过程控制系统期末试卷参考答案

xxxx-xxxx学年第x学期

《过程控制系统》试题（卷）A

课程代码 BB058007 考试方式闭卷考试时长 100 分钟学号教学班号专业级班

注：不可使用计算器

（每空1分，共25分）

1、过程控制系统由和两部分组成。。

2、过程检测仪表的接线方式有两种：、。

3、压力检测的类型有三种，分别为：、、。

4、PID调节器分为和两种。

5、理想流量特性有四类，分别是、、、。

6、常用比值运算部件有：、、、。

7、前馈控制规律取决于和的传递函数。

8、主要扰动无法落在串级控制的副环时，用可得到更好的控制效果。

9、混合型选择性控制系统指：既包含有，又有。

10、产生积分饱和的3个条件：（1）（2）（3）。

（每个3分，共18分）

1、阀位控制系统

2、积分饱和

3、比例控制系统

4、.超驰控制系统

5、现场总线

6、均匀控制系统

三、简答题（每个6分，共30分）

1、被控对象、调节阀、调节器的正、反作用方向各是怎样规定的？

2、什么是简单控制系统？试画出简单控制系统的典型方块图。

3、调节器参数整定的任务是什么？工程上常用的调节器参数整定有哪几种方法？

4、怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律?

5、积分饱和的危害是什么?有哪几种主要的抗积分饱和措施?

四、分析题。（共27分）

1、（15分）请判定如图所示温度控制系统中，调节阀和调节器的作用型式。

（1）当物料为温度过低时易析出结晶颗粒的介质，调节介质为过热蒸汽时；（2）当物料为温度过高时易结焦或分解的介质，调节介质为过热蒸汽时；

（3）当物料为温度过低时易析出结晶颗粒的介质，调节介质为待加热的软化水时；

（4）当物料为温度过高时易结焦或分解的介质，调节介质为待加热的软化水时。

2、（12分）图示为一列管式换热器。工艺要求出口物料温度保持恒定。经分析如果保持物料入口流量和蒸汽流量基本恒定，则温度的波动将会减小到工艺得分

允许的误差围之。现分别设计了物料入口流量和蒸汽流量两个控制系统，以保持出口物料温度恒定。

（1）试画出对出口物料温度的控制系统方块图；

（2）指出该系统是开环控制系统还是闭环控制系统，并说明理由。

《过程控制》试题（卷）3答案

一、填空题（每空1分，共25分）

1、过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成。

2、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。

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、PID调节器分为模拟式和数字式两种。

5、理想流量特性有四类，分别是直线、对数、抛物线、快开。

6、常用比值运算部件有：乘法器、比值器、分流器、比率器。

7、前馈控制规律取决于对象干扰通道和控制通道的传递函数。

8、主要扰动无法落在串级控制的副环时，用前馈-反馈控制可得到更好的控制效果。

9、混合型选择性控制系统指：既包含有开关型选择，又有连续型选择。

10、产生积分饱和的3个条件：（1）积分作用（2）开环（3）偏差长期存在。

二、名词解释（每个3分，共18分）

1、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。

2、积分饱和:在积分控制围，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、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。

4、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。

5、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。

6、均匀控制系统：控制量和被控量在一定围都缓慢而均匀的变化的系统，称为均匀控制系统。

（每个6分，共30分）

1、被控对象、调节阀、调节器的正、反作用方向各是怎样规定的？

答：被控对象的正、反作用方向规定为：当操纵变量增加时，被控变量也增加的对象属于“正作用”；反之，被控变量随操纵变量的增加而降低的对象属于“反作用”。

调节阀的作用方向由它的气开、气关型式来确定。气开阀为“正”方向，气关阀为“反”方向。

如果将调节阀的输入偏差信号定义为测量值减去给定值，那么当偏差增加时，其输出也增加的调节器称为“正作用”调节器；反之，调节器的输出信号随偏差的增加而减小的称为“反作用”调节器。

2、什么是简单控制系统？试画出简单控制系统的典型方块图。

答：所谓简单控制系统，通常是指由一个被控对象、一个检测元件及传感器（或变送器）、一个调节器和一个执行器所构成的单闭环控制系统，有时也称为单回路控制系统。

简单控制系统的典型方块图如图所示。

3、调节器参数整定的任务是什么？工程上常用的调节器参数整定有哪几种方法？

答：调节器参数整定的任务是：根据已定的控制方案，来确定调节器的最佳参数值（包括比例度δ、积分时间Ti、微分时间Td），以便使系统能获得好的调节质量。

调节器参数整定的方法有理论计算和工程整定两大类，其中常用的是工程整定法。

属于调节器参数的工程整定法主要有临界比例度法、衰减曲线法和经验凑试法等。

4、怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律?

答、串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量，对主变量要求较高，一般不允许有余差，所以主控制器一般选择比例积分控制规律，当对象滞后较大时，也可引入适当的微分作用。

串级控制系统中对副变量的要求不严。在控制过程中，副变量是不断跟随主控制器的输出变化而变化的，所以副控制器一般采用比例控制规律就行了，必要时引入适当的积分作用，而微分作用一般是不需要的。

5、积分饱和的危害是什么?有哪几种主要的抗积分饱和措施?

答：当控制器处于积分饱和状态时，它的输出将达到最大或最小的极限值，该极限值已超出执行器的有效输入信号围(对于气动薄膜控制阀来说，其有效输入信号围一般为20～100kPa)。出现这种现象，对控制系统的工作是很不利的。因为当需要该控制器恢复工作状态(在取代控制系统中，控制器重新被选择器选中)时，它不能马上动作，必须待它的输出退出饱和区，返回到执行器的有效输入信号围后，才能使执行器开始动作。所以取代是不及时的，这样会对系统的工作带来严重的后果，甚至会造成事故。抗积分饱和的主要方法有限幅法和积分切除法等。

得分

四、分析题。（共27分，其中第一题15分，第二题12分）