 2. 当τ大于T/2时，需要考虑补偿； 当τ大于1.5T时，则一定要补偿。
2020/5/31
4
• 16. 有一流量调节系统，信号传输管线很长 ，因此，系统产生较大的传送滞后。 有人 设想给调节器后加微分器来改善系统特性 ，试问这种设想合理否？为什么？若不合 理，应采取什么措施合理？
答案：这种设想不合理，因为信号传送滞后是纯滞后，而 微分作用不能克服纯滞后。 合理的措施是采用1：1继动器加在信号传输线之间，以增 大信号流速，从而减小传输滞后，改善系统特性。
答案： 1. 调节对象中的被调节参数是可以连续测量的。 2. 在调节对象中存在着影响被调节参数使之偏离给
定值的干扰因素。 3. 在调节对象中至少可以找到一个量是可以进行调
节的（即所谓可控的），通过对这个量的调节，将补偿外 界干扰对被调参数的影响，使被调节参数维持不变这个量 即是所谓的调节参数。
2020/5/31
2020/5/31
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• 21. 纯比例调节为什么不能清除 残余偏差？
答案：因为纯比例调节输出的变化完全依赖于偏差的存 在。也就是说，这种调节作用只有偏差存在才能起作用， 其输出变化是ΔP=Ke•Δe,故纯比例调节作用的结果必然有 余差存在。
2020/5/31
过程控制系统试题a)
《过程控制系统》试题（A）答案一、（ 20 分）答：搅拌器物料入口蒸汽冷凝水TC出口图 1（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：物料出设定值口温度温度控制器控制阀换热器温度变送器（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：出口温度TC原油炉膛温度PC燃烧气（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。
过程控制系统习题答案
答案什么是过程控制系统？其基本分类方法有哪几种?过程控制系统一般是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术中最重要的组成部分之一。
基本分类方法有：按照设定值的形式不同【定值，随动，程序】；按照系统的结构特点【反馈，前馈，前馈-反馈复合】。
均质材料定律：由一种均匀介质或半导体介质组成的闭合回路中，不论截面和长度如何以及沿长度方向上的温度分布如何，都不能产生热电动势，因此热电偶必须采用两种不同的导体或半导体组成，其截面和长度大小不影响电动势大小，但须材质均匀；中间导体定律：在热电偶回路接入中间导体后，只要中间导体两端温度相同，则对热电偶的热电动势没有影响；中间温度定律：一支热电偶在两接点温度为t、to时的热电势，等于两支同温度特性热电偶在接点温度为t、ta和ta、to时的热电势之代数和。
只要给出冷端为0C时的热电势关系，便可求出冷端任意温度时的热电势，即由于冷端温度受周围环境温度的影响，难以自行保持为某一定值，因此，为减小测量误差，需对热电偶冷端采取补偿措施，使其温度恒定。
冷端温度补偿方法有冷端恒温法、冷端补偿器法、冷端温度校正法和补偿导线法。
为什么热电阻常见三线制接法？试画出其接线原理图并加以说明电阻测温信号经过电桥转换成电压时，热电阻的接线如用两线接法，接线电阻随温度变 化会给电桥输出带来较大误差，必须用三线接法，以抵消接线电阻随温度变化对电桥的 影响。
对于DDN 皿型热电偶温度变送器，试回答: 变送器具有哪些主要功能?变送器的任务就是将各种不同的检测信号转换成标准信号输出什么是变送器零点、零点迁移调整和量程调整？热电偶温度变送器的输入电路主要是在热电偶回路中串接一个电桥电路。
电桥的功能是 实现热电偶的冷端补偿和测量零点的调整。
大幅度的零点调整叫零点迁移。
实用价值是：有些工艺的参数变化范围很小，例如，某设备的温度总在 500〜1000度之间变化。
如果仪表测量范围在 0〜1000度之间，则 500C 以下测量区域属于浪费。
过程控制系统作业
第一篇过程控制原理第一章过程控制系统的基本知识在生产设备上，配备一些自动化仪表等控制装置来代替人的观察、判断、决策和操纵，使某些工艺变量能准确地按照预期的规律变化，使生产在不同的程度上自动进行，这种系统就是过程控制系统。
第一节过程控制系统的组成及分类一、过程控制系统的组成过程控制系统由被控对象、测量变送器、控制器和控制阀四个基本环节组成。
1．被控对象它是控制系统的主体，在自动控制系统中, 将需要控制其工艺变量的生产设备或机器叫做被控对象，如常压塔、精馏塔、锅炉等。
2．测量变送器通常包括检测元件和变送器两部分。
其作用是将被控制的物理量检测出来并转换成工业仪表间的标准统一信号。
3．控制器其作用是将测量值与目标值比较得出偏差，按一定的规律运算后对控制阀（执行机构）发出相应的控制信号或指令。
4．控制阀通称执行机构。
其作用是依据控制器发出的控制信号或指令，改变控制量，对被控对象产生直接的控制作用。
二、过程控制系统的方框图为了便于分析过程控制系统，采用方框图的形式来表示控制系统的结构、环节之间的相互关系和信号间的联系。
如图1—2所示。
图1—2过程控制系统的方框图名词术语的解释：1．被控变y(t) 被控变量是表征生产设备或过程运行状况,需要加以控制的变量。
也是过程控制系统的输出量。
2．给定值（设定值）x(t) 是一个与控制要求（期望值）被控变量相对应的信号值，也是过程控制系统的输入量。
3．干扰f(t) 在生产过程中，凡是影响被控变量的各种外来因素都叫干扰作用。
它也是过程控制系统的输入量。
4．操纵变量q(t) 用以克服干扰变量的影响，具体实现控制作用使被控变量达到给定值的变量叫做操纵变量。
用来实现控制作用的物料一般称为操纵介质或操纵剂。
5．测量值z 测量值是检测元件与变送器的输出信号值。
6．偏差e(t) 在过程控制系统中，规定偏差是给定值与测量值之差。
即：t e-=。
t x)()()(t z7．反馈把系统的输出信号通过检测元件与变送器又引回到系统输入端的作法称为反馈。
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《过程控制系统》思考题一．1．什么叫串级控制系统？绘制其结构方框图。
串级控制系统是由两个控制器的串接组成，一个控制器的输出做为另一个控制器的设定值，两个控制器有各自独立的测量输入，有一个控制器的给定由外部设定。
2．与单回路控制系统相比，串级控制系统有哪些主要特点？多了一个副回路，形成双闭环。
特点：主控制器输出改变副控制器的设定值，故副回路构成的是随动系统，设定值是变化的。
在串级控制系统中，由于引入了一个副回路，不仅能及早克服进入副回路的扰动，而且又能改善过程特性。
副调节器具有“粗调”的作用，主调节器具有“细调”的作用，从而使其控制品质得到进一步提高。
3．为什么说串级控制系统由于存在一个副回路而具有较强的抑制扰动的能力？①副回路的快速作用，对于进入副回路的干扰快速地克服，减小了干扰对主变量的影响；②引入副回路，改善了副对象的特性(减小副对象的相位滞后)，提高了主回路的响应速度，提高了干扰的抑制能力；③副回路可以按照主回路的要求对副变量进行精确控制；④串级系统提高了控制系统的鲁棒性。
4．串级控制系统在副参数的选择和副回路的设计中应遵循哪些主要原则？①将主要干扰包括在副回路；②副回路尽量包含多的干扰；③为保证副回路的快速响应，副对象的滞后不能太长；④为提高系统的鲁棒性，将具有非线性时变部分包含于副对象中；⑤需要对流量实现精确的跟踪时，将流量选为副对象。
5．串级控制系统通常可用在哪些场合？* 应用于容量滞后较大的过程* 应用于纯时延较大的过程* 应用于扰动变化激烈而且幅度大的过程* 应用于参数互相关联的过程* 应用于非线性过程6．前馈控制与反馈控制各有什么特点？绘制前馈控制系统结构方框图。
前馈：基于扰动来消除扰动对被控量的影响；♦动作“及时” ；♦只要系统中各环节是稳定的，则控制系统必然稳定；♦具有指定性补偿的局限性；♦控制规律取决于被控对象的特性。
♦反馈：基于偏差来消除偏差；♦“不及时”的控制；♦存在稳定性问题；♦对各种扰动均有校正作用；控制规律通常是P、PI、PD或PID等典型规律。
7．在什么条件下前馈控制效果最好？为什么一般不单独使用前馈控制方案？准确地掌握过程扰动通道的特点wf（s）及控制通道的特性wo（s）准确求出前馈控制wm（s）；克服可测不可控的扰动前馈控制室基于扰动的控制，扰动不止一个，难于把握属于开环控制，易受其他扰动干扰而无法控制其克服可测不可控的扰动，对于系统中其他扰动无抑制作用8．试述前馈控制系统的整定方法。
⑴前馈控制器的选择①用模拟表实施通过特定的前馈控制器，或采用运算单元自行构造；②用软件实现⑵参数整定①单纯的前馈控制，可视工艺要求进行参数整定；先调整d K，然后调整T1、T2②前馈—反馈相结合，先整定反馈系统，再重复步骤①。
9．什么是比值控制系统？常用的比值控制方案有哪些？并比较其优缺点，绘制各比值控制方案结构方框图。
实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统开环比值控制系统，单闭环比值控制系统，双闭环比值控制系统，变比值控制系统10．比值与比值系数有何不同？设计比值控制系统时需解决哪些主要问题？比值k=Q1/Q2,,是两个体积流量或重量之比，而比值参数是把比值k折算成比值器上，K’=k(Q1max/Q2max)主从动量确定；控制方案的选择；调节器控制规律的确定；正确选用流量计与变送器；比值控制系统的实施；比值参数的计算；比值控制系统参数的整定11．什么是均匀控制？常用的均匀控制方案有哪些？均匀控制是在连续生产过程中，各种设备前后紧密联系的情况提出来的一种特殊的控制①采用液位控制②采用液位和流量的串级控制③取液位和流量两个信号之差为被控变量双冲量均匀控制12．什么是分程控制？怎样实现分程控制？在分程控制中需注意哪些主要问题?在工业生产过程中，有时会遇到一个控制器去操纵几只阀门，若按输出信号的不同区间操作不同的阀门，这样的控制系统叫做分程控制系统。
尽量选用对数调节阀；采用分程信号重叠法；调节阀的泄漏量的大小13．什么是选择性控制？试述常用选择性控制方案的基本原理。
凡是在控制回路中引入选择器的系统称为选择性控制系统。
选择器位于调节器的输出端，对调节器输出信号进行选择的系统：两个调节器共用一个调节阀选择器位于调节器之前，对变送器的输出信号进行选择的系统：几个变送器合用一个调节器14．什么是积分饱和现象？如何消除选择性控制中的积分饱和现象？当选择器在控制器和控制阀之间，系统出现超限时，控制器应立即切换。
为保证及时切换，在偏差为零时，两个调节器应该有相同的输出。
当其中一个控制器或两个控制器采用PI作用时，一个调节器被另一个控制器切换后，偏差仍存在，且存在的时间较长，将产生积分饱和现象，使下一次不能及时切换。
由于偏差长时间存在，偏差为零时控制器输出仍要超出规定上、下限一段时间。
为了保持同步，常采用积分外反馈的办法。
采用选择器的输出，即控制调节阀的信号做为积分外反馈。
15．一般地说从结构上看，分程控制是由一只控制器控制两只控制阀，而选择性控制是由两只控制器控制一只控制阀，试绘制各自系统结构方框图。
16．什么是推断控制？两类“计算指标控制”是什么？推断控制：利用系统的数学模型，由可测信息将不测输出推算出来实现反馈控制；或将不可测扰动推算出来实现前馈控制。
由辅助输出推算控制指标，作为被控变量的测量值；以某辅助输出变量为被控变量，其设定值由控制指标算式推算出来。
17．试述复杂控制系统有哪些？它们都是为什么目的而开发的？1串级控制系统：改善控制质量2前馈控制系统：扰动出现时就能够进行控制3比值控制系统：根据某一流量的变化调节另一流量4均匀控制系统：使前后设备在物料供求上相互兼顾均匀协调5分程控制系统：扩大控制阀的可调范围，使得在小流量时可实现更精确的控制用于满足工艺上操作的特殊要求6选择性控制系统：7推断控制系统:被控对象的输出和扰动都不可测，无法设计一般的反馈和前馈控制。
二．1．离心泵或离心式压缩机的负荷控制方案有哪些？①直流节流法②改变泵的转速n③通过旁路控制2．叙述离心式压缩机的特性曲线及产生喘振的原因。
特性曲线：压缩比和入口体积流量的关系曲线；效率和流量或功率和流量之间关系曲线。
在这里对于控制系统设计而言，压缩比和入口体积流量的关系曲线如右图所示：当负荷降低到一定程度时，气体的排出量会出现强烈振荡，同时机身也剧烈振动，这种现象叫离心式压缩机的喘振。
3．用图示说明离心式压缩机的防喘振控制方案。
固定极限流量法可变极限流量法4．为什么有的场合下需要压缩机的串并联运行？一些生产过程中，采用一个离心式压缩机压头不能满足要求时，就需要两台或两台以上压缩机串联运行，因此每台压缩机都应防喘振，才能保证设备的正常运行。
因一台提供的压头不够，故不能采用两台单独的旁路回流量控制。
当一台压缩机的流量（气体）不能满足要求时，就需两台或两台以上的压缩机并联运行.三．1．典型的传热设备有哪些？热量的传递方式有哪几种？换热器，加热炉，锅炉；热传导，对流；热辐射2．传热目的及其控制方案？①使工艺介质达到规定的温度以使生产过程正常进行；②在过程进行中加入吸收的热量或除去放出的热量；③在工艺过程中改变物料状态；④热量回收。
⑴调载热体的流量⑵调节传热平均温度差⑶调节传热面积⑷采用旁路控制3．用图示加热炉的各串级控制方案，并说明各方案的优缺点及适用场合。
⑴炉出口温度对炉膛温度的串级控制⑵炉出口温度对燃料流量的串级⑶出口温度对燃料阀后压力的串级⑷采用压力平衡式控制阀4．用图示说明加热炉的前馈-反馈控制方案。
5．设置加热炉的安全联锁保护系统的作用是什么？对于燃气和燃油加热炉可能产生事故的原因分别是什么？用图示分别说明各安全联锁保护系统。
联锁保护系统的作用：为安全生产、防止事故⑴燃气加热炉①工艺介质流量过小或中断，切断燃料气；②某种原因灭火时，切断燃料气；③燃料气压力不能过低，流量不能太小；④燃料压力不能过高，否则会引起脱气灭火⑵燃油加热炉①工艺介质流量过小或中断，切断燃料油；②燃料油压力过低会回火，流量不能太小；③燃料油压力过高会脱火；④雾化蒸汽压力过低或中断，造成燃料油雾化不良无法燃烧。
6．工业锅炉的主要控制系统①汽包水位控制②燃烧系统控制③过热蒸汽系统控制7．造成锅炉汽包“虚假”水位现象的原因是什么？为避免控制器误动作所采取的措施是什么？锅炉燃烧率增加，主蒸汽流量增加汽包压力下降锅炉燃烧率减少，主蒸汽流量减少，汽包压力上升，给水温度下降依负荷变化的前馈控制8．详细叙述锅炉汽包水位的双冲量控制方案，绘制其工艺流程简图，并给出加法器的设置。
9．试绘制锅炉汽包水位三双冲量控制方案的工艺流程简图。
前馈与串级组成的复合控制系统前馈加反馈控制前馈--串级控制系统10．试绘制锅炉燃烧控制系统有逻辑提量控制方案的工艺流程简图，叙述其动作过程。
在正常工况下，这是锅炉出口蒸汽压力对燃油流量的串级控制系统和燃油流量与空气流量的比值控制系统。
蒸汽压力控制器为反作用的，当蒸汽压力下降时（如因蒸汽耗量增加），压力控制器输出增加，而提高了燃油流量控制器的设定值。
但是，如果空气量不足，将使燃烧不完全。
为此设有低值选择器LS它只让两个信号中较小的一个通过，这样保证燃料量只能在空气量足够的情况下才能加大。
压力控制器的输出信号将先通过高值选择器HS来加大空气流量，保证在增加燃料流量之前先把空气量加大，使燃烧完全。
当蒸汽压力上升时，压力控制器输出减小，降低了燃油流量控制器的设定值，在减燃料量的同时，通过比值控制系统，自动减少空气流量。
四．1．简述精馏塔受控变量的选择有哪些？各自的特点是什么？⑴测温点的选择①测温点尽量选择在通道滞后较小的点。
②采用塔顶回流控制温度时，选择顶部塔板液相温度。
⑵温差控制优点：能够克服塔压变化对产品质量的影响。
缺点：不能克服进料组分和负荷变化对温差的影响。
⑶双温差控制压降引起的温差不仅在塔顶，也发生在塔底，相减后可相互抵消。
2．精馏塔产品质量的开环控制方案有哪些？绘制其工艺流程简图，叙述各自的特点。
⑴固定回流量和再沸气量当进料流量及状态恒定时，固定了LR和VS，D和B就确定了。
101控制回流量和102再沸器加热蒸汽量；物料平衡控制⑵固定馏出液量和再沸气量特点：适用于回流比较大的场合。
LR/D为回流比⑶固定塔底馏出量和回流量3．精馏塔按精馏段指标的控制方案有哪些？绘制其工艺流程简图，叙述各自的特点。
⑴间接物料平衡控制优点：调节作用滞后小，反应迅速；有利于克服进入精馏段的扰动；保证塔顶产品质量。
适用场合：回流比<0.8，需要减少滞后⑵直接物料平衡控制4．精馏塔按提馏段指标的控制方案有哪些？绘制其工艺流程简图，叙述各自的特点。
⑵直接物料平衡控制优点：物料平衡与能量平衡之间关联最小。