过程控制习题参考答案 华农
过程控制课后题答案讲解
1.4 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（1）该温度控制系统的方块图反应器温度控制系统方块图（2）被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；控制变量：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。
1.5 锅炉是化工、炼油等企业中常见的主要设备。
汽包水位是影响蒸汽质量及锅炉安全的一个十分重要的参数。
水位过高，会使蒸汽带液。
降低了蒸汽的质量和产量，甚至会损坏后续设备。
而水位过低，轻则影响汽液平衡，重则烧干锅炉甚至引起爆炸。
因此，必须对汽包水位进行严格的控制。
图1-16是一类简单锅炉汽包水位控制示意图，要求：(1)画出该控制系统方块图；(2)指出该系统中被控对象、被控变量、操纵变量、扰动变量各是什么?(3)当蒸汽负荷忽然增加，该系统如何实现自动控制？(1)(2)被控对象：锅炉汽包。
被控变量：锅炉汽包水位。
操纵变量：锅炉给水量。
扰动量：冷水温度、压力、蒸汽压力、流量，燃烧状况等。
(3)当蒸汽负荷突然增加，会导致汽包水位下降，液位变送器检测到液位h 下降信号并与设定水位h0进行比较，将偏差信号传给控制器，控制器使执行器动作，增大阀门开度，使冷却水流量增加，从而降低加热室燃烧程度，进一步使得汽包液位升高。
2.4 P17-P18，精度等级为0.22.11 用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿?其冷端温度补偿的方法有哪几种? 解：（1）热电偶的热电势只有当T0（或t0）恒定是才是被测温度T （或t ）的单值函数。
热电偶标准分度表是以T0＝0℃为参考温度条件下测试制定的，只有保持T0＝0℃，才能直接应用分度表或分度曲线。
若T0≠0℃，则应进行冷端补偿和处理。
（2）冷端温度补偿的方法有：延长导线法，0℃恒温法，冷端温度修正法，冷端温度自动补偿法等。
过程控制主要习题参考答案
第一章思考题与习题1－2 图1.6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(∞)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。
过程控制课后习题答案
过程控制课后习题答案
1.试写出可用于控制三台电机的过程控制图：
答案：
2.试给出控制酒精灯火程序的过程控制图：
答案：
3.试给出用于检测温度的过程控制图：
答案：
4.试给出控制信号延时的过程控制图：
答案：
5.试给出用于控制自动给水机的过程控制图：
答案：
6.试分析控制温度过程所涉及的控制逻辑：
答案：
当输入变量（温度）超过一定上限时，启动冷却过程；当输入变量（温度）低于一定下限时，启动加热过程；当输入变量（温度）在上下限之间时，保持恒定温度。
7.试给出控制地热泵的过程控制图：
答案：
8.试给出控制回路调节的过程控制图：
答案：
9.试给出控制蒸发器运行的过程控制图：答案：
10.试给出控制风机的过程控制图：。
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。
过程控制复习题答案
过程控制复习题答案一、选择题1. 在过程控制中，闭环控制系统与开环控制系统的主要区别在于（）。
A. 是否有反馈环节B. 是否使用计算机C. 是否有控制器D. 是否有执行器答案：A2. PID控制器中，P代表（）。
A. 比例B. 积分C. 微分D. 预测答案：A3. 在过程控制中，以下哪个不是控制系统的基本组成部分（）。
A. 被控对象B. 测量元件C. 操作人员D. 控制器答案：C二、填空题1. 过程控制中，控制器的输出信号通常驱动_______来改变被控变量。
答案：执行器2. 闭环控制系统的控制目标是使被控变量保持在_______值。
答案：设定点3. 在PID控制器中，积分作用可以消除系统的_______误差。
答案：稳态三、简答题1. 简述过程控制中前馈控制与反馈控制的主要区别。
答案：前馈控制是在干扰发生之前，根据干扰的预测值来调节控制器的输出，以抵消干扰的影响。
而反馈控制则是在干扰发生后，通过测量被控变量的实际值与设定值之间的偏差，来调节控制器的输出，以达到控制目的。
2. 描述PID控制器中比例、积分、微分三个作用的特点及其在控制系统中的作用。
答案：比例作用根据偏差的大小来调节输出，偏差越大，调节作用越强。
积分作用可以消除稳态误差，使系统达到无误差的稳态。
微分作用可以预测偏差的变化趋势，提前进行调节，从而提高系统的响应速度和稳定性。
四、计算题1. 给定一个一阶系统，其时间常数为5秒，试计算在单位阶跃输入下，系统达到95%稳态值所需的时间。
答案：根据一阶系统的响应特性，达到95%稳态值所需的时间大约为3个时间常数，即15秒。
2. 对于一个二阶系统，其自然频率为4 rad/s，阻尼比为0.5，试计算系统的临界阻尼时间。
答案：临界阻尼时间可以通过公式\(\tau_c = \frac{1}{\omega_n\sqrt{1-\zeta^2}}\)计算，其中\(\omega_n\)为自然频率，\(\zeta\)为阻尼比。
过程控制习题及答案
第1章绪论思考题与习题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局部组成？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：控制器，被控对象，执行机构，检测变送装置。
1-3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？解答：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，用以克制扰动的影响，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。
1-4按照设定值的不同形式, 过程控制系统可分为哪几类？解答：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制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，但它是一个的时间函数，即设定值按一定的时间程序变化。
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？为什么说研究控制系统的动态比其静态更有意义？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。
过程控制课后习题答案
过程控制课后习题答案过程控制课后习题答案过程控制是一门涉及工程领域的重要学科，它主要研究如何通过控制系统来实现对工业过程的自动化控制。
在学习过程控制的过程中，课后习题是巩固知识和提高能力的重要途径。
下面将为大家提供一些过程控制课后习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。
1. 什么是过程控制系统？答案：过程控制系统是指通过传感器采集过程变量的信息，经过控制器进行处理，再通过执行器对过程进行调节，从而实现对过程的自动化控制的一种系统。
它由传感器、控制器和执行器组成。
2. 什么是反馈控制？答案：反馈控制是一种常见的控制方式，它通过比较实际输出与期望输出之间的差异，将差异信号作为反馈信号输入到控制器中，从而调整控制器的输出信号，使实际输出逐渐趋近于期望输出。
3. 什么是前馈控制？答案：前馈控制是一种通过提前预测未来的扰动信号，并将其作为控制器的输入信号进行补偿的控制方式。
它可以在扰动进入系统之前对其进行抵消，从而提高系统的稳定性和响应速度。
4. 什么是PID控制器？答案：PID控制器是一种常用的控制器类型，它由比例控制、积分控制和微分控制三个部分组成。
比例控制根据误差的大小来调整输出信号，积分控制根据误差的累积来调整输出信号，微分控制根据误差的变化率来调整输出信号。
PID控制器可以通过调节三个部分的参数来实现对系统的精确控制。
5. 什么是开环控制和闭环控制？答案：开环控制是指控制器的输出信号不受系统状态的反馈影响，只根据输入信号进行调节的一种控制方式。
闭环控制是指控制器的输出信号受到系统状态的反馈影响，通过比较实际输出与期望输出之间的差异来调节输出信号的一种控制方式。
闭环控制具有更好的稳定性和鲁棒性。
6. 什么是控制系统的稳定性？答案：控制系统的稳定性是指系统在受到扰动或参数变化时，能够保持输出信号在可接受范围内波动或迅速恢复到期望值的能力。
稳定性是控制系统设计中非常重要的一个指标，它可以通过系统的传递函数或状态方程进行分析和评估。
过程控制课后习题答案及解析
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、执行器与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就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.试分别说明什么就是被控对象、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。
它可以就是恒定的,也可以就是能按程序变化的。
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。
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。
机电一体化与过程控制智慧树知到课后章节答案2023年下华南农业大学
机电一体化与过程控制智慧树知到课后章节答案2023年下华南农业大学华南农业大学第一章测试1.机电一体化是在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能的基础上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总成。
（）A:对 B:错答案:对2.机电一体化的执行机构部分是根据控制信息和指令，驱动对象完成要求的动作。
是运动部件，一般采用机械、电磁、电液等机构。
（）A:对 B:错答案:对第二章测试1.所谓传递函数，就是输出信号的拉普拉斯变换除以输入信号的拉普拉斯变换。
（）A:对 B:错答案:错2.微分方程与传递函数二者之间（）。
A:既可以互相转换，也具有一一对应关系 B:不可以相互转换 C:没有关系 D:不具有一一对应关系答案:既可以互相转换，也具有一一对应关系第三章测试1.传感器一般由三部分组成，其中包括（）。
A:测量电路 B:敏感元件 C:软件技术 D:转换元件 E:传感器的接口答案:测量电路;敏感元件;转换元件2.下列传感器的特性指标中属于静态特性的是（）。
A:频率响应 B:动态灵敏度 C:过渡时间 D:重复性答案:重复性3.电感式传感器是将非电量转换为线圈（）的变化的一种装置。
A:自感 B:漏感 C:互感 D:自感和互感答案:自感和互感4.涡流传感器根据（）可分为高频反射式和低频透射式两大类。
A:激励是直流还是交流 B:激励频率高低 C:激励电压的大小 D:激励电流的大小答案:激励频率高低5.差动变压器式电感传感器是把被测位移量转换成（）的变化装置，通过这一转换从而获得相应的电压输出。
A:RC调谐振荡 B:LC调谐振荡 C:线圈互感 D:线圈自感答案:线圈互感6.变面积型电容式传感器大多用来检测（）。
A:加速度 B:力 C:位移 D:压力答案:位移7.将电阻应变片贴在（）上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。
A:质量块 B:导体 C:机器组件 D:弹性元件答案:弹性元件8.常用于测量大位移的传感器有（）。
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。
过程与控制部分课后题答案
2什么是过程控制系统 试用方框图表示其一般组成;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;过程控制系统的一般性框图如图1-1所示： 图1-1 过程控制系统的一般性框图 3单元组合式仪表的统一信号是如何规定的 答：各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络;1模拟仪表的信号：气动 ~；电动Ⅲ型：4~20mADC 或1~5V DC; 2数字式仪表的信号：无统一标准; 4试将图1-2加热炉控制系统流程图用方框图表示; 答：加热炉控制系统流程图的方框图如图1-3所示：图1-2 加热炉过程控制系统流程5过程控制系统的单项性能指标有哪些各自是如何定义的控制器r(t)执行器被控过程检测变送装置y(t)_f(t)e(t)u(t)q(t)z(t)TCPC给定值阀管道加热炉热油出口温度PT燃油压力_TT_干扰2干扰1ACAT燃油PTPCTCTT引风机烟气冷油入口热油出口火嘴送风机空气1100%()y y σ=⨯∞答：1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; 2各自定义为：衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n ； 超调量σ：第一个波峰值1y 与最终稳态值y ∞之比的百分数：最大动态偏差A ：在设定值阶跃响应中,系统过渡过程的第一个峰值超出稳态值的幅度；静差,也称残余偏差C ： 过渡过程结束后,被控参数所达到的新稳态值y ∞与设定值之间的偏差C 称为残余偏差,简称残差； 调节时间st ：系统从受干扰开始到被控量进入新的稳态值的5%±2%±范围内所需要的时间；振荡频率n ω：过渡过程中相邻两同向波峰或波谷之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期,其倒数称为振荡频率；上升时间p t：系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时间；峰值时间pt ：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间;9两个流量控制系统如图1-4所示;试分别说明它们是属于什么系统 并画出各自的系统框图;图1-4 两个流量控制回路示意图答：系统1是前馈控制系统,系统2是反馈控制系统;系统框图如图1-5如下：系统1 系统2图1-5 两个流量控制回路方框图10只要是防爆仪表就可以用于有爆炸危险的场所吗为什么答：1不是这样; 2比如对安全火花型防爆仪表,还有安全等级方面的考虑等; 11构成安全火花型防爆控制系统的仪表都是安全火花型的吗为什么答：1是的; 2因为安全火花型防爆系统必备条件之一为：现场仪表必须设计成安全火花型;测量变送被控过程执行器测量变送被控过程执行器2．综合练习题3某化学反应过程规定操作温度为80±5℃,最大超调量小于或等于5％,要求设计的定值控制系统,在设定值作最大阶跃干扰时的过渡过程曲线如图1-8所示;要求：1计算该系统的稳态误差、衰减比、最大超调量和过渡过程时间；2说明该系统是否满足工艺要求;答：1由上图可得y ∞ = 81℃,设定值r=80℃, B1=85−81=4,B2=82−81=1 稳态误差e ∞ = r − y ∞ =80℃-81℃= −1℃ 衰减比：,最大超调量：过渡过程时间ts ：大概在18min 左右;2虽然该系统最大超调满足要求,然而在规定操作温度为80℃,而最后趋于稳定的值却为81℃,因此不满足工艺要求;4图1-9所示为一类简单锅炉汽泡水位控制流程图,试画出该控制系统框图,并说明其被控过程、被控参数、控制参数和干扰参数各是什么图1-9 锅炉汽泡水位控制流程图 答：1控制系统框图如图1-10所示：图1-10 锅炉汽泡水位控制框图2被控过程：加热器+汽包； 被控参数：汽包水位； 控制参数：上水流量； 干扰参数：蒸汽流量变化; 1．基本练习题3某台测温仪表测量的上下限为500℃~1000℃,它的最大绝对误差为±2℃,试确定该仪表的精度等级； 答：根据题意可知：最大绝对误差为±2℃则精度等级 所以仪表精度等级为级LTLC蒸汽汽包加热室水1244:11B n B ===()()8581100%100% 4.938%()81p y t y y δ-∞-=⨯=⨯=∞液位控制器上水调节阀汽包液位变送器液位设定-蒸汽流量变化实际液位%4.0%1005002±=⨯±=δ4某台测温仪表测量的上下限为100℃~1000℃,工艺要求该仪表指示值的误差不得超过±2℃,应选精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求 答：由题可得：仪表精度等级至少为级; 或者5有一台DDZ-Ⅲ型两线制差压变送器,已知其量程为20~100kPa,当输入信号为40kPa 和80kPa 时,变送器的输出分别是多少答： 由题可得：变送器输出的分别是8mA 和16mA;12某被测温度信号在40~80℃范围内变化,工艺要求测量误差不超过±1％,现有两台测温仪表,精度等级均为级,其中一台仪表的测量范围为0~100℃,另一台仪表的测量范围为0~200℃,试问：这两台仪表能否满足上述测量要求答： 由题可得：这两台仪表均不能满足上述测量要求; 13热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿其补偿方法常采用哪几种答：1只有当热电偶的冷端温度恒定时,其热电动势才是单值函数;依据等值替换原理制成的补偿导线,虽然可以将冷端延伸到温度相对稳定的地方,但还不能保持绝对不变;因此,为了消除冷端温度不为零或变化时对测量精度的影响,可以进行冷端温度校正; 2补偿方法常采用查表校正法和电桥补偿法;2．综合练习题5用差压变送器与标准孔板配套测量管道介质流量;若差压变送器量程为0~410Pa,对应输出信号为4~20mA DC,相应流量为0~320m3/h;求差压变送器输出信号为8mA DC 时,对应的差压值及流量值各是多少答：根据题意可知： 斜率差压值y = 2500pa流量值 3．设计题1用分度号为K 的镍铬-镍硅热电偶测量温度,在无冷端温度补偿的情况下,显示仪表指示值为600℃,此时冷端温度为50℃;试问：实际温度是多少如果热端温度不变,使冷端温度为20℃时,此时显示仪表指示值应为多少2500100004204=⨯-=k 160320100002500=⨯=p hm /3答：1已知冷端温度为50℃,由分布表可查得0E(t ,0)=E(50,0)=2.022mV又已知热电动势E=+= 所以实际温度为648℃;2当冷端温度为20℃时,热电势为 mV mV mV当冷端温度为20℃时,显示仪表指示值为629℃;1．基本练习题1在过程控制中,哪些仪表是属于过程控制仪表在过程控制系统中,大多数调节器是电动的,而执行器多数是气动的,这是为什么气动单元组合仪表与电动单元组合仪表各单元之间的标准统一信号又是如何规定的答： 1在过程控制中,过程控制仪表有：调节器、电/气转换器、执行器、安全栅等;2调节器选电动的因为电源的问题容易解决,作用距离长,一般情况下不受限制；调节精度高,还可以实现微机化;执行器多数是气动的,因为执行器直接与控制介质接触,常常在高温、高压、深冷、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、易爆等恶劣条件下工作,选气动的执行器就没有电压电流信号,不会产生火花,这样可以保证安全生产和避免严重事故的发生;3气动仪表的输入输出模拟信号统一使用~ 的模拟气压信号;电动仪表的输入输出模拟信号有直流电流、直流电压、交流电流和交流电压四种;各国都以直流电流和直流电压作为统一标准信号;过程控制系统的模拟直流电流信号为4~20mA DC,负载250 Ω ；模拟直流电压信号为1~5V DC;2某比例积分调节器的输入、输出范围均为4~20mADC,若设100%δ=、12min T =,稳态时其输出为6mA ；若在某一时刻输入阶跃增加1mA,试求经过4min 后调节器的输出;答：由比例积分公式3-1所示：3-1 依题意：,即Kp =1, e ＝1；稳态时：y0＝6mA,4min 后：6调节器的正、反作用是如何规定的答：若调节器输出随反馈值输入的增加而增加,称为正作用调节器,反之为反作用调节器; 正作用：偏差=测量值-给定值； 反作用：偏差=给定值-测量值;111y e edt P T ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭⎰%1001==pK p mAdt T e P y y 9)4211(16e 11410=⨯+⨯+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=⎰26.17626.126630106290.425C --⨯≈︒9执行器由哪几部分组成它在过程控制中起什么作用常用的电动执行器与气动执行器有何特点答：1执行器由执行机构和调节机构调节阀两部分组成;在过程控制系统中,他接受调节器输出的控制信号,并转换成直线位移或角位移来改变调节阀的流通面积,以控制流入或流出被控过程的物料或能量,从而实现对过程参数的自动控制;2特点：气动执行器具有结构简单、工作可靠、价格便宜、维护方便、防火防爆的等优点,电动执行器优点是能源取用方便;信号传输速度快和便于远传,缺点就是结构复杂;价格贵,适用于防爆要求不高或缺乏气源的场所;11什么叫气开式执行器和气关式执行器它们是怎样组合的试举两例分别说明它们的使用;答：1所谓“气开”,是指当前气压信号p>时,阀由关闭状态逐渐打开；“气关”则相反,即指当前气压信号p>时,阀由全开状态逐渐关闭; 2组合如表3-1所示： 表3-1 执行器组合表3举例：一般加热器选用“气开”式,这样当控制信号中断时,执行器处于关闭状态,停止加热,使设备不会因为温度过高发生事故或危险; 又如,锅炉进水的执行器则应选用“气关”式,即当控制信号中断时,执行器处于打开状态,保证有水进入锅炉,不致产生烧干或爆炸事故;15什么是调节阀的流量特性调节阀的理想流量特性有哪几种它们各是怎样定义的调节阀的工作流量特性与阻力系数有关,而阻力系数又是怎样定义的它的大小对流量特性有何影响答：1理想流量特性：在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性称为固有流量特性,也叫理想流量特性; 2常用理想流量特性：直线流量特性、等百分比对数流量特性、快开特性;3直线流量特性是指流过调节阀的相对流量与阀门的相对开度成直线关系;等百分比流量特性是指单位行程变化所引起的相对流量变化与该点的相对流量成正比关系;快开流量特性是指在小开度时就有较大的流量随着开度的增大,;流量很快达到最大,故称为快开特性;4阻力系数S 定义为阀全开时阀前后压差minp V ∆与系统总压差p ∆的比值;5S=1时,工作流量特性为理想流量特性;当S<1时,阀全开时流量特性减小,随着S 减小,直线特性趋向快开特性,对数特性趋向直线特性,S 值愈小,流量特性变形程度愈大;2．综合练习题5如图3-7所示,冷物料通过加热器用蒸汽对其加热;在事故状态下,为了保护加热器设备的安全即耐热材料不被损坏,现在蒸汽管道上有一只气动执行器,试确定其气开、气关形式,并画出由PID 电动器构成的控制系统结构框图;答：1应选用气开形式,当出现故障导致信号中断时,执行器处于关闭状态,保证耐热材料不被损坏;2框图如图3-8所示：图3-8 系统框图 1．基本练习题1什么是被控过程的特性什么是被控过程的数学模型为什么要研究过程的数学模型目前研究过程数学模型的主要方法有哪几种 答：1过程控制特性指被控过程输入量发生变化时,过程输出量的变化规律;2被控过程的数学模型是描述被控过程在输入控制输入与扰动输入作用下,其状态和输出被控参数变化的数学表达式; 3目的：错误! 设计过程控制系统及整定控制参数； 错误! 指导生产工艺及其设备的设计与操作；错误! 对被控过程进行仿真研究； 错误! 培训运行操作人员； 错误! 工业过程的故障检测与诊断; 4机理演绎法和实验辨识法; 2．综合练习题 1如图4-6所示,1q 为过程的流入量,2q 为流出量,h 为液位高度,C 为容量系数;若以1q 为过程的输入量,h 为输出量被控量,设1R 、2R 为线性液阻,求过程的传递函数01()()/()G s H s Q s =;答：根据动态物料平衡关系：流入量＝流出量过程的微分方程的增量形式如式4-7所示： 4-7图3-7蒸汽加热12d hQ Q Cdt∆∆-∆=22212h Q R d h R Q CR h ∆⎧∆=⎪⎪∆⎪∆=+∆⎨PID 控制器气动执行器加热器液位变送器设定值-e实际值u(t)中间变量：4-8传递函数如式4-9所示：4-9 如果考虑管道长度l, 即出现纯时延,由于管道流量恒定,所以其传递函数如式4-10所示：4-10 1．基本练习题4什么叫比例度它是怎样定义的答：比例度表示调节阀开度改变即从全开到全关时所需的系统被调量的允许变化范围;也就是说,只有当被调量处在这个范围之内时,调节阀的开度变化才与偏差成比例；若超出这个范围,调节阀则处于全开或全关状态,调节器将失去其调节作用;5比例控制对控制质量有什么影响答：1比例调节是一种有差调节,即当调节器采用比例调节规律时,不可避免的会使系统存在稳态误差;或者说,比例调节器是利用偏差实现控制的,它只能使系统输出近似跟踪给定值;2比例调节系统的稳态误差随比例度的增大而增大,若要减小误差,就需要减小比例度,即需要增大调节器的比例增益; 3比例调节不适用于给定值随时间变化的系统;4增大比例调节的增益不仅可以较少系统的稳态误差,而且还可以加快系统的响应速度; 6在保持稳定性不变的情况下,比例微分控制系统的残差为什么比纯比例控制的残差要小答：因为比例微分控制能提高系统的稳定性、抑制过渡过程的动态偏差,这是由于微分作用总是力图阻止系统被调量的变化,而使过渡过程的变化速度趋于平缓;Q lτ=2012()()()1R H s W s Q s CR S ==+2012()()()1SR H s W s eQ s CR S τ-==+7在保持稳定性不变的情况下,在比例控制中引入积分作用后,为什么要增大比例度积分作用的最大优点是什么答：1因为采用积分调节时系统的开环增益与积分速度成正比,增大积分速度会增强积分效果,从而导致系统稳定性降低; 2积分作用最大的优点是可以提高系统的无差度,也就是提高系统的稳态控制精度; 8微分控制规律对纯时延有无作用,为什么 答：1微分调节对于纯时延过程是无效的;2由于在纯时延时间里参数的变化率为零,所以微分环节对纯滞后是无效的; 9调节器参数都有哪些工程整定方法,各有什么特点,分别适用于什么场合答：1临界比例度法：是一种闭环整定方法,它是直接在闭环系统中进行,不需要测试过程的动态特性,其方法简单,使用方便,因而广泛使用;缺点是对生产工艺过程不能反复做振荡实验、对比例调节本质稳定的被控系统并不适用;2衰减曲线法：该方法与临界比例度法相类似,所不同的是无需出现等幅振荡过程;适用于多数过程,最大的缺点是较难准确确定4:1的衰减程度;尤其是对于一些干扰比较频繁、过程变化较快的控制系统;3响应曲线法：这是一种开环整定方法,利用系统广义过程的阶跃响应曲线对调节器参数进行整定;这种方法适应性较广,为调节器参数的最佳整定提供可能;2．综合练习题1试以一阶惯性过程为例,试计算并分析比例控制对控制质量超调量、调节时间、稳态误差的影响; 答：一阶惯性过程传递函数是：,若采用比例控制其输出与偏差的关系为()()c y t K e t =,比例调节中比例系数过小会导致过程出现振荡情况,增大比例系数,调节速度加快,稳态误差减少,但过大会是超调量增大,振荡次数增加,调节时间加长,甚至导致系统不稳定;3．设计题1如图5-8所示的换热器,用蒸汽将进入其中的冷水加热到一定温度;生产工艺要求热水温度维持在一定范围℃℃11+≤∆≤-T ,试设计一个简单的温度控制系统,并指出调节器类型;答：1、被控参数：热水的温度; 2、控制参数：热蒸汽的流量蒸汽管道上的阀门开度; 3、测温元件及其变送器的选择：选取热电阻,并配上相应温度变送器; 4、调节阀的选择：根据实际生产需要与安全角度考虑,选择气开阀; ()1kG s Ts =+调节器选PID 或PD 类型的调节器,由于调节阀为气开式无信号时关闭,故vK 为正,当被控过程输入的蒸汽增加时,水温升高,故为0K 正,正作用过程,测量变送mK 为正,为使整个系统中各环节静态放大系数乘积为正,调节器cK 应为正,所以选用反作用调节器;1．基本练习题1与单回路控制系统相比,串级控制系统有什么结构特点答：串级控制系统在结构上增加了一个测量变送器和一个调节器,形成了两个闭合回路,其中一个称为副回路,一个称为主回路;由于副回路的存在,使得控制效果得到了显著的改善;2前馈控制与反馈控制各有什么特点为什么采用前馈-反馈控制系统能改善控制品质答：前馈控制的特点：开环控制、比反馈控制及时、可以作为专用调节器;反馈控制的特点：属于闭环控制、可以抑制干扰对被控对象的影响、能够使被控参数稳定在设定值上保证系统的较高控制质量; 采用前馈－反馈控制系统能改善控制品质是因为该复合控制系统一方面利用前馈控制制及时有效的减少干扰对被控参数的影响；另一方面则利用反馈控制使参数稳定在设定值上,从而保证系统有较高的控制质量;9串级控制系统主调节器正、反作用的确定是否只取决于主被控过程放大系数的符号而与其他环节无关为什么答:1不对;2主、副调节器的正反作用方式选择的方法是：首先根据工艺要求决定调节阀的气开、气关形式,并决定负调节器的正、反作用；然后根据主、副过程的正、反形式最终确定主调节器的正反作用形式;11在图6-1所示加热炉原油出口温度与炉膛温度串级控制系统中,工艺要求一旦发生重大事故,应立即切断燃料油的供应;要求：1画出控制系统的框图；2确定调节阀的气开、气关型式；3确定主、副调节器的正、反作用方式答：1串级系统方框图如图6-2所示：副回路选择加热炉炉膛温度控制,消除F1S 干扰;图6-1加热炉温度串级控制系统 图6-2加热炉温度串级控制系统方框图 2由于发生重大事故时立即切断燃料油的供应,从工艺的安全性考虑,调节阀选择气开式,保证无气时调节阀关闭; 3主调节器选择PI 或PID 控制规律,副调节器选择P 调节规律;由于燃料增加加热炉温度必然增加,所以过程为正;调节阀气开式为正,主副调节器都选择反作用方式;12图6-3所示为精馏塔塔釜温度与蒸汽流量的串级控制系统;生产工艺要求一旦发生事故应立即停止蒸汽的供应;要求： 1画出控制系统的框图；2确定调节阀的气开、气关型式；3确定主、副调节器的正、反作用方式;1控制系统的框图如图6-4所示：图6-3 温度、流量串级控制系统 图6-4温度、流量串级控制系统框图2）调节阀：气开形式；这是因为当控制系统一旦出现故障,调节阀必须关闭,以使切断整齐的供应,确保设备的安全; 3）3主调节器：反作用方式；负调节器：反作用方式; 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： 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：控制器对象控制阀测量变送-F 1F 2FC（a ）原理图（b ）方框图21F K F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图7-3双闭环比值控制系统b 双闭环比值控制系统方框图 (a) 原理图(b) 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5什么是均匀控制常用均匀控制方案有哪几种试述设置均匀控制的目的与要求;答：1均匀控制是将两种控制统一在一个控制系统中,从系统内部解决两种工艺参数供求之间的矛盾的控制系统;2常用的均匀控制方案有：简单均匀控制系统、串级均匀控制系统;3设置均匀控制的目的是使前后设备的工艺参数相互协调、统筹兼顾,以确保生产的正常进行；要求是完成生产工艺所要求的特殊控制任务;8什么叫分程控制与前述过程控制方案如单回路、串级等相比,有何特点答：1根据工艺要求,需将调节器的输出信号分段,去分别控制两个或两个以上的调节阀,以便使每个调节阀在调节器输出的某段信号范围内全行程动作,这种控制系统被称为分程控制系统;2特点：在一般的过程控制系统中,通常是调节器的输出只控制一个调节阀;但在分程控制系统中,将调节器的输出信号分段,去分别控制两个或两个以上的调节阀;10什么叫选择性控制试述其常用的系统分类及应用;答：1选择性控制是指将工艺生产过程的限制条件所构成的逻辑关系叠加到正常自动控制系统上而形成的一种控制方法;2自动选择性控制系统按选择器所选信号不同大致可分为两类;选择调节器的输出信号,应用实例：锅炉燃烧过程压力自动选择性控制系统；选择变送器的输出信号,应用实例：化学反应过程峰值温度选择性控制系统;。
《过程控制》课后习题答案
第一章思考题与习题1.1 下列系统中哪些属于开环控制，哪些属于闭环控制？①家用电冰箱②家用空调器③家用洗衣机④抽水马桶⑤普通车床⑥电饭煲⑦多速电风扇⑧高楼水箱⑨调光台灯开环控制：③家用洗衣机⑤普通车床⑦多速电风扇⑨调光台灯闭环控制：①家用电冰箱②家用空调器④抽水马桶⑥电饭煲⑧高楼水箱1.2 图1-14所示为一压力自动控制系统，试分析该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量和扰动变量是什么？画出该系统的框图。
图1-14 压力自动控制系统图1-15 加热炉温度自动控制系统被控对象：容器P被控变量：罐内压力操纵变量：物料输入流量扰动变量：出口流量系统框图如下：1.3 图1-15所示是一加热炉温度自动控制系统，试分析该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量和扰动变量是什么？画出该系统的框图。
被控对象：加热炉被控变量：炉内温度操纵变量：燃料流量扰动变量：进料量系统框图如下：1.4 按设定值的不同情况，过程控制系统分为哪几类？过程控制系统分为三类：定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
1.5 什么是过程控制系统的过渡过程？有哪几种基本形式？过程控制系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程称为过程控制系统的过渡过程。
控制系统过渡过程有五种基本形式：发散振荡、单调发散、等幅振荡、衰减振荡和单调衰减。
1.6 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图1-16所示。
试分别求出最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和调整时间（设定值为200℃）。
图1-16 题1.6图最大偏差：30℃余差：5℃衰减比：5：1振荡周期：15min调整时间：22min第二章思考题与习题2.1 求取图2-55所示电路的传递函数，图中物理量角标i代表输入，o代表输出。
a）b）图2-55 习题2.1图a）（由分压公式求取）上式中，，。
b）上式中，，2.2 惯性环节在什么条件下可近似为比例环节？又在什么条件下可近似为积分环节？惯性环节在T很小的时候可近似为比例环节；T很大的时候条可近似为积分环节。
过程控制课后题答案讲解
1.4 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（1）该温度控制系统的方块图反应器温度控制系统方块图（2）被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；控制变量：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。
1.5 锅炉是化工、炼油等企业中常见的主要设备。
汽包水位是影响蒸汽质量及锅炉安全的一个十分重要的参数。
水位过高，会使蒸汽带液。
降低了蒸汽的质量和产量，甚至会损坏后续设备。
而水位过低，轻则影响汽液平衡，重则烧干锅炉甚至引起爆炸。
因此，必须对汽包水位进行严格的控制。
图1-16是一类简单锅炉汽包水位控制示意图，要求：(1)画出该控制系统方块图；(2)指出该系统中被控对象、被控变量、操纵变量、扰动变量各是什么?(3)当蒸汽负荷忽然增加，该系统如何实现自动控制？(1)(2)被控对象：锅炉汽包。
被控变量：锅炉汽包水位。
操纵变量：锅炉给水量。
扰动量：冷水温度、压力、蒸汽压力、流量，燃烧状况等。
(3)当蒸汽负荷突然增加，会导致汽包水位下降，液位变送器检测到液位h 下降信号并与设定水位h0进行比较，将偏差信号传给控制器，控制器使执行器动作，增大阀门开度，使冷却水流量增加，从而降低加热室燃烧程度，进一步使得汽包液位升高。
2.4 P17-P18，精度等级为0.22.11 用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿?其冷端温度补偿的方法有哪几种? 解：（1）热电偶的热电势只有当T0（或t0）恒定是才是被测温度T （或t ）的单值函数。
热电偶标准分度表是以T0＝0℃为参考温度条件下测试制定的，只有保持T0＝0℃，才能直接应用分度表或分度曲线。
若T0≠0℃，则应进行冷端补偿和处理。
（2）冷端温度补偿的方法有：延长导线法，0℃恒温法，冷端温度修正法，冷端温度自动补偿法等。
过程控制工程习题及答案
过程控制工程习题及答案过程控制工程习题及答案过程控制工程是一门涉及控制系统设计和优化的学科，它在工业生产中起着重要的作用。
为了帮助学习者更好地掌握这门学科，下面将提供一些过程控制工程的习题及其答案，希望对大家有所帮助。
习题一：传感器和执行器1. 什么是传感器？它在过程控制中的作用是什么？答案：传感器是一种能够将物理量转化为电信号的装置。
在过程控制中，传感器的作用是将被控对象的物理量转化为电信号，以便控制系统能够对其进行监测和控制。
2. 请列举几种常见的传感器类型及其应用领域。
答案：常见的传感器类型包括温度传感器、压力传感器、流量传感器、液位传感器等。
它们在工业生产中广泛应用于温度控制、压力控制、流量控制、液位控制等方面。
3. 什么是执行器？它在过程控制中的作用是什么？答案：执行器是一种能够根据控制信号进行动作的装置。
在过程控制中，执行器的作用是根据控制系统的输出信号，对被控对象进行控制操作，以实现控制目标。
4. 请列举几种常见的执行器类型及其应用领域。
答案：常见的执行器类型包括电动执行器、气动执行器、液压执行器等。
它们在工业生产中广泛应用于阀门控制、电机控制、液压控制等方面。
习题二：控制系统设计1. 什么是反馈控制系统？它的基本结构是什么？答案：反馈控制系统是一种根据被控对象的输出信息对其进行控制的系统。
它的基本结构包括传感器、控制器、执行器和被控对象。
2. 请简要描述PID控制器的工作原理。
答案：PID控制器是一种常用的控制器类型，它基于被控对象的误差信号进行控制。
具体而言，PID控制器根据误差信号的比例、积分和微分三个部分的加权求和来计算控制输出信号，以实现对被控对象的控制。
3. 什么是前馈控制系统？它与反馈控制系统有何区别？答案：前馈控制系统是一种根据被控对象的预测信息对其进行控制的系统。
与反馈控制系统不同的是，前馈控制系统不需要通过传感器获取被控对象的实际输出信息，而是根据预测模型进行控制。
过程控制习题库含答案
单选题
执行机构当信号压力增大时，推杆下移的叫
正作用I反作用I气开式I气关
式
A
单选题
当执行机构为正作用，阀体为正装时。则为
正作用I反作用I气开式I气关式
C
单选题
下列控制系统中，哪些是开环控制
定值控制I随动控制I前馈控制I程序控制
C
单选题
衰减比是控制系统的O指标
快速性I可靠性I稳定性
C
单选题
实现给水全自动调节必须对水位测量信号进
ABC
多选题
自动调节系统中自动化装置包括
()O
变送器I调节器I调节阀I调节对象
ABC
多选题
有自平衡能力的对象可统一用
()特征参数表示。
迟延时间11响应速度£I自平衡率P
ABC
多选题
串级控制系统调节器参数整定的方法有
()O
逐步逼近整定法I两步整定法
I一步整定法
ABC
多选题
BT200手持终端有哪些功能
修改零点I修改量程I修改精度I诊断故障
行（）0
温度修正I压力修正I误差
B
单选题
对调节系统最不利的干扰作用是（）
阶跃干扰I尖脉冲干扰I宽脉冲干扰I随机干扰
B
单选题
理想的调节过程衰减比为（）o
2:113:1|4:1
C
单选题
自动调节系统中都采用（）。
正反馈I负反馈I正负反馈均可以
B
单选题
控制系统的偏差是（）。
给定值减去测量值I测量值减去给定值I测量值与给定值差值的绝对值
（）O
位置型I增量型I速度型I偏差系数型
ABCD
多选题
常规控制规律的描述方法有（）。
过程控制章习题答案完整版
过程控制章习题答案 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】第一章单回路控制系统1.1 何谓控制通道何谓干扰通道它们的特性对控制系统质量有什么影响控制通道——是指操纵变量与被控变量之间的信号联系；干扰通道——是指干扰作用与被控变量之间的信号联系。
（1）控制通道特性对系统控制质量的影响：（从K、T、τ三方面）控制通道静态放大倍数越大，系统灵敏度越高，余差越小。
但随着静态放大倍数的增大，系统的稳定性变差。
控制通道时间常数越大，经过的容量数越多，系统的工作频率越低，控制越不及时，过渡过程时间越长，系统的质量越低，但也不是越小越好，太小会使系统的稳定性下降，因此应该适当小一些。
控制通道纯滞后的存在不仅使系统控制不及时，使动态偏差增大，而且还还会使系统的稳定性降低。
（2）干扰通道特性对系统控制质量的影响：（从K、T、τ三方面）干扰通道放大倍数越大，系统的余差也越大，即控制质量越差。
干扰通道时间常数越大，阶数越高，或者说干扰进入系统的位置越远离被控变量测量点而靠近控制阀，干扰对被控变量的影响越小，系统的质量则越高。
干扰通道有无纯滞后对质量无影响，不同的只是干扰对被控变量的影响向后推迟一个纯滞后时间τ0。
1.2 如何选择操纵变量？1）考虑工艺的合理性和可实现性；2）控制通道静态放大倍数大于干扰通道静态放大倍数；3）控制通道时间常数应适当小些为好，但不易过小，一般要求小于干扰通道时间常数。
干扰动通道时间常数越大越好，阶数越高越好。
4）控制通道纯滞后越小越好。
1.3 控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响对控制系统的动态质量有何影响比例度δ越小，系统灵敏度越高，余差越小。
随着δ减小，系统的稳定性下降。
1.5图1-42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：影响物料出口温度的主要因素有哪些如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与操纵变量应选谁为什么如果物料在温度过低时会凝结，应如何选择控制阀的开闭形式及控制器的正反作用答：影响物料出口温度的因素主要有蒸汽的流量和温度、搅拌器的搅拌速度、物料的流量和入口温度。
过程控制课后作业答案
由待定系数法可得： A MK
B MK
2 1
1 2
MK
2 2
C
1 2
最后由拉斯反变换可得：
y ( t ) MK (1
方法二：
y ( t ) MK [1 e
1 1 2
t
t
e
1
2 1 2
1
2
t
e
2
)
(cosh
Gc
1 2
2 K p
(1
1 ( 1 2 ) s
1 2
( 1 2 )
s)
K c (1
Is
D s)
所以，这是一个PID控制器，
8. 利用例5.7A得出的参数，仿真例5.7C的时间响应 Matlab程序： alfa=0.1; kc=4.9; taui=2.0; taud=0.31; Gc=tf(kc*[taui*taud,(taui+taud),1],[alfa*taui*taud,taui,0]); td=0.725; Gm=tf([-td/2 1],[td/2,1]); Km=2.6; Gp=tf(0.8,[4 1]); Ga=tf(0.6,[0.2 1]); Gc1=feedback(Km*Gc*Ga*Gp,Gm); step(Gc1); 分别代入下列每组参数： Cohen-Coon Ziegler-Nichols ITAE (Set point) Ciancone-Marlin (Set point)
第三章作业
1.求 y ( t ) / M k p 1 e t / 在 t
p
/
p
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第一章单回路控制系统1.1 何谓控制通道？何谓干扰通道？它们的特性对控制系统质量有什么影响？控制通道——是指操纵变量与被控变量之间的信号联系；干扰通道——是指干扰作用与被控变量之间的信号联系。
（1）控制通道特性对系统控制质量的影响：（从K、T、τ三方面）控制通道静态放大倍数越大，系统灵敏度越高，余差越小。
但随着静态放大倍数的增大，系统的稳定性变差。
控制通道时间常数越大，经过的容量数越多，系统的工作频率越低，控制越不及时，过渡过程时间越长，系统的质量越低，但也不是越小越好，太小会使系统的稳定性下降，因此应该适当小一些。
控制通道纯滞后的存在不仅使系统控制不及时，使动态偏差增大，而且还还会使系统的稳定性降低。
（2）干扰通道特性对系统控制质量的影响：（从K、T、τ三方面）干扰通道放大倍数越大，系统的余差也越大，即控制质量越差。
干扰通道时间常数越大，阶数越高，或者说干扰进入系统的位置越远离被控变量测量点而靠近控制阀，干扰对被控变量的影响越小，系统的质量则越高。
干扰通道有无纯滞后对质量无影响，不同的只是干扰对被控变量的影响向后推迟一个纯滞后时间τ0。
1.2 如何选择操纵变量？1）考虑工艺的合理性和可实现性；2）控制通道静态放大倍数大于干扰通道静态放大倍数；3）控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小，一般要求小于干扰通道时间常数。
干扰动通道时间常数越大越好，阶数越高越好。
4）控制通道纯滞后越小越好。
1.3 控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响？对控制系统的动态质量有何影响？比例度δ越小，系统灵敏度越高，余差越小。
随着δ减小，系统的稳定性下降。
1.5图1-42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？②如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与操纵变量应选谁？为什么？③如果物料在温度过低时会凝结，应如何选择控制阀的开闭形式及控制器的正反作用？答：①影响物料出口温度的因素主要有蒸汽的流量和温度、搅拌器的搅拌速度、物料的流量和入口温度。
②被控变量应选择物料的出口温度，操纵变量应选择蒸汽流量。
物料的出口温度是工艺要求的直接质量指标，测试技术成熟、成本低，应当选作被控变量。
可选作操纵变量的因数有两个：蒸汽流量、物料流量。
后者工艺不合理，因而只能选蒸汽流量作为操纵变量。
③控制阀应选择气关阀，控制器选择正作用。
1.6 图1-43为热交换器出口温度控制系统，要求确定在下面不同情况下控制阀的开闭形式及控制器的正反作用：①被加热物料在温度过高时会发生分解、自聚；②被加热物料在温度过低时会发生凝结；③如果操纵变量为冷却水流量，该地区最低温度在0℃以下，如何防止热交换器被冻坏。
答：TC冷却水物料被冷却物料①控制阀选气关阀，选反作用控制器。
②控制阀选气开阀，选正作用控制器。
③控制阀选气关阀，选反作用控制器。
1.7 单回路系统方块图如图1-44所示。
试问当系统中某组成环节的参数发生变化时，系统质量会有何变化？为什么？（1）若T0增大；（2）若τ0增大；（3）若T f增大；（4）若τf增大。
答：（1）T0 增大，控制通道时间常数增大，会使系统的工作频率降低，控制质量变差；（2）τ0 增大，控制通道的纯滞后时间增大，会使系统控制不及时，动态偏差增大，过渡过程时间加长。
（3）Tf 增大，超调量缩小1/Tf倍，有利于提高控制系统质量；（4）τf 增大对系统质量无影响，当有纯滞后时，干扰对被控变量的影响向后推迟了一个纯滞后时间τf 。
第二章串级控制系统2．1 与单回路系统相比，串级控制系统有些什么特点？(1) 串级系统由于副回路的存在, 使等效副对象时间常数减小，改善了对象的特性,使系统工作频率提高。
(2) 串级控制系统有较强的抗干扰能力，特别是干扰作用于副环的情况下,系统的抗干扰能力会更强。
(3) 串级系统具有一定的自适应能力。
2．2 为什么说串级控制系统主控制器的正、反作用方式只取决于主对象放大倍数的符号，而与其他环节无关？主环内包括有主控制器,副回路,主对象和主变送器.而副回路可视为一放大倍数为“1”的环节,主变送器放大倍数一般为正,所以主控制器的正反作用只取决于主对象放大倍数的符号。
如果主对象放大倍数的符号为正,则主控制器为反作用,反之, 则主控制器为正作用。
2．5 试说明为什么整个副环可视为一放大倍数为正的环节来看？副回路所起的作用是使副变量根据主调节器输出进行控制，是一随动系统。
因此整个副回路可视为一放大倍数为正的环节来看。
2．6 试说明在整个串级控制系统中主、副控制器之一的正、反作用方式选错会造成怎样的危害？当主、副控制器有一个正反作用方式选错时,就会造成系统的主回路或副回路按正反馈控制,当被控变量出现偏差时,系统不仅不向着消除偏差的方向校正,反而使被控变量远离给定值。
2．7 图2-20所示的反应釜内进行的是化学放热反应，，而釜内温度过高会发生事故，因此采用夹套通冷却水来进行冷却，以带走反应过程中所产生的热量。
由于工艺对该反应温度控制精度要求很高，单回路满足不了要求，需用串级控制。
⑴当冷却水压力波动是主要干扰时，应怎样组成串级？画出系统结构图。
⑵当冷却水入口温度波动是主要干扰时，应怎样组成串级？画出系统结构图。
⑶对以上两种不同控制方案选择控制阀的气开、气关形式及主、副控制器的正、反作用方式。
(1)选冷水流量为副变量,釜内温度为主变量组成串级系统.(2)夹套温度为副变量,釜内温度为主变量组成串级系统.2．8 图2-21为一管式炉原油出口温度与炉膛温度串级控制系统。
要求：⑴选择阀的开闭形式？⑵确定主、副控制器的正、反作用方式？⑶在系统稳定的情况下，如果燃料压力突然升高，结合控制阀的开闭形式及控制器的正、反作用方式，分析串级系统的工作过程。
(1) 气开阀(2)主控制器反作用,副控制器反作用。
(3)如果燃料气的P1突然生高，副回路首先有一个“粗调”：P1↑→F1↑→T2↑→u2↓→ F1↓没有完全被副回路克服的部分干扰，通过主回路“细调”：T2↑→T1↑→u1↓→ F1↓→T2↓→T1↓2．9 某干燥器采用夹套加热和真空吸收并行的方式来干燥物料。
干燥温度过高会使物料物性发生变化，这是不允许的，因此要求对干燥温度进行严格控制。
夹套通入的是经列管式加热器加热的热水，而加热器采用的是饱和蒸汽，流程如图2-22所示。
要求：⑴如果冷却水流量波动是主要干扰，应采用何种控制方案？为什么？⑵如果蒸汽压力波动是主要干扰，应采用何种控制方案？为什么？⑶如果冷却水流量和蒸汽压力都经常波动，应采用何种控制方案？为什么？(1)以热水温度为副变量,干燥器出口温度为主变量，蒸汽流量为操纵变量构成温度温度串级系统，冷水流量单独设计流量单回路系统理由：当被控变量为干燥器出口温度时，不宜选冷水流量做操纵变量，故单独设计流量单回路系统抑制冷水流量波动。
以干燥器出口温度为被控量、蒸汽流量为操纵变量的控制系统中，控制通道太长，存在较大的时间常数和纯滞后，故选择换热器出口温度为副变量，构成串级系统，利用副回路减小等效时间常数。
(2) 以热水温度为为副变量,干燥器的温度为主变量串级系统。
理由：将蒸汽压力波动这一主要干扰包含在副回路中, 利用副回路的快速有效克服干扰作用抑制蒸汽压力波动对干燥器出口的温度的影响.(3) 采用与（1）相同方案。
理由同（1）。
第三章 比值控制系统3.1 比值与比值系数的含义有什么不同?它们之间有什么关系？答：①比值指工艺物料流量之比，即从流量与主流量之比：；比值系数指副、主流量变送器输出电流信号之比，即：二者之间的关系由下式决定： （变送器输出与流量成线性关系时）（变送器输出与流量成平方关系时）3.2 用除法器进行比值运算时，对输入信号的安排有什么要求？为什么？答：应使除法器输出小于1。
除法器输出值既仪表比值系数，需要通过副流量调节器的内给定设置，大于1无法设定、等于1无法现场整定。
3.3 什么是比值控制系统？它有哪几种类型?画出它们的结构原理图。
答：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：12F F K =的控制系统。
比值控制系统的类型：开环、单闭环、双闭环、变比值、串级－比值控制系统。
原理图见教材。
3.4 用除法器组成比值系统与用乘法器组成比值系统有何不同之处？答：① 系统结构不同，实现比值控制的设备不同。
② 比值系数的设置方法不同，乘法方案通过在乘法器的一个输入端，输入一个外加电流信号I 0设置；除法方案通过副流量调节器的内给定设置。
3.5 在用除法器构成的比值控制系统中，除法器的非线性对比值控制有什么影响？ 答：除法器环节的静态放大倍数与负荷成反比。
3.6 为什么4：1整定方法不适用于比值控制系统的整定？答：单闭环比值控制系统、双闭环的副流量回路、变比值回路均为随动控制系统，希望副流量跟随主流量变化，始终保持固定的配比关系。
出现4：1振荡时，固定配比关系不能保证。
3.7 当比值控制系统通过计算求得比值系数1K >' 时，能否仍用乘法器组成比值控制？12F F K =min1min 2I I I I K --='m ax 2m ax1F F K K ='2m ax2m ax 1)(F F K K ='为什么？能否改变一下系统结构，仍用乘法器构成比值控制？答：当比值控制系统通过计算求得比值系数大于1时，不能用乘法器组成比值控制。
因为当1K >'时，计算所得的乘法器的一个外加输入电流信号I 0大于20mA,超出乘法器的输入范围。
不用改变系统结构，只要调整F 2max 保证K ＇〈1 即可。
要求：① 画出该比值控制系统方块图。
② 如果要求1:2F :F 21=，应如何设置乘法器的设置值0I ？解：①方框图如下：1I 2F ② 12I I =‘系统稳定时：2111'1004444(4)(4)44,0.811616I I K I I I I I I K --==-----'=+⇒==‘’0164160.81416.96I K mA'=+=⨯+= 21221max 2max 1213600((0.8122000F K F F K K F =='==⨯=3.9 某化学反应过程要求参与反应的A 、B 两物料保持5.2:4F :F B A =的比例，两物料的最大流量h m F h m F B A /290,/6253max 3max ==。
通过观察发现A 、B 两物料流量因管线压力波动而经常变化。
根据上述情况，要求：① 设计一个比较合适的比值控制系统。
② 计算该比值系统的比值系数K '。
③ 在该比值系统中，比值系数应设置于何处？设置值应该是多少（假定采用DDZ-III 型仪表）。