过程控制工程第三版习题答案
《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答案：B28、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)三通控制阀选项D)蝶阀答案：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B)Kc<-1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2 F1 乘法器 测量变送1I 1 I 02.一个双闭环比值控制系统如下图所示。
过程控制工程 戴连奎课后题答案
过程控制工程戴连奎课后题答案1. 什么是过程控制工程？过程控制工程是一门综合应用科学，研究如何对工业生产过程进行控制和优化的学科。
它涉及多个领域的知识，包括自动化工程、仪器仪表、计算机科学、电气工程等。
过程控制工程的主要任务是通过设计和实现控制系统，使工业生产过程能够达到既定的目标，并保持稳定的运行状态。
2. 过程控制系统的基本组成部分有哪些？一个典型的过程控制系统包括以下几个基本组成部分：•传感器：用于感知和测量工业生产过程中的各种参数，如温度、压力、流量等。
•执行器：根据控制系统的指令，控制工业生产过程中的某些执行元件的运动，如阀门、电机等。
•控制器：根据传感器测量到的过程参数，计算出相应的控制指令，用于调节执行器的运动。
•信号处理模块：用于将传感器测量到的模拟信号转换成数字信号，方便计算机对其进行处理。
•计算机：根据控制器的指令和传感器的反馈数据，进行计算和决策，实现对工业生产过程的控制。
•通信网络：用于传输控制指令和传感器反馈数据的通信网络。
3. 过程控制工程中常用的控制模式有哪些？在过程控制工程中，常用的控制模式包括以下几种：•开环控制：控制器只根据事先设定的控制指令来操作执行器，没有对执行结果进行反馈和调整。
这种控制模式简单，但对于系统参数变化、干扰等因素不敏感，容易产生偏差。
•闭环控制：控制器根据传感器反馈的过程参数来调整控制指令，使系统保持稳定。
闭环控制能够对系统参数变化和干扰作出及时的调整，提高控制精度和鲁棒性。
•嵌套控制：将一个控制系统作为另一个控制系统的一部分，形成多层次、多级联的控制结构。
这种控制模式适用于复杂的工业过程，能够提高系统的稳定性和鲁棒性。
•模糊控制：根据输入和输出的模糊关系，设计模糊规则，并根据模糊规则进行推理和决策，实现对工业生产过程的控制。
模糊控制能够应对系统参数变化和干扰等非线性因素，适用于模型复杂的工业过程。
•自适应控制：根据系统内部的模型或反馈信息，自动调整控制器的参数，以适应系统参数变化和干扰的影响。
过程控制系统习题解答
《过程控制系统》习题解答1-1 试简述过程控制的发展概况及各个阶段的主要特点。
答：第一个阶段50年代前后：实现了仪表化和局部自动化，其特点：1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定，消除或减少主要扰动对生产过程的影响5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题第二个阶段60年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表，其特点：1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统2、计算机系统开始运用于过程控制3、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制）4、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用第三个阶段70年代以来：现代过程控制的新阶段——计算机时代，其特点：1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控制2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用4、集散控制系统的广泛应用第四个阶段80年代以后：飞跃的发展，其特点：1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心3、过程控制的概念更大的发展，包括先进的管理系统、调度和优化等。
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。
控制工程基础 第三版 机械工业出版社 课后答案
For personal use only in study and research; not forcommercial useFor personal use only in study and research; not forcommercial use控制工程基础习题解答第一章1-5．图1-10为张力控制系统。
当送料速度在短时间内突然变化时，试说明该控制系统的作用情况。
画出该控制系统的框图。
图1-10 题1-5图由图可知，通过张紧轮将张力转为角位移，通过测量角位移即可获得当前张力的大小。
当送料速度发生变化时，使系统张力发生改变，角位移相应变化，通过测量元件获得当前实际的角位移，和标准张力时角位移的给定值进行比较，得到它们的偏差。
根据偏差的大小调节电动机的转速，使偏差减小达到张力控制的目的。
框图如图所示。
角位移题1-5 框图1-8．图1-13为自动防空火力随动控制系统示意图及原理图。
试说明该控制系统的作用情况。
敏感元件图1-13 题1-8图该系统由两个自动控制系统串联而成：跟踪控制系统和瞄准控制系统，由跟踪控制系统获得目标的方位角和仰角，经过计算机进行弹道计算后给出火炮瞄准命令作为瞄准系统的给定值，瞄准系统控制火炮的水平旋转和垂直旋转实现瞄准。
跟踪控制系统根据敏感元件的输出获得对目标的跟踪误差，由此调整视线方向，保持敏感元件的最大输出，使视线始终对准目标，实现自动跟踪的功能。
瞄准系统分别由仰角伺服控制系统和方向角伺服控制系统并联组成，根据计算机给出的火炮瞄准命令，和仰角测量装置或水平方向角测量装置获得的火炮实际方位角比较，获得瞄准误差，通过定位伺服机构调整火炮瞄准的角度，实现火炮自动瞄准的功能。
控制工程基础习题解答第二章2-2．试求下列函数的拉氏变换，假定当t<0时，f(t)=0。
(3). ()t e t f t 10cos 5.0-= 解：()[][]()1005.05.010cos 25.0+++==-s s t e L t f L t(5). ()⎪⎭⎫⎝⎛+=35sin πt t f 解：()[]()252355cos 235sin 2135sin 2++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+=s s t t L t L t f L π2-6．试求下列函数的拉氏反变换。
控制工程基础第三版课后答案 董景新 赵长德等
1-7．试述对控制ห้องสมุดไป่ตู้统的基本要求。
控制系统的基本要求可由稳、准、快三个字来描述。 1． 稳即稳定性：由于系统存在惯性，当系统的各个参数匹配不妥时，将会引起系统的 振荡而失去工作能力。稳定性是系统工作的首要条件。 2． 准即准确性：输出量与给定量之间的偏差，随时间变化的程度，称动态精度偏差； 调整过程结束后的偏差，称静态精度偏差。 3． 快即快速性：在系统稳定的前提下，消除偏差过程的快速程度。
控制工程基础习题解答
第二章
2-1．试求下列函数的拉氏变换，假定当 t<0 时，f(t)=0。
(1). f (t ) = 5(1 − cos 3t ) 解： L[ f (t )] = L[5(1 − cos 3t )] = (2). f (t ) = e
−0.5 t
5 5s − 2 s s +9
cos10t
−0.5t
解： L[ f (t )] = L e
[
cos10t =
]
s + 0.5 (s + 0.5)2 + 100
(3). f (t ) = sin ⎜ 5t +
⎛ ⎝
π⎞
⎟ 3⎠
解： L[ f (t )] = L ⎢sin ⎜ 5t +
⎡ ⎣
⎛ ⎝
π ⎞⎤
⎡1 ⎤ 3 5 + 3s cos 5t ⎥ = ⎟⎥ = L ⎢ sin 5t + 2 3 ⎠⎦ 2 ⎣2 ⎦ 2 s + 25
扰动 比较元件 给定 元件 输入 输出 串联校 正元件 放大变 执行 元件 并联校 正元件 主反馈信号 xb 反馈 元件 局部反馈 主反馈 控制 对象 信号 x0
+
过程控制工程2-4章答案(孙洪程著)
第二章思考题及习题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{G 01(s )}Sign{G 02’(s )}Sign{G m1(s )}Sign{G c1(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K c1与K c1的乘积等于K s (K s 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)。
燕山大学 控制工程基础_第三版_机械工业出版社_课后答案
指挥仪
伺服机构（控制仰角） 伺服机构（控制 绕垂直轴转动）
方向
误差
敏感 元件
视线
w.
误差
目标
跟踪 计算机 指挥仪
co
定位伺 服机构 （方位 和仰角） 瞄准环路
火炮瞄准 命令
瞄准
跟踪环路
图 1-13 题 1-8 图
控制工程基础习题解答 第二章 2-2．试求下列函数的拉氏变换，假定当 t<0 时，f(t)=0。 (3). f (t ) = e
2-17．组合机车动力滑台铣平面时，当切削力 Fi（t）变化时，滑台可能产生振动，从而降 低被加工工件的切削表面质量。可将动力滑台连同铣刀抽象成如图所示的质量-弹簧-阻尼系 统的力学模型。其中 m 为受控质量，k1，k2 分别为 x0(t) x1(t) 铣刀系统，x0（t）为输出位移。试建立数学模型。 解：微分方程为： k1 k2 Fi(t) ̇1 (t ) Fi (t ) − k 2 ( x1 (t ) − x0 (t )) = ṁ x m
课 后
答
s 2 − 2s + 5
案
s
网
ww w.
U 0 (s ) 。 U i (s )
kh da
⎡ ⎤ 2 s 2 + 5s + 2 k 2 s + k3 =⎢ s + 2s + 2 2 s = −1 − j ⎣ (s + 2 ) s + 2 s + 2 ⎥ s = −1 − j ⎦ −3−3j − k 2 + k 3 − jk 2 = = −3 j 1− j k2 = 3
2
f
k1
+
-
1 J1s 2
θ0(s)
《控制工程基础》第3版-课后答案解析
lim e(t)
s0
lim
s0
sE(s)
lim s s0 1
G(s)
Xi (s)
所以，输入为 xi2 sin 6t 1(t), ess2 0.8
（对此题来说，还有一种办法：如果记得对于一阶惯性环节， 当输入为阶跃函数，t=4T时输出为输入的98%，则由放入水 中1min时为输入的98%可直接得出： T=1/4=0.25（min)
uo (30) 1 e 4 1V
arctan 1 2 arccos , cos
arctan 1 2 arccos , cos
3—19单位阶跃输人情况下测得某伺服机构的响应为
试求：(1)系统的闭环传递函数； (2)系统的无阻尼自振角频率及阻尼比。
解：ui (t) i(t)R1 uo (t)
uo (t)
1 c
i(t)dt i(t)R2
对方程式进行拉氏变换得：
U
i
(
s)
I (s)R1
UO (s)
UO (s)
1 Cs
I (s)
I (s)R2
Uo (s) R2Cs 1
消去I(s),得：Ui (s) (R1 R2 )Cs 1
Ds( x2 xo ) k2 xo
x2
Ds k2 Ds
xo
k1 x1
k1Ds k1k2 Ds
xo
k2 xo
(k1Ds k2 Ds k1k2 ) xo k1Dsxi
X o (s)
k1Ds
X i (s) (k1 k2 )Ds k1k2
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答案：C二、___答题1、什么是过程控制工程？过程控制工程是指对生产过程中的物理量进行测量、控制和调节，以达到生产过程稳定、优化和自动化的技术和方法。
2、什么是反馈控制系统？其优点是什么？反馈控制系统是指通过对被控对象输出值与设定值之间的差异进行测量，并将这个差异信号反馈到控制器中，以调节控制器输出信号的系统。
其优点是能够自动调节系统的输出，使系统稳定在设定值附近，具有良好的鲁棒性和适应性。
3、什么是前馈控制系统？其优点是什么？前馈控制系统是指在控制系统中加入一个预测模型，根据预测模型预测被控对象的输出值，并将预测值作为控制器的输入信号，以提高控制系统的响应速度和控制精度。
其优点是能够减小被控对象输出值与设定值之间的误差，提高控制系统的响应速度和控制精度。
4、什么是控制系统的稳态误差？如何消除？控制系统的稳态误差是指被控对象输出值与设定值之间的差异在长时间运行后趋于稳定的误差。
消除稳态误差的方法包括增加控制器增益、调整控制器的积分时间常数、增加前馈控制等。
5、什么是控制系统的过渡过程？如何评价过渡过程的质量？控制系统的过渡过程是指被控对象输出值从设定值开始到稳定在设定值附近的过程。
过渡过程的质量可以通过评价过渡过程时间、超调量、振荡幅值等指标来进行评价。
过渡过程时间越短、超调量越小、振荡幅值越小，说明过渡过程的质量越好。
34、在单回路控制中，选择合适的控制阀结构形式非常重要。
在分流或合流控制时，应该选择三通控制阀。
35、在单回路控制中，选择合适的控制阀结构形式非常重要。
对于大口径、大流量、低差压，而泄漏量要求不高的情况，应该选择蝶阀。
36、为了确保过程控制系统正常工作，必须满足各个环节的静态放大系数相乘小于1.37、在控制阀的正作用下，如果控制阀是气开式，那么Kv应该大于1.38、在控制阀的负作用下，如果控制阀是气关式，那么Kv应该小于1.39、在控制器正作用时，其放大系数Kc应该大于0.40、在控制器负作用时，其放大系数Kc应该小于0.41、在控制器上对整定参数进行设置的顺序应该是P、I、D。
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( )。
《过程控制系统》习题解答课件
《过程控制系统》习题解答课件《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。
中国石油大学《过程控制工程》复习试题与答案
一、（每空1分）填空题：1、对于一个比例积分微分（PID）控制器来说，积分时间越小则积分作用越；微分时间越小，则微分作用越。
2、三种常用的均匀控制方案包括、、。
3、常规PID控制器中的P指作用、I指作用、D指作用。
4、用于输送流体和提高流体压头的机械设备统称为流体输送设备，其中输送液体并提高其压头的机械称为，而输送气体并提高其压头的机械称为。
5、工程上常用的几种整定PID控制器参数的方法是、、、。
6、请举出我们曾经学过的三种复杂控制系统：、、。
7、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是开环比值控制系统、、、四种。
8、调节阀的固有流量特性主要有、、、四种。
9、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是开环比值控制系统、、、四种。
10、单回路控制系统一般由、、、四个环节组成11、常见的传热设备有、、等。
12、要消除系统的稳态误差，通常选用控制器。
13、用来评价控制系统性能优劣的阶跃响应曲线性能指标分别是、、、振荡频率和回复时间等。
14、工程上进行PID控制器参数整定时，随动系统的控制品质要求衰减比为，定值系统中控制品质要求衰减比为。
15、常见的传热设备有、、等。
16、精馏装置一般由、、、等设备组成。
精馏塔产品质量指标选择有直接产品质量指标和两类。
二、选择题（10分，每小题2分）1、成分、温度调节系统的调节规律，通常选用（）。
A. PIB. PDC. PID2、自动控制系统中控制器正、反作用的确定是根据（）。
A．实现闭环回路的正反馈。
B．实现闭环回路的负反馈。
C．系统放大倍数恰到好处D．生产的安全性。
3、单纯的前馈调节是一种能对（）进行补偿的调节系统。
A．测量与给定之间的偏差B．被调量的变化C．干扰量的变化4、分程控制系统常要加装（）来达到分程的目的。
A．调节器 B.变送器 C.阀门定位器5、在某一分离异丁烷与正丁烷的精馏塔中，微小的压力波动也会影响温度的变化，同时压力波动引起的各板上温度变化的方向是一致的，此时应选择（）作为间接质量指标进行控制。
过程装备与控制工程基础知识单选题100道及答案解析
过程装备与控制工程基础知识单选题100道及答案解析1. 过程装备控制技术中，反馈控制的依据是（）A. 给定值B. 偏差C. 干扰D. 被控变量答案：B解析：反馈控制的依据是偏差。
2. 下列哪种材料常用于制造压力容器的封头（）A. 铸铁B. 铸钢C. 钢板D. 钢管答案：C解析：钢板常用于制造压力容器的封头。
3. 以下属于过程装备静设备的是（）A. 压缩机B. 离心泵C. 换热器D. 通风机答案：C解析：换热器属于静设备，压缩机、离心泵、通风机属于动设备。
4. 化工设备中，用于储存液体的容器称为（）A. 储罐B. 反应釜C. 蒸发器D. 干燥器答案：A解析：用于储存液体的容器称为储罐。
5. 过程装备设计时，安全系数的选取原则是（）A. 越大越好B. 越小越好C. 适中D. 随意答案：C解析：安全系数选取应适中，过大造成浪费，过小不安全。
6. 以下哪种密封形式常用于高压容器（）A. 填料密封B. 机械密封C. 迷宫密封D. 金属平垫密封答案：D解析：金属平垫密封常用于高压容器。
7. 塔设备按内件结构可分为（）A. 板式塔和填料塔B. 精馏塔和吸收塔C. 常压塔和减压塔D. 泡罩塔和筛板塔答案：A解析：塔设备按内件结构分为板式塔和填料塔。
8. 换热器中，提高传热效率最有效的途径是（）A. 增加传热面积B. 提高冷热流体的温差C. 提高传热系数D. 增加流体流速答案：C解析：提高传热系数是提高传热效率最有效的途径。
9. 压力容器的设计压力是指（）A. 工作压力B. 最大工作压力C. 计算压力D. 公称压力答案：B解析：设计压力指容器顶部的最大工作压力。
10. 下列哪种无损检测方法适用于检测内部缺陷（）A. 磁粉检测B. 渗透检测C. 超声检测D. 射线检测答案：D解析：射线检测适用于检测内部缺陷。
11. 过程控制中，比例控制的特点是（）A. 消除余差B. 反应快C. 控制精度高D. 能克服所有干扰答案：B解析：比例控制反应快，但有余差。
《控制工程基础》第三章习题解题过程和参考答案 (2)
以下求各指标：
由 ，其中 ，
故：
（也可查图3-16而得）
（2）由式（3-46），单位脉冲响应：
代入各参数：
3-7某二阶系统的结构框图如题3-7图所示，试画出 ， 和 时的单位阶跃响应曲线。
题3-7图控制系统框图
解：
系统闭环传递函数为：
系统的参数为： 。
(1)
此时， ，为欠阻尼，可求得：
(2)
此时，由 ，可知 ，仍为欠阻尼。由于阻尼比增大，因此超调量减小。
而调节时间 ，所以：
由此得联立方程：
解得：
3-10典型二阶系统的单位阶跃响应为
试求系统的最大超调 、峰值时间 、调节时间 。
解：
由式（3-46），典型二阶系统的单位阶跃响应表达式为：
，其中
将上式与给定响应式比较，可计算系统的二个参数 。
由 ，求得阻尼比：
或者也可这样求：
由 ，求得阻尼比：
由 ，得
二个参数求出后，求各指标就很方便了。
综合有：
开环增益K在上述范围内，则闭环系统不但稳定，且所有闭环极点的实部均小于-1。
3-19已知单位反馈系统的开环传递函数为
试根据下述条件确定 的取值范围。
（1）使闭环系统稳定；
（2）当 时，其稳态误差 。
解：
（1）关于闭环稳定性
求解本题当然可以用普通方法，如在习题3-12至3-18中所应用的。
但我们换一种思路，设计利用一些规律性的结果。在习题3-17中已经求出，对于单位反馈系统若具有下列形式的开环传递函数：
①特征方程的系数均大于0且无缺项。
②列劳斯表如下
1
10
21
10
10
结论：劳斯表第—列均为正值，系统闭环稳定。
控制工程习题及答案
控制工程习题及答案控制工程习题及答案控制工程是一门应用科学，它的目标是通过设计和分析控制系统来实现对系统行为的调节和优化。
在学习控制工程的过程中，习题是非常重要的一部分，它可以帮助学生巩固所学的知识，提高解决问题的能力。
本文将介绍一些常见的控制工程习题及其答案，希望能对学习控制工程的同学有所帮助。
一、传递函数的计算传递函数是描述控制系统输入和输出之间关系的数学模型。
计算传递函数是控制工程中的基础知识，下面是一个示例：已知一个系统的微分方程为：\[ \frac{d^2y}{dt^2} + 3\frac{dy}{dt} + 2y = 2\frac{du}{dt} + 4u \]其中，\( u \) 是输入信号，\( y \) 是输出信号。
请计算该系统的传递函数。
解答：首先，将微分方程转化为拉普拉斯域的方程，得到：\[ s^2Y(s) + 3sY(s) + 2Y(s) = 2sU(s) + 4U(s) \]其中，\( s \) 是拉普拉斯变换的变量，\( Y(s) \) 和 \( U(s) \) 分别是输出信号和输入信号的拉普拉斯变换。
然后，将方程中的 \( Y(s) \) 和 \( U(s) \) 分别表示为传递函数 \( G(s) \) 和输入信号的拉普拉斯变换 \( U(s) \) 的乘积，得到：\[ G(s) = \frac{Y(s)}{U(s)} = \frac{2s + 4}{s^2 + 3s + 2} \]这就是该系统的传递函数。
二、阶跃响应的计算阶跃响应是指控制系统对于阶跃输入信号的响应情况。
计算阶跃响应可以帮助我们了解系统的稳定性和性能。
下面是一个示例：已知一个系统的传递函数为：\[ G(s) = \frac{1}{s^2 + 2s + 1} \]请计算该系统的阶跃响应。
解答：首先，将传递函数的分母进行因式分解，得到：\[ G(s) = \frac{1}{(s + 1)^2} \]然后，根据拉普拉斯变换的性质，可以得到系统的阶跃响应为：\[ Y(s) = \frac{1}{s} \cdot \frac{1}{(s + 1)^2} \]最后，将阶跃响应的拉普拉斯逆变换计算出来，得到：\[ y(t) = 1 - e^{-t} - te^{-t} \]这就是该系统的阶跃响应。
控制工程基础大三习题答案
控制工程基础大三习题答案控制工程基础大三习题答案控制工程是一门涉及自动控制系统设计与分析的学科，它在现代工程领域中扮演着重要的角色。
大三学生在学习控制工程的过程中，经常会遇到各种习题。
这些习题不仅考察了学生对理论知识的掌握程度，还能提高学生的问题解决能力。
在本文中，我将为大家提供一些控制工程基础大三习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。
1. 题目：给定一个系统的传递函数为G(s)=1/(s+2)，求其单位阶跃响应。
答案：单位阶跃信号的拉普拉斯变换为1/s，因此我们可以将传递函数G(s)与单位阶跃信号的拉普拉斯变换相乘，得到系统的输出。
即Y(s)=G(s)/s。
将传递函数代入，得到Y(s)=1/(s(s+2))。
接下来，我们需要将Y(s)转换回时域表示。
通过部分分式分解，可以得到Y(s)=1/2-1/(2(s+2))。
再对Y(s)进行拉普拉斯反变换，得到单位阶跃响应y(t)=1/2-e^(-2t)/2。
2. 题目：给定一个系统的状态空间表达式为dx/dt=Ax+Bu，y=Cx+Du，其中A=[-1 0; 0 -2]，B=[1; 1]，C=[1 1]，D=0，求该系统的传递函数。
答案：首先，我们需要将状态空间表达式转换为传递函数形式。
传递函数的表达式为G(s)=C(sI-A)^(-1)B+D，其中I为单位矩阵。
根据给定的A、B、C、D矩阵，我们可以得到传递函数G(s)=(s+1)/(s^2+3s+2)。
3. 题目：给定一个控制系统的闭环传递函数为G(s)=K/(s(s+2)(s+3))，要求该系统的稳定范围。
答案：一个控制系统是稳定的，当且仅当其所有极点的实部都小于零。
根据给定的传递函数，我们可以得到系统的极点为s=0，s=-2，s=-3。
因此，该系统的稳定范围为K>0。
4. 题目：给定一个控制系统的开环传递函数为G(s)=K/(s^2+4s+5)，要求该系统的稳定裕度。
答案：稳定裕度是指系统的相位裕度和增益裕度。
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P sp e (t)
压力 控制器
干扰通道
进气 控制阀
P (t)
控制对象
测量变送
1-4 以图1-16所示的液位控制系统为例，当进料量 Qi突然增大时，详细说明系统如何运用反馈控制机 制来实现液位定值控制之目的。
H R2
Q3
Q 3 Q 30
H R3
R2R3 A SH (S ) R 2R3Q1(S ) R3H (S ) R 2H (S )
G (S ) H (S )
R2R3
Q1(S ) R2R3AS R3 R2
（2）过程的方框图
Q1(S )
R2R3 R2R3AS R3 R2
H (S )
习题 2-3: 机理建模举例
于改变控制阀的开度。 控制器：它将被告控变量的测量值班与设定值进行比较，得
1-2 试讨论比较常见的计算机控制装置的系 统结构与特点
1）直接数字控制：计算灵活，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：可实现解耦控制、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实现；人机 交互好，操作方便。
C1sH1(s)Q1(s)HR1(2s)
H1(s)H2(s), R12
C2sH2(s)H1(s)R1H 2 2(s)HR2(3s)
2-4 什么是线性化？为什么在过程控制中经 常采用近似线性化模型？
所谓线性化，就是在一定的条件下作某种近似，或者缩小一些工作范 围，而将非线性微分方程近似地作为线性微分方程来处理。
自然界中并不存在真正的线性系统，而所谓的线性系统，也只是在一 定的工作范围内保持其线性关系。实际上，所有元件和系统在不同程 度上，均具有非线性的性质。例如，机械系统中的阻尼器，在低速时 可以看作线性的，但在高速时，粘性阻尼力则与运动速度的平方成正 比，而为非线性函数关系。又例如，电路中的电感，由于磁路中铁心 受饱和的影响，电感值与流过的电流呈非线性函数关系。对于包含有 非线性函数关系的系统来说，非线性数学模型的建立和求解，其过程 是非常复杂的。
h s p e ( t ) 液位
控制器
流出 控制阀
控制对象
P (t)
测量变送
假设控制阀为气关阀，控制器为反作用，偏差 为指定值与测量值之差。
习题2-1工业过程中被控对象的动态特性有哪 些特点？
答：根据输出相对于输入变化的响应情况可将过程 分为两大类：自衡过程和非自衡过程。
自衡过程：当输入变化时，无需外加的任何控制作 用，过程能够自发地趋于新的平衡状态的性质称 为自衡性。自衡过程包括纯滞后过程、单容过程 和多容过程。
H1(s)
1 C1s
Q1(s)
Q2(s)Q12(s),
H2(s)
1 C2s
Q12(s)Q3(s)
Q2(s)
H1(s) R2
,Q3(s)
H2(s) R3
,
Q12(s)
H1(s) H2(s) R12
由以上传递函数方程,可画出相 应的方框图.
习题2-3: 过程传递函数方框图
H1(s)
1 C1s
Q1(s)Q2(s)
R1 Q1
h1
Q2 R2
C1
(1) 列写过程微分方 程组;
(2) 画出方框图;
Q12
(3) 求传递函数
h2
R12
C2
R3 Q3
Gp
(s)
H2(s) Q1(s)
习题2-3: 列写状态方程
R1 Q1
h1
Q2 R2
C1
物料平衡方程:
C1
dh1 dt
Q1
Q2
Q12 ,
C2
dh2 dt
Q12
Q3
Q12
h2
Q2
h1 R2
,Q3
h2 R3
,
R12
C2
R3 Q3
Q 12
h1 h2 R12
将流量方程代入物料平衡方程, 即得到过程状态方程
习题2-3: 状态方程传递函数表示
C1
dh1 dt
Q1
Q2
Q12 ,
C2
dh2 dt
Q12
Q3
Q2
h1 R2
,Q3
h2 , R3
Q 12
h1 h2 R12
Q12(s),
H2(s)
1 C2s
Q12(s)Q3(s)
Q1(s)
1
+_
+_
H1 _
+
1 R2
Q2
(s)
H1(s) R2
,Q3(s)
H2(s) R3
,
Q12(s)
H1(s) H2(s) R12
1
R12
+_
1
C2s
H2(s)
1 R3
习题2-3: 计算输入输出传递函数
利用方框图等效变换; 直接用传递函数计算公式; 通过求解传递函数方程组.
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第一章P16页思考与习题
1-1 自动控制系统主要由哪里些环节组成？各环节 起什么作用？
答：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。
被告控对象：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
3）集散控制系统：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 的完成数据采集、信号处理、算法实现与控制输 出等功能；另一方面，强调穦的集中性。
1-3
P:被控变量，储罐：被控对象 U:控制变量， 进气流量：操纵变量 被控变量：被控对象需要维持在其理想值的工艺变量，也
或者,当液体流过一段较长的管道或各种阀孔、弯管 及管接头时，由于流动液体各质点之间以及液体与 管壁之间的相互摩擦和碰撞会产生阻力，这种阻碍 液体流动的阻力称为液阻。液阻的大小由流量和压 力决定
（1）据液体力学原理有：
AdH dt
Q1 Q2 Q3
AdH dt
Q1 Q2 Q3
Q2
Q2
Q 20
非自衡过程：与自衡过程不同，当输入发生变化时， 非自衡过程不能够自发地趋于新的平衡状态。
习题2-2
液阻：凡是能局部改变液流的通流面积使液流产生 压力损失（阻力特性）或在压力差一定情况下，分 配调节流量（控制特性）的液压阀口以及类似结构， 如薄壁小孔、短孔、细长孔、缝隙等，都称之为液 阻。各种液阻都应满足流量压力方程。液阻可类似 电阻用R=P/q确定,P与液位差ΔH有关。
为了绕过非线性系统在数学处理上的困难，对于大部分元件和系统来 说，当信号或变量变化范围不大或非线性不太严重时，都可以近似地 线性化，即用线性化数学模型来代替非线性数学模型。一旦用线性化 数学模型来近似地表示非线性系统，就可以运用线性理论对系统进行 分析和设计。