过程控制系统复习题
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5
A
B
图3
五、图 4 所示为一锅炉燃料系统的产气量与燃料管线压力选择性控制系统。其 中燃料压力控制是为了防止压力过高产生“脱水”缘故而设置的，蒸汽流量控制 是根据用户所需要的气量而设置的。假设系统中所选择阀为气开阀，要求： ①试分析确定各控制器的正、反作用及选择器的类型。 ②在系统稳定的情况下，燃料压力突然升高，高于“脱水”设定的压力值，试分 析该控制系统的工作过程。
0.5 2S
1
,设控制器为
Gc
(
s)
9 ，计算前馈控制
器的数学模型。
③分析串级控制系统和前馈反馈控制系统克服干扰方式的优缺点。
出口温度
原油
炉膛温度 燃烧气
图2
2
四、如图 3 所示，某化学反应过程要求参与反应 A、B 两物料保持 FA : FB 4 : 2.5 的比例，两物料的最大流量 FAmax 625m3 / h ，FB max 290m3 / h 。系统采用 DDZⅢ型仪表。要求： ①画出该系统的控制原理方块图。 ②计算该比值系统的仪表比值系数 k ' 。
搅拌器
物料入口
蒸汽
冷凝水
出口 图1
二、 如图 2 所示的系统，要求原油出口温度精确控制在设定值上，要求： ①当燃料气压力波动为主要干扰时，应怎样组成串级？将控制方案画在工艺流程 图上。 ②确定控制方案后，系统的主要干扰量是哪些？分析副回路能克服的干扰量。 ③选控制阀采用气开阀，确定主副控制器的正反作用。 ④在系统稳定的情况下，如果燃料气压力突然升高，结合控制阀开闭形式及控制 器的正反作用，分析该串级控制系统的工作过程。
4
图 5 油品储罐氮封分程控制方案
七、 简要回答下列问题： ① 对于大滞后系统，采用 Smith 补偿器控制方案，分析有什么优缺点？画出 Smith 补偿控制原理框图。 ②对于多输入多输出系统，如何用相对增益矩阵判别系统的关联程度？ ③ 对于 PH 值中和控制的非线性系统，说明采用带不灵敏区的 PID 控制器的控 制原理。
3
图4
六、如图 5 所示为石油化工产品的储罐。这些油品不易与空气长期接触，因为空 气中的氧气会使油品氧化而变质，甚至会引起爆炸。为此，常常在油品储罐液位 以上充以惰性气体氮，以使油品与空气隔绝。为了保证储罐向外抽取物料时及时 向储罐补充氮气，而向储罐中注料时及时排出储罐中的一部分氮气设计了如图所 示的分程控制方案。要求： ①确定 A 和 B 两控制阀的开闭形式及每个阀的工作信号段（设分程点为 0.06MPa），画出分程阀特性图。 ② 确定控制器的正、反作用，画出该系统的控制原理方块图。 ③ 当由储罐向外抽取物料时，分析说明该系统的工作过程。
1
出口温度
原油
炉膛温度 燃烧气
图2
三、图 2 所示的系统，要求原油出口温度精确控制在设定值上，要求：
①当原油流量是主要干扰量，设计前馈反馈控制系统，将控制方案画在工艺流程
图上。
②设被控对象传递函数为 G0 (s)
3 2s 1
，控制阀为 Gv (s)
2
，温度检测变送单
源自文库
元Gm (s)
2
，干扰通道为 GPD (S )
《过程控制系统》复习题
一、图 1 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？
若选择蒸汽流量为操纵变量，设计一温度控制系统，画出控制原理框图。
②设被控对象传递函数为 G0 (s)
3 e 0.5s 2s 1
，调节阀为 Gv (s)
2
，检测变送单
元为 Gm (s) 1，当要求出口温度准确控制时，选用何种控制规律？为什么？
③上述单回路控制系统中，当控制器的积分时间常数增大时，对系统的性能指标 稳定性、控制精度及调节速度各有什么影响？并解释原理。 ④上述控制系统用 PI 控制规律，按 4：1 衰减曲线整定参数后，改用 PID 控制规 律，仍然保持整定在 4：1 衰减曲线上，这时比例增益和积分时间常数如何调整？ 为什么？
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五、图 4 所示为一锅炉燃料系统的产气量与燃料管线压力选择性控制系统。其 中燃料压力控制是为了防止压力过高产生“脱水”缘故而设置的，蒸汽流量控制 是根据用户所需要的气量而设置的。假设系统中所选择阀为气开阀，要求： ①试分析确定各控制器的正、反作用及选择器的类型。 ②在系统稳定的情况下，燃料压力突然升高，高于“脱水”设定的压力值，试分 析该控制系统的工作过程。
0.5 2S
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,设控制器为
Gc
(
s)
9 ，计算前馈控制
器的数学模型。
③分析串级控制系统和前馈反馈控制系统克服干扰方式的优缺点。
出口温度
原油
炉膛温度 燃烧气
图2
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四、如图 3 所示，某化学反应过程要求参与反应 A、B 两物料保持 FA : FB 4 : 2.5 的比例，两物料的最大流量 FAmax 625m3 / h ，FB max 290m3 / h 。系统采用 DDZⅢ型仪表。要求： ①画出该系统的控制原理方块图。 ②计算该比值系统的仪表比值系数 k ' 。
搅拌器
物料入口
蒸汽
冷凝水
出口 图1
二、 如图 2 所示的系统，要求原油出口温度精确控制在设定值上，要求： ①当燃料气压力波动为主要干扰时，应怎样组成串级？将控制方案画在工艺流程 图上。 ②确定控制方案后，系统的主要干扰量是哪些？分析副回路能克服的干扰量。 ③选控制阀采用气开阀，确定主副控制器的正反作用。 ④在系统稳定的情况下，如果燃料气压力突然升高，结合控制阀开闭形式及控制 器的正反作用，分析该串级控制系统的工作过程。
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图 5 油品储罐氮封分程控制方案
七、 简要回答下列问题： ① 对于大滞后系统，采用 Smith 补偿器控制方案，分析有什么优缺点？画出 Smith 补偿控制原理框图。 ②对于多输入多输出系统，如何用相对增益矩阵判别系统的关联程度？ ③ 对于 PH 值中和控制的非线性系统，说明采用带不灵敏区的 PID 控制器的控 制原理。
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图4
六、如图 5 所示为石油化工产品的储罐。这些油品不易与空气长期接触，因为空 气中的氧气会使油品氧化而变质，甚至会引起爆炸。为此，常常在油品储罐液位 以上充以惰性气体氮，以使油品与空气隔绝。为了保证储罐向外抽取物料时及时 向储罐补充氮气，而向储罐中注料时及时排出储罐中的一部分氮气设计了如图所 示的分程控制方案。要求： ①确定 A 和 B 两控制阀的开闭形式及每个阀的工作信号段（设分程点为 0.06MPa），画出分程阀特性图。 ② 确定控制器的正、反作用，画出该系统的控制原理方块图。 ③ 当由储罐向外抽取物料时，分析说明该系统的工作过程。
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出口温度
原油
炉膛温度 燃烧气
图2
三、图 2 所示的系统，要求原油出口温度精确控制在设定值上，要求：
①当原油流量是主要干扰量，设计前馈反馈控制系统，将控制方案画在工艺流程
图上。
②设被控对象传递函数为 G0 (s)
3 2s 1
，控制阀为 Gv (s)
2
，温度检测变送单
源自文库
元Gm (s)
2
，干扰通道为 GPD (S )
《过程控制系统》复习题
一、图 1 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？
若选择蒸汽流量为操纵变量，设计一温度控制系统，画出控制原理框图。
②设被控对象传递函数为 G0 (s)
3 e 0.5s 2s 1
，调节阀为 Gv (s)
2
，检测变送单
元为 Gm (s) 1，当要求出口温度准确控制时，选用何种控制规律？为什么？
③上述单回路控制系统中，当控制器的积分时间常数增大时，对系统的性能指标 稳定性、控制精度及调节速度各有什么影响？并解释原理。 ④上述控制系统用 PI 控制规律，按 4：1 衰减曲线整定参数后，改用 PID 控制规 律，仍然保持整定在 4：1 衰减曲线上，这时比例增益和积分时间常数如何调整？ 为什么？