模拟试卷:过程控制仪表与系统
过程控制模拟考试题
过程控制模拟考试题过程控制模拟试题(⼀)1、什么是过程控制系统? 其基本分类⽅法有哪⼏种? (5分)2、什么是机理分析法建模? 该⽅法有何特点? (5分)3、何谓调节阀的流通能⼒?对数流量特性有何特点?(5分)4、何谓单回路系统?说明组成单回路系统各部分的作⽤。
(10分)5、选择调节器控制规律的依据是什么? 若已知过程的数学模型,怎样来选择PID控制规律? (10分)6、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。
(10分)7、试推导单容过程数学模型(输⼊量为q1,被控量为h1)。
(15分)8、某⽣产过程中,冷物料通过加热炉对其进⾏加热。
热物料温度必须满⾜⽣产⼯艺要求,故设计下图所⽰温度控制系统流程图。
试画出其框图,并确定调节阀的⽓开、⽓关形式和调节器的正、反作⽤。
(20分)加热炉9、对于下图所⽰的加热炉串级控制系统,试画出系统的结构框图,并分析其⼯作过程。
与单回路系统相⽐,串级控制系统有哪些主要特点?(20分)过程控制模拟试题(⼀)答案1、答案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过程检测控制仪表两部分组成的。
按过程控制系统的结构特点可进⾏如下分类:1)反馈控制系统:反馈控制系统是根据系统被控量的偏差进⾏⼯作的,偏差值是控制的依据,最后达到消除或减⼩偏差的⽬的。
2)前馈控制系统:前馈控制系统直接根据扰动量的⼤⼩进⾏⼯作,扰动是控制的依据。
由于它没有被控量的反馈,所以也称为开环控制系统。
3)前馈—反馈控制系统(复合控制系统):开环前馈控制的最主要的优点是能针对主要扰动及时迅速地克服其对被控参数的影响;对于其余次要扰动,则利⽤反馈控制予以克服,使控制系统在稳态时能准确地使被控量控制在给定值上。
按给定值信号的特点可进⾏如下分类:1)定值控制系统:就是系统被控量的给定值保持在规定值不变,或在⼩范围附近不变。
自动化仪表与过程控制练习题及参考答案
一、填空题1、过程控制系统一般由 控制器 、 执行器 、 被控过程 和测量变送等环节组成。
2、仪表的精度等级又称 准确度级 ,通常用 引用误差 作为判断仪表精度等级的尺度。
3、过程控制系统动态质量指标主要有 衰减比n 、 超调量σ 和过渡过程时间s t ;静态质量指标有 稳态误差e ss 。
4、真值是指被测变量本身所具有的真实值,在计算误差时,一般用 约定真值 或 相对真值 来代替。
5、根据使用的能源不同,调节阀可分为 气动调节阀 、 电动调节阀 和 液动调节阀 三大类。
6、过程数学模型的求取方法一般有 机理建模 、 试验建模 和混合建模。
7、积分作用的优点是可消除 稳态误差(余差),但引入积分作用会使系统 稳定性 下降。
8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为 单闭环比值控制 、 双闭环比值控制 和 变比值控制 三种。
9、Smith 预估补偿原理是预先估计出被控过程的 数学模型 ,然后将预估器并联在被控过程上,使其对过程中的 纯滞后 进展补偿。
10、随着控制通道的增益K 0的增加,控制作用 增强 ,克制干扰的能力 最大 , 系统的余差 减小 ,最大偏差 减小 。
11、从理论上讲,干扰通道存在纯滞后, 不影响 系统的控制质量。
12、建立过程对象模型的方法有 机理建模 和 系统辨识及参数估计 。
13、控制系统对检测变送环节的根本要求是 准确 、 迅速 和 可靠 。
14、控制阀的选择包括 构造材质的选择、 口径的选择 、 流量特性的选择 和 正反作用的选择。
15、防积分饱和的措施有 对控制器的输出限幅 、限制控制器积分局部的输出和 积分切除法。
16、如果对象扰动通道增益f K 增加,扰动作用 增强 ,系统的余差 增大 ,最大偏差 增大 。
17、在离心泵的控制方案中,机械效率最差的是 通过旁路控制 。
二、名词解释题1、衰减比答:衰减比n 定义为:衰减比是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。
为保证系统足够的稳定程度,一般取衰减比为4:1~10:1。
过程控制系统与仪表练习题
第1章思考题与习题1-1 过程控制有哪些主要特点?解答: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: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:1-5 什么是定值控制系统?解答: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:1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。
为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性?解答:1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些?各自的定义是什么?解答:。
第2章思考题与习题2-3 某压力表的测量范围为0~10MPa,精度等级为1.0级。
试问此压力表允许的最大绝对误差是多少?若用标准压力计来校验该压力表,在校验点为5MPa时,标准压力计上读数为5.08MPa,试问被校压力表在这一点上是否符合1级精度,为什么?解答:2-5 有两块直流电流表,它们的精度和量程分别为1) 1.0级,0~250mA2)2.5级,0~75mA现要测量50mA的直流电流,从准确性、经济性考虑哪块表更合适?2-11 某DDZ-Ⅲ型温度变送器输入量程为200~1000℃,输出为4~20mA。
当变送器输出电流为10mA时,对应的被测温度是多少?2-12 试简述弹簧管压力计的工作原理。
现有某工艺要求压力范围为1.2±0.05MPa,可选用的弹簧管压力计精度有1.0、1.5、2.0、2.5和4.0五个等级,可选用的量程规格有0~1.6MPa、0~2.5MPa和0~4MPa。
请说明选用何种精度和量程(见附录E)的弹簧管压力计最合适?2-19 为什么说转子流量计是定压式流量计?而差压式流量计是变压降式流量计?2-22 电磁流量计的工作原理是什么?它对被测介质有什么要求?2-24 超声波流量计的特点是什么?2-28 超声波液位计适用于什么场合?第3章 习题与思考题3-1 什么是控制器的控制规律?控制器有哪些基本控制规律?3-3 比例控制为什么会产生余差?3-4 试写出积分控制规律的数学表达式。
自动化仪表与过程控制试题(含答案)
自动化仪表与过程控制试题(含答案)自动化仪表与过程控制试题题号一二三四五总分得分得分评卷人一、填空题(每空1分,共20分)1、测量温度的方法虽然很多,但从感受温度的途径来分,可以分为两大类:一类是( )的,即通过测温元件与被测物体的接触而感知物体的温度;另一类是( )的,即通过接收被测物体发出的辐射热来判断温度。
2、电动温度变送器,核心都是一个直流低电平电压—电流变换器,大体上都可分为( )、( )及( )三部分。
3、调节器的输出电路是一个电压—电流转换器,还承担( )的任务。
4、在数字控制系统中,当需要限制输出量的变化速率,以及需要实现自动/手动无扰切换等场合,使用增量算式有许多便利之处,所以有些控制系统中不直接计算y,而先算出( )。
n5、SLPC单回路控制器是按( )或( )的定周期节拍工作的。
6、DCS系统常采用多主站的令牌传送方式,在系统内,各( )和( )的地位都是相同的,没有固定的主站与从站划分。
7、集散控制系统的操作站主要有三大功能,即以系统生成、维护为主的( )功能,以监视、运行、记录为主的( )功能,以及与现场控制站和上位计算机交换信息的( )功能。
8、从结构来说,执行器一般由( )和( )两部分组成。
9、目前,用来测定对象动态特性的实验方法主要有( )、( )和( )三种。
10、为了克服用白色噪声作为输入,估算脉冲响应函数需要较长时间,可以采用( )信号作为输入探测信号。
得分评卷人二、判断题(每题1分,共10分)1、比例度P是一个无因次量,它表示在只有比例作用的情况下,能使输出量作满量程变化的输入量相对变化的百分数。
( )2、DDZ-?型调节器的运算电路是PD与PID两个运算电路串联组成的。
( )3、在混合过程PID算法的混合过程中要求的是瞬时流量的正负偏差积分为零( ) 4、SLPC型单回路控制器的指令共有46种。
( ) 5、一个功能块参数可分为三类:输入参数,输出参数及外含参数。
过程控制与自动化仪表试题
过程控制与自动化仪表试题过程控制与自动化仪表试题一(填空:1(过程控制仪表按信号分(模拟式)、(数字式)两大类。
2(测定对象动态特性的实验方法主要有(时域测定法)、(频域测定法)、(统计研究法)。
3(电接点压力表在压力低于下限或压力高于上限时均可发出(报警信号)。
4(气体压力变送器可分为两大类,分别是按(位移平衡)原理构成的压力变送器和按(力平衡)原理构成的压力变送器。
5(.过程控制系统的分类(开环控制系统)、(闭环控制系统)。
6(浮筒式液位计测量液位是基于(阿基米德)原理。
7(过程控制仪表的主体是(气动控制仪表)、(电动控制仪表)。
8(反馈分为(正)反馈和(负)反馈。
9(调节器的比例度越大,则放大倍数(越小),调节作用就(越弱),余差也(越大)。
10(差压式流量计包括(节流装置)、(导压管)、(变送器)三部分。
11(自动调节系统常用的参数整定方法有(经验法)、(衰减曲线法)、(临界比例度法)、(反应曲线法)。
12(构成A/D转换器的方法有:(计数式A/D转换)、(逐次逼近型A/D转换)、(双积分式A/D转换)、(并行A/D转换)、(串-并行A/D转换)。
13(在生产过程中应用的基本控制规律主要有(位式控制)、(比例控制)、(积分控制)、(微分控制)。
14(过程控制仪表按结构形式分(基地式控制仪表)、(单元组合式控制仪表)、(组装式综合控制装置)、(集散控制系统)、(现场总线控制系统)。
15(温度变送器有(毫伏变送器)、(热电阻温度变送器)、(热电偶温度变送器)几种类型。
16.自动控制系统由被控对象、检测元件(包括变送器) 、调节器和调节阀, 部分组成。
17.常见的比值控制系统有单闭环比值、双闭环比值和串级比值3种。
二(选择题。
1(热电偶供电为:(1)A)直流 B)交流 C)三相交流 D)不供电2(向差压变送器的正、负压室同时输入相同的的压力时,变送器的输出零位产生偏移,偏移值随着静压的增加而发生变化,这种由于静压而产生的误差叫什么,(1)1)静压误差3(电容式差压变送器无输出时可能原因是(1、2)1)无电压供给 2)无压力差 3)线性度不好三、简答题1. 温度测量有哪几种常用元件,答:温度测量的常用元件有4种,它们是:热电阻、热电偶、双金属温度计、膨胀温度计。
过程控制系统试卷及答案
过程控制系统试卷及答案Credit is the best character, there is no one, so people should look at their character first.过程控制系统试卷C卷一、填空题每空1.5分本题33分1、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环组成..2、过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成..3、压力检测的类型有三种;分别为:弹性式压力检测、应变式压力检测、压阻式压力检测..4、气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类..5、根据使用的能源不同;调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀三大类..6、过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模..7、积分作用的优点是可消除稳态误差余差;但引入积分作用会使系统稳定性下降..8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭环比值控制和变比值控制三种..9、造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用;外因是控制器长期存在偏差..二、名词解释题每小题5分本题15分1、过程控制:指根据工业生产过程的特点;采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具;应用控制理论; 设计工业生产过程控制系统;实现工业生产过程自动化..2、串级控制系统:值采用两个控制器串联工作;主控制器的输出作为副控制器的设定值;由副控制器的输入去操纵调节阀;从而对住被控变量具有更好的控制效果..3、现场总线:是指将现场设备与工业控制单元、现场操作站等互联而成的计算机网络;具有全数字化、分散、双向传输和多分枝的特点;是工业控制网络向现场级发展的产物..三、简答题每小题8分本题32分1、什么是PID;它有哪三个参数;各有什么作用怎样控制答: PID是比例-积分-微分的简称..其三个参数及作用分别为: 1比例参数KC;作用是加快调节;减小稳态误差.. 2积分参数Ki;作用是减小稳态误差;提高无差度 3微分参数Kd;作用是能遇见偏差变化趋势;产生超前控制作用;减少超调量;减少调节时间.. 2、前馈与反馈的区别有哪些答:1控制依据:反馈控制的本质是“基于偏差来消除偏差”;前馈控制是“基于扰动消除扰动对被控量的影响”..2控制作用发生时间方面:反馈控制器的动作总是落后于扰动作用的发生;是一种“不及时”的控制;扰动发生后;前馈控制器及时动作..3控制结构方面:反馈为闭环控制;存在稳定性问题;即使闭环环节中每个系统都是稳定的;但闭环后稳定与否;还需要进一步分析;前馈属于开环控制;各环节稳定;系统必然稳定..4校正范围方面:反馈对各种扰动都有校核作用;前馈;只对被校核的前馈扰动有校正作用;其他则没有..5控制规律方面:反馈通常是P PI PD PID等典型规律;前馈控制规律较为复杂;不好掌握..3、控制器正反方向判断答:所谓作用方向;就是指输入作用后;输出的变化方向..当输入增加时;输出也增加;则成该环节为“正环节”;反之;当输入增加时;输出减少;则称“反作用”..具体步骤1;判断被控对象的正/反作用那个方向;主要由工艺机理确定..2确定执行器的正/反作用方向由安全工艺条件决定..3确定广义对象的正/反作用方向4确定执行器的正/反作用方向4、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、分析与计算题第1小题8分;第2小题12分本题20分1、本小题8分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: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、本小题12分如下图所示的液体储罐;设进水口和出水口的体积流量分别是 q1和 q o ; 输出变量为液位h;储罐的横截面积为A ..试建立该液体储罐的动态数学模型 HS/Q t S过程控制试题库答案一;填空题1.一般一个简单控制系统由检测/变送装置、被控对象、调节器和执行机构组成..2.过程控制系统常用的参数整定方法有:经验法、衰减曲线法、稳定边界法/临界比例度法和响应曲线法..3.在PID调节器中;调节器的Kc越大;表示调节作用越强;Ti值越大;表示积分作用减弱;Td值越大表示微分作用增强..4.常见的过程计算机控制系统分为下列几种典型形式:操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督计算机控制系统、集散控制系统和现场总线控制系统..5.在闭环控制系统中;根据设定值的不同形式;又可分为定值控制系统;随动控制系统和程序控制系统..1定值控制系统特点:设定值是固定不变;作用:保证在扰动作用下使被控变量始终保持在设定值上..2随动控制系统特点:设定值是一个变化量;作用:保证在各种条件下系统的输出及时跟踪设定值变化..3程序控制系统特点:设定值是一个按一定时间程序变化的时间函数;作用:保证在各种条件下系统的输出按规定的程序自动变化..6.热电偶温度计的基本组成部分部分是热电偶、测量仪表、连接热电偶和测量仪表的导线..7.串级控制系统能迅速克服进入副回路的扰动;改善主控制器的广义对象特性;容许副回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系统的控制品质..8定值控制系统是按偏差进行控制的;而前馈控制是按扰动进行控制的;前者是闭环控制;后者是开环控制..9.保证控制系统成为负反馈10.干扰量的变化11.正确;迅速;可靠12.改善动态性能13.微分二;选择题1.由于微分调节规律有超前作用;因此调节器加入微分作用主要是用来C:A.克服调节对象的惯性滞后时间常数T;容量滞后τc和纯滞后τ0.B.克服调节对象的纯滞后τ0.C.克服调节对象的惯性滞后时间常数T;容量滞后τc3.定值调节是一种能对A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D.设定值的变化4.定值调节系统是X环调节;前馈系统是X环调节B..A.开;闭B.闭;开C.开;开D.闭;闭5.调节系统在纯比作用下已整定好;加入积分作用后;为保证原稳定度;此时应将比例度A..A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小6.成分、温度调节系统的调节规律;通常选用C..A.PIB.PDC.PID7..流量、压力调节系统的调节规律;通常选用A..A.PIB.PDC.PID8.液位调节系统的调节规律;通常选用D..A.PIB.PDC.PIDD.P9.A10.调节系统中调节器正、反作用的确定是根据B: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..11.单纯的前馈调节是一种能对C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12.定值调节是一种能对A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13.热电偶温度计CA是利用两个相互接触金属导体的温差电动势特性进行测温的..B是利用两个相互接触金属导体的接触电动势特性进行测温的..C是利用两个相互接触金属导体的温差电动势和接触电动势特性进行测温的..D是利用两个非接触金属导体的温差电动势和接触电动势特性进行测温的..14.下面的叙述中哪一个是最为合理的DA控制系统的时间滞后现象主要是由于被控对象的惯性特性引起的..B控制系统的时间滞后现象主要是由于检测装置的安装位置引起的..C控制系统的时间滞后现象对控制系统的稳定性无影响..D以上三种叙述都不完整..15.D16.DCS的中文含意是:BA比例、积分、微分控制..B分布式控制系统..C可编程序控制器..D以上三个都不正确..三.判断1.×2.与DCS相比;Fieldbus的主要技术优点之一是实现了控制系统彻底的分散√3.热电阻温度计需要进行冷端补偿才能正常工作..×4.PID的含义是比例、积分和微分..√5.前馈控制系统是一种定值控制;一般情况下前馈控制可以单独使用..×6.用Smith补偿器来处理大时延控制对象时;不必要提供精确的对象数学模型..×7.被控对象特性是指被控对象输入与输出之间的关系..√8.串级控制系统中的副控制器给定值是由主控制器的输出决定的;所以副控制器相当于一个闭环定值控制系统..×9.衰减比n表示系统过渡过程曲线变化两个周期后的衰减快慢..×10.热电阻温度计和热电偶温度计一样;测温时需要进行温度补偿..×11.一个单回路控制系统由控制器、执行器、检测变送装置和被控对象组成..√12.在比值控制系统中;一般选择易调节的量为主变量;易测量的量为副变量..×18.DDC的中文含义是直接数字控制.. √19.被控对象的动态特性是描述被控对象输入输出关系动态特征的.. √ 20.串级控制系统适用于容量滞后较小的生产工艺过程.. ×21.前馈控制系统一般可单独使用;因为其控制精度高;且不受外界干扰影响..×22.前馈控制与定值控制的原理相同;都是以偏差进行调解的.. ×23.被控对象的存滞后时间常数是由于其自身的惯性特性引起的.. ×24.在串级控制中;副控制器的输入值为主控制器的输出.. √四.简答题13.什么是定值控制系统答案: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..14.什么是随动控制系统答案: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..15.什么是程序控制系统答案: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..16.什么是调节被控对象;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R减去测量值Y作为偏差e;即e=R-Y;给定值R大于测量值Y时为正偏差;而给定值R小于测量值Y时为负偏差..17.简述建立对象的数学模型两种主要方法:每写出1 种方法的得2分答案:一是机理分析法:机理分析法是通过对对象内部运动机理的分析;根据对象中物理或化学变化的规律比如三大守恒定律等;在忽略一些次要因素或做出一些近似处理后推导出的对象特性方程..通过这种方法得到的数学模型称之为机理模型;它们的表现形式往往是微分方程或代数方程.. 二是实验测取法:实验测取法是在所要研究的对象上;人为施加一定的输入作用;然后;用仪器测取并记录表征对象特性的物理量随时间变化的规律;即得到一系列实验数据或实验曲线..然后对这些数据或曲线进行必要的数据处理;求取对象的特性参数;进而得到对象的数学模型..18. 写出一个带有纯时间滞后的一阶惯性线性定常被控对象的传递函数表达式;说明个参数含义 K——放大系数——滞后时间——惯性时间常数 19.答:如果有一个输入量作用于过程;通过过程后被放大K倍.. 20.答:时间常数越大;系统反应越慢;T越小;系统反应越快.. 21.答:当输入量输入受控过程时;受控变量并没有马上动作;而是需要一定的时间才发生变化.. 22.答:机理分析法是通过对过程内部运行机理的分析;根据其物理或化学变化规律;在忽略一些次要因素或做出一些近似处理后得到过程特性方程;其表现形式往往是微分方程或代数方程..这种方法完全依赖先验知识;所得到的模型称为理模型..机理分析法一般限于简单过程的数学模型建立..23.简述用机理分析方法建立被控对象数学模型的步骤机理建模的一般步骤如下:1)根据实际工作情况和生产过程要求;确定过程的输入变量和输出变量..2 依据过程的内在机理;利用适当的定理定律;建立原始方程..3 确定原始方程式中的中间变量;列写出中间变量与其他因素之间的关系..4 消除中间变量;即得到输入输出变量的微分方程..5 若微分方程是非线性的;则需要进行线性处理..6 标准化;将于输入有关的各项放在等号右边;与输出有关的各项放在等号左边;并按降幂排序..24简述建立被控对象数学模型的实验测试方法实验测取法是在所要研究的对象上;人为施加一定的输入作用;然后;用仪器测取并记录表征对象特性的物理量随时间变化的规律;即得到一系列实验数据或实验曲线..然后对这些数据或曲线进行必要的数据处理;求取对象的特性参数;进而得到对象的数学模型..25建立被控对象数学模型的常用实验测试方法有哪些主要有阶跃信号法和矩形脉冲法26.什么叫绝对压力、表压及真空度它们的相互关系是怎样的答案:绝对压力:绝对真空下的压力称为绝对零压;以绝对零压为基准来表示的压力叫绝对压力.. 表压力:当绝对压力大于大气压力时;绝对压力高于大气压力的数值称为表压力;简称表压.. 真空度:当绝对压力小于大气压力时;绝对压力低于大气压力的数值称为真空度或负压..27.简述PID调节器cK、iT和dT的作用是什么答案:在PID调节器中;cK越大;表示调节作用越强;iT值越大;表示积分作用减弱;dT值越大表示微分作用增强..28.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.. 解决这一问题合理的措施是采用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..29.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..30.通常在什么场合下选用比例P;比例积 PI;比例积分微分PID调节规律答案:比例调节规律适用于负载变化较小;纯滞后不太大而工艺要求不高又允许有余差的调节系统.. 比例积分调节规律适用于对象调节通道时间常数较小;系统负载变化不大需要消除干扰引起的余差;纯滞后不大时间常数不是太大而被调参数不允许与给定值有偏差的调节系统.. 比例积分调节规律适用于容量滞后较大;纯滞后不太大;不允许有余差的对象..31.试简述临界比例度法及其特点..答案:临界比例度法是在纯比例运行下通过试验;得到临界比例度靠和临界周期Tk;然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值.. 这种方法比较简单、易于掌握和判断;适用于一般的控制系统..但是不适用于临界比例度小的系统和不允许产生等幅振荡的系统;否则易影响生产的正常进行或造成事故..32.试简述衰减曲线法及其特点..答案:衰减曲线法是在纯比例运行下通过使系统产生衰减震荡;得到衰减比例度s和衰减周期sT或上升时间升T;然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值.. 这种方法比较简便;整定质量高;整定过程安全可靠;应用广泛;但对于干扰频繁;记录曲线不规则的系统难于应用..33.什么是检测元件能将被测的变量参数直接转换成适合于测量形式的元件或器件.. 例如;测量温度的检测元件热电偶;能将温度转换成毫伏信号;用于显示和控制..34.什么是变送器传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称;通常由敏感元件和转换元件组成.. 当传感器的输出为规定的标准信号时;则称为变送器..。
过程控制系统试卷及答案
过程控制系统试卷C卷一、填空题每空1.5分本题33分1、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环组成;2、过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成;3、压力检测的类型有三种,分别为:弹性式压力检测、应变式压力检测、压阻式压力检测;4、气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类;5、根据使用的能源不同,调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀三大类;6、过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模;7、积分作用的优点是可消除稳态误差余差,但引入积分作用会使系统稳定性下降;8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭环比值控制和变比值控制三种;9、造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用,外因是控制器长期存在偏差;二、名词解释题每小题5分本题15分1、过程控制:指根据工业生产过程的特点,采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具,应用控制理论, 设计工业生产过程控制系统,实现工业生产过程自动化;2、串级控制系统:值采用两个控制器串联工作,主控制器的输出作为副控制器的设定值,由副控制器的输入去操纵调节阀,从而对住被控变量具有更好的控制效果;3、现场总线:是指将现场设备与工业控制单元、现场操作站等互联而成的计算机网络,具有全数字化、分散、双向传输和多分枝的特点,是工业控制网络向现场级发展的产物;三、简答题每小题8分本题32分1、什么是PID,它有哪三个参数,各有什么作用怎样控制答:PID是比例-积分-微分的简称;其三个参数及作用分别为:1比例参数KC,作用是加快调节,减小稳态误差; 2积分参数Ki,作用是减小稳态误差,提高无差度3微分参数Kd,作用是能遇见偏差变化趋势,产生超前控制作用,减少超调量,减少调节时间;2、前馈与反馈的区别有哪些答:1控制依据:反馈控制的本质是“基于偏差来消除偏差”,前馈控制是“基于扰动消除扰动对被控量的影响”;2控制作用发生时间方面:反馈控制器的动作总是落后于扰动作用的发生,是一种“不及时”的控制;扰动发生后,前馈控制器及时动作;3控制结构方面:反馈为闭环控制,存在稳定性问题,即使闭环环节中每个系统都是稳定的,但闭环后稳定与否,还需要进一步分析;前馈属于开环控制,各环节稳定,系统必然稳定;4校正范围方面:反馈对各种扰动都有校核作用;前馈,只对被校核的前馈扰动有校正作用,其他则没有;5控制规律方面:反馈通常是P PI PD PID等典型规律;前馈控制规律较为复杂,不好掌握;3、控制器正反方向判断答:所谓作用方向,就是指输入作用后,输出的变化方向;当输入增加时,输出也增加,则成该环节为“正环节”,反之,当输入增加时,输出减少,则称“反作用”;具体步骤1,判断被控对象的正/反作用那个方向,主要由工艺机理确定;2确定执行器的正/反作用方向由安全工艺条件决定;3确定广义对象的正/反作用方向4确定执行器的正/反作用方向4、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、分析与计算题第1小题8分,第2小题12分本题20分1、本小题8分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: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、本小题12分如下图所示的液体储罐,设进水口和出水口的体积流量分别是q1和q o, 输出变量为液位h,储罐的横截面积为A ;试建立该液体储罐的动态数学模型HS/Q t S过程控制试题库答案一,填空题1.一般一个简单控制系统由检测/变送装置、被控对象、调节器和执行机构组成; 2.过程控制系统常用的参数整定方法有:经验法、衰减曲线法、稳定边界法/临界比例度法和响应曲线法; 3.在PID调节器中,调节器的Kc 越大,表示调节作用越强,Ti值越大,表示积分作用减弱,Td值越大表示微分作用增强; 4.常见的过程计算机控制系统分为下列几种典型形式:操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督计算机控制系统、集散控制系统和现场总线控制系统;5.在闭环控制系统中,根据设定值的不同形式,又可分为定值控制系统,随动控制系统和程序控制系统; 1 定值控制系统特点:设定值是固定不变;作用:保证在扰动作用下使被控变量始终保持在设定值上; 2 随动控制系统特点:设定值是一个变化量;作用:保证在各种条件下系统的输出及时跟踪设定值变化; 3 程序控制系统特点:设定值是一个按一定时间程序变化的时间函数;作用:保证在各种条件下系统的输出按规定的程序自动变化; 6.热电偶温度计的基本组成部分部分是热电偶、测量仪表、连接热电偶和测量仪表的导线;7.串级控制系统能迅速克服进入副回路的扰动,改善主控制器的广义对象特性,容许副回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系统的控制品质;8 定值控制系统是按偏差进行控制的,而前馈控制是按扰动进行控制的;前者是闭环控制,后者是开环控制; 9.保证控制系统成为负反馈 10.干扰量的变化 11.正确,迅速,可靠 12.改善动态性能 13.微分二,选择题1. 由于微分调节规律有超前作用,因此调节器加入微分作用主要是用来C: A.克服调节对象的惯性滞后时间常数T,容量滞后τc和纯滞后τ0. B.克服调节对象的纯滞后τ0.C.克服调节对象的惯性滞后时间常数T,容量滞后τc3. 定值调节是一种能对A 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 D. 设定值的变化4. 定值调节系统是X环调节,前馈系统是X环调节 B ;A.开,闭 B.闭,开 C.开,开 D.闭,闭5. 调节系统在纯比作用下已整定好,加入积分作用后,为保证原稳定度,此时应将比例度A; A.增大 B.减小 C.不变D.先增大后减小6. 成分、温度调节系统的调节规律,通常选用C; A. PI B. PD C. PID7. .流量、压力调节系统的调节规律,通常选用A ; A. PI B. PD C. PID8. 液位调节系统的调节规律,通常选用D ; A. PI B. PD C. PID D. P9. A10. 调节系统中调节器正、反作用的确定是根据B: 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;11. 单纯的前馈调节是一种能对C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12. 定值调节是一种能对A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13. 热电偶温度计 CA 是利用两个相互接触金属导体的温差电动势特性进行测温的;B 是利用两个相互接触金属导体的接触电动势特性进行测温的;C 是利用两个相互接触金属导体的温差电动势和接触电动势特性进行测温的;D 是利用两个非接触金属导体的温差电动势和接触电动势特性进行测温的;14. 下面的叙述中哪一个是最为合理的DA 控制系统的时间滞后现象主要是由于被控对象的惯性特性引起的;B 控制系统的时间滞后现象主要是由于检测装置的安装位置引起的;C 控制系统的时间滞后现象对控制系统的稳定性无影响;D 以上三种叙述都不完整; 15. D16. DCS的中文含意是:BA 比例、积分、微分控制;B 分布式控制系统;C 可编程序控制器;D 以上三个都不正确;三.判断1.×2.与DCS相比,Fieldbus的主要技术优点之一是实现了控制系统彻底的分散√3.热电阻温度计需要进行冷端补偿才能正常工作; ×4.PID的含义是比例、积分和微分; √5.前馈控制系统是一种定值控制,一般情况下前馈控制可以单独使用; ×6.用Smith补偿器来处理大时延控制对象时,不必要提供精确的对象数学模型;×7.被控对象特性是指被控对象输入与输出之间的关系; √8.串级控制系统中的副控制器给定值是由主控制器的输出决定的,所以副控制器相当于一个闭环定值控制系统; ×9.衰减比n表示系统过渡过程曲线变化两个周期后的衰减快慢; ×10.热电阻温度计和热电偶温度计一样,测温时需要进行温度补偿; ×11.一个单回路控制系统由控制器、执行器、检测变送装置和被控对象组成;√ 12.在比值控制系统中,一般选择易调节的量为主变量,易测量的量为副变量;×18.DDC的中文含义是直接数字控制; √19.被控对象的动态特性是描述被控对象输入输出关系动态特征的; √20.串级控制系统适用于容量滞后较小的生产工艺过程; ×21.前馈控制系统一般可单独使用,因为其控制精度高,且不受外界干扰影响;×22.前馈控制与定值控制的原理相同,都是以偏差进行调解的; ×23.被控对象的存滞后时间常数是由于其自身的惯性特性引起的; ×24.在串级控制中,副控制器的输入值为主控制器的输出; √四.简答题13.什么是定值控制系统答案: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;14.什么是随动控制系统答案: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;15.什么是程序控制系统答案: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;16.什么是调节被控对象,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R减去测量值Y作为偏差e,即e=R-Y,给定值R大于测量值Y时为正偏差,而给定值R小于测量值Y时为负偏差;17.简述建立对象的数学模型两种主要方法:每写出1 种方法的得2分答案:一是机理分析法:机理分析法是通过对对象内部运动机理的分析,根据对象中物理或化学变化的规律比如三大守恒定律等,在忽略一些次要因素或做出一些近似处理后推导出的对象特性方程;通过这种方法得到的数学模型称之为机理模型,它们的表现形式往往是微分方程或代数方程; 二是实验测取法:实验测取法是在所要研究的对象上,人为施加一定的输入作用,然后,用仪器测取并记录表征对象特性的物理量随时间变化的规律,即得到一系列实验数据或实验曲线;然后对这些数据或曲线进行必要的数据处理,求取对象的特性参数,进而得到对象的数学模型;18. 写出一个带有纯时间滞后的一阶惯性线性定常被控对象的传递函数表达式,说明个参数含义K——放大系数——滞后时间——惯性时间常数19.答:如果有一个输入量作用于过程,通过过程后被放大K倍; 20.答:时间常数越大,系统反应越慢,T 越小,系统反应越快; 21.答:当输入量输入受控过程时,受控变量并没有马上动作,而是需要一定的时间才发生变化; 22.答:机理分析法是通过对过程内部运行机理的分析,根据其物理或化学变化规律,在忽略一些次要因素或做出一些近似处理后得到过程特性方程,其表现形式往往是微分方程或代数方程;这种方法完全依赖先验知识,所得到的模型称为理模型;机理分析法一般限于简单过程的数学模型建立;23.简述用机理分析方法建立被控对象数学模型的步骤机理建模的一般步骤如下:1)根据实际工作情况和生产过程要求,确定过程的输入变量和输出变量;2 依据过程的内在机理,利用适当的定理定律,建立原始方程;3 确定原始方程式中的中间变量,列写出中间变量与其他因素之间的关系;4 消除中间变量,即得到输入输出变量的微分方程;5 若微分方程是非线性的,则需要进行线性处理;6 标准化,将于输入有关的各项放在等号右边,与输出有关的各项放在等号左边,并按降幂排序;24简述建立被控对象数学模型的实验测试方法实验测取法是在所要研究的对象上,人为施加一定的输入作用,然后,用仪器测取并记录表征对象特性的物理量随时间变化的规律,即得到一系列实验数据或实验曲线;然后对这些数据或曲线进行必要的数据处理,求取对象的特性参数,进而得到对象的数学模型;25建立被控对象数学模型的常用实验测试方法有哪些主要有阶跃信号法和矩形脉冲法26.什么叫绝对压力、表压及真空度它们的相互关系是怎样的答案:绝对压力:绝对真空下的压力称为绝对零压,以绝对零压为基准来表示的压力叫绝对压力; 表压力:当绝对压力大于大气压力时,绝对压力高于大气压力的数值称为表压力,简称表压; 真空度:当绝对压力小于大气压力时,绝对压力低于大气压力的数值称为真空度或负压;27.简述PID调节器cK、iT和dT的作用是什么答案:在PID调节器中,cK越大,表示调节作用越强,iT值越大,表示积分作用减弱,dT值越大表示微分作用增强;28.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; 解决这一问题合理的措施是采用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; 29.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;30.通常在什么场合下选用比例P,比例积PI,比例积分微分PID调节规律答案:比例调节规律适用于负载变化较小,纯滞后不太大而工艺要求不高又允许有余差的调节系统; 比例积分调节规律适用于对象调节通道时间常数较小,系统负载变化不大需要消除干扰引起的余差,纯滞后不大时间常数不是太大而被调参数不允许与给定值有偏差的调节系统; 比例积分调节规律适用于容量滞后较大,纯滞后不太大,不允许有余差的对象;31.试简述临界比例度法及其特点;答案:临界比例度法是在纯比例运行下通过试验,得到临界比例度靠和临界周期Tk,然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值; 这种方法比较简单、易于掌握和判断,适用于一般的控制系统;但是不适用于临界比例度小的系统和不允许产生等幅振荡的系统,否则易影响生产的正常进行或造成事故;32.试简述衰减曲线法及其特点;答案:衰减曲线法是在纯比例运行下通过使系统产生衰减震荡,得到衰减比例度s和衰减周期sT或上升时间升T,然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值; 这种方法比较简便,整定质量高,整定过程安全可靠,应用广泛,但对于干扰频繁,记录曲线不规则的系统难于应用;33.什么是检测元件能将被测的变量参数直接转换成适合于测量形式的元件或器件; 例如,测量温度的检测元件热电偶,能将温度转换成毫伏信号,用于显示和控制;34.什么是变送器传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称,通常由敏感元件和转换元件组成; 当传感器的输出为规定的标准信号时,则称为变送器;。
过程控制系统考核试卷
2.闭环控制系统对模型的依赖性较低。()
3.传感器的作用是将被控对象的输出信号转换为电信号。()
4.微分控制可以加快系统的响应速度,但可能导致系统不稳定。()
5.增加积分时间可以减小系统的超调量。()
6.开环控制系统具有很好的抗干扰能力。()
15.哪些控制策略可以用于解决过程控制系统中的纯滞后问题?()
A.史密斯预估控制
B.模糊控制
C.前馈控制
D.反馈控制
16.在过程控制系统中,以下哪些措施可以提高系统的抗干扰能力?()
A.采用高精度的传感器
B.使用滤波器
C.优化控制器参数
D.增强执行器的响应速度
17.以下哪些条件会影响过程控制系统中的控制品质?()
Байду номын сангаас6. D
7. D
8. B
9. D
10. A
11. D
12. B
13. A
14. C
15. C
16. B
17. C
18. D
19. B
20. B
二、多选题
1. ABCD
2. ABC
3. ABCD
4. ABC
5. ABC
6. ABC
7. ABC
8. ABC
9. ABCD
10. ABCD
11. ABCD
12. ABCD
2.解释什么是闭环控制系统中的稳态误差,并说明如何通过调整PID控制器参数来减小稳态误差。
3.描述在过程控制系统中,如何使用史密斯预估控制策略来处理被控对象的纯滞后问题。
4.请结合实际应用,举例说明模型预测控制在过程控制系统中的应用优势。
过程控制仪表及系统-习题与思考题-解答
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: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。
二者之间的关系:1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。
为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性?解答:稳态:对于定值控制,当控制系统输入(设定值和扰动)不变时,整个系统若能达到一种平衡状态,系统中各个组成环节暂不动作,它们的输出信号都处于相对静止状态,这种状态称为稳态(或静态)。
动态:从外部扰动出现、平衡状态遭到破坏、自动控制装置开始动作,到整个系统 又建立新的稳态(达到新的平衡)、调节过程结束的这一段时间,整个系统各个环节的状态和参数都处于变化的过程之中,这种状态称为动态。
在实际的生产过程中,被控过程常常受到各种振动的影响,不可能一直工作在稳态。
只有将控制系统研究与分析的重点放在各个环节的动态特性,才能设计出良好的控制系统。
1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些?各自的定义是什么?解答:单项性能指标主要有:衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。
过程控制系统与仪表习题答案
一、某化学反应器,工艺规定操作温度为200±10℃,考虑安全因素,调节过程中温度规定值最大不得超过15℃。
现设计运行的温度定值调节系统,在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图所示,试求:该系统的过渡过程品质指标(最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间),并问该调节系统是否满足工艺要求。
参考答案:最大偏差 A = 230-200 = 30℃余差C= 205-200 = 5℃衰减比n = y1: y3 = 25:5 = 5:1振荡周期 T = 20 – 5 = 15 (min)设被控变量进入稳态值的土2%,就认为过渡过程结束,则误差区域=205 ×(± 2%)=± 4.1℃在新稳态值(205℃)两侧以宽度为±4.1℃画一区域(阴影线)。
曲线进入时间点 Ts = 22min工艺规定操作温度为200±10℃,考虑安全因素,调节过程中温度规定值最大不得超过15℃,而该调节系统A=30℃,不满足工艺要求。
最大偏差 A = 230-200 = 30℃余差 C= 205-200 = 5℃衰减比 n = y1: y3 = 25:5 = 5:1二、如图所示,用差压变送器检测液位。
已知ρ1=1200kg/m3,ρ2=950kg/m3,h1=1.0m,h2=5.0m,液位变化的范围为 0~3.0m,如果当地重力加速度 g =9.8m/s,求差压变送器的量程和迁移量。
当液位在0~3.0m变化时,差压的变化量为ρ1gHmax= 1200×9.8×3.0=35280 Pa根据差压变送器的量程系列,可选差变的量程为40kPa当H=0时,有Δp=-ρ2g(h2-h1)=-950×9.8×(5.0-1.0)=-37240 Pa所以,差压变送器需要进行负迁移,负迁移量为37.24kPa迁移后该差变的测量范围为-37.24~2.76kPa若选用 DDZ-Ⅲ型仪表,则当变送器输出 I=4mA时,表示 H=0;当I=20mA时,H=40×3.0/35.28=3.4m,即实际可测液位范围为 0~3.4m。
过程控制系统与仪表习题答案
过程控制系统与仪表习题与思考题解答第1章思考题与习题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: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。
二者之间的关系:1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。
过程检测仪表与控制习题及参考答案
过程装备控制技术习题及参考答案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。
过程控制及仪表自动化教材试卷
试卷一一、填空题(每空1分,共22分)1.所谓自动控制,就是在没有人直接参与的情况下,利用控制装置,对生产过程、工艺参数、目标要求等进行 ,使之按照预定的方案达到要求的指标。
2.按输入量变化的规律分类,自动控制系统可以分为 系统、 系统、 系统。
3.自动控制系统的性能通常是指系统的 、 和动态性能。
4. 在经典控制理论中,主要有 , 和根轨迹法等几种分析方法。
5. 对数幅频特性L (ω)或它的渐近线大多与lg ω成 关系。
因此,若以L (ω)为纵轴,lg ω为横轴,则其图线将为 。
6. 系统的稳态误差将主要取决于系统中的 和 环节。
7. 根据校正装置在系统中所处地位的不同,一般分为 校正、 校正和 。
8. 热电阻Cu50中的“Cu ”是指 ,“50”是指 。
9. 电容式压力变送器由测量部件、 和 三部分组成。
10. 执行器按其能源形式分为 、 、 三大类。
二、选择题(每空2 分,共28分)1、如果系统中加入一个微分负反馈,将使系统的超调量σ ( )。
A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不定2、设开环系统的频率特性G (jω)=2)1(1ωj +,当ω=1rad/s 时,其频率特性幅值M (1)=( )。
A. 1 B.2C.21 D. 41 3、控制系统时域分析中,最常用的典型输入信号是( )。
A. 阶跃函数B. 脉冲函数C. 斜坡函数D. 正弦函数4、对于典型二阶系统,阻尼比ζ愈小,则( )。
A. 最大超调量越小 B. 振荡次数越小 C. 相对稳定性越差 D. 峰值时间t p 越大5、当延迟时间τ0很小时,通常将延迟环节简化为一个( )环节。
A.小惯性 B.积分 C.大惯性 D.PI6、开环传递函数)1)(1(21++s T s T s KK>0,T 1>0,T 2>0的单位负反馈系统是( )。
A.稳定系统B.不稳定系统C.稳定性随T 1,T 2,K 而变D.稳定性与T 1,T 2,K 无关7、为了保证系统有足够的稳定裕量,在设计自动控制系统时,要使穿越频率ωc 附近(左、右各几个频程)L(ω)的斜率为( )A. 0dB/decB. -20dB/decC. 20dB/decD. -40dB/dec 8、与开环控制相比较闭环控制的特征是( ) A.系统有执行元件 B.系统有控制器 C.系统有放大元件 D.系统有反馈环节 9.积分环节的频率特性相位移θ(ω)=( )。
过程控制仪表及装置考试试卷
一、填空题(每题2分,共20分)(1)控制仪表防爆措施主要有隔爆型和本质安全性。
(2)智能仪表的能源信号是24V ,标准传输信号是4~20mA 。
电Ⅲ仪表的能源信号是24V ,标准传输信号是4~20mA(3)电气转换器是将4~20MA 信号转换为0.02~0.1MP 信号的设备。
(4)在PID控制器中,比例度越大系统越稳定;积分时间越短,积分作用越强;微分时间越长,微分作用越强。
(5)手动操作是由手动操作电路实现的,手动操作电路是在比例积分电路的基础上附加软手动操作电路和硬手动操作电路来实现的。
(6)DDZ-Ⅲ型控制器有自动(A)、软手动(M)、硬手动(H) 三种工作状态。
(7)执行器按所驱动的能源来分,有电动执行器、气动执行器、液动执行器三大类。
(8)常用的安全栅有:齐纳式安全栅和变压器隔离式安全栅。
(9)气动阀门定位器是按力矩平衡原理工作的,具有精确定位的功能的作用。
(10)电气阀门定位器是按力矩平衡原理工作的,即具有电器转换器的作用,又具有精确定位的功能的作用。
二、名词解释(每题4分,共20分)(1)流量系数C流量系数C:流量系数C的定义为:在控制阀全开, 阀两端压差为100kPa, 流体密度为1g/cm3时,流经控制阀的流体流量(以m3/h 表示)。
(2)“虚短”“虚短”;差模输入电压为零,即Ud=0;(3)“虚断”“虚断”;输入端输入电流为零,即ii=0。
(4)控制规律:控制规律,就是指控制器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律(5)反作用执行机构反作用执行机构:当来自控制器或阀门定位器的信号压力增大时,阀杆向下动作的叫正作用执行机构(ZMA 型);当信号压力增大时,阀杆向上动作的叫反作用执行机构(ZMB 型)。
三、简答题(每题8分,共40分)1、试述热电偶温度变送器的工作原理。
热电偶温度变送器与热电偶配合使用,可以把温度信号转换为4~20mA、1~5V的标准信号。
它由量程单元和放大单元两部分组成,如图2.30所示。
《过程控制与自动化仪表》—试卷及答案2套
《过程控制与自动化仪表》试卷A适用班级:一、填空题(每空1分,共20分)1.所谓自动控制,就是在没有人直接参与的情况下,利用控制装置,对生产过程、工艺参数、目标要求等进行 ,使之按照预定的方案达到要求的指标。
2.按输入量变化的规律分类,自动控制系统可以分为 系统、 系统、 系统。
3.过程控制系统的要求 、 、经济性。
4. 在经典控制理论中,主要有 , 和根轨迹法等几种分析方法。
5. 对数幅频特性L (ω)或它的渐近线大多与lg ω成 关系。
因此,若以L (ω)为纵轴,lg ω为横轴,则其图线将为 。
6. 热电阻Cu50中的“Cu ”是指 ,“50”是指 。
7. 电容式压力变送器由测量部件、 和 三部分组成。
8. 执行器按其能源形式分为液动、 、 三大类。
9. DCS 是指 。
10.串级控制系统能迅速克服进入 回路的扰动,改善 控制器的广义对象特性,容许 回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系统的控制品质。
二、选择题(每题2 分,共20分)1、控制系统时域分析中,最常用的典型输入信号是( )。
A. 阶跃函数 B. 脉冲函数 C. 斜坡函数 D. 正弦函数2、与开环控制相比较闭环控制的特征是( ) A.系统有执行元件 B.系统有控制器 C.系统有放大元件 D.系统有反馈环节3、积分环节的频率特性相位移θ(ω)=( )。
A. 90°B. -90°C. 0°D. -180°4、根据对象特性来选择控制规律时,对于控制通道滞后小,负荷变化不大,工艺参数不允许有余差的系统,应当选用( )控制。
A.比例B.比例积分C.比例微分D.比例积分微分 5.如果系统不稳定,则系统( )A.不能工作B.可以工作,但稳定误差很大C.可以工作,但过渡时间很长D.可以正常工作6..电—气阀门定位器将4-20MA 的标准信号转换为( )的标准气压信号。
A 、0.04MA-0.02MA B 0.02MA-0.1MA C 、0.01-0.05MA D 0.03-0.15MA 7.测4~20mA 电流信号时用以下哪些工具:( ) A.螺丝刀 B.万用表 C.校验仪(气压) D.试电笔8.液位调节系统的调节规律,通常选用( )。
过程控制系统与仪表期末模拟考题
过程控制系统与仪表期末模拟考题一、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. 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。
4. 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。
(√)5. 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。
6. 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。
(√)7. 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。
8. 放大倍数K 取决于稳态下的数值,是反映静态特性的参数。
(√)9. 对于控制通道来说希望τ越大越好,而对扰动通道来说希望τ适度小点好。
(×)答案:控制通道τ越小越好,而对扰动通道来说希望τ适度大点好10. 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。
11. 对纯滞后大的调节对象,为克服其影响,可引入微分调节作用来克服。
(×)答案:微分作用能起到超前调节的作用,但不能克服纯滞后。
答案:对象特性时间常数越长,则过程反应越慢,易引起较长的过渡时间。
模拟试卷:过程控制仪表与系统
中南大学考试试卷(模拟试卷)-- 学年下学期时间 110 分钟过程控制仪表与控制系统课程 64 学时 4 学分考试形式:闭卷专业年级:总分100分,占总评成绩 70 %注:此页不作答题纸,请将答案写在答题纸上一、填空题(本题10分,每小题1分)1、DDZ-Ⅲ仪表标准输入信号为。
2、变送器可以通过零点迁移和,来提高仪表的测量精度。
3、调节阀的流量特性是指介质流过控制阀的之间的关系。
4、通过对干扰通道的分析,干扰通道的放大系数越______越好,这样可减小静差,提高控制精度。
5、前馈控制是按照进行调节。
6、从一个平衡状态达到另一个平衡状态的过程称为。
7、在锅炉设备的控制中,三大主要的控制系统是:、和。
8、积分时间愈,积分作愈强。
9、数字PID控制规律主要有位置式和两种。
10、智能控制系统研究的主要内容有:专家控制系统、神经网络控制系统和三种形式。
二、简答题(本题25分,每小题5分)1、现场与控制室仪表之间是采用直流电流信号还是采用交流电压信号进行信号传输?为什么?2、写出PID控制规律的数学表达式,并说明式中各符号的意义。
3、电容式差压传感器的结构如下图所示,说明电容式差压变送器测量原理?凹形玻璃膜片4、什么是放大系数K,时间常数T和滞后时间 ?5、串级控制系统有哪些特点?主要使用在哪些场合?三、计算题(本题32分,每题8分)1、一台DDZ一Ⅲ型温度比例控制器,测温范围为0~1000℃。
当温度给定值由800℃变动到850℃时,其输出由12mA变化到16mA。
试求该控制器的比例度及放大系数?该控制器是属于正作用还是反作用控制器,为什么?2、某发酵过程工艺规定操作温度为(40±2)℃。
考虑到发酵效果,控制过程中温度偏离给定值最大不能超过6℃。
现设计一定值控制系统,在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图所示,试确定该系统的最大偏差、衰减比、余差、过渡时间(按被控变量进入±2%新稳态值即达到稳定来确定)和振荡周期等过程指标?3、已知阀的最大流量Q max=100m3╱h,可调范围R=30。
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中南大学考试试卷(模拟试卷)
-- 学年下学期时间 110 分钟
过程控制仪表与控制系统课程 64 学时 4 学分考试形式:闭卷专业年级:总分100分,占总评成绩 70 %
注:此页不作答题纸,请将答案写在答题纸上
一、填空题(本题10分,每小题1分)
1、DDZ-Ⅲ仪表标准输入信号为。
2、变送器可以通过零点迁移和,来提高仪表的测量精度。
3、调节阀的流量特性是指介质流过控制阀的之间
的关系。
4、通过对干扰通道的分析,干扰通道的放大系数越______越好,这样可减小静差,提高控制
精度。
5、前馈控制是按照进行调节。
6、从一个平衡状态达到另一个平衡状态的过程称为。
7、在锅炉设备的控制中,三大主要的控制系统是:、和。
8、积分时间愈,积分作愈强。
9、数字PID控制规律主要有位置式和两种。
10、智能控制系统研究的主要内容有:专家控制系统、神经网络控制系统和三
种形式。
二、简答题(本题25分,每小题5分)
1、现场与控制室仪表之间是采用直流电流信号还是采用交流电压信号进行信号传输?为什
么?
2、写出PID控制规律的数学表达式,并说明式中各符号的意义。
3、电容式差压传感器的结构如下图所示,说明电容式差压变送器测量原理?
凹形玻璃膜片
4、什么是放大系数K,时间常数T和滞后时间 ?
5、串级控制系统有哪些特点?主要使用在哪些场合?
三、计算题(本题32分,每题8分)
1、一台DDZ一Ⅲ型温度比例控制器,测温范围为0~1000℃。
当温度给定值由800℃变动到
850℃时,其输出由12mA变化到16mA。
试求该控制器的比例度及放大系数?该控制器是属于正作用还是反作用控制器,为什么?
2、某发酵过程工艺规定操作温度为(40±2)℃。
考虑到发酵效果,控制过程中温度偏离给
定值最大不能超过6℃。
现设计一定值控制系统,在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图所示,试确定该系统的最大偏差、衰减比、余差、过渡时间(按被控变量进入±2%新稳态值即达到稳定来确定)和振荡周期等过程指标?
3、已知阀的最大流量Q max=100m3╱h,可调范围R=30。
(1)计算其最小流量Q min,并说明Q min是否是阀的泄漏量。
(2)若阀的特性为直线流量特性,问在理想情况下阀的相对行程(l ╱L)为 0.1及 0.9
时的流量值Q。
(3) 若阀的特性为等百分比流量特性,问在理想情况下阀的相对行程为0.1及0.9时的
流量值Q。
4、为了测定某物料干燥筒的对象特性,在t0时刻突然将加热蒸汽量从25m3/h增加到28m3/h,
物料出口温度记录仪得到的阶跃响应曲线如图所示。
试写出描述物料干燥筒对象的传递函数,温度变化量作为输出变量,加热蒸汽量的变化量作为输入变量;温度测量仪表的测量范围0-200℃;流量测量仪表的测量范围0-40m3/h。
四、分析与应用题(本题33分,第1小题18分,第2小题15分)
1、如图为一蒸汽加热器,物料出口温度需要控制。
试分别设计串级控制系统、前馈控制系统
和串级+前馈控制系统三种控制方案,画出控制系统的原理图、方块图,并对设计方案进行简要说明。
(18分)
2、为什么必须对锅炉汽包水位进行严格的控制?(15分)
下图为一类简单的汽包水位控制示意图,要求:
①画出该控制系统的方框图;
②指出系统的被控对象、被控参数、操纵变量、扰动变量各是什么;
③确定调节阀和调节器的作用型;
④当蒸汽负荷突然增加时,试分析该系统是如何实现自动控制的;
⑤采用什么措施可以提高质量。
2009年,考试内容分配:
1、填空题,8小题,每空1分,16分
2、简答题,4小题,每题6分,24分
3、计算题,3小题,每题8分,24分
4、综合题(分析应用题),3小题,共36分。