中国石油大学《过程控制工程》复习题及答案

《过程控制工程》期末复习题

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；微分时间越小，则微分作用越。

2、三种常用的均匀控制方案包括、、。

3、常规PID控制器中的P指作用、I指作用、 D指作用。

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，而输送气体并提高其压头的机械称为。

5、工程上常用的几种整定PID控制器参数的方法是、、、

。

6、请举出我们曾经学过的三种复杂控制系统：、、。

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、、

、四种。

8、调节阀的固有流量特性主要有、、、

四种。

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、、

、四种。

10、单回路控制系统一般由、、、四个环节组成

11、常见的传热设备有、、等。

12、要消除系统的稳态误差，通常选用控制器。

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、、、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。

15、常见的传热设备有、、等。

16、精馏装置一般由、、、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两类。

二、选择题（10分，每小题2分）

1、成分、温度调节系统的调节规律，通常选用（）。

A. PI

B. PD

C. PID

2、自动控制系统中控制器正、反作用的确定是根据（）。

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。

3、单纯的前馈调节是一种能对（）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

4、分程控制系统常要加装（）来达到分程的目的。

A．调节器 B.变送器 C.阀门定位器

5、在某一分离异丁烷与正丁烷的精馏塔中，微小的压力波动也会影响温度的变化，同时压力波动引起的各板上温度变化的方向是一致的，此时应选择（）作为间接质量指标进行控制。

A．灵敏板温度 B.温差 C.双温差

6、如果甲乙两个广义调节对象的动态特性完全相同（如均为二阶对象），甲采用PI作用调节器，乙采用P作用调节器。当比例带的数值完全相同时，甲，乙两系统的振荡程度相比

A. 甲系统振荡程度比乙系统剧烈。

B. 乙系统振荡程度比甲系统剧烈。

C. 甲、乙两系统的振荡程度相同。

7、定值控制系统是（）环调节，单纯的前馈控制系统是（）环调节。

A．开，闭

B．闭，开

C．开，开

D．闭，闭

8、在选择性控制系统中防积分饱合一般采用（）方法。

A．限幅法

B．外反馈法

C．积分切除法

9、控制系统在纯比例作用下已整定好，加入积分作用后，为保证原稳定度，此时应将比例度（）。

A.增大

B.减小

C.不变

10、在某一分离甲苯－二甲苯的精馏塔中，微小的压力波动也会影响温度的变化，同时压力波动引

起的各板上温度变化的方向是一致的，此时应选择（）作为间接质量指标进行控制。

A．灵敏板温度 B.温差 C.双温差

三、简答题（每题5分）

1、在一个串级控制系统中，原来选用φ30的气开阀，后来因为负荷减小，改用φ20口径，同时

改用气关阀。问：

（1）主、副控制器的正、反作用是否需要改变？如需要，应如何改变？

（2）主、副控制器的比例度和积分时间是否需要改变？如需要，又如何改变？

2、为什么要考虑控制器的正、反作用选择？

3、什么是分程控制系统？主要应用在什么场合？

4、离心式压缩机防喘振控制方案有哪几种？各适用什么场合？

5、什么是锅炉汽包水位的三冲量控制系统？为什么要引入三冲量进行控制？

6、什么是控制器的参数整定？工程上常用的控制器参数整定有几种方法？

7、什么是锅炉系统中汽包水位的“虚假液位”现象？说出两种能够克服虚假液位影响的控制方案。

8、什么是控制器的积分饱和现象？产生积分饱和的条件是什么？

9、什么是离心式压缩机的喘振？

10、前馈与反馈控制系统相比有什么不同？

11、什么是选择性控制系统？设计选择性控制系统时要考虑哪些问题？

12、均匀控制系统的目的和特点是什么？（5分）

13、汽包水位的虚假液位现象是怎么回事？采用何种控制方案能够克服虚假液位的影响？（5分）

14、往复泵的流量控制方案有哪些？各有什么优缺点？（5分）

15、什么叫比值控制系统？（4分）

16、前馈控制具有什么特点？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？（4分）

四、（15分）如图1所示单容水槽，其进口流量来自上一工序，不可控，控制目标是保证水槽的液

位恒定。

1、试对该对象设计一简单控制系统，画出系统的控制流程图（10分）

2、分别指出系统的受控变量、操作变量和主要扰动变量（5分）

进口流量

图1

五、（15分）计算题

工艺要求两流体的流量比为F2/F1=1/1.2，其中F1为和F2是体积流量。F1的流量不可控，仪表量程是0～3200Nm3/h，F2的流量可调，仪表量程是0～2400Nm3/h。试画出控制流程图，并计算比值系数K

六、（20分）精馏塔是化工、炼油生产中应用极为广泛的传热传质设备，其目的是将混合物中的各组分分离，达到规定的纯度。试问

1、精馏装置一般由哪些设备组成？画出精馏塔的物料流程图（5分）

2、精馏塔可选的操纵变量是哪些？（5分）

3、以精馏段指标为受控变量，设计一种精馏塔的基本控制方案，并画出控制流程图。（10分）

七、（15分）某聚合反应釜内进行放热反应，釜温过高会发生事故，为此采用夹套水冷却。由于釜

温控制要求较高，且冷却水压力、温度波动较大，故设置控制系统如图2所示。问：

1、这是什么类型的控制系统？试画出其方框图，说明主变量和副变量分别是什么？（5分）

2、选择控制阀的气开、气关型式。（2分）

3、确定控制器的正反作用。（3分）

4、如果干扰是冷却水的温度波动和进料温度波动时，试简述其控制过程。（5分）