过程控制工程试题()考试题及其答案 太原理工
过程控制试题及答案
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。
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控制系统对检测变送环节的基本要求是 准确、迅速和可靠。
防积分饱和措施有对控制器的输出限幅、限制控制器积分部分的输出和 分切除法。
地改善系统的控制品质•三、（10分）一个如图1所示的换热器，用蒸汽将进入其中的冷物料加热到一定温 度,生产工艺要求热物料出口温度维持恒定 （y C ）.试设计一简单温度控制系 统,选择被控量和操纵量，画出其结构原理图，并选择调节器的控制规律。
最大偏差增大。
7.在离心泵的控制方案中，机械效率最差的是 二、简答题（每题6分，共24分）： 1、电气阀门定位器有哪些作用 答：①改善阀的静态特性 ② 改善阀的动态特性 ③ 改变阀的流量特性精品文档 太原理工大学现代科技学院过程控制工程 试卷 考试方式：开卷得分 、填空题（每 空1分，共20分）: 1. 随着控制通道的增益K o 的增加，控制作用 增强，系统的余差 减小。
2. 3. 从理论上讲， 建立过程对象模型的方法有 干扰通道存在纯滞后，不影响系统的控制质量。
机理建模和系统辨识与参数估计④ 用于分程控制 ⑤ 用于阀门的反向动作2. 简述串级控制系统的设计原则。
答：（1）副回路的选择必须包括主要扰动，而且应包括尽可能多的扰动； （2）主、 副对象的时间常数应匹配；（3）应考虑工艺上的合理性和实现的可能性；（4）要 注意生产上的经济性。
3. 简单控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：简单控制系统由一个被控对象，一个检测元件和变送器，一个调节阀和一个 调节器组成。
检测元件和变送器用于检测被控变量，并将检测到的信号转换为标 准信号，输出到控制器。
控制器用于将检测变送器的输出信号与设定值进行比较， 得出偏差，并把偏差信号按一定的控制规律运算，运算结果输出到执行器。
执行 器是控制系统回路中的最终元件，直接用于改变操纵量，以克服干扰，达到控制 的目的。
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6.如果对象扰动通道增益 K f 增加，扰动作用增强，系统的余差增大，4.5.通过旁路控制。
过程控制考试期中试卷答案解析
过程控制考试试卷一、填空题本题共计10分,包括3小题,10个填空,每空1分1、简单控制系统由控制器、执行机构、被控对象和检测变送仪表四个环节组成;2、对象数学模型是指对象的输入输出特性,是对象在各输入量控制量和检测变送量作用下,其相应输出量被控量变化函数关系的数学表达式;3、获取对象数学模型的方法参方法有：机理法和测试法;4、气动执行器由调节机构和执行机构两部分组成,常用的辅助装置有阀门定位器和手轮机构;5、流通能力Ｃ的定义是：调节阀全开,阀前后压差为,流体重度为1g/m3,每小时所通过的流体系数;6、被调介质流过阀门的相对流量与阀门相对行程之间的关系称为调节阀的流量特性；若阀前后压差保持不变时,上述关系称为理想流量特性,实际使用中,阀门前后的压差总是变化的,此时上述关系为工作流量特性;7、动态前馈控制的设计思想是通过选择适当的前馈控制器,使干扰信号经过前馈控制器致被控量通道的动态特性完全复制对象干扰通道的动态特性,并使它们符号相反正、反,从而实现对干扰信号进行完全补偿的目标;8、自动调节系统常用参数整定方法动态特性参数法,稳定边界法,衰减曲线法 ,经验法;9、调节系统中调节器正、反作用的确定依据是：保证控制系统成为负反馈;4、模糊控制器的设计不依赖被控对象的精确数学模型;二、选择题本题共计10分,包括5小题,每题2分1.由于微分调节规律有超前作用,因此调节器加入微分作用主要是用来C:A.克服调节对象的惯性滞后时间常数T,容量滞后τc和纯滞后τ0.B.克服调节对象的纯滞后τ0.C.克服调节对象的惯性滞后时间常数T,容量滞后τc.2.定值调节是一种能对A 进行补偿的调节系统;A．测量与给定之间的偏差B．被调量的变化C．干扰量的变化D. 设定值的变化3.定值调节系统是X环调节,前馈系统是X环调节 B ;A．开,闭B．闭,开C．开,开D．闭,闭4.调节系统在纯比作用下已整定好,加入积分作用后,为保证原稳定度,此时应将比例度A;A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小5.成分、温度调节系统的调节规律,通常选用C;A. PIB. PDC. PID6..流量、压力调节系统的调节规律,通常选用A ;A. PIB. PDC. PID7.液位调节系统的调节规律,通常选用D ;A. PIB. PDC. PIDD. P8.调节系统中调节器正、反作用的确定是根据B：A．实现闭环回路的正反馈;B．实现闭环回路的负反馈;C．系统放大倍数恰到好处D．生产的安全性;9.单纯的前馈调节是一种能对C进行补偿的调节系统;A．测量与给定之间的偏差B．被调量的变化C．干扰量的变化10.定值调节是一种能对A进行补偿的调节系统;A．测量与给定之间的偏差B．被调量的变化C．干扰量的变化11.热电偶温度计 CA 是利用两个相互接触金属导体的温差电动势特性进行测温的;B 是利用两个相互接触金属导体的接触电动势特性进行测温的;C 是利用两个相互接触金属导体的温差电动势和接触电动势特性进行测温的;D 是利用两个非接触金属导体的温差电动势和接触电动势特性进行测温的;12.下面的叙述中哪一个是最为合理的DA 控制系统的时间滞后现象主要是由于被控对象的惯性特性引起的;B 控制系统的时间滞后现象主要是由于检测装置的安装位置引起的;C 控制系统的时间滞后现象对控制系统的稳定性无影响;D 以上三种叙述都不完整;13.DCS的中文含意是：BA 比例、积分、微分控制;B 分布式控制系统;C 可编程序控制器;D 以上三个都不正确;三、判断题：判断下列陈述的对错;你认为正确的,在每道题后面的括号里打√,否则打×本题共计20分,包括10题,每题2分1．与DCS相比,Fieldbus的主要技术优点之一是实现了控制系统彻底的分散√2．热电阻温度计需要进行冷端补偿才能正常工作; ×3．PID的含义是比例、积分和微分; √ 4．前馈控制系统是一种定值控制,一般情况下前馈控制可以单独使用; ×5．用Smith补偿器来处理大时延控制对象时,不必要提供精确的对象数学模型;×6．被控对象特性是指被控对象输入与输出之间的关系; √7．串级控制系统中的副控制器给定值是由主控制器的输出决定的,所以副控制器相当于一个闭环定值控制系统; ×8．衰减比n表示系统过渡过程曲线变化两个周期后的衰减快慢; ×9．热电阻温度计和热电偶温度计一样,测温时需要进行温度补偿; ×10．一个单回路控制系统由控制器、执行器、检测变送装置和被控对象组成;√11．在比值控制系统中,一般选择易调节的量为主变量,易测量的量为副变量;×12．DDC的中文含义是直接数字控制; √13．被控对象的动态特性是描述被控对象输入输出关系动态特征的; √14．串级控制系统适用于容量滞后较小的生产工艺过程; ×15．前馈控制系统一般可单独使用,因为其控制精度高,且不受外界干扰影响;×16．前馈控制与定值控制的原理相同,都是以偏差进行调解的; ×17．被控对象的存滞后时间常数是由于其自身的惯性特性引起的; ×18．在串级控制中,副控制器的输入值为主控制器的输出; √四、简答题本题共计15分,包括5小题,每题3分1．什么是定值控制系统答案：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;2．什么是随动控制系统答案：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;3．什么是程序控制系统答案：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;4．什么是调节被控对象,给定值和偏差答案：自动调节系统的生产设备叫做调节对象或简称对象,而生产中要求保持的工艺指标,称为给定值;对于自动调节系统中,习惯采用给定值R减去测量值Y作为偏差e,即e=R-Y,给定值R大于测量值Y时为正偏差,而给定值R小于测量值Y时为负偏差;5．什么叫绝对压力、表压及真空度它们的相互关系是怎样的6．答案：绝对压力：绝对真空下的压力称为绝对零压,以绝对零压为基准来表示的压力叫绝对压力;表压力：当绝对压力大于大气压力时,绝对压力高于大气压力的数值称为表压力,简称表压;真空度：当绝对压力小于大气压力时,绝对压力低于大气压力的数值称为真空度或负压;绝对压力、大气压、表压、真空度之间的相互关系如图所示;7．8． 简述PID 调节器c K 、i T 和d T 的作用是什么 9．答案：在PID 调节器中,c K 越大,表示调节作用越强,i T 值越大,表示积分作用减弱,d T 值越大表示微分作用增强;10． 有一流量调节系统,信号传输管线很长,因此,系统产生较大的传送滞后;有人设想给调节器后加微分器来改善系统特性,试问这种设想合理否为什么若不合理,应采取什么措施合理答案：这种设想不合理,因为信号传送滞后是纯滞后,而微分作用不能克服纯滞后; 解决这一问题合理的措施是采用1：1继动器加在信号传输线之间,以增大信号流速,从而减小传输滞后,改善系统特性;11． 利用微分作用来克服控制系统的信号传递滞后的设想是否合理与正确答案：这种设想不合理,因为信号传送滞后是纯滞后,而微分作用不能克服纯滞后;合理的措施是采用1：1继动器加在信号传输线之间,以增大信号流速,从而减小传输滞后,改善系统特性;12． 通常在什么场合下选用比例P,比例积 PI,比例积分微分PID 调节规律 13．答案：比例调节规律适用于负载变化较小,纯滞后不太大而工艺要求不高又允许有余差的调节系统;比例积分调节规律适用于对象调节通道时间常数较小,系统负载变化不大需要消除干扰引起的余差,纯滞后不大时间常数不是太大而被调参数不允许与给定值有偏差的调节系统;比例积分调节规律适用于容量滞后较大,纯滞后不太大,不允许有余差的对象; 14． 试简述临界比例度法及其特点;答案：临界比例度法是在纯比例运行下通过试验,得到临界比例度靠和临界周期T k ,然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值;这种方法比较简单、易于掌握和判断,适用于一般的控制系统;但是不适用于临界比例度小的系统和不允许产生等幅振荡的系统,否则易影响生产的正常进行或造成事故;15． 试简述衰减曲线法及其特点;答案：衰减曲线法是在纯比例运行下通过使系统产生衰减震荡,得到衰减比例度s 和衰减周期s T 或上升时间升T ,然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值; 这种方法比较简便,整定质量高,整定过程安全可靠,应用广泛,但对于干扰频繁,记录曲线不规则的系统难于应用;16．简述热电偶温度计组成部分及各部件的功能;本题每写出1个组成部分得1分,每写出1个组成部分功能得1分答案：热电偶温度计的基本组成部分有：热电偶、测量仪表、连接热电偶和测量仪表的导线;如下图所示图题42热电偶是系统中的测温元件,测量仪表是用来检测热电偶产生的热电势信号的,可以采用动圈式仪表或电位差计,导线用来连接热电偶与测量仪表;为了提高测量精度,一般都要采用补偿导线和考虑冷端温度补偿;17．串级控制系统有哪些特点主要使用在哪些场合答案：串级控制系统的主要特点为：每写出1个应用场合的得2分a)在系统结构上,它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统；b)系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量；c)由于副回路的存在,对进入副回路的干扰有超前控制的作用,因而减少了干扰对主变量的影响；d)系统对负荷改变时有一定的自适应能力;串级控制系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合;18．简述建立对象的数学模型两种主要方法:每写出1 种方法的得2分答案：一是机理分析法：机理分析法是通过对对象内部运动机理的分析,根据对象中物理或化学变化的规律比如三大守恒定律等,在忽略一些次要因素或做出一些近似处理后推导出的对象特性方程;通过这种方法得到的数学模型称之为机理模型,它们的表现形式往往是微分方程或代数方程;二是实验测取法：实验测取法是在所要研究的对象上,人为施加一定的输入作用,然后,用仪器测取并记录表征对象特性的物理量随时间变化的规律,即得到一系列实验数据或实验曲线;然后对这些数据或曲线进行必要的数据处理,求取对象的特性参数,进而得到对象的数学模型;19．复合前馈控制中的两种典型形式是什么4答案：前馈-反馈控制和前馈-串级控制;20．热电偶有哪几种冷端补偿方法6答案：a)冷端温度冰浴法b)计算修正法c)补偿电桥法21．写出任意三种常用的控制器参数整定方法6答案：a)经验法b)稳定边界法c)衰减曲线法d)响应曲线法e)衰减频率特性法答出其中任意三种者得6分,每答出1种得2 分22．什么是串级控制,它由哪些基本环节组成答案：将两台控制器串联在一起,使被控量的控制器的输出作为辅助控制量控制器的给定值,而辅助控制器输出控制一台控制阀的控制系统就是串级控制系统;串级控制系统一般由主被控对象、副被控对象、控制阀、主控制器、副控制器、主变送装置、副变送装置组成;23．简述大时延控制系统Smith预估补偿方案的特点;答案：Smith预估补偿方案的特点是预估出过程在基本扰动下的动态特性,然后由预估器进行补偿,力图使被延迟了 时间的被调量超前反映到控制器,使控制器提前动作,从而明显的减小超调量和加速调节过程,改善控制系统的品质;24．简述什么是有自衡能力的被控对象;答案：当被控对象受到干扰作用,平衡状态被破坏后,不需要外加控制作用,能依靠自身达到新的平衡状态的能力称为有自衡能力,这种对象称为有自衡能力的被控对象; 25．前馈控制适用于什么场合答案：前馈控制是按扰动而进行控制的,因此,前馈控制常用于的场合：a)一是扰动必须可测,否则无法实施控制；b)二是必须经常有比较显著和比较频繁的扰动,否则无此必要;c) 三是存在对被控参数影响较大且不易直接控制的扰动;26． 分别说明比例、积分、微分控制对控制系统的作用;答案：比例控制影响系统的动态特性和系统的稳定性；积分控制的作用是可以消除系统余差；微分控制可以提高系统的响应速度,克服对象容量滞后的影响; 27． 前馈控制适用于什么样的场合前馈控制是按扰动而进行控制的,因此,前馈控制常用于以下场合：1 扰动必须是可测的,否则无法实施控制；2 必须经常有比较明显和频繁的扰动,否则没有必要；3 存在对被控参数较大而且不易直接控制的扰动;28． 为什么前馈控制常与反馈控制构成前馈—反馈控制系统 29．答案：前馈控制是一种补偿控制;一般来讲,前馈控制无法全部补偿扰动对被控变量所产生的影响;因此,单纯的前馈控制系统在应用中就会带来一定的局限性;为克服这一弊端,前馈控制常与反馈控制联用,构成前馈—反馈控制系统;对最主要的、显著的、频繁的无法直接控制的扰动,由前馈来进行补偿控制；对无法完全补偿的扰动影响,由反馈控制根据其对被控变量所产生的偏差大小来进行控制; 30． 控制器的正反作用是如何确定的五、 计算题本题共计15分,包括2小题 1．5分某控制系统用稳定边界法分别整定控制器参数,已知临界比例度%25=k δ,min 5.4=k T ,试分别确定用PI 和PID 作用时的控制器参数;稳定边界法计算表如下;解：对于PI 控制器查表得：55.0%252.22.2=⨯==k P δ 825.35.485.085.0=⨯==k I T T对于PI D 控制器查表得：55.0%252.22.2=⨯==k P δ 825.35.485.085.0=⨯==k IT T 585.05.413.013.0=⨯==k D T T2． 5分某控制系统用4：1衰减曲线法分别整定控制器参数;将积分时间调至最大,微分时间调至最小,对系统施加阶跃信号,经过调节后系统的衰减比为4：1,此时记录下来的比例度56%s δ=和时间参数 5.1min s T =;试分别确定用PI 和PID 作用时的控制器参数;4：1衰减曲线整定经验参数表如下;解：对于PI 控制器查表得：1.2 1.256%0.67s P δ==⨯= 0.50.5 5.12.55I k T T ==⨯=对于PI D 控制器查表得：0.80.856%0.48s P δ==⨯= 0.30.3 5.1 1.53I k T T ==⨯= 0.10.1 5.10.51D s T T ==⨯=3． 10分一个流量双闭环比值控制系统如题图所示;其比值用DDZ-Ⅲ型乘法器实现;已知31max 26500/Q m h =,32max 32000/Q m h =;求： a) 画出控制系统的结构图;b) 当016I mA =时,比值控制系统的比值K 及比值系数'K 分别为多少; c)待比值系统稳定时,测得116I mA =,试计算此时的2I 为多大;题图 流量双闭环比值控制系统原理图解： 1由于 4160+⨯'=K I 得 ()04/16(164)/160.75K I '=-=-=②所以1max2maxQ K KQ '=① 2max 1max 320000.750.926500Q K K Q '==⨯=② 2由仪表的比例系数定义,214'4I mA K I mA-=- ①得：21'(4)4I K I mA mA =-+② 即：20.9(104)49.4I mA =⨯-+=②4． 一个比值流量控制系统用DDZ-Ⅲ型乘法器来进行比值运算,其原理图如题3图所示;流量用孔板配差压变送器来测量,但没有开方器,已知1max 3600Q =kg/h,2max 2000Q =kg/h;a) 试画出比值控制系统的结构图;b)如果要求比值为12:2:1Q Q =,应如何设置乘法器的设定值0I ; 乘法器的输出10(4)(4)'416I I I -⨯-=+题3图 单闭环乘法比值控制系统原理图解：流量的最大量程分别为1max 3600/F kg h =,2max 2000/F kg h =;流量与检测电流的关系为,111max 164F I F =⨯+,222max 164F I F =⨯+,流量比值为21FK F =,乘法器的输出为10(4)(4)'416I I I -⨯-=+;稳态时有2'I I =,即：102(4)(4)416I I I -⨯-=+,201(4)164(4)I I I -=⨯+-,016'4I K =+;不加开方器情况,要进行非线性处理：22221max 1max 22max 12max 136000.90.8122000F F F KK F F F ⎛⎫⎛⎫⎛⎫==⋅=⋅== ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭‘非性乘法器的设置值：mAK I 96.1641681.04160=+⨯=+⨯=‘非线性①②③④⑤ 六、 应用题15 1.为了获得被控对象的动态特性,常用的实验方法之一是给被控对象施加一个阶跃扰动信号,观察其响应,从而有观察到的信息分析其特性;但由于某些生产过程的被控对象不允许长时间施加这样的干扰信号,所以人们采用矩形脉冲信号取代阶跃扰动,获得观测数据,再将脉冲响应曲线转换成阶跃响应曲线,以便于特性提取;题图6为一个矩形扰动脉冲x 宽度为t 0,高度为A 施加到被控对象上的响应曲线y ;用所学过的控制理论知识,将该脉冲响应曲线转换成高度为A 的阶跃信号响应曲线;要求分析转换机理,写出转换步骤;题6图矩形脉冲输入/输出曲线答：设被控对象特性为线性特性,由叠加原理,输入一个矩形脉冲信号,相当于施加两个阶跃信号,一个在t=0处,另一个在t=t0处;⑤设阶跃响应为y1,将所测绘的响应曲线按时间间隔t0等分;在第一区间,y1t0= y1t0;在第二区间y12t0= y2t0+ y1t0;第三区间,y13t0= y3t0+ y12t0;以此类推,将前一区间的阶跃响应曲线叠加到本区间的脉冲响应曲线上,即可得到本区间的阶跃响应曲线;⑤其响应曲线见下图;阶跃响应曲线⑤2.为了获得被控对象的动态特性,常用的实验方法之一是给被控对象施加一个阶跃扰动信号,观察其响应,从而有观察到的信息分析其特性;但由于某些生产过程的被控对象不允许长时间施加这样的干扰信号,所以人们采用矩形脉冲信号取代阶跃扰动,获得观测数据,再将脉冲响应曲线转换成阶跃响应曲线,以便于特性提取;题图6为一个矩形扰动脉冲x宽度为t0,高度为A施加到被控对象上的响应曲线y;用所学过的控制理论知识,将该脉冲响应曲线转换成高度为A的阶跃信号响应曲线;要求分析转换机理,写出转换步骤;3.在某一蒸汽加热器的控制系统中,用响应曲线法进行参数调整;当电动单元组合控制器的输出从6mA改变到7mA时,温度记录仪的指针从85℃升到℃,从原来的稳定状态达到新的稳定状态;仪表的刻度为50~100℃,并测出纯滞后时间τ0=, 时间常数T0=;如采用PI和PID控制规律,试确定出整定参数响应曲线法控制器参数整定经验公式见附表;解：输入增量为：761X∆=-=mA输出增量为：87.885.0 2.8Y∆=-=℃输入量程差为：max min 10010X X-=-=mA输出量程差为：max min 1005050Y Y -=-=℃所以,max min 0max min /() 2.8/500.56/()1/10Y Y Y K X X X ∆-===∆-由查表得：在选用PI 控制器时,0000.56 1.21.1100% 1.1100%30%2.5K T τδ⨯=⨯⨯=⨯⨯=03.3 3.3 1.2 3.96I T τ==⨯=min在选择PID 控制器时,0000.56 1.20.85100%0.85100%23%2.5K T τδ⨯=⨯⨯=⨯⨯= 022 1.2 2.4I T τ==⨯=min 00.50.5 1.20.6D T τ==⨯=min4.用分度号为K 的镍铬-镍硅热电偶测量温度,在没有采取冷端温度补偿的情况下,显示仪表指示值为500℃,而这时冷端温度为60℃;试问：实际温度应为多少答：如果热端温度不变,设法使冷端温度保持在20℃,此时显示仪表的指示值应为多少解：显示仪表指示值为500时,查表可得此时显示仪表的实际输入电势为,由于这个电势是由热电偶产生的,即(,)20.64O E t t mV =同样,查表可得：00(,0)(,)(,0)20.64 2.46323.076E t E t t E t mV=+=+=由查表可得：t =557℃;即实际温度为557℃; 当热端为557℃,冷端为20℃时,由于E20,0=,故有：00(,)(,0)(,0)23.0760.79822.278E t t E t E t mV=-=-=由此电势,查表可得显示仪表指示值应为℃;5. 12某生产过程需要甲乙两种液体,甲液体的正常流量为1250m 3/h,仪表量程为0-1350m 3/h ；乙的正常流量为150m 3/h,仪表量程为0-240m 3/h;如果选甲为主变量,乙为副变量,设计一个控制乙的单闭环比值控制系统,画出流程图并计算引入开方运算与不引入开方运算所分别设置的比值系数;答：采用乘法器的单闭环比值控制流程框图如图所示;其中Q 1为甲流量,Q 2为乙流量31max 1350/Q m h =: Q 1的量程上限, 32max 150/Q m h =: Q 2的量程上限, 31min 0/Q m h =: Q 1的量程下限,32min 0/Q m h =: Q 2的量程下限;1 引入开方器时,比值系数为：1max 1min1max 1min 212max 2min 2max 2min '150135000.67512502400Q Q Q Q Q K K Q Q Q Q Q --=⋅=⋅---=⋅=-2 不引入开方器时：21max 1min 212max2min 22'150135000.6750.45612502400Q Q Q K Q Q Q ⎛⎫-=⋅ ⎪-⎝⎭-⎛⎫=⋅== ⎪-⎝⎭6. 设计一个比例、积分PI 调节器,控制一个温度调节系统;控制器的调节范围为：0-3000℃,控制器的输出为4-20mA;当给定被控对象一个如图a 所示的阶跃输入时,测定的被控对象响应曲线如图b 所示响应曲线法控制器参数整定经验公式见下表;要求：计算出控制器的控制参数,画出控制系统方框图;响应曲线法控制器参数整定经验公式表答：由已知条件得：控制器的调节范围上下限为：max 3000y =℃和min 0y =℃,控制器的输入上下限为max 20P =mA 和min 4P =mA ,由测试数据得,当输入信号从4mA 变化到18mA 时,被控对象输出信号从0℃变化到2500℃;由此得广义被控对象的放大系数0K ,0max min max min 25000184300002042500160.95300014y P K y y P P ⎛⎫⎛⎫∆∆= ⎪⎪--⎝⎭⎝⎭--⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭=⨯=在测得的曲线上找拐点A,作切线交于B 、C 点,如下图;图中的读数约为：3min B t =,20min C t =;所以,020317min T =-=,03min τ=;由表中查得PI 控制器的比例度计算公式为0000.9531.1100% 1.1100%18.48%17K T τδ⨯=⨯⨯=⨯⨯=1/1/0.184819.11c K δ===积分常数为：03.3 3.339.9min I T τ==⨯=控制系统方框图见下图7.已知已被控对象的传递函数为0012()(1)(1)sK e W s T s T s τ-=++在阶跃扰动()r t 变化从()12r t mA =变化到()16r t mA =的作用下,其响应曲线如下图广义被控对象PI 控制器119.11(1)9.9s+30.95171se s -+所示;使用阶跃响应曲线确定被控对象的传递函数中的各参数,0K ,τ,1T 和2T ;二阶被控对象响应曲线上各特征值关系曲线图见附图; 答：曲线的起始点为B ,在曲线中找到拐点P ,过拐点作切线交于C 、D ; 1)在阶跃响应特性曲线上确定出()108.5y ∞=,(0)100y =,101y τ=,107T y =,11T =,05τ=2) Wei 3) Wei 4)8.对于有自衡能力的二阶被控对象的传递函数为：012()(1)(1)K W s T s T s =++ 其单位阶跃响应曲线如下图;用图解法确定此二阶被控对象传递函数的参数0K , 1T 和2T ;其中BE 与m 的相互关系表见附表;答：由于输入为单位阶跃输入,被控对象的放大系数为013.5K =;1T 和2T 的确定步骤如下：1） 过响应曲线的拐点A 作切线；2）分别交B 、C 、D 和E 点,并求得CD 和BE 值；5.5B =,5C =,9.5D =, 4.5E = 9.55 4.5CD =-=, 5.5 4.51BE =-=3） 从附表中求得与BE 值对应的m 值; 4） 由21CD T T =-,12/m T T =解得5）9.对于一个热交换系统设计一套前馈-反馈复合控制装置,系统的管道仪表流程图如图所示;已知被控对象和执行装置的传递函数近似为()1a sa a a K W s e T s τ-=+其中,3a K =,5min a T =, 2.5min a τ=,反馈通道检测变送装置的传递函数为()m m W s K =其中0.5m K =,扰动通道的传递函数近似为()1d sd d d K W se T s τ-=+其中,0.5d K =,3min d T =, 3min d τ=前馈通道检测变送装置的传递函数为()Q Q W s K =其中0.5Q K =;试在反馈通道上设计一个PID 控制器()c W s ,在前馈通道上设计一个前馈控制器()f W s ;要求：设计控制器,计算出各控制器的控制参数,并画出可实施的控制系统方框图;注：响应曲线法控制器参数整定经验公式见下表图题6解： 2反馈通道主控制器的设计用响应曲线法设计反馈通道的PID 主控制器,系统被控对象的广义传递函数可近似为0000()()()111a a s s sa a m a m m a a K K K K W s W s W s e K e e T s T s T s τττ---====+++ 其中030.5 1.5a m K K K ==⨯=,05min a T T ==, 0 2.5min a ττ== 由查表可得：000%0.85/100%0.851.52.5/5100%63.75%K T δτ=⨯=⋅⋅⋅=1/%1/0.675 1.57c K δ=== 0222.55I T τ==⋅= 0.52.5 1.25D T =⋅=PID 控制器()c W s 的方框图为：3前馈通道的前馈控制器设计由 不变性条件()()()()0f a Q d W s W s W s W s +=得：()(3 2.5)0.5()()()()1110.551130.531151331d a d a a Q ssd f d a Q d a s sd a a Q d sK K K W s W s W s W s e e T s T s K T s s e eK K T s s s es ττττ-------=-=-++++=-=-+⨯++=-+ ()f W s 是一个具有超前性质和纯滞后的前馈补偿器;1211511331fT s s K T s s ++=++的物理实现方框图见下图,其中：0.33f K =,15T =,23T =,计算1252110.6733T K T =-=-==0.5s e -的物理实现就本系统来讲,0.5f τ=,远比1T ,2T 小,所以0.5s e -可近似为一个惯性环节,即：0.510.51s e s -≈+所以,前馈控制器()f W s 的物理实现图见下图。
太原理工大学现代科技学院控制仪表复习资料+答案.
1. 一个简单的闭环调节系统中至少应包含哪几个环节？检测变送环节；调节控制环节；输出执行环节；2. 过程控制仪表与装置的分类有哪几种？按能源形式分类:可分为电动、气动、液动和机械式等。
工业上普遍使用电动和气动控制仪表；按信号类型分类:分为模拟式和数字式两大类；按结构形式分类:单元组合式控制仪表, 基地式控制仪表,集散型计算机控制系统,现场总线控制系统。
3. 过程控制仪表与装置按能源形式分类可分为哪几种？目前工业上普遍使用的是哪两种？过程控制仪表与装置按能源形式分类可分为电动、气动、液动和机械式等。
工业上普遍使用电动和气动控制仪表。
4. 过程控制仪表与装置按信号类型分类分为哪几种？过程控制仪表与装置按信号类型分类分为模拟式和数字式两大类。
5. 模拟式控制仪表的特征有哪些？这类仪表大多线路较简单操作方便，使用灵活，价格较低；其传输信号为连续变化的模拟量。
6. 数字式控制仪表的特征有哪些？其传输信号为断续变化的数字量，可以进行各种数字运算和逻辑判断，功能完善性，能优越，能解决模拟式控制仪表难以解决的问题。
7. 过程控制仪表与装置按结构形式分类有哪几种形式？单元组合式控制仪表；基地式控制仪表；集散型计算机控制系统；现场总线控制系统8. 单元组合式控制仪表的特征有哪些？各个仪表能够实现一定功能的独立单元；各个仪表之间用统一的标准信号进行联系，将各种独立仪表进行不同的组合，可以构成适用于各种不同场合的自动检测或控制系统。
9. 单元组合仪表分为哪些单元？在计算机控制系统中仍使用哪些单元组合仪表？单元组合仪表分为八类：变送单元执行单元控制单元转换单元运算单元显示单元给定单元辅助单元计算机控制系统中仍使用的单元组合仪表有：控制单元转换单元运算单元显示单元给定单元辅助单元10. 变送单元的作用是什么？它能将各种被测参数，如温度、压力、流量、液位等变换成相应的标准统一信号传送到接收仪表，以供指示、记录或控制。
11. 控制单元的作用是什么？将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较，按照偏差给出控制信号，去控制执行器的动作。
《过程控制与检测技术》综合练习题及答案2022秋
《过程控制与检测技术》综合练习题及答案一、单项选择题1.过程控制是指在生产过程中，运用合适的控制策略，采用（）来代替操作人员的部分或全部直接劳动，使生产过程在不同程度上自动进行，所以过程控制又被称为生产过程自动化。
A.自动化仪表及系统B.数字电路C.模拟电路D.工艺变量答案：A2.过程控制系统是指自动控制系统的被控量是（）、液位、成分、黏度、湿度以及pH值等这样一些过程变量的控制系统。
A.温度B.压力C.流量D.以上全包括答案：D3.过程控制系统有（）特点。
A.被控过程的多样化B.系统由过程检测控制仪表组成C.被控方案十分丰富D.以上全包括答案：D4.过程控制系统包括（）。
A.反馈控制系统B.前馈控制系统C.前馈—反馈控制系统D.以上全包括答案：D5.反馈控制系统是根据系统被控变量与给定值的偏差进行工作的，最后达到消除和减少偏差的目的，（）是控制的依据。
A.被控变量值B.偏差值C.干扰值D.时间答案：B6.前馈控制系统是（）。
A.闭环控制系统B.开环控制系统C.反馈控制系统D.以上都不是答案：B7.两个流量控制系统如下图所示。
哪个系统是前馈控制系统？（）两个流量控制回路示意图A.系统1B.系统2C.系统1和系统2都是D.系统1和系统2都不是答案：A8.过程控制系统的单项性能指标包括（）。
A．衰减比B．超调量、最大动态偏差、静差C．调节时间、振荡频率、上升时间D．以上全包括答案：D9.计算机控制系统，简单地说就是以（）替代了原模拟控制系统的控制器组成的自动控制系统。
A．控制仪表B．数字电路C．模拟电路D．计算机答案：D10.由于计算机处理的是（），而现场的信号都是模拟信号，计算机要替代原模拟调节器必须完成模拟量到数字量的转换（A/D）和数字量到模拟量的转换（D/A）。
A．模拟信号B．数字信号C．信息D．数据答案：B11.仪表的测量值与被测量真实值之差称为（）。
A．绝对误差B．相对误差C．引用误差D．随机误差答案：A12.传感器的（）有多种形式，如电压、电流、频率、脉冲等，输出信号形式由传感器原理确定。
《过程控制工程》期末复习题及答案
《过程控制工程》期末复习一、（每空1分）填空题：1、对于一个比例积分微分（PID）控制器来说，积分时间越小则积分作用越强；微分时间越小，则微分作用越弱。
2、三种常用的均匀控制方案包括简单均匀控制，串级均匀控制，双冲量均匀控制3、常规PID控制器中的P指比例作用、I指积分作用、 D指微分作用。
4、用于输送流体和提高流体压头的机械设备统称为流体输送设备，其中输送液体并提高其压头的机械称为泵，而输送气体并提高其压头的机械称为风机和压缩机5、工程上常用的几种整定PID控制器参数的方法是经验法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法。
6、请举出我们曾经学过的三种复杂控制系统：（串级）、（前馈）、（比值）。
7、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是（开环比值控制系统）、（单闭环比值控制系统）、（双闭环比值控制系统）、（变比值控制系统）四种。
8、调节阀的固有流量特性主要有（线性型）、（等百分比（或对数）型）、（抛物线型）、）（快开型）9、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是（开环比值控制系统）、（单闭环比值控制系统）、（双闭环比值控制系统）、（变比值控制系统）四种。
10、单回路控制系统一般由（控制器）、（控制阀）、（受控对象）、（测量变送器）四个环节组成。
11、常见的传热设备有（换热器）、（加热炉）、（锅炉）等。
12、要消除系统的稳态误差，通常选用（比例积分（PI）控制）控制器。
13、用来评价控制系统性能优劣的阶跃响应曲线性能指标分别是、超调量与最大动态偏差、余差、振荡频率和回复时间等。
14、工程上进行PID控制器参数整定时，随动系统的控制品质要求衰减比为，定值系统中控制品质要求衰减比为 4：1 。
15、常见的传热设备有换热器、加热炉、锅炉、再沸器、冷凝器、加热器中任选三种等。
16、精馏装置一般由（精馏塔塔身）、（冷凝器）、（再沸器）、（回流罐）、等设备组成。
精馏塔产品质量指标选择有直接产品质量指标和间接产品质量指标两类。
过程装备控制技术及应用--习题
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太原理工大学化学化工学院 —过程装备及控制系—贺鸿 2．为什么说放大系数是对象的静态特性，而时 间常数和滞后时间是动态特性?
答 由于放大系数表达的是被控对象在干扰作用下重新达
到平衡状态的性能，而时间常数与滞后时间分别反映的是 整个动态过程的长短和被控变量的滞后时间，均与时间变 化有关，故而说放大系数是对象的静态特性，而时间常数 和滞后时间是动态特性。 3 什么是被控对象的控制通道?什么是干扰通道， 答 被控对象的控制通道是指操纵变量与被控变量之间 的联系，干扰通道指的是干扰作用与被控变量之间的联系。
变化的规律。 当输入变量阶跃变化时，被控对象的特性可用输出变量随 时间的变化规律来表示。表征被控对象特征的参数有放大 系数K、时间常数T、滞后时间。其中： 放大系数K是指被控对象重新达到平衡状态时的输出变 化量与输入变化量之比； 时间常数T反映被控对象受到输入作用后，输出变量达 到新稳态但的快慢，它决定整个动态过程的长短； 滞后时间描述对象滞后现象 放大系数K是静态参数，时间常数T、滞后时间为动态 参数。
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太原理工大学化学化工学院 —过程装备及控制系—贺鸿 9．试回出衰减比分别为n＜1、n＝1、n＞1、 n→∞时的过渡过程曲线。
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太原理工大学化学化工学院
—过程装备及控制系—贺鸿
10．表示衰减振荡过程的控制指标有哪些?
答 衰减振荡过程的控制指标主要有：最大偏差A、衰减比
n、回复时间c5、余差、振荡周期T。含义如下。 最大偏差：是指过渡过程中被控变量偏离没定值的最 大数值。最大偏差描述了被控变量偏离设定值的程度， 最大偏差愈大被控变量偏离设定值就越远，这对工艺 条件要求较高的生产过程是十分不利的。 衰减比n：是指过渡过程曲线上同方向的相邻两个波峰 之比。对于衰减振荡而言，n总是大于1的。若n接近1 控制系统的过渡过程曲线接近于等幅振荡过程；若n小 于1，则为发散振荡过程；n越大，系统越稳定，当n趋 于无穷大时，系统接近非振荡衰减过程。根据实际操 作经验，通常取n＝4-10为宣。
太原理工过程控制复习资料
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。
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：64.55.0818.2min5.0)85.01.1(2)(2min,6.01.185.0*22,818.2501.20034139.063.063.039.0====-=-==-=-==-=∆∆=T K t t T t t u y K ετ所以，PID 调节器参数为：min3.06.0*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 1.1min2.818 2.5621.1y 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*0.40.2minI D T T δετττ========= 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。
六、设计题（10分）如图所示为锅炉液位双冲量控制系统。
试问：当供水压力波动较大时, 该方案是否能够满足控制要求?说明理由.如果不能,请设计出改进的方案。
当供水压力波动较大时，由于主要扰 动没有能够及时的克服，所以该方案不能满足控制要求。
过程控制工程》期末考试复习题及参考答案
过程控制工程》期末考试复习题及参考答案答案：C二、___答题1、什么是过程控制工程？过程控制工程是指对生产过程中的物理量进行测量、控制和调节，以达到生产过程稳定、优化和自动化的技术和方法。
2、什么是反馈控制系统？其优点是什么？反馈控制系统是指通过对被控对象输出值与设定值之间的差异进行测量，并将这个差异信号反馈到控制器中，以调节控制器输出信号的系统。
其优点是能够自动调节系统的输出，使系统稳定在设定值附近，具有良好的鲁棒性和适应性。
3、什么是前馈控制系统？其优点是什么？前馈控制系统是指在控制系统中加入一个预测模型，根据预测模型预测被控对象的输出值，并将预测值作为控制器的输入信号，以提高控制系统的响应速度和控制精度。
其优点是能够减小被控对象输出值与设定值之间的误差，提高控制系统的响应速度和控制精度。
4、什么是控制系统的稳态误差？如何消除？控制系统的稳态误差是指被控对象输出值与设定值之间的差异在长时间运行后趋于稳定的误差。
消除稳态误差的方法包括增加控制器增益、调整控制器的积分时间常数、增加前馈控制等。
5、什么是控制系统的过渡过程？如何评价过渡过程的质量？控制系统的过渡过程是指被控对象输出值从设定值开始到稳定在设定值附近的过程。
过渡过程的质量可以通过评价过渡过程时间、超调量、振荡幅值等指标来进行评价。
过渡过程时间越短、超调量越小、振荡幅值越小，说明过渡过程的质量越好。
34、在单回路控制中，选择合适的控制阀结构形式非常重要。
在分流或合流控制时，应该选择三通控制阀。
35、在单回路控制中，选择合适的控制阀结构形式非常重要。
对于大口径、大流量、低差压，而泄漏量要求不高的情况，应该选择蝶阀。
36、为了确保过程控制系统正常工作，必须满足各个环节的静态放大系数相乘小于1.37、在控制阀的正作用下，如果控制阀是气开式，那么Kv应该大于1.38、在控制阀的负作用下，如果控制阀是气关式，那么Kv应该小于1.39、在控制器正作用时，其放大系数Kc应该大于0.40、在控制器负作用时，其放大系数Kc应该小于0.41、在控制器上对整定参数进行设置的顺序应该是P、I、D。
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 。
太原理工大学 控制工程试题
考试方式： 闭卷 ： …………………………………………密…………………………封……………………………………线…………………………………太原理工大学专业： 题 得 号 分 机械 06 一 二 三 四机械控制工程基础五 六 七试卷 B分钟 共 九 10 页 八 总 分考试日期：6 月 2 日 时间： 120一、选择题（每题 2 分，共 30 分） 1．开环系统与闭环系统最本质的区别是（ ）(密封线外不要写姓名、学号、班级、密封线内不准答题，违者按零分计)A.开环系统的输出对系统无控制作用，闭环系统的输出对系统有控制作用。
B.开环系统的输入对系统无控制作用，闭环系统的输入对系统有控制作用。
C.开环系统不一定有反馈回路，闭环系统有反馈回路。
D. 开环系统不一定有反馈回路，闭环系统也不一定有反馈回路。
2．线性系统与非线性系统的根本区别在于（ ）学号A.线性系统微分方程的系数为常数，而非线性系统微分方程的系数为时变函数， B.线性系统只有一个外加输入，而非线性系统由多个外加输入。
C. 线性系统满足叠加原理，而非线性系统不满足。
D.线性系统在实际系统中普遍存在，而非线性系统在实际系统中存在很少。
3．若 F(s)= A. 1姓名4s + 1 s2 + s，则 Lim f(t)=(t →∞)。
B. 4C. ∞D. 0专业班级4.系统的传递函数为 G ( S ) =( S + 7)( S − 2)(4 S + 1)( S − 3),其零，极点是（）.A.零点 S = -0.25,S = 3 ; 极点 S = -7 ,S = 2 . B.零点 S = 7,S = - 2 ; 极点 S = 0.25,S = 3 . C.零点 S = -7,S = 2 ; 极点 S = -1 ,S = 3 . D.零点 S = -7,S = 2; 极点 S = -0.25,S = 3.& 5.系统的微分方程为 && 0 (t)+t x 0 (t)+4x0(t)=3xi(t)，它是( xA. 线性时变系统 C. 线性定常系统 B. 非线性系统 D. 非性线时变系统)。
过程控制练习题(带答案)
练习题一、填空题1．定比值控制系统包括：（开环比值控制系统）、（单闭环比值控制系统）和（双闭环比值控制系统）。
2．控制阀的开闭形式有（气开）和（气关）。
3．对于对象容量滞后大和干扰较多时，可引入辅助变量构成（串级）控制系统，使等效对象时间常数（减少），提高串级控制系统的工作频率。
4．测量滞后包括测量环节的（容量滞后）和信号测量过程的（纯滞后）。
5．锅炉汽包水位常用控制方案为：（单冲量水位控制系统）、（双冲量控制系统）、（三冲量控制系统）。
6．泵可分为（容积式）和（离心式）两类，其控制方案主要有：（出口直接节流）、（调节泵的转速）、（调节旁路流量）。
7．精馏塔的控制目标是，在保证产品质量合格的前提下，使塔的总收益最大或总成本最小。
具体对一个精馏塔来说，需从四个方面考虑，设置必要的控制系统，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（约束条件控制）和（质量控制）。
1. 前馈控制系统的主要结构形式包括：单纯的前馈控制系统、（前馈反馈控制系统）和（多变量前馈控制系统）。
2. 反馈控制系统是具有被控变量负反馈的闭环回路，它是按着（偏差）进行控制的；前馈控制系统是按（扰动）进行的开环控制系统。
3. 选择性控制系统的类型包括：（开关型）、（连续型）和（混合型）。
4. 常用控制阀的特性为（线性）、（快开）、（对数）、和（抛物线）特性。
5. 阀位控制系统就是在综合考虑操纵变量的（快速性）、（经济性）、（合理性）、和（有效性）基础上发展起来的一种控制系统。
6. 压缩机的控制方案主要有：（调速）、（旁路）和节流。
7. 化学反应器在石油、化工生产中占有很重要的地位，对它的控制一般有四个方面，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（质量控制）和（约束条件控制）。
二、简答题1．说明生产过程中软保护措施与硬保护措施的区别。
答：所谓生产的软保护措施，就是当生产短期内处于不正常情况时，无须像硬保护措施那样硬性使设备停车，而是通过一个特定设计的自动选择性控制系统，以适当改变控制方式来达到自动保护生产的目的。
打太原理工大学A卷
太原理工大学《过程设备设计》试卷（A）一、填空题：（每空0.5分，共20分）1．压力容器的质量管理和保证体系包括、材料、制造和检测四个方面。
2．我国压力容器设计规范主要有和JB4732 《钢制压力容器—分析设计标准》，同时作为政府部门对压力容器安全监督的法规主要是《压力容器安全技术监察规程》。
3. 压力容器设计的基本要求是。
4．压力容器用钢，力学性能的保证项目一般有σ 、σb 、、δ 和ARV 。
并且控制钢材中化学成分，含碳量为≤0.24% ，目的是提高可焊性；含硫量为≤0.02% ，目的是防止热脆；含磷量为≤0.04% ，目的是防止冷脆。
5．华脱尔斯(waters)法是以弹性设计基础的设计方法，将高颈法兰分成(1) 壳体，(2) 椎颈，(3) 法兰环三部分进行分析，然后利用壳体理论和平板理论对三部分进行应力分析。
6．法兰设计中，垫圈的力学性能参数y称为预紧密封比压，其含义为初始密封条件—初始密封时，施加在垫片上的最小压紧力；m称为垫片系数，其含义为操作密封比压/介质计算压力。
7．双鞍座卧式容器设计时，对筒体主要校核跨中截面处轴向弯曲应力σ1，σ2 ；支座截处(1) 轴向弯曲应力σ3，σ4，(2)切向剪应力τ，(3) 周向弯曲应力和周向压缩力σ5，σ6，σ71，σ8。
8．常见的开孔补强结构形式有(3) 整锻件。
，9．固定管板换热器中，由于和固而在壳体和管束上产生了温差应力，在设计中，可以采取壳体上设膨胀节的方法减少温差应力。
10．塔设备在风力作用下，平行于风力的振动，使塔产生，垂直于风力的振动，使塔产生诱导共振。
二、判断题：(每小题0.5分，共10分。
正确画√，错误画×)1．在筒体与端盖连接的边缘区，由于Q0,M0产生的边缘应力具有局部性，属于一次局部薄膜应力。
(× )2．密封设计中，轴向自紧密封，主要依靠密封元件的轴向刚度大于被联接件的轴向刚度。
(× )3．当开孔直径和补强面积相同时，采用插入式接管比平齐式接管更有利于补强。
(完整版)过程控制试题库及答案
过程控制期末试题库（适用于沈阳建筑大学自动化专业期末考试）一、填空题（本题共计10分，包括3小题，10个填空，每空1分）1．一般一个简单控制系统由（检测/变送）装置、（被控对象）、（调节）器和（执行）机构组成。
2．过程控制系统常用的参数整定方法有：（经验法）、（衰减曲线法）、（稳定边界法/临界比例度法）和（响应曲线法）。
3．在PID调节器中，调节器的Kc越大，表示调节作用（越强），Ti值越大，表示积分作用（减弱），Td值越大表示微分作用（增强）。
4．常见的过程计算机控制系统分为下列几种典型形式：（操作指导控制系统）、直接数字控制系统、（监督计算机控制系统）、（集散控制系统）和现场总线控制系统。
5．在闭环控制系统中，根据设定值的不同形式，又可分为定值控制系统，随动控制系统和程序控制系统。
1）定值控制系统特点：设定值是（固定不变）；作用：保证在（扰动）作用下使被控变量始终保持在设定值上。
2）随动控制系统特点：设定值是一个（变化量）；作用：保证在各种条件下系统的输出（及时跟踪设定值变化）。
3）程序控制系统特点：设定值是一个（按一定时间程序变化的时间函数）；作用：保证在各种条件下系统的输出（按规定的程序自动变化）。
6．热电偶温度计的基本组成部分部分是（热电偶）、（测量仪表）、（连接热电偶）和（测量仪表的导线）。
7．串级控制系统能迅速克服进入（副）回路的扰动，改善（主）控制器的广义对象特性，容许（副）回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系统的控制品质。
8．定值控制系统是按（偏差）进行控制的，而前馈控制是按（扰动）进行控制的；前者是（闭）环控制，后者是（开）环控制。
二、选择题（本题共计10分，包括5小题，每题2分）1.由于微分调节规律有超前作用，因此调节器加入微分作用主要是用来（C）:A.克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后τc和纯滞后τ0.B.克服调节对象的纯滞后τ0.C.克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后τc.2.定值调节是一种能对（A ）进行补偿的调节系统。
过程控制期末试题及其答案
过程控制期末试题及其答案1.控制系统对检测变送的基本要求是准确、迅速和可靠。
为了确保控制系统的精度和效率，对检测变送装置的准确性、响应速度和稳定性要求较高。
2.从理论上讲，干扰通道存在纯滞后不会影响系统的控制质量，但实际上，干扰通道的存在会对控制系统产生一定的影响。
3.离心泵的控制方案有直流节流法和改变泵的转速n。
其中，效率最差的是改变旁路回流量。
4.随着控制通道的增益Ko的增加，控制作用增强，克服干扰能力最大，最大偏差减小，系统的余差也会减小。
5.控制器的选择包括结构材质的选择、口径的选择、流量特性的选择和正反作用的选择，这些选择都需要根据具体的控制需求和被控对象的特性来进行。
6.防积分饱和的措施有对控制器的输出限幅、限制控制器积分部分的输出和积分切除法，这些措施可以有效地避免积分饱和对控制系统的影响。
7.如果对象扰动通道增益Kf增加，扰动作用增强，系统的余差增大，最大偏差也会增大。
8.简单控制系统由检测变送装置、控制器、执行器及被控对象组成。
检测变送装置的作用是检测被控变量的数值并将其转换为一种特定输出信号；控制器的作用是接受检测装置送来的信号，与给定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果送往执行器；执行器能自动地根据控制器送来的控制信号来改变操纵变量的数值，以达到控制被控变量的目的；被控对象是指需要控制其工艺参数的生产设备或装置。
9.气动执行器由调节机构和执行机构两部分组成，常用的辅助装置有阀门定位器和手轮机构。
10.调节系统中调节器正反作用的确定依据是保证控制系统成为负反馈，以保证系统的稳定性和精度。
11.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，如温度、压力、流量等。
12.反应对象特性的参数有放大倍数、时间常数和纯滞后时间，这些参数对控制系统的响应速度和稳定性有重要影响。
13.自动调节系统常用参数整定方法有动态特性参数法、稳定边界法、衰减曲线法和经验法，这些方法可以帮助优化控制系统的参数设置。
过程控制主要习题参考答案
第一章思考题与习题1－2 图为温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。
解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体并释放出热量。
当电石加入时，内部温度上升，温度检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。
系统框图如下：被控过程：乙炔发生器被控参数：乙炔发生器内温度控制参数：冷水流量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( g)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： Bn —Bn v 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© B BB4 .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。
(完整版)过程控制试题库及答案
过程控制期末试题库（适用于沈阳建筑大学自动化专业期末考试）一、填空题（本题共计10 分，包括3 小题，10 个填空，每空1 分）1．一般一个简单控制系统由（检测/变送）装置、（被控对象）、（调节）器和（执行）机构组成。
2．过程控制系统常用的参数整定方法有：（经验法）、（衰减曲线法）、（稳定边界法/临界比例度法）和（响应曲线法）。
3．在PID 调节器中，调节器的Kc越大，表示调节作用（越强），Ti 值越大，表示积分作用（减弱），Td 值越大表示微分作用（增强）。
4．常见的过程计算机控制系统分为下列几种典型形式：（操作指导控制系统）、直接数字控制系统、（监督计算机控制系统）、（集散控制系统）和现场总线控制系统。
5．在闭环控制系统中，根据设定值的不同形式，又可分为定值控制系统，随动控制系统和程序控制系统。
1）定值控制系统特点：设定值是（固定不变）；作用：保证在（扰动）作用下使被控变量始终保持在设定值上。
2）随动控制系统特点：设定值是一个（变化量）；作用：保证在各种条件下系统的输出（及时跟踪设定值变化）。
3）程序控制系统特点：设定值是一个（按一定时间程序变化的时间函数）；作用：保证在各种条件下系统的输出（按规定的程序自动变化）。
6．热电偶温度计的基本组成部分部分是（热电偶）、（测量仪表）、（连接热电偶）和（测量仪表的导线）。
7．串级控制系统能迅速克服进入（副）回路的扰动，改善（主）控制器的广义对象特性，容许（副）回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系统的控制品质。
8．定值控制系统是按（偏差）进行控制的，而前馈控制是按（扰动）进行控制的；前者是（闭）环控制，后者是（开）环控制。
选择题（本题共计10 分，包括5 小题，每题2分）1.由于微分调节规律有超前作用，因此调节器加入微分作用主要是用来（C）A.克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后τc 和纯滞后τ0.B.克服调节对象的纯滞后τ0.C.克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后τc.2.定值调节是一种能对（A ）进行补偿的调节系统。
过控考试试卷和答案
过控考试试卷和答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 过控专业的核心课程是（）。
A. 机械设计A. 过程控制B. 过程装备与控制工程D. 材料科学2. 过程控制中，下列哪个不是控制元件（）。
A. 传感器B. 控制器C. 执行器D. 被控对象3. 过程装备与控制工程中，下列哪个不是过程装备（）。
A. 反应器B. 换热器C. 压缩机D. 计算机4. 过控系统中，下列哪个不是控制系统的组成部分（）。
A. 被控对象B. 控制器C. 传感器D. 操作员5. 过程控制中，下列哪个不是控制系统的分类（）。
A. 开环控制B. 闭环控制C. 线性控制D. 非线性控制6. 过控系统中，下列哪个不是传感器的作用（）。
A. 检测被控变量B. 将被控变量转换为电信号C. 放大电信号D. 将电信号转换为被控变量7. 过程控制中，下列哪个不是控制器的作用（）。
A. 比较设定值和被控变量B. 根据偏差计算控制信号C. 直接控制被控对象D. 输出控制信号给执行器8. 过控系统中，下列哪个不是执行器的作用（）。
A. 接收控制器的控制信号B. 将控制信号转换为机械动作C. 直接控制被控对象D. 反馈被控变量9. 过程控制中，下列哪个不是控制系统的性能指标（）。
A. 稳定性B. 快速性C. 准确性D. 经济性10. 过控系统中，下列哪个不是控制系统的设计步骤（）。
A. 确定控制目标B. 选择控制方案C. 选择控制器D. 选择被控对象二、填空题（每空1分，共20分）1. 过程控制的目的是实现对______的控制，以保证生产过程的______和______。
2. 过程控制的基本原理是______原理，即通过比较______和______，计算出控制偏差，然后根据偏差进行控制。
3. 过控系统中，传感器的作用是______被控变量，并将其转换为______信号。
4. 控制器的作用是______设定值和被控变量，根据偏差计算出______信号，并输出给执行器。
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最大偏差增大。
7．在离心泵的控制方案中，机械效率最差的是通过旁路控制。
二、简答题（每题6分，共24分）：
1、电气阀门定位器有哪些作用
答：①改善阀的静态特性
②改善阀的动态特性
③改变阀的流量特性
④用于分程控制⑤用于阀门的反向动作
2.简述串级控制系统的设计原则。
答：（1）副回路的选择必须包括主要扰动，而且应包括尽可能多的扰动；（2）主、副对象的时间常数应匹配；（3）应考虑工艺上的合理性和实现的可能性；（4）要注意生产上的经济性。
3. 简单控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
答：简单控制系统由一个被控对象，一个检测元件和变送器，一个调节阀和一个调节器组成。
检测元件和变送器用于检测被控变量，并将检测到的信号转换为标准信号，输出到控制器。
控制器用于将检测变送器的输出信号与设定值进行比较，得出偏差，并把偏差信号按一定的控制规律运算，运算结果输出到执行器。
执行器是控制系统回路中的最终元件，直接用于改变操纵量，以克服干扰，达到控制的目的。
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、(10分)一个如图1所示的换热器,用蒸汽将进入其中的冷物料加热到一定温度,生产工艺要求热物料出口温度维持恒定(1
T≤
∆℃).试设计一简单温度控制系统,选择被控量和操纵量，画出其结构原理图，并选择调节器的控制规律。
答：被控量为了流体出口温度，操纵量为蒸汽流量，调节器应选择PID 调节规律。
系统结构原理图如下图所示： 四、(25分) 图2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；主、副调节器的正反作用； 3．分析系统的可能经受的扰动及主要扰动；
4．简述进料流量增大时的控制过程；
5．如果进料流量是注意扰动，上述系统应如何改进？ 答：1、这是个串级控制系统；系统方块图如下
2、调节阀为气开式，副调节器应为反作用，主调节器也应为反作用
3、可能经受的扰动有被加热物料的流量、温度、成分的变化，燃料油的管道压力、流量、成分的变化及环境温度的变化。
主要扰动应该是燃料油管道压力的波
动。
4、若进入加热炉的进料流量发生变化而影响到炉出口温度变化时，则由主调节器
首先起控制作用，此时副回路虽不能直接克服扰动，但副回路的存在改善了过程特性，缩短了控制通道，因此控制质量有所提高。
5、此时应该选择炉膛温度作为副变量,组成串级控制系统,如下图所示:
五、（11分）如图所示为锅炉液位双冲量控制系统。
试问：当供水压力波动较大时
该方案是否能够满足控制要求?说明理由.如果不能,请设计出改进的方案. 答：当供水压力波动较大时，由于主要扰 动没有能够及时的克服，所以该方案不能 满足控制要求。
此时应该选择供水流量作 为副变量，以水位为主变量，蒸汽压力为 前馈信号，组成前馈串级复合控制系统。
改进的方案如右图所示
得 凝液
蒸汽
汽包
省煤器
给水
计算题（20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。
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：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*6
4.5*8
5.085.0=========ττετδD I T T。