过程控制系复习题

填空题：
1.比值控制系统的分类：开环比值控制系统、单回路比值控制系统、双闭环比值控制系统、变比值控制系统。

2.调节器参数的工程整定方法：临界比例度法、衰减曲线法、反应曲线法。

3.执行器有气开和气关两种形式。

4.被控过程的数学建模方法：解析法、试验辨识法、混合法。

5.被控过程的特性：有自衡性和无自衡性、振荡与非振荡过程特性、反向特性。

6.被控过程的数学模型是指过程的(输入量)与(输出量)之间的定量关系的描述。

7.过程数学模型分为：静态数学模型和动态数学模型。

8.安全栅的分类：齐纳式安全栅、隔离式安全栅。

9.执行器由执行结构和调节结构(调节阀)两部分组成。

10.执行结构有气动执行机构、电动执行机构。

电动执行结构输出方式：直行程、角行程、多转式。

11.过程控制仪表有:调节器、电/气转换器、执行器、安全栅。

12.常用的比例微分积分调节规律：比例调节、比例积分调节、比例微分调节、PID调节。

13.DDZ-III型调节器分类：全刻度指示调节器和偏差指示调节器。

14.流量检测仪表：容积式流量计、速度式流量计、直接式质量流量计。

15.速度流量计分为：节流式流量计(差压式流量计)、涡街流量计。

差压式流量计节流元件主要有：标准孔板、喷嘴挡板、文丘里管。

16.流量类型：体积流量、重量流量、质量流量。

检测方法：体积流量检测法、质量流量检测法。

体积流量检测法：容积法、速度法。

质量流量检测法：间接法和直接法。

17.弹性式测压元件：弹簧管、波纹管、膜片与膜盒。

18.辐射式温度计：高温辐射温度计、低温辐射温度计、光电温度计。

19.温度补偿的方法：冰浴法、查表法、调零法、电桥补偿法。

20.变送器：传递信号方式分为：模拟式变送器、数字式变送器。

被测参数分为：温度变送器、压力变送器、流量变送器。

能将被控参数检测的数据转换为统一信号输出的方式为:变送器。

21.变送器传输方式：四线制传输方式和二线制传输方式。

22.按IEC规定，过程控制的直流电流信号为4-20毫安，直流电压信号为1-5伏。

23.过程参数检测仪通常由：传感器、变送器组成。

传感器由敏感单元和转换元件组成。

24.自动化仪表的分类：按照能源分为：液动、气动、电动。

结构形式分：基地式仪表、单元组合式仪表、组装式仪表、集中/分散式仪表。

信号类型分：模拟式、数字式。

25.调节时间：调节时间是指系统从干扰开始到被控量进入新稳态值的正负%5(或者%2)范围内所需的时间。

26.过程控制系统的分类：结构不同分类：前馈控制系统、反馈控制系统、前馈-反馈复合控制系统。

设定值不同分类：定值控制系统、随动控制系统、顺序控制系统。

27.过程控制系统的组成：主要由被控过程、自动化仪表两部分组成。

28.过程控制系统的要求：安全性、稳定性、经济性。

问答题：
1.是过程控制系统？组成框图。

答：过程控制系统就是生产过程自动化的简称。

简单的控制系统由检测变送单元、控制器、执行器和被控单元组成。

2.安全火花型防爆系统：现场仪表必须设计成安全火化型，现场仪表与非危险场所包括控制室之间必须经过安全栅。

3.传感器的定义？原理。

答：传感器由敏感单元和转换元件组成。

敏感单元是指能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中将敏感元件感受的被测量转换成适宜传输或者测量的部分。

4.热电偶为什么要进行冷端补偿？其补偿的方法有哪些？
答：①采用补偿导线可以把热电偶的冷端从温度较高和不稳定的地方延伸到温度较低和比较不稳定的操作室内，但冷端温度还不是0摄氏度，而工业上常用的热电偶Et-t关系曲线是在冷端t0=0摄氏度情况下得到的，与它配套使用的仪表也是根据这一曲线进行刻度的。

往往操作室内的温度不为0摄氏度，这样的情况下，测量的结果就会有误差，因此为了保证冷端温度为0摄氏度则采用冷端温度校正。

②补偿方法：冰浴法、查表法、调零法、电桥补偿法。

5.热电阻测温原理，热-阻效应？
答：热电阻的测温原理是基于电阻的热-阻效应。

热-阻效应：即电阻体的阻值随温度的变化而变化进行温度测量的。

公式：R(t)=R0[1+α(t-t0)],Cu50, R0=50℃；Pt50，R0=50℃。

6.热电偶及其测温原理？
答：原理：将两种材质不同的导体或半导体A、B连接成闭合回路就构成热电偶。

热电偶的测温原理是基于热点效应，即只要热电偶两端的温度不同，则在热电偶闭合回路中就产生热电动势，这种效应就称为热电效应。

热电偶闭合回路中的热电势为接触电动势与温差电动势之和，
E AB（t,t0）= E AB(t）- E AB (t0)+ E B(t,t0) – E A（t,t0）
7.中间温度定律和第三导体定律？
答：中间温度定律：热电偶回路两接点（温度为T、T0）间的热电势，等于热电偶在温度为T、Tn时的热电势与在温度为Tn、T0时的热电势的代数和。

Tn称中间温度。

第三导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体时，只要第三导体的两个接点温度相同，回路中热电动势值不变，热电偶的这一性质被称为第三导体定律。

7.热辐射检测温度的原理？
答：热辐射温度计由光学玻璃透镜和硅光电池组成。

光学透镜将辐射能加以聚集，再由硅光电池将其转换为电信号，以实现不同范围温度的检测。

8.差压，绝对压力，表压，负压是怎样定义的？
答：差压：两个力之间的相对值。

绝对压力：指相对于真空所测得的压力，如大气压。

表压：绝对压力与当地大气压之差。

负压：指绝对压力小于大气压时候，大气压与绝对压力之差。

9.安全栅的作用？
答：安全栅是构成火化型防爆系统的关键仪表，其作用是一方面保证信号的正常传输，另一方面则控制流入危险场所的能量在爆炸性气体或者爆炸性混合物的点火能量以下，以确保过程控制系统的安全火花性能。

10.比例调节、比例积分调节、比例微分调节、PID调节的作用？
答：比例调节可以加快调节，减少误差，如果过大会降低稳定性能，偏差越大，调节作用越强。

比例积分调节：消除稳态误差，提高误差度。

能消除静差又控制灵敏。

缺点：对于滞后较大的对象PI太慢效果不好。

比例微分调节：改善系统的动态性能，减少超调，减少调节时间。

增进调节系统的稳定度可调小比例度而加快调节进程减小动态偏差及静差。

PID调节：原理简单，容易实现，使用方便；应用范围较广；鲁棒性强。

综合了各类调节作用的优点所以有更高的调节质量。

缺点：对于滞后很大负荷变化很大的对象
PID无法满足要求。

应用：⑤调节通道容量滞后较大负荷变化大精度要求高的系统。

11.调节器的正反作用方式如何选择？静态增益如何变化？
答：当被控过程的输入量增加或者减小时，过程的输出量即被控参数也随之增加或减少，则称为正作用控制过程；反之则成为反作用被控过程。

首先根据工艺的要求确定调节阀的气开、气关形式，以确定Kv的正负，然后根据被控过程特性确定其属于正反作用的哪一种类型，以确定Ko的正负，最后根据系统的开环传递函数中各环节静态增益的乘积正反这一原则确定调节器Kc的正负，进而确定调节器的正反作用类型。

12.调节器参数的工程整定方法？
答：临界比例度法、衰减曲线法、反应曲线法。

(1)临界比例度法：闭环控制系统中进行，不需要测试过程的动态特性，方法简单、使
用方便。

(2)衰减曲线法：无需出现等幅振荡过程，对一些干扰比较频繁、过程变化较快的控制
系统不适用此种方法。

(3)反应曲线法：开环整定方法，所受实验条件的限制较少，实用性较强。

综上，衰减曲线法最好，临界比例度法次之，反应曲线法最差。

13.什么叫做串级控制系统？画出一般串级控制系统的方框图。

答：串级控制一种由主、副两个调节器彼此串接的双回路的调节系统。

它由主、副两个控制器串接工作的。

主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去操纵控制阀，以实现对变量的定值控制。

14.某化学反应过程规定操作温度为800℃，最大超调量小于等于5﹪，要求设计的定值控制
系统，在设定值作阶跃干扰时的过渡过程曲线如下图所示。

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。

15.执行器的组成和分类？
答：执行器：执行机构（把调节器输出的信号转换成物理量），调节机构（把物理量转化为阀门的流通面积，以控制流入或流出被控过程的物料或能量）
气动执行器的优点：结构简单、工作可靠、价格便宜、维护方便、防火防爆等。

缺点：动力气源配置不便。

电动执行器的优点：能源取用方便、信号传输速度快和便于远传。

缺点：结构复杂、价格贵，适用于防爆要求不高或缺乏气源的场所。