第七章 过程控制系统习题
过程控制系统试卷及答案
过程控制系统试卷及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 以下哪个不是过程控制系统的基本组成部分？A. 控制器B. 被控对象C. 执行机构D. 操作系统答案：D2. 以下哪种控制方式属于闭环控制？A. 开环控制B. 串级控制C. 比例控制D. 反馈控制答案：D3. 在PID控制器中，以下哪个参数主要影响系统的稳定性？A. 比例系数B. 积分系数C. 微分系数D. 比例系数和积分系数答案：C4. 以下哪个过程控制系统中，被控变量是流量？A. 液位控制系统B. 温度控制系统C. 压力控制系统D. 流量控制系统答案：D5. 以下哪个控制策略主要用于抑制高频干扰？A. 比例控制B. 积分控制C. 微分控制D. 比例-积分-微分控制答案：C6. 在过程控制系统中，以下哪个环节不属于控制回路？A. 控制器B. 执行机构C. 传感器D. 被控对象7. 以下哪种控制方式属于非线性控制？A. 比例控制B. 串级控制C. 模糊控制D. 反馈控制答案：C8. 在过程控制系统中，以下哪个环节的作用是进行信号转换和放大？A. 控制器B. 执行机构C. 传感器D. 被控对象答案：C9. 以下哪种控制方式适用于大滞后系统？A. 比例控制B. 积分控制C. 微分控制D. 比例-积分-微分控制10. 在过程控制系统中，以下哪个参数表示系统的快速性？A. 调整时间B. 超调量C. 稳态误差D. 稳定性答案：A二、填空题（每题3分，共30分）11. 过程控制系统的基本组成部分有控制器、被控对象、执行机构和________。
答案：传感器12. 在PID控制器中，比例系数、积分系数和________系数共同调节系统的性能。
答案：微分13. 串级控制系统由主控制器、副控制器和________组成。
答案：副被控对象14. 在过程控制系统中，________的作用是将被控对象的输出信号转换为控制器所能接收的信号。
答案：传感器15. 模糊控制器主要由模糊化、________和反模糊化三个环节组成。
过程控制课后习题答案及解析
..WORD完美格式..第1章自动控制系统基本概念~~1-3 自动控制系统主要由哪些环节组成？解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
~~ 1-5 题1-5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。
题1-5图加热器控制流程图解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。
~~~~~ 1-7 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？解测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器；控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。
~~~1-8．试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质？解：被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。
被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。
控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。
给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。
它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。
操纵变量（调节变量）——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。
或实现控制作用的变量。
操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。
~~~1-11 题l-11图所示为一反应器温度控制系统示意图。
过程控制系统习题解答教程文件
过程控制系统习题解答《过程控制系统》习题解答1-1 试简述过程控制的发展概况及各个阶段的主要特点。
答：第一个阶段 50年代前后：实现了仪表化和局部自动化，其特点：1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定，消除或减少主要扰动对生产过程的影响5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题第二个阶段 60年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表，其特点：1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统2、计算机系统开始运用于过程控制3、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制）4、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用第三个阶段70年代以来：现代过程控制的新阶段——计算机时代，其特点：1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控制2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用4、集散控制系统的广泛应用第四个阶段 80年代以后：飞跃的发展，其特点：1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心3、过程控制的概念更大的发展，包括先进的管理系统、调度和优化等。
1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？过程控制的特点是与其它自动控制系统相比较而言的。
一、连续生产过程的自动控制连续控制指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量控制，而且应是连续可调的。
若控制动作在时间上是离散的（如采用控制系统等），但是其被控量需定量控制，也归入过程控制。
《过程控制系统》习题解答资料
《过程控制系统》习题解答1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？过程控制的特点是与其它自动控制系统相比较而言的。
一、连续生产过程的自动控制连续控制指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量控制，而且应是连续可调的。
若控制动作在时间上是离散的（如采用控制系统等），但是其被控量需定量控制，也归入过程控制。
二、过程控制系统由过程检测、控制仪表组成过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。
一个过程控制系统是由被控过程和检测控制仪表两部分组成。
三、被控过程是多种多样的、非电量的现代工业生产过程中，工业过程日趋复杂，工艺要求各异，产品多种多样；动态特性具有大惯性、大滞后、非线性特性。
有些过程的机理（如发酵等）复杂，很难用目前过程辨识方法建立过程的精确数学模型，因此设计能适应各种过程的控制系统并非易事。
四、过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制因为大惯性、大滞后等特性，决定了过程控制的控制过程多属慢过程；在一些特殊工业生产过程中，采用一些物理量和化学量来表征其生产过程状况，故需要对过程参数进行自动检测和自动控制，所以过程控制多半为参量控制。
五、过程控制方案十分丰富过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。
过程特性：多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等。
单变量控制系统、多变量控制系统；仪表过程控制系统、计算机集散控制系统；复杂控制系统，满足特定要求的控制系统。
六、定值控制是过程控制的一种常用方式过程控制的目的：消除或减小外界干扰对被控量的影响，使被控量能稳定控制在给定值上，使工业生产能实现优质、高产和低耗能的目标。
1-3 什么是过程控制系统，其基本分类方法有哪些？过程控制系统：工业生产过程中自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位、成分、粘度、湿度和pH等这样一些过程变量的系统。
过程控制系统试卷及答案
过程控制系统试卷及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 以下哪项不是过程控制系统的基本组成部分？A. 控制器B. 执行器C. 测量仪表D. 被控对象答案：D2. 以下哪种控制方式属于开环控制？A. 比例控制B. 积分控制C. 比例积分控制D. 开环控制答案：D3. 以下哪种控制规律不能消除静态误差？A. 比例控制B. 积分控制C. 比例积分控制D. 比例微分控制答案：A4. 在PID控制中，以下哪个参数主要影响系统的快速性？A. 比例系数B. 积分系数C. 微分系数D. 控制周期答案：C5. 以下哪种执行器在工业生产中应用最广泛？A. 电动执行器B. 气动执行器C. 液压执行器D. 机械执行器答案：B6. 以下哪种测量仪表用于测量温度？A. 压力表B. 流量计C. 温度计D. 电流表答案：C7. 以下哪种控制策略适用于大滞后系统？A. 比例控制B. 积分控制C. 比例积分控制D. 模糊控制答案：D8. 在PID控制中，以下哪个参数主要影响系统的稳定性？A. 比例系数B. 积分系数C. 微分系数D. 控制周期答案：B9. 以下哪种控制方式属于闭环控制？A. 比例控制B. 开环控制C. 比例积分控制D. 闭环控制答案：C10. 以下哪种控制策略适用于非线性系统？A. PID控制B. 模糊控制C. 逻辑控制D. 状态反馈控制答案：B二、填空题（每题2分，共20分）11. 过程控制系统的基本组成部分有：控制器、执行器、测量仪表和______。
答案：被控对象12. 在PID控制中，比例系数、积分系数和微分系数分别用符号______、______和______表示。
答案：Kp、Ki、Kd13. 模糊控制的核心思想是利用模糊逻辑进行______和______。
答案：推理、决策14. 闭环控制系统具有______和______的优点。
答案：稳定性、准确性15. 电动执行器主要由______、______和______三部分组成。
过程控制系统试题
过程控制系统试题一一、 选择题（ 10 × 3分）1、过程控制系统由几大部分组成，它们是：( c)A. 传感器、变送器、执行器B. 控制器、检测装置、执行机构、调节阀门C. 控制器、检测装置、执行器、被控对象D. 控制器、检测装置、执行器 2、在过程控制系统过渡过程的质量指标中 , ( A ) 反映控制系统稳定程度的指标 A. 超调量 B. 衰减比 C. 最大偏差 D. 振荡周期3、下面对过程的控制质量没有影响的是: ( D ) K A . 控制通道放大倍数 K B. 扰动通道放大倍数O fC. 扰动通道时间常数D. 扰动通道纯滞后时间 4、 在对象特性中，() 是静特性。
A. 放大系数 Κ B. 时间常数 T C. 滞后时间τ D. 传递函数5、 选择调节参数应尽量使调节通道的( ) A. 功率比较大 B. 放大系数适当大C. 时间常数适当小D. 滞后时间尽量小 6、 在简单控制系统中，接受偏差信号的环节是( ) 。
A . 变送器 B. 控制器 , C. 控制阀 D. 被控对象7、 下列说法正确的是 () 。
A. 微分时间越长，微分作用越弱；B. 微分时间越长，微分作用越强；C. 积分时间越长，积分时间越弱； D. 积分时间越长，积分时间越强。
8、调节阀按其使用能源不同可分为( ) 三种。
A ．电动B ．液动C ．气动D ．压动9、打开与控制阀并联的旁路阀，会使可调比 (A) 。
A. 变小B. 变大C. 不变 D. 为零 10、串级控制系统主、副对象的时间常数之比， T01/T 02 ＝ ( ) 为好，主、副回路恰能发挥其优 越性，确保系统高质量的运行。
A. 3 ～ 10B.2 ～ 8 C. 1 ～ 4 D. 1 ～ 2二、 判断题（ 10 × 2分）1、过程控制系统中，需要控制的工艺设备 ( 塔、容器、贮糟等 ) 、机器称为被控对象。
( ) 2、调节阀的结构形式的选择首先要考虑价格因素。
过程控制系统第7章 思考题与习题
第7章 思考题与习题1．基本练习题（1）什么叫比值控制系统？它有哪几种类型？画出它们的原理框图。
答：1）比值控制系统就是实现副流量2F 与主流量1F 成一定比值关系，满足关系式：21F K F的控制系统。
2）比值控制系统的类型：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。
3）结构原理图分别如图7-1，图7-2，图7-3，图7-4所示：图7-1开环比值控制系统（a ）开环比值控制系统原理图（b ）开环比值控制系统方框图图7-2单闭环比值控制系统（a）单闭环比值控制系统原理图 （b ）单闭环比值控制系统方框图（a ）原理图（b ）方框图(a) 原理图(b) 方框图（b）方框图图7-3双闭环比值控制系统（a）双闭环比值控制系统原理图（b）双闭环比值控制系统方框图（b）方框图图7-4变比值控制系统（a）变比值控制系统原理图（b）变比值控制系统方框图（2）比值控制中的比值与比值系数是否是一回事？其关系如何？答：1）工艺要求的比值系数K，是不同物料之间的体积流量或重量流量之比，而比值器参数K’，则是仪表的读数。
它与实际物料流量的比值K，一般情况下并不相等。
因此，在设计比值控制系统时，必须根据工艺要求的比值系数K计算出比值器参数K’。
当使用单元组合仪表时，因输入-输出参数均为统一标准信号，所以比值器参数K’必须由实际物料流量的比值系数K折算成仪表的标准统一信号。
2）当物料流量的比值K一定、流量与其检测信号呈平方关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈平方关系。
当物料流量的比值K一定，流量与其检测信号呈线性关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈线性关系。
（3）什么是比值控制中的非线性特性？它对系统的控制品质有何影响？在工程设计中如何解决？答：1）比值控制系统中的非线性特性是指被控过程的静态放大系数随负荷变化而变化的特性。
2）非线性特性使系统的动态特性变差。
过程控制习题以及详解
过程控制习题以及详解⼀、单回路控制系统1. 画出图⽰系统的⽅框图：2. ⼀个简单控制系统总的开环增益（放⼤系数）应是正值还是负值？仪表⾏业定义的控制器增益与控制系统中定义的控制器的增益在符号上有什么关系？为什么？3. 试确定习题1中控制器的正反作⽤。
若加热变成冷却，且控制阀由⽓开变为⽓关，控制器的正反作⽤是否需要4. 什么是对象的控制通道和扰动通道？若它们可⽤⼀阶加时滞环节来近似，试述K P 、K f 、τp 、τf 对控制系统质量的影响。
5. 已知⼴义对象的传递函数为1)S (T e K P SτP P +-，若P P T τ的⽐值⼀定时，T P ⼤⼩对控制质量有什么影响？为什么？6. ⼀个简单控制系统的变送器量程变化后，对控制质量有什么影响？举例说明。
7. 试述控制阀流量特性的选择原则，并举例加以说明。
8. 对图⽰控制系统采⽤线性控制阀。
当负荷G 增加后，系统的响应趋于⾮周期函数，⽽G 减少时，系统响应震9. ⼀个简单控制系统中，控制阀⼝径变化后，对系统质量有何影响？10. 已知蒸汽加热器如图所⽰，该系统热量平衡式为：G 1C 1(θ0-θi )=G 2λ(λ为蒸汽的冷凝潜热)。
（1）主要扰动为θi 时，选择控制阀的流量特性。
（2）主要扰动为G 1时，量特性。
（3特性。
11.作⽤后，对系统质量有什么影响？为了保持同样的衰减⽐，⽐例度δ要增加，为什么？12. 试写出正微分和反微分单元的传递函数和微分⽅程；画出它们的阶跃响应，并简述它们的应⽤场合。
13. 什么叫积分饱和？产⽣积分饱和的条件是什么？14. 采⽤响应曲线法整定控制器参数，选⽤单⽐例控制时，δ=K P τP /T P ×100%,即δ∝K P ，δ∝τP /T P ,为什么？⽽选择⽐例积分控制时，δ=1.44K P τP /T P ×100%，即⽐例度增加，为什么？15. 采⽤临界⽐例度法整定控制器参数，在单⽐例控制时，δ=2δK (临界⽐例度)，为什么？16. 在⼀个简单控制系统中，若对象的传递函数为)1T )(1S 1)(T S (T K W P V P +-+S ，进⾏控制器参数整定时，应注意什么？ 17. 已知⼴义对象的传递函数为1)S (T e K P SτP P +-，采⽤⽐例控制，当系统达到稳定边缘时，K C =K CK ，临界周期为T K 。
过程控制系统和仪表课后习题集答案完整版
第1章思考题与习题1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？解答：1．控制对象复杂、控制要求多样2. 控制方案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？解答：过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。
组成：参照图1-1。
1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？解答：分类方法说明：按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。
通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统1-5 什么是定值控制系统?解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。
1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？解答：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。
被控对象的动态特性：。
系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。
二者之间的关系：1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。
为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性？解答：稳态：对于定值控制，当控制系统输入（设定值和扰动）不变时，整个系统若能达到一种平衡状态，系统中各个组成环节暂不动作，它们的输出信号都处于相对静止状态，这种状态称为稳态（或静态）。
过程控制系统题库(214道)
过程控制系统1、调节系统中不与调节对象方块相连接的信号是（）。
——[单选题]A 给定值B 调节参数C 干扰D 被控变量正确答案：A2、当调节器加入积分调节规律后，能够达到（）的目的。
——[单选题]A 减小系统震荡B 消除系统余差C 使系统更加稳定D 使过渡时间增加正确答案：B3、当工艺要求严格，不允许有较长时间的等幅振荡，这时不适合使用（）对调节器参数进行整定。
——[单选题]A 经验凑试法B 临界比例度法C 衰减曲线法D 反应曲线法正确答案：B4、当系统运行后，发现阀门出现大幅的剧烈振荡，这时应调整调节器参数，使其（）。
——[单选题]A 增大比例度增加积分时间B 减小比例度增加积分时间C 增大比例度减小积分时间D 减小比例度减小积分时间正确答案：D5、当系统运行不正常是，正确区分是工艺问题还是控制系统和仪表的故障问题，下面哪种不是经常使用的正确方法。
（）——[单选题]A 记录曲线的比较B 控制室与现场仪表的比较C 两个不同系统间的比较D 控制室显示仪表与就地显示仪表比较正确答案：C6、在确定调节通道时下面的哪种说法不正确（）。
——[单选题]A 调节通道的放大系数大一些好B 一般不选用主物料作调节参数C 调节通道的时间常数适当D 调节通道的纯滞后的时间影响不大正确答案：D7、判断一个控制器参数整定的好坏，是控制器的控制过程（）。
——[单选题]A 越快越好B 没有余差C 有较大衰减比D 有较好的稳定性和快速性正确答案：D8、比例度越大，对调节过程的影响是（）——[单选题]A 调节作用越弱B 调节作用越弱，过渡曲线变化快，振荡周期长，衰减比大C 调节作用越弱，过渡曲线变化缓慢，振荡周期短，衰减比大D 调节作用越弱，过渡曲线变化缓慢，振荡周期长，衰减比小正确答案：A9、积分时间越小，下列描述正确的是（）。
——[单选题]A 积分速度越小B 积分速度越大，积分作用越强，消除余差越快C 积分速度越小，积分作用越弱，消除余差越弱D 积分速度越大，积分作用越弱，消除余差越弱正确答案：B10、定值控制系统是（）固定不变的闭环控制系统。
过程控制系统试题A答案
过程控制系统试题A答案一、20分答：图15分 1. 影响物料出口温度的主要因素有：物料的入口温度和流量；蒸汽的入口温度、流量和压力；搅拌速度..温度控制系统原理框图如下：5分2. 当要求出口温度准确控制时;应选择比例积分控制规律..比例作用可以减小余差；积分作用可以消除误差;使出口温度准确..5分3. 当控制器的积分时间常数增大时;积分作用变弱;系统稳定性变好;控制精度下降;调节速度变快..原理：积分作用是当有误差时不断累加;其过程比较缓慢;积分时间常数增大;积分作用减弱;则积分作用的过程要相对加快;对系统的控制作用要变得相对及时;因此调节速度快;系统稳定性加强；但是积分作用的减弱将使得余差变大;则控制精度降低.. 5分4. 比例增益应增加;而积分时间常数要减小..原因：由于微分作用的加入使系统稳定性增加;动态响应过程缩短;因此可以适当提高比例增益;加强积分作用;即减小积分时间常数..二、20分 答：5分1.5分2. 温度..波动时;5分3. ;因此主控制器为反作用；当阀开大时;压力增大;为满足负反馈;副控制器为反作用..5分4. 在系统稳定的情况下;燃料气压力突然升高时;造成PC 输入量增大;因为PC 为反作用;所以PC 输出量减小;因控制阀为气开阀;所以阀开度减小;燃料气压力降低..同时当燃料气压力升高时;在副回路还没有来得及调整时;原油出口温度有较小升高;TC 输入量增大;因为TC 为反作用;所以TC 输出量下降;控制阀开度减小;同样使燃料压力下降;从而使原油出口温度降低..三、15分答：5分1.5分2. 欲使干扰对系统无影响;则：ＦsＧpds +ＦsＧffＧvsＧ0s=0即：Ｇff= —Gpd sGv s G s（）（）0（）= —1125分3. 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：①前馈反馈控制系统需要“专用”控制器;专门设计;而串级控制系统使用常规控制器即可；②前馈反馈控制系统的前馈模型精度依赖于干扰对象特性的模型精度;必须是针对“可测”的干扰；③前馈反馈控制系统适用于干扰量可测但不可控;而串级控制系统是可测也要可控；④一个前馈控制通道只针对具体一个干扰量;串级控制中的副回路可以包含多个干扰量..四、10分答：原油当燃料压力低于脱火压力时;PC输入为负偏量;输出为高信号;FC输出相对为低信号;此时构成蒸汽流量控制系统;选择器为低选器..5分2. 该控制系统的工作过程：在系统稳定时;当燃料压力高于脱火压力时;PC感受到正偏量;输出为低信号;此时低选器选通PC;构成燃料压力控制系统;此时PC输出低信号;阀开度减小;燃料压力降低；当燃料压力低于脱火压力时;重新选通FC;构成蒸汽流量控制系统..六、15分答：5分1. 若确定A为气开阀;A开大时罐压力升高;所以PC为反作用；若确定Ｂ为气闭阀;B开大时;罐中压力降低;因PC为反作用;构成负反馈..所以;选择A阀为气开阀;B阀为气闭阀;PC为反作用是合理的..当控制器信号为０.０２——０.０６ＭＰａ时;Ｂ阀工作；当控制器信号为０.０６——０.１ＭＰａ时;Ａ阀工作..5分２. 控制器为反作用..控制原理方块图如下：5分３. 系统工作过程：储罐向外抽取物料时;罐中压力下降;ＰＣ的输入量减小;因ＰＣ为反作用;所以ＰＣ输出升高;Ｂ阀开度减小;当达到分程点时;Ｂ阀关闭;Ａ阀打开;补充氮气;保证储罐压力正常..七、10分 答：4分１. Smith 补偿器优点：可以克服大滞后对系统的影响;使系统控制及时准确;控制速度加快;过渡时间缩短;并且结构简单..缺点：依赖于对象模型的精度;控制器不容易实现..3分2. 相对增益距阵可以判断多输入多输出系统的关联程度;通过相对增益矩阵的元素ij λ来判断..ij λ越接近1;则表明系统之间的关联程度越弱；越偏离1;表明系统之间的关联程度越强..ij3分3. 对于PH值中和控制的非线性控制系统;在PH值接近7这个区域;增益非常大;设置为不灵敏区;采用带不灵敏区的PID控制器..因为用带不灵敏区的PID控制器使系统在不灵敏区内控制器比例增益非常小或不起作用;而在灵敏区内发挥PID的正常作用使系统性能提高..。
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 。
过程控制系统习题和答案
单回路系统方框图如图1所示，试问当系统中某组成环节的参数分别发生以下四种变化时，系统控制性能会有何变化？为什么？(1 )若T o增大；(2)若0增大；(3)若T f增大(4)若f增大。
图1单回路系统方框图在生产过程中，要求控制水箱液位，故设计了如图2所示的液位定值控制系统。
如果水箱受到一个单位阶跃扰动f作用，试求：(1 )当调节器为比例作用时，系统的稳态误差。
(2)当调节器为比例积分作用时，系统的稳态误差(3)控制系统方框图:F ⑶——> W z CS)翌严“ 一Wo (S)环)-►(4)扰动和控制系统输出之间的闭环传递函数：H(S )——W ^(S )——F(s) 1 W c (s)W o (s)(5) 当控制器分别为比例、比例积分控制律时，在阶跃干扰作用下，应用终值定理，可求得系统的稳态值(即稳态误 差)h( ) lim sH(s)s 0三、 单回路控制系统如下图3所示。
Wc(S)为控制器的传递函数，Wo(S)=Ko/(ToS+1)为被控对象的传递函数，W d (S)=K d /(T d S+1)为干扰通道的传递函数。
(1) .设D(S)是幅值为A 的阶跃扰动，证明当控制律为 PI 时，控制系统的稳态偏差(余差)为 0。
(2) .若D(S)为可测扰动，且控制器 Wc(S)=Kc 。
试设计一个控制系统，使其能完全补偿的D(S)扰动的影响。
请给出系统方框图，并写出设计过程。
答案:(1)建立对象(单容自衡过程)的数学模型:W o (s)R 2q 1 (s) R 2Cs 1 K oT o s 1 ；(2)建立扰动通道模型： F(s)H(S )f(s) R 2R 2CS 1K f T f S 1图3单回路控制系统方框图答案：K dY(s) W d(S) ______ T d s 1 ______ _____________ K dT sT o S 11)両1 W c(S)%(S) 1 「T.sT o s 1 T d s 1—K c K o T,s 1 T d s 11 K c 1 --- -----------c T,s T°s 1K d T s T)s 1 AY(s) —- *-Ts T；s 1 T d s 1 K c K o T I s 1 T d s 1 s应用终值定理，可求得系统的稳态值y( ) lim sY(s) 0，即该系统的余差为零。
过程控制系统与仪表习题答案 第七章
第7章思考题与习题7-1 与单回路系统相比，串级控制系统有哪些主要特点？解答：P212—7.1.27-2 分析串级系统的工作原理，说明为什么副回路的存在会使系统抑制扰动的能力增强。
解答：P208—7.1.17-5 在串级控制系统中当主回路为定值（设定值）控制时，副回路也是定值控制吗？为什么？解答：P212不是，副回路是随动控制。
7-8 在某生产过程中，通过加热炉对冷物料加热，根据工艺要求，需对热物料出口温度进行严格控制。
对系统分析发现，主要扰动为燃料压力波动。
故设计如图7-43所示的控制系统。
要求：（1）画出控制系统框图；（2）为保证设备安全，炉温不能过高。
确定调节阀的气开、气关形式。
（3）确定两个调节器的正反作用。
解答：（1）控制系统框图如图所示。
（2）气开式。
（3）副调节器：反作用；主调节器：反作用。
7-9 简述前馈控制的工作原理，与反馈控制相比，它有什么优点和局限？解答：1）当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控制器，根据扰动量的大小来改变控制量，以抵消扰动对被控参数的影响。
P2212）优点：前馈控制器在扰动出现时立即进行控制，控制及时，对特定扰动引起的动、静态偏差控制比较有效。
局限：P224—1）、2）7-10 为什么一般不单独采用前馈控制方案？解答：由于前馈控制的局限性。
7-14 图7-44为一单回路水位控制系统。
如果蒸气用量经常发生变化，为了改善控制质量，将单回路控制系统改为前馈-反馈复合控制系统，画出控制系统工艺流程图和框图，并对新增回路的功能进行简单说明。
解答：1）控制系统工艺流程图如图所示。
控制系统框图如图所示。
2）新增回路功能说明：7-19 物料比值K与控制系统比值系数K'有何不同？怎样将物料比值转换成控制系统比值系数K'？解答：1）K是工艺规定的流量比；K'是仪表信号之间的比例系数。
2）用P234式（7-37）和P235式（7-38）进行转换。
过程控制系统章节练习题及答案 习题解答
过程控制系统章节练习题及答案习题解答1. 什么是过程控制系统？过程控制系统是一种用于监测、控制和优化工业过程的系统。
它通常由传感器、执行器、控制器和人机界面等组成。
过程控制系统的主要功能是收集过程数据、分析数据、做出决策并自动调整参数，以提高生产效率、产品质量和工作安全性。
2. 过程控制系统的主要组成部分有哪些？过程控制系统主要由以下几个组成部分组成：•传感器：用于收集流程中的各种参数，如温度、压力、流量等。
•执行器：根据控制器的指令，调整流程中的参数，如开关阀门、调节电动机速度等。
•控制器：根据传感器的反馈信号和设定值，计算控制算法，并生成控制信号送给执行器。
•人机界面：供操作人员监视和操作过程控制系统，如显示仪表盘、报警信息和设定参数等。
3. 过程控制系统的工作原理是什么？过程控制系统的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1.传感器收集流程中的各种参数，并将数据传输给控制器。
2.控制器接收传感器数据，与设定值进行比较，并计算出控制信号。
3.控制信号送给执行器，执行器根据控制信号的大小和方向来调整流程中的参数。
4.执行器调整参数后，传感器再次收集参数，并将数据传输给控制器。
5.控制器不断进行数据分析，判断是否需要调整控制算法，并生成新的控制信号。
6.过程控制系统循环执行上述步骤，以实现对工业过程的监控和控制。
4. 什么是开环控制和闭环控制？•开环控制：也称为无反馈控制，是指控制器输出信号不受过程参数变化的影响。
开环控制系统只根据预先设定的参数进行控制，没有考虑实际过程的反馈信息。
这种控制方式比较简单，但容易受到外界因素的干扰，控制精度较低。
•闭环控制：也称为有反馈控制，是指控制器根据过程的反馈信息来调整输出信号。
闭环控制系统通过与设定值进行比较，获取过程的实际状态，并根据反馈信息调整控制算法，从而实现对过程的精确控制。
闭环控制具有良好的鲁棒性和可靠性。
5. 过程控制系统常见的控制策略有哪些？过程控制系统常见的控制策略包括以下几种：•比例控制：根据当前误差的大小，按比例调整控制器输出信号。
过程控制系统试题
过程控制系统试题一一、选择题（10×3分）1、过程控制系统由几大部分组成，它们是：( c )A.传感器、变送器、执行器B.控制器、检测装置、执行机构、调节阀门C. 控制器、检测装置、执行器、被控对象D. 控制器、检测装置、执行器2、在过程控制系统过渡过程的质量指标中, ( A )反映控制系统稳定程度的指标A.超调量B.衰减比C.最大偏差D.振荡周期3、下面对过程的控制质量没有影响的是: ( D )A .控制通道放大倍数K O B.扰动通道放大倍数K fC.扰动通道时间常数D.扰动通道纯滞后时间4、在对象特性中，( )是静特性。
A. 放大系数ΚB. 时间常数TC.滞后时间τD.传递函数5、选择调节参数应尽量使调节通道的( )A.功率比较大B.放大系数适当大C.时间常数适当小D.滞后时间尽量小6、在简单控制系统中，接受偏差信号的环节是( )。
A .变送器 B. 控制器, C. 控制阀 D. 被控对象7、下列说法正确的是( )。
A. 微分时间越长，微分作用越弱；B. 微分时间越长，微分作用越强；C. 积分时间越长，积分时间越弱；D. 积分时间越长，积分时间越强。
8、调节阀按其使用能源不同可分为( )三种。
A．电动B．液动C．气动D．压动9、打开与控制阀并联的旁路阀，会使可调比(A)。
A.变小B.变大C.不变D. 为零10、串级控制系统主、副对象的时间常数之比，T01/T02＝( )为好，主、副回路恰能发挥其优越性，确保系统高质量的运行。
A. 3～10B. 2～8C. 1～4D. 1～2二、判断题（10×2分）1、过程控制系统中，需要控制的工艺设备(塔、容器、贮糟等)、机器称为被控对象。
( )2、调节阀的结构形式的选择首先要考虑价格因素。
( )3、当生产不允许被调参数波动时，选用衰减振荡形式过渡过程为宜。
( )4、临界比例度法是在纯比例运行下进行的。
通过试验，得到临界比例度δK和临界周期T K，然后根据经验总结出来的关系，求出调节器各参数值。
过程控制系统习题答案
什么是过程控制系统？其基本分类方法有哪几种？过程控制系统通常是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术中最重要的组成部分之一。
基本分类方法有：按照设定值的形式不同【定值，随动，程序】；按照系统的结构特点【反馈，前馈，前馈-反馈复合】。
热电偶测量的基本定律是什么？常用的冷端补偿方式有哪些均质材料定律：由一种均匀介质或半导体介质组成的闭合回路中，不论截面和长度如何以及沿长度方向上的温度分布如何，都不能产生热电动势，因此热电偶必须采用两种不同的导体或半导体组成，其截面和长度大小不影响电动势大小，但须材质均匀；中间导体定律：在热电偶回路接入中间导体后，只要中间导体两端温度相同，则对热电偶的热电动势没有影响；中间温度定律：一支热电偶在两接点温度为t 、t0 时的热电势，等于两支同温度特性热电偶在接点温度为t 、ta和ta、t0时的热电势之代数和。
只要给出冷端为0℃时的热电势关系，便可求出冷端任意温度时的热电势,即由于冷端温度受周围环境温度的影响，难以自行保持为某一定值，因此，为减小测量误差，需对热电偶冷端采取补偿措施，使其温度恒定。
冷端温度补偿方法有冷端恒温法、冷端补偿器法、冷端温度校正法和补偿导线法。
为什么热电阻常用三线制接法？试画出其接线原理图并加以说明。
电阻测温信号通过电桥转换成电压时，热电阻的接线如用两线接法，接线电阻随温度变化会给电桥输出带来较大误差，必须用三线接法，以抵消接线电阻随温度变化对电桥的影响。
对于DDZ－Ⅲ型热电偶温度变送器，试回答：变送器具有哪些主要功能？变送器的任务就是将各种不同的检测信号转换成标准信号输出。
什么是变送器零点、零点迁移调整和量程调整？热电偶温度变送器的输入电路主要是在热电偶回路中串接一个电桥电路。
电桥的功能是实现热电偶的冷端补偿和测量零点的调整。
大幅度的零点调整叫零点迁移。
实用价值是：有些工艺的参数变化范围很小，例如，某设备的温度总在500～1000度之间变化。
如果仪表测量范围在0 ～1000度之间，则500℃以下测量区域属于浪费。
过程控制系统课后习题
过程控制系统课后习题(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第二章1什么是对象特性为什么要研究对象特性答：研究对象特性是设计控制系统的基础；为了能使控制系统能安全投运并进行必要的调试；优化操作。
2什么是对象的数学模型静态数学模型与动态数学模型有什么区别答：对对象特性的数学描述就叫数学模型。
静态：在输入变量和输出变量达到平稳状态下的情况。
动态：输出变量和状态变量在输入变量影响下的变化情况。
3建立对象的数学模型有什么意义答：1,控制系统的方案设计；2控制系统的调试和调节器参数的确定；3制定工业过程操作优化方案；4新型控制方案及控制策略的确定；5计算机仿真与过程培训系统；6设计工业过程的故障检测与诊断系统。
4建立对象的数学模型有哪两种方法答：机理建模和实验建模。
机理建模：由一般到特殊的推理演绎方法，对已知结构、参数的物理系统运用相应的物理定律或定理，根据对象或生产过程的内部机理，经过合理的分析简化而建立起描述系统各物理量动静态性能的数学模型。
实验建模步骤：1确定输入变量与输出变量信号；2测试；3对数据进行回归分析。
5反应对象特性的参数有哪些各有什么物理意义他们对自动控制系统有什么影响答：K—放大系数。
对象从新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。
T—时间参数。
时间参数表示对象受到输入作用后，被控变量的变化快慢。
桃—停滞时间。
输入发生变化到输出发生变化之间的时间间隔。
6评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些各自的定义是什么单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。
衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n；过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A；超调量：第一个波峰值y与最终稳态值y之比的百分数；残余偏差C：过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态Y与设定值之间的偏差。
第七章 过程控制系统习题及答案
第七章过程控制控制系统习题及答案一、填空1. 单回路控制系统由传感器、调节器、执行器和被控对象组成。
2. 一个包含伺服放大器的电动调节阀，实际上是一个以调节器送来的信号为给定值、阀门位置信号为被控参数的单回路控制系统，该系统所采用的调节规律是位式调节规律。
3. 单回路控制器常见的五种控制规律是位式控制规律、比例控制规律、比例积分控制规律、比例微分控制规律及比例积分微分控制规律。
4. 当对象调节通道和测量元件的时间常数T0较大，纯滞后τ很小，即τ/ T很小时，应用微分作用可以获得相当良好的效果。
5. 当对象调节通道时间常数T较小，系统负荷变化较大时，为了消除干扰引起的余差，除了比例作用外还应采用积分作用。
6. 串级控制系统有两个控制回路。
7. 串级控制系统的内回路是一个随动控制系统，其给定值为外回路中的主调节器输出。
8. 串级控制系统主要用于控制通道时间常数太大的被控系统。
9. 串级控制系统副调节器一般选择比例调节规律，最好不采用积分调节作用，他会牺牲副回路的快速性，彻底消除偏差也不是副回路的职责，微分调节作用也是不能采用的，否则一旦主调节器的输出稍有变化就会引起执行机构的大幅度动作，加大其磨损。
10. 串级控制系统的主调节器最好包含积分控制作用，以保证干扰被彻底克服。
11. 某个干扰能否用前馈控制系统来克服的前提条件是该干扰信号可测量。
12. 单纯的前馈控制系统能实现良好控制效果的前提是能获得相应干扰通道精确的数学模型。
二、选择1. 串级控制系统的副回路一般采用的调节规律是（A）。
（A）比例调节规律（B）比例积分微分（C）比例微分（D）比例积分2. 对串级控制系统副回路的要求是（B）。
（A）消除稳态误差（B）快速克服主要干扰（C）消除所有干扰（D）消除主干扰3. 单回路控制系统由（A）组成。
（A）控制器、执行器、变送器和被控对象（B）控制器、执行器和变送器（C）输入、反馈、控制器和执行器（D）PID调节器、变送器和电动调节阀三、判断1. 串级控制系统有内外两个控制回路，主副两个调节器、两个执行器和两个被控对象。
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第七章过程控制控制系统习题及答案
一、填空
1. 单回路控制系统由_______、_______、_______和_______组成。
2. 一个包含伺服放大器的电动调节阀，实际上是一个以调节器送来的信号为_______、阀门位置信号为_______的_______控制系统，该系统所采用的调节规律是_______调节规律。
3. 单回路控制器常见的四种控制规律是_____控制规律、_____控制规律、_____控制规律及_______________控制规律。
4. 当对象调节通道和测量元件的时间常数T
0较大，纯滞后τ很小，即τ/ T
很
小时，应用_____作用可以获得相当良好的效果。
5. 当对象调节通道时间常数T
较小，系统负荷变化较大时，为了消除干扰引起的余差，除了______作用外还应采用________作用。
6. 串级控制系统有______个控制回路。
7. 串级控制系统的内回路是一个______控制系统，其给定值为外回路中的主调节器输出。
8. 串级控制系统主要用于______通道时间常数太大的被控系统。
9. 串级控制系统副调节器一般选择______调节规律，最好不采用______调节作用，他会牺牲副回路的快速性，彻底消除偏差也不是副回路的职责，______调节作用也是不能采用的，否则一旦主调节器的输出稍有变化就会引起执行机构的大幅度动作，加大其磨损。
10. 串级控制系统的主调节器最好包含_____控制作用，以保证干扰被彻底克服。
11. 某个干扰能否用前馈控制系统来克服的前提条件是该干扰信号______。
12. 单纯的前馈控制系统能实现良好控制效果的前提是能获得________________________。
二、选择
1. 串级控制系统的副回路一般采用的调节规律是（）。
（A）比例调节规律（B）比例积分微分（C）比例微分（D）比例积分2. 对串级控制系统副回路的要求是（）。
（A）消除稳态误差（B）快速克服主要干扰（C）消除所有干扰（D）消除主干扰3. 单回路控制系统由（）组成。
（A）控制器、执行器、变送器和被控对象（B）控制器、执行器和变送器（C）输入、反馈、控制器和执行器（D）PID调节器、变送器和电动调节阀
三、判断
1. 串级控制系统有内外两个控制回路，主副两个调节器、两个执行器和两个被控对象。
（）
2. 采用一步整定法对串级控制系统进行参数整定是考虑到对副变量控制的要求不高，允许它在一定范围内变化这一前提，根据经验先将副调节器一次放好，不再变动，然后按一般单回路控制系统的整定方法直接整定主调节器参数。
（√）
3. 由于串级控制系统副回路具有快速性的特点，所以应将所有干扰包含在副回路中，以使干扰被快速克服。
（）
4. 串级控制系统中，副回路的控制目的就是稳定副变量。
（）
5. 比值控制系统是比例控制系统的另一种说法。
（）
6. 不存在适于所有系统的通用前馈调节器。
（）
7. 本质上前馈控制属于开环控制系统。
（）
8. 一个前馈控制系统只能克服一个干扰。
（）
9. 前馈控制系统可以用PID调节器经过整定后得到良好的效果。
（）
10. 均匀控制系统的作用是实现两种物料的平均问题。
（）
四、简答
1.简述单回路控制系统的基本组成，并绘制其结构框图。
2.绘制单回路控制系统的结构框图并简述其工作原理。
3.简述单回路控制器常见的四种调节规律及其特点。
4.简述串级控制系统的组成，并绘制其结构框图。
5.简述串级控制系统的工作原理。
6.串级控制系统的副回路是什么控制系统。
7.串级控制系统主要用于解决什么问题？
8.简述串级控制系统的特点。
9.串级控制系统主、副回路的确定原则是什么？
10.串级控制系统的副回路宜采用什么控制规律，不宜采用什么控制规律？为什
么？
11.列举两个比值控制的应用场合。
12.简述开环比值控制系统的特点。
13.简述单闭环比值控制系统的特点。
14.单闭环比值控制系统的闭环部分是什么控制系统?
15.前馈控制系统主要用来解决什么问题？
16.单纯的前馈控制系统能实现良好控制效果的前提是什么？
17.单纯的前馈控制系统和前馈-反馈控制系统比，哪个的控制效果会更好?为什
么?
18.均匀控制系统主要用来解决什么问题?
19.简单的均匀控制系统一般选用什么控制规律?不可以用什么调节规律?
五、应用
1.有一前馈控制系统，已知广义对象传递函数为
G(S)=G
0(S)G
R
(S)=(S+1)/(S+2)(S+3)，其中G
(S)为控制通道的传递函数，G
R
(S)
为控制阀的传递函数，干扰通道的传递函数为G
D
(S)=5/(S+2)，试求前馈调节器
的传递函数G
Q
(S)，使其能克服干扰D对输出的影响。