过控设计题

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过控比赛选题参考

微流控芯片的液体混合微全分析系统的实现高效率热电材料的应用（制冷、发电）高效率热电材料的应用（制冷、发电）氢的安全高效储存高压化学装备高温结构的破坏结构健康监测
其他过程装备技术（供参考）其他过程装备技术（供参考）
温度、压力、温度、压力、浓度的传感与测量先进过程控制技术传感器技术及其在过程控制中的应用先进传热技术（紧凑式换热…）先进传热技术（紧凑式换热… 分离过程设备及其在各个领域中的应用（分离过程设备旋流分离、过滤…）气体压缩的原理与应用过程装备的安全技术安全阀的原理与作用：核电安全阀… 安全阀的原理与作用：核电安全阀… 宇宙飞船舱门快开结构的设计
化工、石化工业（供参考）化工、石化工业（供参考）
化肥的作用及其生产工艺和关键设备电子化学品的生产技术与装备，电子化学品的生产技术与装备，如高纯硅 99.9999%）、）、碳化硅的生产技术（99.9999%）、碳化硅的生产技术石油的作用及其转变为汽油、石油的作用及其转变为汽油、煤油和化学品的工艺和关键设备煤及天然气转变为汽油、煤及天然气转变为汽油、煤油和化学品的工艺和关键设备生物柴油的制备纤维素规模化制备燃料乙醇精细化学品制造工艺及设备（化妆品）精细化学品制造工艺及设备（化妆品）微化工装置
生活中的过程设备原理（供参考）生活中的过程设备原理（供参考）
咖啡机的过程原理及其改进电冰箱的制冷原理及其发展室内空调的原理及其发展宇航用的咖啡机、宇航用的咖啡机、冰箱和相关家用电器利用室内余热加热冷空气的技术方案及节能效果评价自来水转化为可饮用水的过程技术小型锅炉加热房屋的过程技术人工心脏的过程原理及其发展室内污染空气的净化原理及装置
发电动力过程技术（供参考）发电动力过程技术（供参考）

过控练习题

1、现测得直线流量特性的相关数据见下表，试分别计算其相对开度在10﹪、50﹪、80﹪各变化10﹪时的相对流量变化量，并据此分析它对控制质量的影响。

2、如图的液位储槽，生产工艺要求储槽内的液位常常需要维持在某个设定值上，为确保生产过程的安全，还要绝对保证液体不产生溢出。

要求设计一个简单的控制系统1、画出系统原理图2、选择被控参数、控制参数、测量元件、变送器、调节阀3、选择调节器，包括调节规律和正反作用调节器（写出过程）3、如图所示，q1为过程的流入量, q2为流出量，h 为液位高度，c 为容量系数，若以q1为过程的输入量，h 为输出量，假设R1、R2为线性液阻。

要求： 1、列出该液位过程的微分方程组 2、求该液位过程的传递函数4如图所示两个水箱串联工作，其输入量为Q1，流出量为Q2、 Q3，液位h1、h2分别为两个水箱的水位，h2为被控参数，C1、C2为其容量系数，R1、R2、R12、R3为阀门的线性液阻。

要求：（1）列出液位过程的微分方程组；（2）试求液位过程的传递函数())()(120S Q S H S G =。

5、如图为加热炉温度控制系统，试分析调节阀的气开还是气关，分析调节器的正反作用（写出过程），并写出负反馈验证过程6、如图所示换热器，用蒸汽将进入其中的冷水加热到一定温度。

生产工艺要求热水温度维持在一定范围（-1℃≦△T≦+1℃），试设计一个简单温度控制系统。

要求：1、选择被控参数、控制参数、测量元件、变送器、调节阀2、选择调节器，包括调节规律和正反作用调节器（写出过程）7.某一定值控制系统，阶跃扰动响应曲线如图所示，求出稳态误差、衰减比、最大超调量8.下列参数（）不属于过程特性参数。

A.放大系数KB.时间常数TC.滞后时间τD.积分时间T I9.关于DDZ—Ⅲ型变送器，说法正确的是（）。

A.现场传输信号0~~10MAB. 电流传送电流接收C. 各单元由220V单独供电D. 现场传输信号为4~~20mA10.控制系统的准确性指标是（）。

过控试题123

1、问答题（15分，每题3分）[1]串级控制系统几个测量点？几个控制目标？简单均匀控制几个测量点？几个控制目标？[2]双重控制系统（也叫阀位控制VPC），其中一个控制器测量的是过程变量，如温度，而另一个控制器测量值是什么？整个控制系统主要特点是什么？[3]比值控制系统一般用乘法器还是除法器实现？为什么？如何选择主动量和从动量？对DDZ-Ⅲ仪表，写出仪表比值系数公式和乘法器给定公式I K，其中Q A Q Amax为主动量流量和量程，Q B Q Bmax为从动量流量和量程，r为流量比值。

(若差压法测量流量，选用开方器)[4]控制阀为何设有不同的流量特性？一般有哪几种特性？[5]在液位控制系统中，由于入口液流溅落到液位上，使液位测量噪声很大，在这种情况下，如何选择PID参数，为什么？2、（20分）图1为压力控制实验装置流程。

[1]试分析调节阀气开/气关型式（压力罐耐压0.1MPa），并分析控制器PC的作用方式。

[2]为了快速克服干扰的影响，请设计一串级控制系统，并分别给出主、副控制器的作用方式。

（画出带控制点工艺流程图）图1 压力实验装置3、（20分）如图2所示工业油罐，某种油品和空气有反应。

为了防止油和空气反应，需加入N2将油和空气隔离。

为恒定油罐内N2压力，[1]请在入口和出口设计两个调节阀，说明调节阀气开/气关方式，并设计一分程控制系统，画出带控制点工艺流程图，说明控制器作用方式。

[2]画出入口阀和出口阀分程关系图。

图2 工业油罐4、（20分）如图4所示锅炉燃烧系统，为了防止燃气压力过高，而使燃烧器脱火，请设计一超驰控制系统。

画出带控制点工艺流程图，标明阀门作用方式，选择两个控制器正反作用，选择低选或高选。

图4 锅炉燃烧系统简图5、（25分）图3为一工业用冷却器，为了使热流体出口温度恒定，[1]（5分）请设计一温度控制系统。

画出带控制点工艺流程图。

为了使气氨不带液，选择控制阀气开/气关方式，选择温度控制器正反作用。

过控33道例题

《过程控制仪表与系统》作业1-电压信号传输和电流信号传输各有什么特点？使用在何种场合？2-说明现场仪表与控制室仪表之间的信号传输及供电方式。

0-10mA的直流电流信号能否用于两线制传输方式？为什么？3-简单描述集散控制系统的结构和主要特点？4-何谓比例控制规律、积分控制规律和微分控制规律？它们各有哪些特点？5-什么是放大系数K，时间常数T和滞后时间？6-为什么积分控制规律一般不单独使用，而微分控制规律不能单独使用？7-一台DDZ一Ⅲ型温度比例控制器，测量的全量程为0～1000℃。

当指示值变化100℃，控制器比例度为80％，求相应的控制器输出将变化多少？8-试写出PID控制器的输入、输出之间的数学表达式，并说明其中各参数的意义。

9-某台DDZ一Ⅲ型比例积分控制器，比例度为100％，积分时间为2min。

稳态时，输出为5mA。

某瞬间，输入突然增加了0.2mA，试问经过5min后，输出将由5mA变化到多少？10-某台 DDZ一Ⅲ型比例积分微分控制器，其比例δ=80％，积分时间 TI=0. 4min，微分时间TD=2．4min，微分放大倍数KD=10。

假定输出初始值为 6mA。

在t=0+时施加 0．4mA 的阶跃输入信号。

试分别写出在该阶跃信号作用下，其比例、积分、微分的输出表达式，画出三部分的输出响应曲线，并计算出在t=24s时该控制器的输出电流为多少？11-何谓变送器的量程调整、零点调整和零点迁移？12-什么是FSK信号？HART协议通信方式是如何实现的？13-简述电容式差压变送器的工作原理。

14-气动执行器是如何实现正反作用的？什么叫气开阀，什么叫气关阀？根据什么原则选择调节阀的气开气关型式？15-何谓调节阀的流量特性？常用的流量特性有哪几种？。

理性情况下和工作情况下有何不同？16-有两个调节阀，其可调比R1=R2=30，第一个阀的最大流量Q1max=100m3/h，第二个阀的最大流量Q2max=4m3/h，采用分程调节时，可调比可在达到多少？17-已知阀的最大流量Qmax=50m3╱h，可调范围R=30。

过控习题整理

过控习题整理1.对于如图所⽰的压⼒控制系统，假设贮罐温度不变，主要⼲扰为P 1、P 2。

试指出该系统中的被控变量、操纵变量、扰动变量与被控对象，并画出该系统的⽅块图2.对于如图所⽰的加热炉温度控制系统，试(1)指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量、扰动变量; (2)画出该系统的⽅块图3.(1) 列写过程微分⽅程组；(2) 画出⽅框图；(3) 求传递函数P spsp )()()(12s Q s H s G p4.对于如图所⽰的加热炉温度控制系统，试(1)指出该系统中的被控变量、操纵变量、扰动变量与控制⽬标; (2)画出该系统的⽅块图；(3)选择控制阀的“⽓开-⽓关”形式;(4)指出该控制系统的“⼴义对象”及物理意义。

思考题对于⼀般的⾃衡过程，分析采⽤纯⽐例控制器存在稳态余差的原因；引⼊积分作⽤可消除稳态余差的原因分析，以及为什么引⼊积分作⽤会降低闭环控制系统的稳定性？引⼊微分作⽤可提⾼控制系统的稳定性，但为什么实际⼯业过程中应⽤并不多？ ? 如何确定PID 参数？5.(1)如何选择控制阀的 “⽓开⽓关”？(2)如何选择温度控制器的正反作⽤，以使闭环系统为负反馈系统？对于⼀般的⾃衡过程，当设定值或扰动发⽣阶跃变化时，为什么采⽤纯⽐例控制器会存在稳态余差？引⼊积分作⽤的⽬的是什么，为什么引⼊积分作⽤会降低闭环控制系统的稳定性？ ? 引⼊微分作⽤的⽬的是什么，为什么实际⼯业过程中应⽤并不多？燃料spsp6.热平衡⽅程:λ---冷凝潜热；C1--⽐热容控制通道静态增益:从静态增益补偿的⾓度从动态特性变化的⾓度 (Why?)7.控制器的正反作⽤选择2111)(G T T G C λ=-11121G G C G T K p ∝=??=λ凝液G 1G2KpKv选等百分⽐阀G1G2T p K v选快开阀稳定性变差燃料油8.有时前馈-反馈控制系统从其系统结构上看与串级控制系统⼗分相似。

试问如何来区分它们？试分析判断下图所⽰的两个系统各属于什么系统？说明其理由。

兰州理工大学过控作业答案

锅炉是化工、炼油等企业中常见的主要设备。

汽包水位是影响蒸汽质量及锅炉安全的一个十分重要的参数。

水位过高，会使蒸汽带液。

降低了蒸汽的质量和产量，甚至会损坏后续设备。

而水位过低，轻则影响汽液平衡，重则烧干锅炉甚至引起爆炸。

因此，必须对汽包水位进行严格的控制。

图1-16是一类简单锅炉汽包水位控制示意图，要求：(1)画出该控制系统方块图；(2)指出该系统中被控对象、被控变量、操纵变量、扰动变量各是什么 (3)当蒸汽负荷忽然增加，该系统如何实现自动控制|答：(1)(2)被控对象：锅炉汽包。

被控变量：锅炉汽包水位。

操纵变量：锅炉给水量。

扰动量：冷水温度、压力、蒸汽压力、流量，燃烧状况等。

(3)当蒸汽负荷突然增加，会导致汽包水位下降，液位变送器检测到液位h 下降信号并与设定水位h0进行比较，将偏差信号传给控制器，控制器使执行器动作，增大阀门开度，使冷却水流量增加，从而降低加热室燃烧程度，进一步使得汽包液位升高。

.评价过程控制的衰减振荡过渡过程的品质指标有哪些有哪些因素影响这些指标 :答：（1）稳态误差ss e ；ss e =r-)(y ∞ 影响因素：开环增益，系统型号，输入信号；（2）衰减比n=1B /2B ; 影响因素：阻尼；（3）超调量σ=∞)(∞)()(y y t y p -×100% ;影响因素：闭环主导极点的衰减率；（4）过渡过程时间s t ；影响因素：扰动动作时间的长短。

]某化学反应器工艺规定操作温度为(800±10)℃。

为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850℃。

现运行的温度控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图1-13所示。

(1) 分别求出稳态误差，衰减比、过渡过程时间。

(2) 说明此温度控制系统是否满足工艺要求。

}解：（1）稳态误差ss e =805-800=5衰减比: 1B =845-805=40; 2B =815-805=10;n=B1/B2=4:1 过渡过程时间: s t =25min,(2) 给定最大偏差值：850-800=50℃；最大偏差：845-800=45℃ 由于最大偏差值为45℃，不超过50℃，故满足工艺要求。

过控试卷

华侨大学08-09学年第二学期期末考试试卷（A ）一填空题（10分，每空1分）1. 调节系统在纯比例作用下已整定好，加入积分后，为保证原稳定度，此时应将比例度。

2．表示调节阀流通能力的参数是。

3.调节阀的流量特性是指之间的关系，理想流量特性是指在情况下得到的流量特性。

4.串级控制系统与单回路相比控制效果有显著的提高，主要体现在哪三方面：、、。

5. 换热器温度控制系统如图1所示，若被加热流体出口温度过低会副流量B Q 之比为A BQ K Q =则比值系数α的值为。

二、简答题30%（每题5分）1. 常用的评价控制系统动态性能的单项性能指标及误差积分指标有哪些？它们各有何特点？2. 如果系统中主、副回路的工作周期十分接近，例如分别为三分钟和两分钟，也就是说正好运行在共振区内，应采取什么措施来避免系统的共振，这种措施对控制系统的性能有什么影响？3. 试简述采用基于阶跃响应方法测试被控对象数学模型的方法与步骤？（假设对象是0()(1)nk G s Ts =+） 4. 基本模糊控制器由哪几部分组成，简述各部分在构成控制系统中的作用？5. 什么叫比值控制系统？常用比值控制方案有哪些？并比较其优缺点？6. 什么是调节阀的可调比？串联管系的100S 值，并联管系的100S '值对调节阀的可调比有何影响？三、对象传递函数3()4s e G s s -=，调节器采用PI 动作。

试用稳定边界法，估算调节器的整定参数。

（8分）有关参数整定如下表所示四、图2为聚合釜温度控制系统。

试问：（1）它是什么类型的控制系统。

（2）聚合釜的温度不允许过高，否则易发生事故，试确定执行器的气开、气关形式。

（3）确定主、副控制器的正反作用。

（4）简述当冷却水的压力波动时系统的控制过程。

（5）如果冷却水的温度是经常波动的，上述控制系统是否能满足要求？哪些地方需要改进？（6）当夹套内的水温作为副变量构成串级控制时，试确定主、副控制器的正、反作用。

《过控习题-7-2

第七章线性系统状态空间设计方法
第二次作业
七．试求系统 u x x ⎥⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=112122211220&，[]x y 111= 的各种标准形（对角，可控形，可观形）
八．已知系统（A,b,c ），试按可控性、可观性分别进行规范分解。

⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=341010121A ，⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡=100b ，[]111-=c 。

九．将下列系统 { A,B,C }，进行能观性子空间分解（P272.例7-6）。

⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=010100110A ，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=011000B ，⎥⎦
⎤⎢⎣⎡=010100c 前面按书上例7-6做，但若取T2=[1 1 1]时，能观性子空间分解的结果如何？
十．设受控系统传递函数为 )
2)(1(10)()(++=s s s s u s y 试用状态反馈使闭环极点配置在 –2，-1+j,-1-j 。

十一．设受控系统传递函数为 )
2)(1()1(10)()(+++=s s s s s u s y 试研究采用状态反馈使闭环极点配置在–2，-1+j,-1-j 的可能性。

（提示：从可控标准形、可观标准形两个方面进行讨论。

）
十二．试证明：（A-BK ）B 的列可由（B ，AB ）的列线性组合。

过控期末考试试卷)

一、填空题（1空1分，共50分）1．典型的过程控制系统由检测元件、变送器、调节器、调节阀和被控过程等环节构成。

p62．按过程控制系统结构特点来分类可分为反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈控制系统。

p7 3．按过程控制系统给定值来分类可分为定值控制系统、程序控制系统、随动控制系统。

p84．被控过程输入量与输出量的信号联系称为过程通道。

控制作用与被控量之间的信号通道联系称为控制通道。

p115．系统在自动控制作用下，从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间的过程称为过渡过程。

6．研究建模过程的目的主要有设计过程控制系统和整定调节器参数、指导设计生产工艺设备、进行仿真试验研究、培训运行操作人员。

p117．量程调节的目的是使变送器的输出信号的上限值ymax（DC 20mA）与测量范围的上限值xmax相对应。

p42 8．正迁移是指测量起点由零迁至某一正值。

p43负迁移是指测量起点由零迁至某一负值。

9．流量是指单位时间内通过管道某一截面的物料数量，即瞬时流量。

p5010．差压变送器主要用于测量液体、气体或蒸汽的压力、差压、流量、液位等过程参量，并将其转换成标准统一信号DC 4~20mA电流输出，以便实现自动检测或控制。

p??11．执行器由执行机构和调节机构（阀）两部分组成。

p11212．在过程控制系统中，执行器接受调节器输出的控制信号，并转换成直线位移或角位移，来改变阀芯与阀座间的流通截面积以控制流入或流出被控过程的流体介质的流量，从而实现对过程参数的控制。

p112 13．根据使用能源不同，执行器可分为气动执行器、电动执行器、液动执行器。

p11214．扰动通道静态放大系数越大，则系统的稳态误差越大。

控制通道的静态放大系数越大，表示控制作用越灵敏，克服扰动能力越强。

p14515．根据被控过程特性来选择调节阀的工作流量特性，其目的是使系统的开环放大系数为定值。

p12216．静态放大倍数K0为正的被控过程，为正作用被控过程；静态放大倍数K0为负的被控过程，为负作用被控过程。

华工过控设计

第一部分设计任务书一、设计题目：非等温吸收填料塔设计二、基本任务为了使尿素生产厂合成氨放空气中的有害物质NH3 达到国家环保废气排放标准，需设计一吸收填料塔，用清水吸收放空气中的氨，为达到国家环保尾气排放标准，处理后放空气中的氨浓度必须小于500ppm。

三、设计参数1、放空气的流量1200kg/h；另外含有微量的Ar气0.3%；3、吸收操作压强为12bar，吸收剂入塔温度为28℃；4、稀氨水的密度和比热近似等于清水的比热。

由于放入空气中氨浓度较大，吸收过程中放出的热量使吸收系统温度上升。

填料塔的散热损失忽略不计。

三、设计内容1、确定吸收的流程。

2、吸收塔的主要工艺的设计计算。

3、对吸收塔的辅助设备进行设计或选型计算。

4、绘制吸收塔的工艺流程图。

5、绘制主体设备的装备图。

6、其它。

第二部分确定吸收方案一、确定吸收流程本设计采用单塔逆流接触方式，无循环流程。

单塔吸收的理由：本设计的设计任务不复杂，采用单塔即可完成规定的吸收任务，而单塔的制造、生产、维护保养都较方便，考虑经济性和可靠性，本设计采用单塔吸收。

逆流接触方式的理由：在实际操作中，气液传质设备内气液两相大多呈逆流接触，因为当两相进出口浓度相同的情况下，逆流的平均推动力大于并流，且利用气液相密度差，有利于两相分离。

无循环流程的理由：吸收剂的再循环需要消耗再循环动力，同时，再循环后，入塔吸收剂中溶质浓度比无循环时吸收剂的溶质浓度要高，导致气液两相的传质推动力降低，使吸收速率下降。

在本设计中，出口液体的氨含量较高，采用吸收剂再循环可能会无法完成吸收任务，且吸收剂为的清水。

出于可行性和经济性的考虑，本设计中采用无循环流程。

二、选择吸收剂本设计中吸收剂使用清水，因为氨在水中溶解度极大，且在本设计所处理的废气中除了氨之外的氮气，氢气，氩气在水中溶解度都很小，使用清水吸收具有较高的选择性。

且清水粘度低，无腐蚀性，无毒，不燃，不发泡，来源丰富，价格低廉。

三、塔类型的选择本设计选择填料塔。

过控题库

过程控制系统与仪表复习题一、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。

过控专业设备设计复习题

过控专业设备设计复习题1储罐分类：低温，常温90，高温90-240,；卧式圆柱形，立式平底型，球形；金属，非金属，复合材料；地面100-150立方，地下，半地下，海上。

单罐容积大于1000立方是大型储罐3介质特性：闪点，沸点，饱和蒸汽压，密度，腐蚀度，毒性程度，化学反应活性4饱和蒸汽压与储罐容积大小无关，仅依赖于温度的变化。

5固定顶储罐按顶的形式分为：锥顶，拱顶，伞形，网壳顶6浮顶：内浮顶，外浮顶。

内浮顶适用于储存高级汽油和喷气燃料及有毒易污染的液体化学品。

7罐体是球形储罐的主体，是储存物料，承受物料压力和液柱静压力的重要构件可分为纯桔瓣式罐体（球壳拼装焊缝较规则，施焊组装容易焊接头受力均匀，质量可靠，缺点球瓣在各带位置尺寸大小不一，只能在本带内或上下对称的带之间进行互换，下料成型较复杂，板利用率低，球极板尺寸小，布置入孔和众多接管时出现接管永久，焊缝不易错开），足球瓣式罐体（每块球壳板尺寸相同，下料成型规格化，材料利用率高），混合式罐体（赤道带和温带桔瓣式极板足球瓣式）8球罐的支座分为柱式支座和裙式支座，柱式支座中赤道正切柱式支座用的最多。

9支柱结构：支柱，地板，端板。

单式支柱主用于常温球罐，双柱低温球罐（零下20-100）深冷球罐（零下100以下）10支柱与球壳处采用直接连接结构型型式（大型球罐），加托板的结构型式（解决连接部下端夹角小，间隙窄难以施焊问题），U柱形结构型式（适合低温球罐对材料的要求），支柱翻边结构型式（解决了解决连接部下端难以施焊问题，保证焊接质量，应力状态也有改善，因工艺问题没有广泛使用）11拉杆：可调式固定式，多采用可调式；用以承受风载荷与地震载荷作用，增加球罐稳定性；双层交叉可调式拉杆和相隔一柱单层交叉可调式拉杆改善拉杆受力情况，获得更好球罐稳定性。

12球罐应开设两个人孔，分别在上下极板上，球罐需进行消除应力的整体热处理时，球罐的上人孔被处于调节空气和排烟，下人孔通进柴油和防止喷火嘴13人孔在球罐最好采用整体锻件凸缘补强的回转盖或水平吊盖型式，在有压力的情况下人孔法兰一般采用带颈对焊法兰，密封面大都采用凹凸面型式。

过控练习

一、名词解释1、衰减比：衰减比是衡量震荡过程衰减程度的指标，它等于两个相邻同向波峰值之比。

2、自平衡过程：指过程在扰动作用下，其平衡状态被破坏后，不需要操作人员或仪表等干预，依靠其自身重新恢复平衡的过程。

3、调节阀的流量特性：指介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间的关系。

函数关系表示为：)(max L l f Q Q=。

4、直接参数：能直接反映生产过程产品和质量，以及安全运行的参数。

5、单回路控制系统：指由被控对象、检测元件、变送器、控制器和执行器组成的具有一个闭合回路的反馈控制系统。

6、控制系统的参数整定：对于一个已经设计并且安装就绪的控制系统，通过控制器参数（δ、D T i T 、）的调整，使得系统的过渡过程达到最为满意的质量指标要求。

7、对象的动态特性：以某种形式的扰动输入对象，引起对象的输出发生相应的变化，这种变化在时域或频域上用微分方程或传递函数进行描述，称为对象的动态特性。

8、分程控制系统：一个调节器的输出控制两个或两个以上分程动作的调节阀，每个调节阀只在调节器输出的某段信号范围内作全行程动作，这种过程控制系统称为分程控制系统。

9、均匀控制系统：是指两个工艺参数在规定范围内能缓慢地、均匀地变化，使前后设备在物料供求上相互兼顾、均匀协调的系统。

二、填空题1、过程控制系统的设计必须满足三点要求，即安全性、经济性、稳定性。

2、过程控制系统动态质量指标主要有调节时间（过渡过程时间）s t 、衰减比n （衰减率ϕ）、最大偏差A （超调量σ）、峰值时间p t 。

3、测试对象动态特性的实验方法主要有时域法（响应曲线法）、统计相关法、最小二乘法。

4、执行器可以分为三大类，它们是气动执行器、液动执行器、电动执行器。

5、当控制系统中存在大而繁杂的扰动时，PID 调节器不应采用微分作用。

6、调节阀的流量特性有直线流量特性、对数（等百分比）流量特性、快开流量特性、抛物线流量特性四种。

7、单容被控对象的动态特性一般都是一阶惯性环节。

湘大过控

1分，共10分）1、临界比例度法2、温差电动势3、3-104、移位寄存器5、硬手动6、0.57、反向 8.PI 9、4：1～10：1 10、0()()(1)s s G s G s e τ-=- 1．调节器参数工程整定法包括有临界比例度法、衰减曲线法、反应曲线法。

2．热电偶回路中的热电动势由接触电动势和温差电动势两部分组成。

3. 串级控制系统中，为避免主、副回路间的共振，主、副时间常数比0102/T T 在 3-10 范围内。

4． M 序列的产生通常有两种方法，一是用移位寄存器产生，二是用软件实现。

5．在DDZ-III 型仪表中，软手动切换到硬手动需平衡才能做到无扰动切换。

6．某台测温仪表的测温范围为200～1200℃，根据工艺要求，温度指示值的最大绝对误差不得超过±7℃，应选择仪表的精度等级为 0.5 级才能满足以上要求。

仪表的精度用仪表的最大引用误差δmax （即仪表的最大允许误差δ允）来表示，即 ∆max —仪表在测量范围内的最大绝对误差；仪表精度等级a （去掉仪表误差的“±”号和“%”）a=0.005，0.02，0.05；0.1，0.2，( 0.4)，0.5； Ⅰ级标准表 Ⅱ级标准表仪表的基本误差： ∆max=仪表量程⨯a%目前，我国生产的仪表常用的精确度等级有0.001, 0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5, 4.0等。

精度等级数值越小，就表征该仪表的精确度等级越高，也说明该仪表的精确度越高。

7．对过程施加一阶跃输入信号，若在开始一段时间内，过程的输出先降后升或先升后降，则称其是具有反向特性的被控过程。

8. 当广义过程控制通道时间常数较小，负荷变化不大，但工艺要求无静差时，应选用PI 调节。

7. 当广义过程控制通道时间常数较大或容量滞后较大，应引入微分调节。

9. 为了保证过程控制系统有一定的稳定裕度，一般要求衰减比为 4：1～10：1 。

19年西南大学春[1080]《过程控制》--答案

1080 20191判断题1、控制系统的精度首先要受到给定与反馈检测精度的约束。

1. A.√2. B.×2、PID指比例加积分加微分的控制器，兼具比例、积分与微分的优点。

1. A.√2. B.×3、副回路控制器的比例度应尽可能小，以错开主副环的工作频率，避免“共振”。

1. A.√2. B.×4、设计控制系统时，被控对象的模型一般不超过三阶。

（1. A.√2. B.×5、PI调节规律能够减少（或消除）余差，但会减慢过渡过程，增加超调量。

1. A.√2. B.×6、在选择控制变量时，应使控制通道的比例系数适当大，时间常数适当小。

1. A.√2. B.×7、只要过程特性有一定范围的变化，自适应控制都是必要的。

1. A.√2. B.×8、开环控制没有检测元件，信号的流向不能形成闭合回路。

1. A.√2. B.×9、引入副回路，等效时间常数降低，有助于提高系统的平稳性。

1. A.√2. B.×10、PID的控制规律是自动控制系统中应用最广泛的控制规律。

1. A.√2. B.×11、过程控制系统中，检测变送环节是必不可少的。

1. A.√2. B.×12、在选择控制变量时，应使干扰通道的比例系数适当小，时间常数适当大。

1. A.√2. B.×13、数字PID存在积分饱和，可以通过积分分离法有效解决。

1. A.√2. B.×14、被控对象的模型并不一定要求很准确。

1. A.√2. B.×15、检测元件应保证其滞后时间常数尽可能的小，以免影响控制系统的精度。

1. A.√2. B.×16、过程控制系统的性能应设计得尽可能高。

1. A.√2. B.×17、二阶惯性系统的阶跃响应是单调上升的指数曲线，无超调。

1. A.√2. B.×18、响应曲线法是开环测试下进行的，实验简单易操作。

过控习题参考答案

第一章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？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。

1.2 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。

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？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。

1.5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。

过控作业

《过程控制A 》作业题2一、填空题1. 建立被控过程数学模型的方法通常分为和两大类。

2. 反馈调节器是根据进行控制的，而前馈补偿器则是根据量进行控制的，应用前馈调节的必要条件是扰动量必须是可的。

3. 根据过程阶跃响应曲线形状，被控过程动态特性分为有自衡率和无自衡率特性两大类。

前者可用三个参数描述，它们分别是、和。

4. 过程控制系统主要由、、和四部分组成。

5. 在设计单回路控制系统时，选择控制参数的原则应使过程控制通道的要大些，要小些，愈小愈好；对扰动通道的要小些，要大些，存在与否对系统无影响。

6. 调节器参数工程整定方法有、和。

7. 串级调节系统对扰动具有很强的抗干扰能力；前馈调节通常用来克服。

8. 已知某水槽的阶跃响应曲线如下：若用一阶惯性环节来近似该对象，则对象的传递函数为；其中K= ，T= ，τ = 。

二、选择题（将所选答案前的字母涂黑）1. 某被控过程有三个可供选择的输入量u 1、u 2和u 3，它们对输出量y 的传递函数分别近似为()()[]514)()(1++=s s s u s y ()14)()(3+=s s u s y ()14)()(2.02+=-s e s u s y sh从控制角度出发，理想的控制参数应是：[A] u1 [B] u2 [C] u3[D] u2和u32.若选择u1为控制参数，为使系统无余差并获得良好的动态品质，调节器的控制规律应选用：[A] I[B] PD[C] PI [D] PID3.图示串级控制系统方框图该系统最有效克服的扰动是：[A] F1 [B] F2 [C] F3[D] F1和F2若某系统方框图如下：4.调节器W C(S)的控制规律为：[A] PID[B] PD[C] P [D] PI5.若图中所示曲线为调节器的单位阶跃响应曲线，则调节器的比例带δ为：[A] 200% [B] 100% [C] 50% [D] 25%6.如果W1(S)、W2(S)和W3(S)均可看作一阶惯性环节，其时间常数分别为T1、T2和T3。