过程控制工程(复习1)

一、填空题（每空1分，共20分）：

1．控制通道的时间常数T

的大小，反映了控制作用对系统动态过程的影响的快慢，

T

越小，控制作用越及时，过渡过程越快，有利于提高系统的稳定性。

2.被控变量是指工艺要求以一定的精度保持恒定或随某一参数的变化而变化的参数。

3．从理论上讲，干扰通道存在纯滞后，不影响系统的控制质量。

4．反映对象特性的参数有放大倍数、时间常数和纯滞后时间。

5．检测变送环节对控制系统的影响主要集中在检测元件的滞后和信号传递的滞后问题上。

6. 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。

7．常见的比值控制系统有开环比值、单闭环比值、双闭环比值、串级比值。

8. 简单控制系统的工程整定法有经验方法，简单、方便，工程实际中广泛采用的特点。一般有经验凑试法、衰减曲线法、临界比例度法、响应曲线法等。

9、离心泵的控制方案有直接节流法、改变泵的转速、改变旁路回流量。

二、简答题（每题5分，共20分）：

1．简述被控量与操纵量的选择原则。

答：(1)被控量的选择原则:

①必须

尽可能

选择表

征生产

过程的

质量指

标作为

被控变量;②当没有合适的质量指标时,应选择与质量指标由单质对应关系的间接指标作为被控量; ③间接指标必须有足够的灵敏度;④被控变量的选择还应考虑工艺过程的合理性及所用测量仪表的性能、价格等因素. (2) 操纵变量选择的原则

①操纵变量应是控制通道放大系数K0较大者;②应使扰动通道的时间常数越大越好，而控制通道的时间常数适当小一些。③控制通道纯滞后时间则越小越好，并尽量使扰动远离被控变量而靠近调节阀;④当广义过程的控制通道由几个一阶滞后环节组成时，要避免各个时间常数相等或相接近的情况;⑤工艺上的合理性和方便性。

2．简述串级控制系统的特点。

答：(1)串级控制系统由于副回路的存在,能够迅速克服进入副回路的扰动的影响;

(2) 串级控制系统由于副回路的存在,改善了对象的特性,提高了系统的工作频率;

(3) 串级控制系统由于副回路的存在,使对象非线性特性线性化,提高了系统的自适应能力;

(4) 能够更精确控制操纵变量的流量.

（5）可以实现灵活的操作方式选择

3．设置均匀控制系统的目的和其特点是什么？

答：目的是:对表征前后设备供求矛盾的两个变量均匀协调,统筹兼顾.

特点是:表征前后供求矛盾的两个变量都应该是缓慢变化的;前后互相联系又

互相矛盾的两个变量都应保持在工艺操作所允许的范围内.

4．前馈控制和反馈控制各有什么特点？为什么采用前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质？

答:前馈控制的特点是:根据干扰工作;及时;精度不高,实施困难;只对某个干扰

有克服作用.反馈的特点作用依据是偏差;不及时:精度高,实施方便,对所有干扰

都有克服作用.由于两种控制方式优缺点互补, 所以前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质.

三、计算题（10分）已知对象控制通道阶跃响应曲线数据如下表所表示，调节量阶跃变化为Δu=50。

过程控制工程试题（复习题）

1. 用一阶惯性环节加纯迟延近似对象，求出K 、T 和τ值。

2. 应用动态特性参数法选择PID 调节器参数。

答：1.由实验数据画出对象的阶跃响应曲线为：

解法一：由图可得：

64

.55

.0818.2min

5.0)85.01.1(2)(2min,

6.01.185.0*22,818.250

1.20034139.063.063.039.0====-=-==-=-==-=∆∆=

T K t t T t t u y K ετ

所以，PID 调节器参数为：min

3.06.0*5.05.0min

2.16.0*22%87.26.0*64.5*85.085.0=========ττετδD I T T

解法二：有作图法可以求出

341200.1 2.1818,0.4min,501.50.4 1.1min

2.818 2.562

1.1y K u T K T τε∆-=

===∆=-====

所以，PID 调节器参数为：0.850.85*2.562*0.487.108%2.22*0.40.8min 0.50.5*0.40.2min

I D T T δετττ========= 得分

四、计算题 (10分)某电动比例调节器的测量范围为100～200℃，其输出为0～10mA 。当温度从140℃变化到160℃时，测得调节器的输出从3 mA 变化到7mA 。试求该调节器比例带。

答：

式中 Δy ---被控参数测量值的变化量； ΔX ---控制器输出的变化量；

ymax-ymin---测量仪表的刻度范围； Xmax-Xmin---控制器输出变化范围。

五、设计题(20分) 下图为管式加热炉温度控制系统。试确定： 1．这是一个什么系统？画出其方框图。 2．调节阀的作用形式；调节器的正反作用方式； 3．分析系统的可能经受的扰动及主要扰动；

min max min max o

X X X

y y y K -∆-∆=%

502

125*5110

410020

11001043710010020020140160m in m ax m in m ax =⇒=====-=-=-=∆=-=-=-=∆σσK mA mA x x mA

mA mA x y y y