化工仪表及自动化总复习
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第一章1.1 什么是化工自动化它有什么重要意义化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。
在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。
实现化工生产过程自动化的意义：（1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。
（2）减轻劳动强度，改善劳动条件。
（3）能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。
（4）能改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。
1.2、化工自动化主要包括哪些内容？一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。
1.4、自动控制系统主要由哪些环节组成？自动控制系统主要由测量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
1.8 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？测量元件与变送器：用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号（如气压信号、电压、电流信号等）；控制器：将测量元件与变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的给定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号送住执行器。
执行器：能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变流入（或流出）被控对象的物料量或能量，从而克服扰动影响，实现控制要求。
1.9 试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量？被控对象：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做~。
被控变量：被控对象内要求保持给定值的工艺参数。
给定值：被控变量的预定值。
操纵变量：受控制阀操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持给定值的物料量或能量。
1.17 何谓阶跃作用为什么经常采用阶跃作用作为系统的输入作用形式阶跃作用：在某一瞬间t0，干扰突然地阶跃式地加到系统上，并保持在这个幅度。
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第一章1、什么是化工自动化?它有什么重要意义？答：在化工设备上，配备一些自动化装置，代替操作人员部分直接劳动，使生产在不同程度自动进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法称化工自动化。
实现化工自动化能加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量质量、减轻劳动强度、保证生产安全。
2、化工自动化主要包括哪些内容？答：化工生产过程自动化，一般包括自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制等方面的内容。
3、自动控制系统怎样构成？各组成环节起什么作用？答:自动控制系统主要由两大部分组成。
一部分是起控制作用的全套自动化装置，包括检测元件及变送器、控制器、执行器，显示记录仪表等；另一部分是受自动化装置控制的被控对象。
在自动控制系统中，检测元件及变送器用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号。
控制器将检测元件及变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后,将运算结果用特定的信号发送给执行器，执行器能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变流人被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。
4、过渡过程的品质指标有哪些？它们各自的概念定义？答:过渡过程的品质指标有最大偏差或超调量,衰减比,余差，过渡时间,振荡周期或频率。
最大偏差:指在过渡过程中，被控变量偏离给定值的最大数值。
超调量：表征被控变量偏离给定值的程度。
衰减比B/B，：前后相邻两个峰值的比。
余差C ：当过渡终了时，被控变量所达到的稳态值与给定值之间的偏差。
过渡时间t s：从干扰作用发生的时刻起，直到系统建立新的平衡时止，过渡过程所经历的时间.振荡周期T或频率：过渡过程同向两波峰之间的间隔时间。
频率：振荡周期的倒数。
5、自动控制系统的静态是指被控变量y（t）不随时间而变化的平衡状态称为系统的“静态”;动态是指被控变量y（t)随时间而变化的平衡状态称为系统的“动态”;过渡过程是指调节系统在受到外作用下,从一个平衡状态进入到新的平衡状态的整个过程称为控制系统的过渡过程;阶跃干扰是在某一瞬间，干扰突然阶跃式的加到系统上,并继续保持在这个幅度上。
化工仪表和自动化总复习试题目和答案解析2023年修改整理
10131313钟晓帆化工仪表及自动化总复习习题及答案第一章自动操纵系统基本概念一、基本要求1. 掌握自动操纵系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互阻碍和联系；2. 掌握自动操纵系统中常用术语，了解方块图的意义及画法；3. 掌握管道及操纵流程图上常用符号的意义；4. 了解操纵系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；5. 掌握闭环操纵系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。
二、常用概念1.化工自动化的要紧内容：化工生产过程自动化，一般包括自动检测、自动操纵、自动爱护和自动操纵等方面的内容。
2.自动操纵系统的基本组成: 被控对象和自动化装置（测量元件与变送器、操纵器、执行器）。
3.被控对象：在自动操纵系统中，将需要操纵其工艺参数的生产设备或机器叫做被控对象，简称对象。
4.被控变量：过程内要求保持设定数值的物理量。
5.操纵变量：受操纵器操纵的，用以克服干扰的阻碍，使被控变量保持设定值的物料量或能量。
6.干扰作用：指除操纵变量以外的各种因素引起被控变量偏离给定值的作用。
7.设定值：被控变量的设定值。
8.偏差：个别测定值与测定的平均值之差。
9.闭环系统：指操纵器与被控对象之间既有顺向操纵又有反向联系的自动操纵。
10.开环系统：指操纵器与被控对象之间只有顺向操纵而没有反向联系的自动控制。
11.操纵系统的过渡过程：一个操纵系统在处界干扰或给定干扰作用下，从原有的稳定状态过渡到新的稳定状态的过程称为过渡过程。
12.反馈：把系统(或环节)的输出信号直接或通过一些环节重新引回到输人端的做法叫做反馈。
13.负反馈：反馈信号的作用方向与设定信号相反，即偏差信号为两者之差，这种反馈叫做负反馈。
14.正反馈：反馈信号的作用方向与设定信号相同，反馈信号使原来的信号增强，这种反馈叫做正反馈。
三、问答题1. 操纵系统按被调参数的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。
答：开环自动操纵系统：操纵变量能够改变被控变量，但被控变量对操纵变量没有影响。
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1、化工自动化的主要内容包括自动检测系统，自动信号和联锁保护系统，自动操纵及自动开停车系统和自动控制系统。
2、自动控制系统的基本组成包括自动化装置和被控对象，其中自动化装置包括测量元件与变送器，自动控制器和执行器。
其中，测量元件与变送器的功能是测量液位并将液位的高低转化为一种特定的、统一的输出信号；自动控制器的功能是接受变送器传来的信号，与工艺需要保持的液位高度相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号发送出去；执行器的功能是能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度。
3、4、方块图中，x指设定值；z指输出信号；e指偏差信号；p指发出信号；q 指出料流量信号；y指被控变量；f指扰动作用。
当x取正值，z取负值，e=x-z，负反馈；x取正值，z取正值，e=x+z，正反馈。
5、自动控制系统分类：定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统。
6、方框图中每个环节表示组成系统的一个部分，称为“环节”。
两个方块之间用一条带有箭头的线条表示其信号的相互关系，箭头指向方块表示为这个环节的输入，箭头离开方块表示为这个环节的输出。
线旁的字母表示相互间的作用信号。
如上图。
7、自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。
与自动检测、自动操纵等开环系统比较，最本质的区别，就在于自动控制系统有负反馈，开环系统中，被控（工艺）变量是不反馈到输入端的。
8、静态——被控变量不随时间而变化的平衡状态（变化率为0，不是静止）。
当一个自动控制系统的输入（给定和干扰）和输出均恒定不变时，整个系统就处于一种相对稳定的平衡状态，系统的各个组成环节如变送器、控制器、控制阀都不改变其原先的状态，它们的输出信号也都处于相对静止状态，这种状态就是静态。
9、动态——被控变量随时间变化的不平衡状态。
从干扰作用破坏静态平衡，经过控制，直到系统重新建立平衡，在这一段时间中，整个系统的各个环节和信号都处于变动状态之中，这种状态叫做动态；控制系统的过渡过程是指系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。
化工仪表及自动化--复习总结
化工仪表及自动化总结（我是结合老师课件和习题解答总结复制的，有些要自己补充，可自行修改）谢谢！1．简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动（干扰）量、设定（给定）值和偏差的含义？被控对象 自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。
被控变量 被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。
操纵变量 受控制器操纵的，用以克服扰动的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。
扰动量 除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。
设定值 被控变量的预定值。
偏差 被控变量的设定值与实际值之差。
2.自动控制系统按其基本结构形式可分为几类?其中闭环系统中按设定值的不同形式又可分为几种?简述每种形式的基本含义.答 自动控制系统按其基本结构形式可分为闭环自动控制系统和开环自动控制系统.闭环自动控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制.如图1-1(a)即是一个闭环自动控制.图中控制器接受检测元件及变送器送来的测量信号,并与设定值相比较得到偏差的大小和方向,调整蒸汽阀门的开度,改变蒸汽流量,使热物料出口温度回到设定值上.从图1-1(b)所示的控制系统方块图可以清楚看出,操纵变量(蒸汽流量)通过被控对象去影响被控变量,而,构成一个闭合回路..在闭环控制系统中,按照设定值的不同形式又可分为:(1)定值控制系统 定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统.定值控制系统的作用是克服扰动对被控变量的影响,使被控变量最终回到设定值或其附近.以后无特殊说明控制系统均指定值控制系统而言.被控变量(2)随动控制系统随动控制系统的设定值是不断变化的.随动控制系统的作用是使被控变量能够尽快地,准确无误地跟踪设定值的变化而变化（3）程序控制系统程序控制系统的设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即设定值按一定的时间程序变化。
开环控制系统是指控制器与被控制对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制系统。
化工仪表及自动化复习
第一章自动控制系统基本概念第一节自动控制系统的基本组成及表示形式液位自动控制的方框图方框图中， x 指给定值；z 指输出信号；e 指偏差信号；p 指发出信号；q 指出料流量信号；y 指被控变量；f 指扰动作用（主要是进料量的变化，注意：此为对液位控制而言）。
当x 取正值，z取负值，e= x- z，负反馈。
其他控制系统用同一种形式的方框图可以代表不同的控制系统当进料流量或温度变化等因素引起出口物料温度变化时，可以将该温度变化测量后送至温度控制器TC。
温度控制器的输出送至控制阀，以改变加热蒸汽量来维持出口物料的温度不变。
小结:自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。
举例：乙烯生产过程中脱乙烷塔的工艺管道及控制流程图第二节自动控制系统的基本组成及表示形式T 温度，P 压力（真空度），L 物位，F 流量I 指示，R 记录，A 报警，C 控制（调节）塔顶的压力控制系统中的PIC-207，PIC的组合就表示一台具有指示功能的压力控制器。
LIC-201是一台具有指示功能的液位控制器。
FRC-210表示一台具有记录功能的温度控制器。
PIC-207表示压力指示调节仪表，该仪表为就地安装，工段号为2，仪表序号为07。
第三节自动控制系统的分类1.定值控制系统：被控变量的给定值不变2.随动控制系统（自动跟踪系统）：给定值随机变化第四节自动控制系统的过渡过程和品质指标控制系统的过渡过程：系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。
当干扰作用于对象，系统输出y发生变化，在系统负反馈作用下，经过一段时间，系统重新恢复平衡。
常用的是阶跃干扰。
采用阶跃干扰的优点：这种形式的干扰比较突然、危险，且对被控变量的影响也最大。
如果一个控制系统能够有效地克服这种类型的干扰，那么一定能很好地克服比较缓和的干扰。
这种干扰的形式简单，容易实现，便于分析、实验和计算。
举例：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下图所示。
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被控变量被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。
操纵变量受控制器操纵的，用以克服扰动的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。
扰动量除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。
设定值被控变量的预定值。
偏差被控变量的设定值与实际值之差。
2.自动控制系统按其基本结构形式可分为几类其中闭环系统中按设定值的不同形式又可分为几种简述每种形式的基本含义.答自动控制系统按其基本结构形式可分为闭环自动控制系统和开环自动控制系统.闭环自动控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制.如图1-1(a)即是一个闭环自动控制.图中控制器接受检测元件及变送器送来的测量信号,并与设定值相比较得到偏差的大小和方向,.从图1-1(b)所示的控制系统方块图可以清楚看出,操纵变量(蒸汽流量)通过被控对象去影响被控变量,而被控变量又通过自动控制装置去影响操纵变量.从信号传递关系上看,构成一个闭合回路..（a）:(1)定值控制系统定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统.定值控制系统的作用是克服扰动对被控变量的影响,使被控变量最终回到设定值或其附近.以后无特殊说明控制系统均指定值控制系统而言.(2)随动控制系统随动控制系统的设定值是不断变化的.随动控制系统的作用是使被控变量能够尽快地,准确无误地跟踪设定值的变化而变化（3）程序控制系统程序控制系统的设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即设定值按一定的时间程序变化。
开环控制系统是指控制器与被控制对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制系统。
化工仪表与自动化复习题及答案
化⼯仪表与⾃动化复习题及答案《化⼯仪表与⾃动化》课程测试试题⼀⼀、填空题（36分）1、过程控制系统是由_控制器__、_执⾏器__、__测量变送__和_被控对象_等环节组成。
2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有__压⼒__、_流量___、_温度__、_液位_等控制系统。
3、⽬前求取过程数学模型的⽅法有两种。
其中⼀种是根据过程的内在机理，通过__物料_和_能量_物料平衡关系，⽤__机理建模__的⽅法求取过程的数学模型。
4、控制对象的⼲扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:⼲扰通道的时间常数愈⼤,对被控变量的影响___越⼩____;⼲扰通道容量滞后愈多,则调节质量__越好____;⼲扰通道的纯滞后对调节质量_⽆影响_。
5、选择控制⽅案时，总是⼒图使调节通道的放⼤倍数（增益）⼤于__⼲扰通道的放⼤倍数（增益）。
6．某调节系统采⽤⽐例积分作⽤调节器，先⽤纯⽐例调整到合适的调节输出，再加⼊积分作⽤的后，应_减⼩调节器的放⼤倍数_,才能使稳定性不变。
7．描述控制系统的品质指标的参数有最⼤偏差、衰减⽐和余差等。
8．串级调节系统,⼀般情况下主回路选择___PID______或__PI__调节规律调节器,副回路选⽤__P _调节规律调节器；如果副回路采⽤差压法测流量，应采⽤什么装置_开⽅器___补偿。
9．仪表⾃动化标准中，⽓动仪表标准信号范围是~；电Ⅱ型标准信号范围是4~20mA；电Ⅲ型标准信号范围是0~10mA。
⼆、综合题（54分）1、（10分）画出⽓关式类型执⾏器的两种简单结构⽰意简图；在控制系统中如何选择执⾏器类型举例说明。
答：在控制系统中，执⾏器是按安全原则选择类型的，也就是当控制信号中断时，要保证设备和操作⼈员的安全。
如：加热炉温度控制，当燃料量为操纵变量时，其执⾏器应选择⽓开类型，当信号中断时，切断燃料，保证安全。
2、（14分）热电偶为什么要进⾏冷端温度补偿有哪些冷端温度补偿⽅法原理是什么答：①因为各种显⽰仪表和热电偶分度表都是在热电偶冷端温度为零的时候做出的。
化工仪表及自动化总复习及答案(吉珠专用)
化工仪表及自动化总复习第一章自动控制系统基本概念一、基本要求1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系；2. 掌握自动控制系统中常用术语，了解方块图的意义及画法；3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义；4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。
二、常用概念1. 化工自动化的主要内容:自动检测，自动保护，自动操纵，自动控制系统2. 自动控制系统的基本组成: 被控对象和自动化装置（测量元件与变送器、控制器、执行器）。
3. 被控对象：对其工艺参数进行控制的机器或设备4. 被控变量：生产过程需保持恒定的变量5. 操纵变量：具体实现控制作用的变量6. 干扰作用：在生产过程中引起被控变量偏离给定值的外来因素7. 设定值：被控变量的期望值，可固定也可以按程序变化8. 偏差：给定值与测量值之间的差值9. 闭环系统：系统的输出被反馈到输入端并与设定值进行比较的系统10.开环系统：系统的输出被反馈到输入端，执行器只根据输入信号进行控制的系统11. 控制系统的过渡过程:系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程12. 反馈:把系统的输出直接或经过一些环节后送到输入端，并加入到输入信号中的方法13. 负反馈：反馈信号的作用方向与给定信号相反，即偏差信号为两者之差（e=x—z）14. 正反馈：反馈信号的作用方向与原来的信号相同，使信号增强（e=x+z）三、问答题1. 控制系统按被调参数的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。
答：定值控制系统：给定值为常数随动控制系统：给定值随机变化程序控制系统：给定值按一定时间程序变化2.在阶跃扰动作用下，控制系统的过渡过程有哪几种形式? 其中哪些形式能基本满足控制要求？答：1.非周期衰减过程2.衰减振荡过程3.等幅振荡过程4.分散振荡过程1,2能基本满足控制要求，但1进程缓慢，只用于系统不允许震振荡时3. 试述控制系统衰减振荡过程的品质指标及其含义。
化工仪表及自动化复习重点
自动控制系统的基本概念系统组成：被控对象+自动控制装置（测量变送+控制器+执行器）测量变送：将现场各种非电量信号转化为电信号输出控制器：它接受变送器送来的信号，与工艺需要进行比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号发送出去。
执行器：根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度。
系统表示形式：1,方框图(简单控制系统）2，管道及仪表流程图基本符号：A报警 C 控制I 指示Q 累计R 记录打印T 传送系统分类：开环，闭环1.定值控制系统：所谓定值就是恒定给定值的简称。
工艺生产中，如果要求控制系统的作用是使被控制的工艺参数保持在一个生产指标上不变,或者说要求被控变量的给定值不变，那么就需要采用定值控制系统2.随动控制系统（自动跟踪系统）:这类操作系统的特点是给定值不断的变化，而且这种变化不是预先规定好了的,也就是说给定值是随机变化的.3.程序控制系统（顺序控制系统)：这类系统的给定值是变化的，但他是一个已知的时间函数，即生产技术指标需按一定的时间程序变化。
系统品质指标：过渡过程总体要求（稳、快、准）评价一个过程控制系统的性能和质量，主要考虑系统的稳定性、快速性、准确性和相应的品质指标单项指标(最大偏差、过渡时间、衰减比、余差）最大偏差:最大偏差是指在过渡过程中,被控变量偏离给定值的最大数值。
过渡时间：从干扰作用发生的时刻起,直到系统建立新的平衡时止,过渡过程所经历的时间叫过渡时间.衰减比：表示衰减程度的指标是衰减比，他是前后相邻两个峰值的比.余差:当过渡过程终了时,被控变量所达到的新的稳态值与给定值之间的偏差叫做余差。
绘制控制系统的管道及仪表流程图自动控制系统的基本概念测量变送部分测量基本概念：仪表性能指标：绝对误差精度等级变差绝对误差：被校仪表值减去标准仪表值.精度等级：精度等级数值越小就表征该仪表的精确度等级越高,也说明了该仪表的精度越高。
常用精度等级有0.005 0。
02 0.05 0。
化工仪表及自动化期末总复习题库 - 答案
一是非题（）1、压力计及温度传感器的安装均可选在管道拐弯处。
（）2、精确度高的仪表灵敏度一定高。
（）3、采用镍铬-镍硅热电偶测量温度，将仪表的机械零点调整至25℃，但实际上室温（冷端温度为10℃），这时仪表指示值偏高。
（）4、当仪表空气中断时，气开调节阀的开度为全开。
（）5、要就地测量一往复泵出口的压力，其平均工作压力为5Mpa，则可选用量程为0~10Mpa 的压力表。
（）6、用压力法测量一开口容器的液位，其液位的高低取决于取压点位置、介质密度和容器横截面。
（）7、在自动控制规律的调整中的比例度越大，控制作用越强，余差越大。
（）8、热电阻断路时，温度计输出显示温度值为量程的上限值。
（）9、在流量测量中，一般来说标准喷嘴造成的压力损失小于标准孔板造成的压力损失。
（）10、在比例控制系统中引入积分作用的优点是能够消除余差，但降低了系统的稳定性。
（）11、压力传感器计的安装可选在管道拐弯处。
（）12、当气源突然消失时，气关阀的开度为全关。
（）13、用差压流量计测量流量，流量与测量得的差压成正比。
（）14、在自动控制规律的调整中比例度越小，控制作用越强，余差越大。
（）15、灵敏度高的仪表精确度一定高。
（）16、一般来说直能单座阀比直能双座阀泄漏量要少。
（）17、补偿导线应与热电偶的电极材料配合使用，热电偶与补偿导线连接片温度不受限制。
（）18、在控制系统中引入微分作用的优点是能够消除余差，同时提高了系统的稳定性。
（）19、涡轮流量计其入口直管段的长度一般取管道内径的10倍以上。
（）20、热电阻温度变送器输入桥路的主要作用为冷端温度补偿。
二填空题1、Ⅲ型控制器接收变送器送过来来的标准测量信号 mA或 VDC。
2、由导压管接至差压计（或变送器）前，必须安装切断阀和平衡阀，构成三阀组。
在启用差压计时，应先开使、导通，再开最后再关闭。
3、一般来说自控系统在干扰作用下，它的过渡过程有、、、，以最稳定，一般可以通过调整 参数来实现。
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第一章1.什么是自动控制系统的方框图，它与控制流程图有什么区别？答：方块图是用来表示控制系统中各环节之间作用关系的一种图形，由于各个环节在图中都用一个方块表示，故称之为方块图。
它是由方框、信号线、比较点、引出点组成的；工艺流程上的线条及箭头方向有时并不与流体流向相一致2.如图所示为-•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。
试画出该温度控制系统的方块图，并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么？反应器温度控制系统执动设定值该温度控制系统的方块图反应器温度控制系统方块图其中，被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；操纵变量：冷却水流量。
可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量，冷却水的压力、温度，环境温度的高低等°3.如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。
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。
4.反映对象特性的参数有哪些？各有什么物理意义？它们对自动控制系统有什么影响？解：放大系数K、时间常数r和滞后时间t放大系数K在数值上等于对象（重新）处于稳定状态时的输出变化量与（引起输出变化的）输入变化量之比，即Y输出量的变化量A — --------------------------------------输入量的变化量对象的放大系数K越大，就表示对象的输入量有一定变化时，对输出量的影响越大，或被控变量对这个量的变化就越灵敏，所以，K实质上是对象的灵敏度。
控制通道k适量大有利于控制，干扰通道k尽量小有利于控制。
化工自动化及仪表总复习题
化工自动化及仪表总复习题1. 简答题1.1 什么是自动化？答：自动化是指利用各种机械、电子、计算机等设备和技术手段，使生产过程或工作过程能够在人的干预下自动进行。
1.2 化工自动化的优势是什么？答：化工自动化能够提高生产效率、降低劳动强度、提高产品质量、减少能源消耗、提高生产过程的安全性等。
1.3 仪表系统的结构由哪些部分组成？答：仪表系统的结构主要包括传感器、信号转换器、控制器、显示器和执行器等。
1.4 仪表的分类有哪些？答：根据测量物理量的类型，仪表可以分为压力仪表、温度仪表、流量仪表、浓度仪表等。
1.5 仪表的测量精度如何定义？答：仪表的测量精度可以用绝对误差、相对误差和满度等指标来定义。
1.6 控制回路中的比例控制、积分控制和微分控制分别是什么意思？答：比例控制是通过控制器输出信号与被控制变量之间的比例关系来实现控制；积分控制是对被控制变量的积分进行控制，以消除稳态误差；微分控制是对被控制变量的微分进行控制，以改善系统的动态响应。
1.7 常见的仪表校验方法有哪些？答：常见的仪表校验方法有零点校验、满度校验、线性度校验、时效性校验等。
2. 计算题2.1 某化工装置的液位控制环节采用比例控制，比例增益为0.5，被控液位变化范围为20~40 m，设定值为32 m。
求当被控液位在32 m附近浮动时，控制器输出信号的变化范围。
答：控制器输出信号的变化范围 = 比例增益 * 被控量的变化范围= 0.5 * (40 - 20)= 102.2 某化工反应器的进料流量控制环节采用积分控制，积分时间常数为300 s。
已知系统的负载响应时间为400 s，当反应器进料流量发生变化时，求系统的稳态误差。
答：系统的稳态误差 = 1 / 积分增益积分增益 = 积分时间常数 / 负载响应时间 = 300 /400系统的稳态误差 = 1 / (300 / 400)= 4 / 33. 简答题3.1 解释反馈控制和前馈控制的原理。
化工自动化及仪表-总复习题_(答案版)
习题课（Ⅰ）一、填空题：1．干扰是指除操作变量以外，作用于对象并引起被控变量变化的一切因素；2．被控对象是指需要实现控制的设备、机器或生产过程，称为对象。
3．被控变量是指对象内要求保持给定数值的工艺变量称为被控变量。
4．工艺变量通常分为直接变量，间接变量，安全变量三大类；5．直接变量是指和生产过程有着密切关系、或者说存在直接关系的，它的改变决定着产品的质量和数量。
6．间接变量是指和生产过程没有直接关系，并不直接决定着产品的数量和质量。
；7．安全变量是指既和生产过程没有直接的关系，同时也不存在间接关系，但它们影响着生产的安全性。
8．给定值是被控变量的预定值称为给定值。
它反映的是工艺过程的具体要求。
9．操作变量是指受到控制装置操纵，用以使被控变量保持给定值的物料量或能量。
10．偏差偏差=实际值-给定值11．闭环控制系统通常包括定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统；12．定值控制系统是指被控变量的给定值恒定不变。
13．随动控制系统是指给定值不断变化，而且变化是随机的。
14．程序控制系统是指给定值不断变化，但x=x(t)是已知的。
15．偏差产生的原因通常分为由于干扰导致实际值发生了变化：给定值发生了变；计量误差而引起的偏差。
三个方面。
16．闭环控制系统通常是由检测元件和变送器；比较机构；调节装置；执行器四个部分组成的。
17．检测元件和变送器的作用是把被控变量y（t）转化为测量值z（t），z（t）是统一标准信号；比较机构的作用是计算偏差e（t）；调节装置的作用是依据偏差的大小、正负，按执行器的作用是接受调节器送来的信号p（t）,发出相关的信18．自动控制系统中流动的是。
19．LC表示的是液位控制器；L是指液位；C是指控制。
20．自动控制系统的静态是指被控变量y（t）不随时间而变化的平衡状态称为系统的“静态”；动态是指被控变量y（t）随时间而变化的平衡状态称为系统的“动态”；过渡过程是指调节系统在受到外作用下，从一个平衡状态进入到新的平衡状态的整个过程称为控制系统的过渡过程；21．干扰的理想形式有，斜坡扰动，正弦波扰动，22．过渡过程的主要形式有非周期衰减过程，又叫单调过程，，程，发散振荡过程；23．定值控制系统衰减比通常规定在4：1范围内；随动控制系统衰减比通常规定在10：1范围内；24．过渡过程的品质指标有衰减比，振荡周期或频率，余差，最大偏差或超调量；过渡时间。
化工仪表及自动化总复习
化工仪表及自动化总复习期末复习必备化工仪表及自动化总复习第一章自动控制系统基本概念一、基本要求1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系；2. 掌握自动控制系统中常用术语，方块图的意义及画法；3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义和表示方法；4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。
二、常用名词术语1. 控制对象：2. 被控变量：3. 操纵变量：4. 干扰：除操纵变量外，作用于被控变量并使其发生变化的因素。
5. 设定值（给定）：6. 偏差：7. 控制系统的过渡过程：8. 反馈：把系统或环节的输出信号直接或（经过一些环节）间接引入到输入端的方法称为反馈。
9. 负反馈：反馈信号的作用方向与设定（给定）信号相反，给定值期末复习必备取正，反馈信号取负，即偏差信号为两者之差，反馈信号能使原来的信号减弱，这种反馈称为负反馈。
（在控制系统中的重要意义）10.正反馈：三、问答题1. 控制系统按被控变量的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。
开环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，但被控变量对操纵变量没有影响。
闭环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，被控变量又对操纵变量产生影响。
定值控制系统：给定值为常数；随动控制系统：给定值为变数，要求跟随变化；程序控制调节系统：按预定时间顺序控制参数。
2. 自动控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？被控对象：检测仪表（检测元件及变送器）：控制仪表：执行器（控制阀）：3. 在阶跃扰动作用下，控制系统的过渡过程有哪几种形式? 其中哪些形式能基本满足控制要求？发散振荡过程：期末复习必备非振荡发散过程：等幅振荡过程：衰减振荡过程：非振荡衰减过程：其中，衰减振荡过程和非振荡衰减过程可以基本满足控制要求，但后者进程缓慢，只用于系统不允许振荡时。
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化工仪表及自动化总复习第一章自动控制系统基本概念一、基本要求1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系；2. 掌握自动控制系统中常用术语，方块图的意义及画法；3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义和表示方法；4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。
二、常用名词术语1. 控制对象：2. 被控变量：3. 操纵变量：4. 干扰：除操纵变量外，作用于被控变量并使其发生变化的因素。
5. 设定值（给定）：6. 偏差：7. 控制系统的过渡过程：8. 反馈：把系统或环节的输出信号直接或（经过一些环节）间接引入到输入端的方法称为反馈。
9. 负反馈：反馈信号的作用方向与设定（给定）信号相反，给定值取正，反馈信号取负，即偏差信号为两者之差，反馈信号能使原来的信号减弱，这种反馈称为负反馈。
（在控制系统中的重要意义）10.正反馈：三、问答题1. 控制系统按被控变量的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。
开环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，但被控变量对操纵变量没有影响。
闭环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，被控变量又对操纵变量产生影响。
定值控制系统：给定值为常数；随动控制系统：给定值为变数，要求跟随变化；程序控制调节系统：按预定时间顺序控制参数。
2. 自动控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？被控对象：检测仪表（检测元件及变送器）：控制仪表：执行器（控制阀）：3. 在阶跃扰动作用下，控制系统的过渡过程有哪几种形式? 其中哪些形式能基本满足控制要求？发散振荡过程：非振荡发散过程：等幅振荡过程：衰减振荡过程：非振荡衰减过程：其中，衰减振荡过程和非振荡衰减过程可以基本满足控制要求，但后者进程缓慢，只用于系统不允许振荡时。
4. 试述控制系统衰减振荡过程的品质指标及其含义。
影响这些品质指标的因素是什么？最大偏差：衰减比：余差：过渡时间：振荡周期（振荡频率）：5. 什么是控制系统的方块图？它与工艺管道及控制流程图有何区别？自动控制系统的方块图是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。
其中：每一个方块代表系统中的一个组成部分，6. 在自动化系统中，仪表符号由哪几部分组成，各表示什么意义？仪表位号由字母组合和回路编号组成：字母组合：首字母――被侧变量，尾字母――仪表功能，中字母――修饰词回路编号：首位数――工序号；后续数――顺序号温度为（800±10℃）。
为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850℃。
现运行的控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图所示。
（1）分别求出最大偏差、余差、衰减比、过渡时间（温度进入±2%新稳定值即视为系统已稳定）和振荡周期。
（2）说明此温度控制系统是否满足工艺要求。
第二章过程特性及其数学模型一、基本要求1. 了解被控对象特性，建立被控对象数学模型的意义及掌握数学模型的建立方法；2. 掌握用机理建模的方法，建立简单对象的数学模型；3. 掌握表征被控对象特性的三个参数——放大倍数K、时间常数T、滞后时间τ的物理意义及其对控制质量的影响和求取方法；4. 了解被控对象特性的实验测定方法。
二、常用名词术语1. 被控对象特性：2. 被控对象数学模型：3. 被控对象的放大倍数：4. 被控对象的时间常数：5. 被控对象的滞后时间：纯滞后（输出变化落后于输入变化的时间）与容积滞后（因物料或能量传递需要一定时间而引起的输出变化迟缓）之和6. 通道：由对象的输入变量至输出变量的信号联系。
包括控制通道和干扰通道。
三、问答题1. 为什么说放大倍数K是对象的静态特性，而时间常数T和滞后时间τ是对象的动态特性？2. 简述获取对象特性（数学模型）的两种方法。
机理建模：通过理论分析建立输入和输出之间的关系。
例如：一阶对象、积分对象、二阶对象实验建模：在实际系统或实验系统中，通过一组输入来考察输出的跟随变化规律。
常见的有：阶跃反应曲线法和矩形脉冲法、矩形脉冲波、频率特性法。
性，在t0时刻突然将加热蒸汽量从25m3/h增加到28m3/h，物料出口温度记录仪得到阶跃输入曲线如图所示。
写出描述物料干燥筒特性的微分方程（温度变化量作为输入量，加热蒸汽量的变化量作为输出量；温度测量仪表的测量范围0～200℃；流量测量仪表的测量范围0～40m3/h）。
第三章检测仪表与传感器一、基本要求1．掌握仪表精度的意义和确定方法；测量误差的计算方法。
2．了解仪表的性能指标。
3．初步掌握各种压力检测仪表的基本原理（弹簧管式）及压力表的选用方法。
4．了解各种流量计的测量原理。
重点是差压式流量计及转子流量计（读数修正）。
5．了解各种液位测量方法。
初步掌握液位测量中零点迁移的意义及计算方法。
6．掌握热电偶温度计及热电阻温度计的测温原理。
熟悉热电偶温度测量中的冷端温度补偿的作用及方法，明确三线制接法的意义。
7．了解电动温度变送器的作用及原理。
二、常用名词术语1.参数检测：2.精确度：3.绝对误差：4.允许相对误差5.变差6.仪表精度等级7.灵敏度8.灵敏限9.分辨率10.线性度：11.反应时间：12. 模拟信号：13. 数字信号：14．模拟式显示仪表15．数字式显示仪表、三、问答题1. 工业压力计按敏感元件通常可以分为哪几种类型？试简述各种压力计的工作原理。
液柱式压力计：活塞式压力计：弹性式压力计：弹簧管式：薄膜式：波纹管式：电气式压力计：应变式：压电电阻式：电感式：电容式：霍尔式：2. 试述压力计选型的主要内容及安装注意事项。
类型选择量程与盘面选择精度选择注意：取压位置与隔离3. 试述流量计的分类及其工作原理。
转子流量计读数如何修正？速度流量计：压差流量计：转子流量计：电磁流量计：超声波流量计：涡轮流量计：堰式流量计：容积式流量计：齿轮流量计：活塞流量计：质量流量计：间接质量流量计：直接质量流量计：4、什么是差压式液位计零点迁移？迁移量任何计算？5. 试述物位计的分类及其工作原理。
直读式物位计：浮力式物位计：压差式物位计：电磁式物位计：核辐射式物位计：超声波物位计：光电式物位计：5. 试述温度测量仪表的种类及其工作原理接触式温度计：膨胀式温度计：玻璃液体温度计：双金属温度计：压力式温度计：热电偶温度计：热电阻温度计：非接触温度计：辐射温度计：红外温度计：光电温度计：热电温度计：6．试述数字式显示仪表的原理与组成。
7．热电偶测温为什么要进行冷端温度补偿？补偿方法有哪些？第四章自动控制仪表一、基本要求1．掌握各种基本控制规律及其特点和适用条件。
2．熟悉比例度、积分时间、微分时间对控制系统的影响。
3．了解DDZ-Ⅱ型和DDZ-Ⅲ型控制器的特点和基本组成。
4．了解可编程调节器和可编程控制器的功能和特点。
二、常用名词术语1. 基地式控制仪表2. 单元组合式控制仪表3. 控制规律：4. 位式控制：5. 连续控制：6. 放大倍数K P：7. 比例度δ：8. 积分时间9. 微分时间三、问答题1. 试述控制器的作用及其分类。
2. 控制系统按控制规律可以分为哪几类：3. 试述PID控制的数学模型及参数意义、相关参数大小对控制效果的影响。
4. 模拟量控制器由哪几部分组成？画出其框图并说明各部分的作用。
5. 试述DDZ－Ⅲ仪表的特点。
6. 试述DDZ－Ⅲ电动控制器的基本功能，并画出其结构框图。
第五章执行器一、基本要求1．掌握控制阀的流量特性的意义，了解串联管道中阻力比s和并联管道中分流比x对流量特性的影响。
2．掌握气动薄膜控制阀的基本结构、了解主要类型及使用场合。
3．掌握气动执行器的气开、气关型式及其选择原则。
4．了解电气转换器及电-气阀门定位器的用途及工作原理。
5．了解电动执行器的基本原理。
二、常用名词术语1. 控制阀的理论流量特性2. 控制阀的实际流量特性（工作）三、问答题1. 试述执行器的分类及其作用。
2. 执行器由哪两部分组成，各起什么作用？3. 气动执行机构有哪几种结构形式？各有什么特点？4. 试述电动执行机构的分类及其用途、结构及其工作原理。
5. 控制阀的理想流量特性有哪些？6. 试述电－液执行器的结构及其工作原理。
7. 什么是气开式控制阀和气关式控制阀？如何选择？第六章简单控制系统一、基本要求1．掌握简单控制系统的结构、组成及作用。
2．掌握简单控制系统中被控变量、操纵变量选择的一般原则。
3．掌握各种基本控制规律的特点及应用场合。
4．掌握控制器正、反作用确定的方法。
5．掌握控制器参数工程整定的方法。
6. 掌握简单控制系统的设计和组成方案。
二、常用名词术语1. 简单控制系统：2. 控制器参数的工程整定：三、问答题1. 如何选择被控变量？2. 如何选择操纵变量？3. 造成控制系统滞后的原因有哪些？对象滞后、检测滞后、信号传送滞后4. 控制系统按信号来源（系统结构）可以分为哪几类？试分别画出结构框图。
5. 控制器整定的任务是什么？常用整定方法有哪几种？理论计算工程整定临界比例度法衰减曲线法经验凑试法5.如何设计和组成一个简单控制系统。
第七章复杂控制系统一、基本要求1．掌握串级控制系统的概念、结构、工作过程、特点及应用场合；了解串级控制系统中副变量的确定及主、副控制器正、反作用的选择；了解串级控制系统中主、副控制器参数的工程整定方法。
2．熟悉设置均匀控制系统的目的及控制方案。
3．掌握比值控制系统的概念、了解比值控制系统各种类型；熟悉单闭环比值控制方案的结构及特点。
4．掌握前馈控制系统的概念，熟悉结构、特点及应用场合。
5．理解连续型选择性控制系统的结构特点及控制方案；了解开关型选择性控制系统；了解积分饱和现象的产生及防止方法。
6．理解分程控制系统的结构及应用场合。
7．了解多冲量控制系统的意义；理解三冲量控制系统的结构特点。
二、常用名词术语1. 复杂控制系统：2. 串控制系统3. 均匀控制4. 比值控制系统5. 前馈控制系统6. 分程控制系统三、问答题1. 试述串级控制系统的特点及其使用条件。
2. 串级控制系统中主、副变量应如何选择？3. 简述均匀控制的目的及控制方案。
4. 以合成氨为例，简述比例控制的目的及控制方案。
5. 选择性控制系统按处理方法不同可以分为哪几类？开关型选择性控制系统：连续型选择性控制系统：混合型选择性控制系统：6. 试述分程控制的目的及其适用范围。
分程控制系统：由一个控制器同时控制两个执行机构并使之次第执行的控制系统。
使用范围：–扩大调节范围，提高调节精度；–可用于两种不同的介质，以满足工艺要求；–用作生产安全的防护措施第九章计算机控制系统一、基本要求1．基本掌握直接数字控制（DDC）的PID算法。