过程控制系统试题一

一：填空题 28分

1．过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程、测量变送等环节组成。

2．过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成。

3．过程控制仪表的测量变送环节由传感器和变送器两部分组成。

4．过程检测仪表的接线方式有两种：电流二线制四线制、电阻三线制

5．工程中，常用引用误差作为判断进度等级的尺度。

6．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

7．调节阀按能源不同分为三类：气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀

8．电动执行机构本质上是一个位置伺服系统。

9．气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类。

10. 理想流量特性有四类，分别是直线、对数、抛物线、快开。

11. 过程数学模型的求取方法有三种，分别是机理建模、试验建模、混合建模。

12．PID调节器分为模拟式和数字式两种。

13．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。

14．自动控制系统稳定运行的必要条件是：闭环回路形成负反馈。

15． DCS的基本组成结构形式是“三点一线”。

二：名词解释 20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．积分饱和: 在积分控制范围内，积分控制输出与偏差的时间积分成正比，当控制输出达到一定限制后就不在继续上升或下降，这就是积分饱和现象。

3.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。

4.比例控制系统：凡是两个或多个参数自动维持一定比例关系的过程控制系统，称为比例控制系统。

5均匀控制系统：控制量和被控量在一定范围内都缓慢而均匀的变化的系统，称为均匀控制系统。

6.超驰控制系统：指在一个控制系统中，设有两个控制器，通过高低值选择器选出能适应安全生产状态的控制信号，实现对生产过程的自动化控制。

7.分程控制系统：一个控制器的输出信号分段分别去控制两个或两个以上调节阀动作的系统称为分程控制系统。

8.阀位控制系统：是综合考虑快速性、有效性、经济性和合理性的一种控制系统。

9.集散控制系统：是把控制技术、计算机技术、图像显示技术及通信技术结合起来，实现对生产过程的监视控制和管理的系统。

10.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 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．正反方向判断气开气关,如何选择？ P84

答：所谓起开式，是指当气体的压力信号增大时，阀门开大；气关式则相反，压力增大时，阀门关小。气动调节阀气开气关形式的选择，主要从工艺生产的安全来考虑的。详见例题3-5

气开气关调节阀的选择主要是从生产安全角度和工艺要求考虑的，当信号压力中断时应避免损坏设备和伤害操作人员。如阀门处于开的位置时危害性小，则应选气关式反之选用气开式。

3.控制器正反方向判断 P133

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.串级系统方框图 P176及特点是什么？

答：特点（1）减小了被控对象的等效时间常数；（2）提高了系统工作频率；（3）对负载变化有一定的自适应能力。

5.前馈反馈的区别有哪些？

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。 四：计算题 20分

1. 稳态误差 衰减比 超调量的计算，详见课本第九页例题。

2. 数学建模类大题。

一、填空题（共20分、每空2分）

1、过程控制的特点有被控对象的 ；举例：⑴ ；⑵ ；

2、对象特性的 ；举例：⑴ ；⑵ ；

3、表征生产过程是否正常运行并需要加以调节的物理量是 ；

4、引起被调量偏离其给定值的各种原因称为 ；

5、被调节的生产过程或设备称为 ；

6、要通过调节作用使被调量重新恢复到新的平衡状态的过程称为 。

二、问答题（共50分、每题10分）

1、过程控制系统的类型按工艺参数分类，可以分为那些类型？

2、按控制器的动作分类，可以分为那些类型？

3、请简述临界比例度法的参数整定过程。

4、请简述并画出一个实例的串级控制的实现过程。

5、请简述并画出前馈控制的完全补偿条件，并说明应用的前提条件。

三、简要计算题（共30分、每题15分）

1、控制仪器精度0.02是怎么定义的，对于 20k Ω电阻档的三用表（万用表），能测量的电阻值精确到多少？

2、设铂电阻R 0=R t=0℃=2Ω,在0～850℃的范围内，按0.02的精度，问：铂电阻值与温度是不是线性关系？为什么？其中：Rt=R 0[1+At+Bt 2]A=3.9×10-3B=-5.8×10

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