过控习题参考答案
过程控制课后习题-答案
.第1章自动控制系统基本概念~~1-3 自动控制系统主要由哪些环节组成？解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
~~ 1-5 题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
题1-5图加热器控制流程图解PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
~~~~~ 1-7 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？解测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器；控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。
~~~1-8．试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质？解：被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。
被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。
控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。
给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。
它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。
操纵变量（调节变量）——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。
或实现控制作用的变量。
操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。
~~~1-11 题l-11图所示为一反应器温度控制系统示意图。
A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。
过控试题及答案
过控试题及答案一、单选题（每题2分，共10分）1. 以下哪个选项不是过程控制的组成部分？A. 传感器B. 执行器C. 显示器D. 变压器答案：D2. PID控制器中的“P”代表什么？A. 比例B. 积分C. 微分D. 反馈答案：A3. 在过程控制系统中，哪一个参数是用来衡量系统响应速度的？A. 延迟时间B. 稳态误差C. 振荡频率D. 响应时间答案：D4. 过程控制中，开环控制和闭环控制的主要区别是什么？A. 开环控制没有反馈B. 闭环控制没有传感器C. 开环控制没有执行器D. 闭环控制没有控制器答案：A5. 在过程控制中，哪个术语用来描述系统输出与期望输出之间的差异？A. 误差B. 偏差C. 反馈D. 调节答案：A二、多选题（每题3分，共15分）1. 过程控制系统中常见的干扰类型包括哪些？A. 温度变化B. 压力变化C. 人为操作D. 电磁干扰答案：A、B、D2. 以下哪些因素会影响过程控制系统的稳定性？A. 控制器增益B. 系统延迟C. 传感器精度D. 执行器响应时间答案：A、B、D3. 过程控制系统中，调节器的调节规律包括哪些？A. 比例B. 积分C. 微分D. 非线性答案：A、B、C4. 下列哪些设备是过程控制系统中常用的传感器？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 流量传感器D. 位移传感器答案：A、B、C、D5. 在过程控制系统设计中，哪些是设计者需要考虑的因素？A. 控制精度B. 系统成本C. 操作简便性D. 系统安全性答案：A、B、C、D三、判断题（每题1分，共5分）1. 过程控制系统中的控制器总是需要反馈信号。
（对/错）答案：错2. PID调节器可以同时调节比例、积分和微分三个参数。
（对/错）答案：对3. 过程控制系统中的开环控制比闭环控制更稳定。
（对/错）答案：错4. 过程控制系统的延迟时间越短，系统响应越快。
（对/错）答案：对5. 过程控制系统中的传感器和执行器可以互换使用。
过程控制课后习题答案
过程控制课后习题答案
1.试写出可用于控制三台电机的过程控制图：
答案：
2.试给出控制酒精灯火程序的过程控制图：
答案：
3.试给出用于检测温度的过程控制图：
答案：
4.试给出控制信号延时的过程控制图：
答案：
5.试给出用于控制自动给水机的过程控制图：
答案：
6.试分析控制温度过程所涉及的控制逻辑：
答案：
当输入变量（温度）超过一定上限时，启动冷却过程；当输入变量（温度）低于一定下限时，启动加热过程；当输入变量（温度）在上下限之间时，保持恒定温度。
7.试给出控制地热泵的过程控制图：
答案：
8.试给出控制回路调节的过程控制图：
答案：
9.试给出控制蒸发器运行的过程控制图：答案：
10.试给出控制风机的过程控制图：。
过程控制习题以及详解
一、单回路控制系统1. 画出图示系统的方框图：2. 一个简单控制系统总的开环增益（放大系数）应是正值还是负值？仪表行业定义的控制器增益与控制系统中定义的控制器的增益在符号上有什么关系？为什么？3. 试确定习题1中控制器的正反作用。
若加热变成冷却，且控制阀由气开变为气关，控制器的正反作用是否需要4. 什么是对象的控制通道和扰动通道？若它们可用一阶加时滞环节来近似，试述K P 、K f 、τp 、τf 对控制系统质量的影响。
5. 已知广义对象的传递函数为1)S (T e K P SτP P +-，若P P T τ的比值一定时，T P 大小对控制质量有什么影响？为什么？6. 一个简单控制系统的变送器量程变化后，对控制质量有什么影响？举例说明。
7. 试述控制阀流量特性的选择原则，并举例加以说明。
8. 对图示控制系统采用线性控制阀。
当负荷G 增加后，系统的响应趋于非周期函数，而G 减少时，系统响应震荡加剧，试分析其原因，并设法解决之。
9. 一个简单控制系统中，控制阀口径变化后，对系统质量有何影响？10. 已知蒸汽加热器如图所示，该系统热量平衡式为：G 1C 1(θ0-θi )=G 2λ(λ为蒸汽的冷凝潜热)。
（1）主要扰动为θi 时，选择控制阀的流量特性。
（2）主要扰动为G 1时，量特性。
（3特性。
11.作用后，对系统质量有什么影响？为了保持同样的衰减比，比例度δ要增加，为什么？12. 试写出正微分和反微分单元的传递函数和微分方程；画出它们的阶跃响应，并简述它们的应用场合。
13. 什么叫积分饱和？产生积分饱和的条件是什么？14. 采用响应曲线法整定控制器参数，选用单比例控制时，δ=K P τP /T P ×100%,即δ∝K P ，δ∝τP /T P ,为什么？而选择比例积分控制时，δ=1.44K P τP /T P ×100%，即比例度增加，为什么？15. 采用临界比例度法整定控制器参数，在单比例控制时，δ=2δK (临界比例度)，为什么？16. 在一个简单控制系统中，若对象的传递函数为)1T )(1S 1)(T S (T K W P V P +-+S ，进行控制器参数整定时，应注意什么？ 17. 已知广义对象的传递函数为1)S (T e K P SτP P +-，采用比例控制，当系统达到稳定边缘时，K C =K CK ，临界周期为T K 。
过程控制试题及答案解析
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。
过控习题参考答案
课后习题参考答案第一章2-(4)解：控制系统框图：被控过程：加热器+汽包被控参数：汽包水位控制参数：上水流量干扰参数：蒸汽流量变化----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------第二章2-(1)解:1)△=±6°C2)γ=±1.2%，即仪表精度等级为1.5级3)γ=±1.4%，即仪表精度等级为1.5级----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------第三章1-(2)解：由式δ=1/Kc×100% 可得: Kc =1比例积分作用下Δu 可由下式计算得出：Δu= Kc[ e(t)+1/TI∫e(t)dt ]=3mAu = Δu +u(0) = 3mA + 6mA = 9mA经过4min 后调节器的输出9mA.1-(6)解：调节器“正”作用-----调节器输出随测量值增加而增加。
“反”作用-----调节器输出随测量值增加而减小。
2-(1)解：V PD/V i=a(1+nR D C D S)/n(1+R D C D S)令n=K D，nR D C D=T D，则有V PD/V i= a(1+T D S)/n(1+T D S/K D)V o/V PD= -C T(1+1/mR T C T S)/C M(1+1/KR T C M S)= - C T (1+1/T T S)/C M(1+1/K T T T S) 其中K T=KC M/mC T , T T=mR T C T∴V o/V i= - a C T（1+T D S）（1+1/T T S）/ n C M(1+T D S/K D)( 1+1/K T T T S)2-(5)解：调节器选气开型。
4章过控习题参考答案(可编辑修改word版)
第五章前馈控制系统5．1 前馈控制与反馈控制各有什么特点？答：反馈控制的特点：优点：能够克服各种干扰。
只要干扰对被控变量造成影响，就有控制校正作用。
缺点：反馈控制不及时，是一个有差控制系统。
反馈控制系统只有被控变量在干扰作用下出现偏差时，才有校正作用，干扰总存在，偏差总存在。
前馈控制的特点：（1）前馈控制根据干扰进行，控制及时。
如果前馈控制规律恰当，理论上可完全消除干扰的影响（2）前馈控制是一种开环控制，被控变量并不经测量反馈到输入端。
不能保证控制效果。
（3）前馈控制需要对干扰进行测量，才能进行控制。
通常只测量一种干扰，因而只能克服一种干扰。
（4）前馈控制器的控制规律是通过对干扰通道与控制通道的特性计算而得是一种专用的控制器，在工程上，精确的通道特性难以获取，精确的前馈控制规律难以实现。
5．2 纯前馈控制在生产过程中为什么很少采用？答：单纯的前馈由于存在以下两三方面问题，其控制效果往往并不理想，因此在生产中很少使用。
这主要表现在：（1）单纯前馈是一种开环控制，不能保证控制效果。
不存在被控变量的反馈，即对于补偿的效果没有检验的手段。
这样，在前馈作用的控制结果并没有最后消除被控变量偏差时，系统无法得到这一信息而作进一步的校正。
（2）单纯前馈通常只能克服一种干扰。
由于实际工业对象存在着多个干扰，为了补偿它们对被控变量的影响，势必要设计多个前馈通道，因此单纯前馈就不能很好控制。
（3）准确的的前馈控制规律工程上难以实现。
5．3 前馈---反馈控制具有哪些优点？答：前馈--反馈系统的优点：前馈控制系统与反馈控制系统优势互补，主要表现在：（1）过渡过程时间、超调量大大降低。
由于引入了前馈控制，当主要干扰一出现时，同步施加了一个前馈校正作用，消除或大大降低了对被控变量的影响，因而使反馈控制的超调量、过渡过程时间大大降低。
前馈补偿了反馈的缺点。
（2）反馈回路的存在，为前馈控制的工程实现创造了条件。
前馈不能补偿的部分可由反馈校正，降低了前馈控制模型的精度要求，便于工程实现。
过程控制课后答案全
过程控制课后答案全第一章思考题及习题1.1什么是控制通道？什么是干扰通道？它们的特性对控制系统的质量有什么影响？答：所谓“通道”，就是某个参数影响另外一个参数的通路，这里所说的控制通道就是控制作用(一般的理解应当是控制器输出)u(s)对被控参数y(s)的影响通路(一般的理解是控制作用通过执行器影响控制变量，然后控制变量通过被控对象再影响被控参数，即广义对象上的控制通道)。
同理，干扰通道就是干扰作用f(s)对被控参数y(s)的影响通路。
干扰通道的特性对控制系统质量影响如下表所示。
控制通道特性对控制系统质量的影响如下表所示1.2如何选择控制变量?答复:① 所选控制变量必须是可控的。
②所选控制变量应是通道放大倍数比较大者，最好大于扰动通道的放大倍数。
③所选控制变量应使扰动通道时间常数越大越好，而控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小。
④ 所选控制变量的通道纯滞后时间应尽可能小。
⑤所选控制变量应尽量使干扰点远离被控变量而靠近控制阀。
⑥ 在选择控制变量时，还应考虑过程的合理性。
一般来说，生产负荷与产品产量直接相关，不应频繁变动。
在不十分必要的情况下，不应选择生产负荷作为控制变量1.3控制器的比例度δ变化如何影响控制系统的控制精度？对控制系统的动态质量有什么影响？答：当g(s)=k时，即控制器为纯比例控制，则系统的余差与比例放大倍数成反比，也就是与比例度δ成正比，即比例度越大，余差也就越大。
CcK增大δ控制精度提高（残余误差减小），但系统稳定性降低。
c1.44:1使用衰减曲线法调整控制器参数的要点是什么？答：衰减曲线法是在系统闭环情况下，将控制器积分时间t放在最大，微分时间t放在最小，比例度放于适当数值(一般为100%)，然后使δ由大往小逐渐改变，并在每改变一次δ值时，通过改变给定值给系统施加一个阶跃干扰，同时观察过渡过程变化情况。
如果衰减比大于4：1，δ应继续减小，当衰减比小于4：1时δ应增大，直至过渡过程呈现4：1衰减时为止。
过程控制系统题库(214道)
过程控制系统1、调节系统中不与调节对象方块相连接的信号是（）。
——[单选题]A 给定值B 调节参数C 干扰D 被控变量正确答案：A2、当调节器加入积分调节规律后，能够达到（）的目的。
——[单选题]A 减小系统震荡B 消除系统余差C 使系统更加稳定D 使过渡时间增加正确答案：B3、当工艺要求严格，不允许有较长时间的等幅振荡，这时不适合使用（）对调节器参数进行整定。
——[单选题]A 经验凑试法B 临界比例度法C 衰减曲线法D 反应曲线法正确答案：B4、当系统运行后，发现阀门出现大幅的剧烈振荡，这时应调整调节器参数，使其（）。
——[单选题]A 增大比例度增加积分时间B 减小比例度增加积分时间C 增大比例度减小积分时间D 减小比例度减小积分时间正确答案：D5、当系统运行不正常是，正确区分是工艺问题还是控制系统和仪表的故障问题，下面哪种不是经常使用的正确方法。
（）——[单选题]A 记录曲线的比较B 控制室与现场仪表的比较C 两个不同系统间的比较D 控制室显示仪表与就地显示仪表比较正确答案：C6、在确定调节通道时下面的哪种说法不正确（）。
——[单选题]A 调节通道的放大系数大一些好B 一般不选用主物料作调节参数C 调节通道的时间常数适当D 调节通道的纯滞后的时间影响不大正确答案：D7、判断一个控制器参数整定的好坏，是控制器的控制过程（）。
——[单选题]A 越快越好B 没有余差C 有较大衰减比D 有较好的稳定性和快速性正确答案：D8、比例度越大，对调节过程的影响是（）——[单选题]A 调节作用越弱B 调节作用越弱，过渡曲线变化快，振荡周期长，衰减比大C 调节作用越弱，过渡曲线变化缓慢，振荡周期短，衰减比大D 调节作用越弱，过渡曲线变化缓慢，振荡周期长，衰减比小正确答案：A9、积分时间越小，下列描述正确的是（）。
——[单选题]A 积分速度越小B 积分速度越大，积分作用越强，消除余差越快C 积分速度越小，积分作用越弱，消除余差越弱D 积分速度越大，积分作用越弱，消除余差越弱正确答案：B10、定值控制系统是（）固定不变的闭环控制系统。
过程控制部分习题答案-完整版
第一章思考题与习题1－3 常用过程控制系统可分为哪几类?答：过程控制系统主要分为三类：1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。
它是最常用、最基本的过程控制系统。
2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。
由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。
由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。
3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。
3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容？它们的定义是什么？哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？答：1. 余差(静态偏差）e ：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)与给定值c 之差。
它是一个静态指标，对定值控制系统。
希望余差越小越好。
2.衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即：n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。
衡量系统稳定性也可以用衰减率φ4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。
5．过程过渡时间ts ：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳态值的±5%或±3％（根据系统要求）范围内所需要的时间。
它是反映系统过渡过程快慢的质量指标，t s 越小，过渡过程进行得越快。
6．峰值时间tp: 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间，（根据系统要求）范围内所需要的时间。
称为峰值时间tp 。
《过程控制》课后习题答案
第一章思考题与习题1.1 下列系统中哪些属于开环控制，哪些属于闭环控制？①家用电冰箱②家用空调器③家用洗衣机④抽水马桶⑤普通车床⑥电饭煲⑦多速电风扇⑧高楼水箱⑨调光台灯开环控制：③家用洗衣机⑤普通车床⑦多速电风扇⑨调光台灯闭环控制：①家用电冰箱②家用空调器④抽水马桶⑥电饭煲⑧高楼水箱1.2 图1-14所示为一压力自动控制系统，试分析该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量和扰动变量是什么？画出该系统的框图。
图1-14 压力自动控制系统图1-15 加热炉温度自动控制系统被控对象：容器P被控变量：罐内压力操纵变量：物料输入流量扰动变量：出口流量系统框图如下：1.3 图1-15所示是一加热炉温度自动控制系统，试分析该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量和扰动变量是什么？画出该系统的框图。
被控对象：加热炉被控变量：炉内温度操纵变量：燃料流量扰动变量：进料量系统框图如下：1.4 按设定值的不同情况，过程控制系统分为哪几类？过程控制系统分为三类：定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
1.5 什么是过程控制系统的过渡过程？有哪几种基本形式？过程控制系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程称为过程控制系统的过渡过程。
控制系统过渡过程有五种基本形式：发散振荡、单调发散、等幅振荡、衰减振荡和单调衰减。
1.6 某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-16所示。
试分别求出最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和调整时间（设定值为200℃）。
图1-16 题1.6图最大偏差：30℃余差：5℃衰减比：5：1振荡周期：15min调整时间：22min第二章思考题与习题2.1 求取图2-55所示电路的传递函数，图中物理量角标i代表输入，o代表输出。
a）b）图2-55 习题2.1图a）（由分压公式求取）上式中，，。
b）上式中，，2.2 惯性环节在什么条件下可近似为比例环节？又在什么条件下可近似为积分环节？惯性环节在T很小的时候可近似为比例环节；T很大的时候条可近似为积分环节。
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( )。
过程控制工程习题及答案
过程控制工程习题及答案过程控制工程习题及答案过程控制工程是一门涉及控制系统设计和优化的学科，它在工业生产中起着重要的作用。
为了帮助学习者更好地掌握这门学科，下面将提供一些过程控制工程的习题及其答案，希望对大家有所帮助。
习题一：传感器和执行器1. 什么是传感器？它在过程控制中的作用是什么？答案：传感器是一种能够将物理量转化为电信号的装置。
在过程控制中，传感器的作用是将被控对象的物理量转化为电信号，以便控制系统能够对其进行监测和控制。
2. 请列举几种常见的传感器类型及其应用领域。
答案：常见的传感器类型包括温度传感器、压力传感器、流量传感器、液位传感器等。
它们在工业生产中广泛应用于温度控制、压力控制、流量控制、液位控制等方面。
3. 什么是执行器？它在过程控制中的作用是什么？答案：执行器是一种能够根据控制信号进行动作的装置。
在过程控制中，执行器的作用是根据控制系统的输出信号，对被控对象进行控制操作，以实现控制目标。
4. 请列举几种常见的执行器类型及其应用领域。
答案：常见的执行器类型包括电动执行器、气动执行器、液压执行器等。
它们在工业生产中广泛应用于阀门控制、电机控制、液压控制等方面。
习题二：控制系统设计1. 什么是反馈控制系统？它的基本结构是什么？答案：反馈控制系统是一种根据被控对象的输出信息对其进行控制的系统。
它的基本结构包括传感器、控制器、执行器和被控对象。
2. 请简要描述PID控制器的工作原理。
答案：PID控制器是一种常用的控制器类型，它基于被控对象的误差信号进行控制。
具体而言，PID控制器根据误差信号的比例、积分和微分三个部分的加权求和来计算控制输出信号，以实现对被控对象的控制。
3. 什么是前馈控制系统？它与反馈控制系统有何区别？答案：前馈控制系统是一种根据被控对象的预测信息对其进行控制的系统。
与反馈控制系统不同的是，前馈控制系统不需要通过传感器获取被控对象的实际输出信息，而是根据预测模型进行控制。
3章过控习题参考答案
第三章 比值控制系统3.1 比值与比值系数的含义有什么不同?它们之间有什么关系？答：①比值指工艺流量之比，既： ；比值系数指主、副流量变送器输出电流信号之比，既：二者之间的关系由下式决定： （变送器输出与流量成线性关系时）（变送器输出与流量成开平方关系时）3.2 用除法器进行比值运算时，对输入信号的安排有什么要求？为什么？答：应使除法器输出小于1。
除法器输出值既仪表比值系数，需要通过副流量调节器的内给定设置，大于1无法设定、等于1无法现场整定。
3.3 什么是比值控制系统？它有哪几种类型?画出它们的结构原理图。
答：比值控制系统就是实现副流量2F 与主流量1F 成一定比值关系，满足关系式：12F F K =的控制系统。
比值控制系统的类型：单闭环、双闭环、变比值系统比值控制系统。
原理图见教材。
3.4 用除法器组成比值系统与用乘法器组成比值系统有何不同之处？答：① 系统结构不同，实现比值控制的设备不同。
② 比值系数的设置方法不同，乘法方案通过在乘法器的一个输入端，输入一个外加电流信号I 0设置；除法方案通过副流量调节器的内给定设置。
3.5 在用除法器构成的比值控制系统中，除法器的非线性对比值控制有什么影响？ 答：除法器环节的静态放大倍数与负荷成反比。
3.6 为什么4：1整定方法不适用于比值控制系统的整定？答：单闭环比值控制系统、双闭环的副流量回路、变比值回路均为随动控制系统，希望副流量跟随主流量变化，始终保持固定的配比关系。
出现4：1振荡时，固定配比关系不能保证。
3.7 当比值控制系统通过计算求得比值系数1K >' 时，能否仍用乘法器组成比值控制？为什么？能否改变一下系统结构，仍用乘法器构成比值控制？12F F K =min1min 2I I I I K --='max 2max1F F K K ='2m ax 2m ax 1)(F F K K ='答：当比值控制系统通过计算求得比值系数大于1时，不能用乘法器组成比值控制。
过程控制习题库含答案
单选题
执行机构当信号压力增大时，推杆下移的叫
正作用I反作用I气开式I气关
式
A
单选题
当执行机构为正作用，阀体为正装时。则为
正作用I反作用I气开式I气关式
C
单选题
下列控制系统中，哪些是开环控制
定值控制I随动控制I前馈控制I程序控制
C
单选题
衰减比是控制系统的O指标
快速性I可靠性I稳定性
C
单选题
实现给水全自动调节必须对水位测量信号进
ABC
多选题
自动调节系统中自动化装置包括
()O
变送器I调节器I调节阀I调节对象
ABC
多选题
有自平衡能力的对象可统一用
()特征参数表示。
迟延时间11响应速度£I自平衡率P
ABC
多选题
串级控制系统调节器参数整定的方法有
()O
逐步逼近整定法I两步整定法
I一步整定法
ABC
多选题
BT200手持终端有哪些功能
修改零点I修改量程I修改精度I诊断故障
行（）0
温度修正I压力修正I误差
B
单选题
对调节系统最不利的干扰作用是（）
阶跃干扰I尖脉冲干扰I宽脉冲干扰I随机干扰
B
单选题
理想的调节过程衰减比为（）o
2:113:1|4:1
C
单选题
自动调节系统中都采用（）。
正反馈I负反馈I正负反馈均可以
B
单选题
控制系统的偏差是（）。
给定值减去测量值I测量值减去给定值I测量值与给定值差值的绝对值
（）O
位置型I增量型I速度型I偏差系数型
ABCD
多选题
常规控制规律的描述方法有（）。
过控答案部分课后答案
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？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？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?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。
1-8 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。
衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n ；过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A ；超调量：第一个波峰值与最终稳1y 态值y （∞）之比的百分数σ；1100%()y y σ=⨯∞ 残余偏差C ： 过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态值y （∞）与设定值之间的偏差C 称为残余偏差，简称残差；调节时间：从过渡过程开始到过渡过程结束所需的时间；振荡频率：过渡过程中相邻两同向波峰（或波谷）之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率；峰值时间：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。
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。
过控答案部份课后答案
1-1 进程操纵有哪些要紧特点？什么缘故说进程操纵多属慢进程参数操纵？1．操纵对象复杂、操纵要求多样2. 操纵方案丰硕3．操纵多属慢进程参数操纵4．定值操纵是进程操纵的一种要紧操纵形式5．进程操纵系统由标准化的进程检测操纵仪表组成1-2 什么是进程操纵系统？典型进程操纵系统由哪几部份组成？进程操纵系统：一样是指工业生产进程中自动操纵系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等如此一些变量的系统。
组成：参照图1-1。
1-4 说明进程操纵系统的分类方式，通常进程操纵系统可分为哪几类？解答：分类方式说明：按所操纵的参数来分，有温度操纵系统、压力操纵系统、流量操纵系统等；按操纵系统所处置的信号方式来分，有模拟操纵系统与数字操纵系统；按操纵器类型来分，有常规仪表操纵系统与运算机操纵系统；按操纵系统的结构和所完成的功能来分，有串级操纵系统、均匀操纵系统、自适应操纵系统等；按其动作规律来分，有比例（P）操纵、比例积分（PI）操纵，比例、积分、微分（PID）操纵系统等；按操纵系统组成回路的情形来分，有单回路与多回路操纵系统、开环与闭环操纵系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量操纵系统等。
通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值操纵系统（2）随动操纵系统（3）程序操纵系统2．按系统的结构特点分类：（1）反馈操纵系统（2）前馈操纵系统（3）前馈—反馈复合操纵系统1-5 什么是定值操纵系统?在定值操纵系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数转变的确实是扰动信号。
1-8 评判操纵系统动态性能的经常使用单项指标有哪些？各自的概念是什么？解答：单项性能指标要紧有：衰减比、超调量与最大动态误差、静差、调剂时刻、振荡频率、上升时刻和峰值时刻等。
衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n ；过渡进程的最大动态误差：关于定值操纵系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A ；超调量：第一个波峰值1y 与最终稳态值y （∞）之比的百分数σ；1100%()y y σ=⨯∞ 残余误差C ： 过渡进程终止后，被控参数所达到的新稳态值y （∞）与设定值之间的误差C 称为残余误差，简称残差；调剂时刻：从过渡进程开始到过渡进程终止所需的时刻；振荡频率：过渡进程中相邻两同向波峰（或波谷）之间的时刻距离叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率；峰值时刻：过渡进程开始至被控参数抵达第一个波峰所需要的时刻。
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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。
②被控变量应选择物料的出口温度，操纵变量应选择蒸汽流量。
物料的出口温度是工艺要求的直接质量指标，测试技术成熟、成本低，应当选作被控变量。
可选作操纵变量的因数有两个：蒸汽流量、物料流量。
后者工艺不合理，因而只能选蒸汽流量作为操纵变量。
③控制阀应选择气关阀，控制器选择正作用。
1.6 图1-43为热交换器出口温度控制系统，要求确定在下面不同情况下控制阀的开闭形式及控制器的正反作用：①被加热物料在温度过高时会发生分解、自聚；②被加热物料在温度过低时会发生凝结；③如果操纵变量为冷却水流量，该地区最低温度在0℃以下，如何防止热交换器被冻坏。
答：TC冷却水物料被冷却物料①控制阀选气关阀，选反作用控制器。
②控制阀选气开阀，选正作用控制器。
③控制阀选气关阀，选反作用控制器。
1.7 单回路系统方块图如图1-44所示。
试问当系统中某组成环节的参数发生变化时，系统质量会有何变化？为什么？（1）若T0增大；（2）若τ0增大；（3）若Tf增大；（4）若τf增大。
答：（1）T0 增大，控制通道时间常数增大，会使系统的工作频率降低，控制质量变差；（2）τ0 增大，控制通道的纯滞后时间增大，会使系统控制不及时，动态偏差增大，过渡过程时间加长。
（3）Tf 增大，超调量缩小1/Tf倍，有利于提高控制系统质量；（4）τf 增大对系统质量无影响，当有纯滞后时，干扰对被控变量的影响向后推迟了一个纯滞后时间τf 。
第二章串级控制系统2．1 与单回路系统相比，串级控制系统有些什么特点？(1) 串级系统由于副回路的存在, 使等效副对象时间常数减小，改善了对象的特性,使系统工作频率提高。
(2) 串级控制系统有较强的抗干扰能力，特别是干扰作用于副环的情况下,系统的抗干扰能力会更强。
(3) 串级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、反作用方式只取决于主对象放大倍数的符号，而与其他环节无关？主环内包括有主控制器,副回路,主对象和主变送器.而副回路可视为一放大倍数为“1”的环节,主变送器放大倍数一般为正,所以主控制器的正反作用只取决于主对象放大倍数的符号。
如果主对象放大倍数的符号为正,则主控制器为反作用,反之, 则主控制器为正作用。
2．5 试说明为什么整个副环可视为一放大倍数为正的环节来看？副回路所起的作用是使副变量根据主调节器输出进行控制，是一随动系统。
因此整个副回路可视为一放大倍数为正的环节来看。
2．6 试说明在整个串级控制系统中主、副控制器之一的正、反作用方式选错会造成怎样的危害？当主、副控制器有一个正反作用方式选错时,就会造成系统的主回路或副回路按正反馈控制,当被控变量出现偏差时,系统不仅不向着消除偏差的方向校正,反而使被控变量远离给定值。
2．7 图2-20所示的反应釜内进行的是化学放热反应，，而釜内温度过高会发生事故，因此采用夹套通冷却水来进行冷却，以带走反应过程中所产生的热量。
由于工艺对该反应温度控制精度要求很高，单回路满足不了要求，需用串级控制。
⑴ 当冷却水压力波动是主要干扰时，应怎样组成串级？画出系统结构图。
⑵当冷却水入口温度波动是主要干扰时，应怎样组成串级？画出系统结构图。
⑶ 对以上两种不同控制方案选择控制阀的气开、气关形式及主、副控制器的正、反作用方式。
(1)选冷水流量为副变量,釜内温度为主变量组成串级系统.(2)夹套温度为副变量,釜内温度为主变量组成串级系统.2．8 图2-21为一管式炉原油出口温度与炉膛温度串级控制系统。
要求： ⑴ 选择阀的开闭形式？⑵ 确定主、副控制器的正、反作用方式？⑶ 在系统稳定的情况下，如果燃料压力突然升高，结合控制阀的开闭形式及控制器的正、反作用方式，分析串级系统的工作过程。
(1) 气开阀 (2)主控制器反作用,副控制器反作用。
(3)如果燃料气的P1突然生高，副回路首先有一个“粗调”： P1↑→F1↑→T2↑→u2↓→ F1↓没有完全被副回路克服的部分干扰，通过主回路“细调”：T2↑→T1↑→u1↓→ F1↓→T2↓→T1↓2．9 某干燥器采用夹套加热和真空吸收并行的方式来干燥物料。
干燥温度过高会使物料物性发生变化，这是不允许的，因此要求对干燥温度进行严格控制。
夹套通入的是经列管式加热器加热的热水，而加热器采用的是饱和蒸汽，流程如图2-22所示。
要求： ⑴ 如果冷却水流量波动是主要干扰，应采用何种控制方案？为什么？ ⑵ 如果蒸汽压力波动是主要干扰，应采用何种控制方案？为什么？⑶ 如果冷却水流量和蒸汽压力都经常波动，应采用何种控制方案？为什么？(1)以热水温度为副变量,干燥器出口温度为主变量，蒸汽流量为操纵变量构成温度温度串级系统，冷水流量单独设计流量单回路系统 理由：当被控变量为干燥器出口温度时，不宜选冷水流量做操纵变量，故单独设计流量单回路系统抑制冷水流量波动。
以干燥器出口温度为被控量、蒸汽流量为操纵变量的控制系统中，控制通道太长，存在较大的时间常数和纯滞后，故选择换热器出口温度为副变量，构成串级系统，利用副回路减小等效时间常数。
(2) 以热水温度为为副变量,干燥器的温度为主变量串级系统。
理由：将蒸汽压力波动这一主要干扰包含在副回路中, 利用副回路的快速有效克服干扰作用抑制蒸汽压力波动对干燥器出口的温度的影响.(3) 采用与（1）相同方案。
理由同（1）。
第三章 比值控制系统3.1 比值与比值系数的含义有什么不同?它们之间有什么关系？ 答：①比值指工艺物料流量之比，即从流量与主流量之比：；比值系数指副、主流量变送器输出电流信号之比，即： 二者之间的关系由下式决定：（变送器输出与流量成线性关系时） （变送器输出与流量成平方关系时） 3.2 用除法器进行比值运算时，对输入信号的安排有什么要求？为什么？答：应使除法器输出小于1。
除法器输出值既仪表比值系数，需要通过副流量调节器的内给定设置，大于1无法设定、等于1无法现场整定。
3.3 什么是比值控制系统？它有哪几种类型?画出它们的结构原理图。
12F FK =min 1min 2I I I I K --='m ax2m ax 1F F K K ='2m ax 2m ax 1)(F F K K ='答：比值控制系统就是实现副流量2F 与主流量1F 成一定比值关系，满足关系式：12F F K =的控制系统。
比值控制系统的类型：开环、单闭环、双闭环、变比值、串级－比值控制系统。
原理图见教材。
3.4 用除法器组成比值系统与用乘法器组成比值系统有何不同之处？ 答：① 系统结构不同，实现比值控制的设备不同。
② 比值系数的设置方法不同，乘法方案通过在乘法器的一个输入端，输入一个外加电流信号I 0设置；除法方案通过副流量调节器的内给定设置。
3.5 在用除法器构成的比值控制系统中，除法器的非线性对比值控制有什么影响？ 答：除法器环节的静态放大倍数与负荷成反比。
3.6 为什么4：1整定方法不适用于比值控制系统的整定？答：单闭环比值控制系统、双闭环的副流量回路、变比值回路均为随动控制系统，希望副流量跟随主流量变化，始终保持固定的配比关系。
出现4：1振荡时，固定配比关系不能保证。
3.7 当比值控制系统通过计算求得比值系数1K >' 时，能否仍用乘法器组成比值控制？为什么？能否改变一下系统结构，仍用乘法器构成比值控制？答：当比值控制系统通过计算求得比值系数大于1时，不能用乘法器组成比值控制。
因为当1K >'时，计算所得的乘法器的一个外加输入电流信号I 0大于20mA,超出乘法器的输入范围。
不用改变系统结构，只要调整F 2max 保证K ＇〈1 即可。
12I I =‘系统稳定时：2111'1004444(4)(4)44,0.811616I I K I I I I I I K --==-----'=+⇒==‘’0164160.81416.96I K mA'=+=⨯+=3.9 某化学反应过程要求参与反应的A 、B 两物料保持5.2:4F :F B A =的比例，两物料的最大流量h m F h m F B A /290,/6253max 3max ==。
通过观察发现A 、B 两物料流量因管线压力波动而经常变化。
根据上述情况，要求：① 设计一个比较合适的比值控制系统。
② 计算该比值系统的比值系数K '。
③ 在该比值系统中，比值系数应设置于何处？设置值应该是多少（假定采用DDZ-III 型仪表）。
221max 2max ()(0.8122000K KF '==⨯=④ 选择该比值控制系统控制阀的开闭形式及控制器的正、反作用。
解：①系统设计如下： ②81.1)29062545.2()F F K(K 22max B max A =⨯=='③1K ≤'，所以要将max B F 调大。