过程控制合集

1．（5分）自动控制系统的基本组成有哪几部分？什么是调节对象（被控对象）、给定值、偏差？

答：组成：调节器、变送器、被控对象、执行机构

调节对象：生产过程中被控制的工艺设备或装置。

给定值：被控变量的设定值。

偏差：测量值与给定值的差。

2.（5分）衡量自动控制系统的工作品质的性能指标有哪些？

答：衰减比、超调量、余差、调节时间、振荡频率、最大动态误差

3．（5分）有人认为，气动执行器的气开、气关就是正作用、反作用。这种理解对吗？为什么？如何选用气动调节阀的气开、气关？

答：不对。执行机构的正、反作用＋阀芯的正装反装――调节阀的气开、气关。

选用调节阀的气开气关，要根据工艺情况，从安全角度考虑，保证产品质量。

4．（5分）在下述情况下应选用何种作用方式的气动调节阀？（气开、气关）

（1）加热炉的进料系统，应选（气关）?

（2）加热炉的燃料油（气）系统，应选（气开）?

（3）油水分离器的排水阀，应选（气开）？

（4）容器的压力调节，若用排出料来调节，应选用（气关）？；若用进入料来调节，应选（气开）？

（5）精馏塔的回流线，应选（气关）?；流出线，应选（气开）？

5. （5分）下述情况，应选用何种气动调节阀？（气开、气关）

（1）加热器中加热用蒸汽调节阀，可选用（气开）？

（2）换热器中冷却水调节阀，应选用（气关）？

（3）调节介质为易结晶物料，应选用（气关）？

6.（5分）填空：

（1）被调介质流过阀门的相对流量（Q/Q100）与阀门相对行程（开度）（L/L100）之间的关系称为调节阀的流量特性。

（2）阀前后压差保持不变时，上述关系成为理想流量特性。

（3）实际使用中，阀前后压差总是变化的，此时上述关系成为工作流量特性。

（4）理想流量特性取决于阀的结构特性－阀芯曲面的形状。

（5）工作流量特性取决于阀芯的形状与配管状况。

7.（5分）阀门定位器的作用有哪些？

①使阀的开度处于精确位置，消除非线性。

②定位功能－改变阀的流量特性。

③改变气压作用范围（分程控制）。

④改善气动阀的动态特性。

8.（10分）已知图示液位调节系统：

（1）试画出该调节系统的组成方框图；

（2）简述当出水量Q出突然增大时，其调节作用过程。

9．（20分）指出下列各控制方案的合理与否，简要说明理由。

1、不合理。离心泵不能在吸入口安装阀门，否则当阀门关小时极易产生气蚀现象－抽空

2、合理。因为有旁路阀门和泵出口压力调节系统使往复泵可以在其出口直接节流。

3、不合理。压力检测点不对，为保证阀前燃油压力稳定会使燃油量变化较大，无法使炉温稳定，应将测压点移到阀后，测烧咀的背压。

4、合理。根据被冷却介质（出口）温度调节氨冷器氨气化侧的蒸发压力，而蒸发压力又对应一定的蒸发温度，所以调节氨气排出量实际上调整了氨冷器内氨蒸发侧的温度，使传热温差得到调整，即可达到调节出口温度的目的。

5、不合理。塔釜为恒定加热量，当受某种扰动使釜温上升时，气开阀开度将开大，放出一

当进水量Q 出

h

浮球下移

进水阀开

Q h

Q 出＝ Q 进

时

平衡

有差

部分重组分的物料，塔釜物料的减少，使塔内温度上升更快，从而构成一个正反馈系统，不能正常工作，降温也如此。+

+

-

v p c

K K K 0<

6、不合理。汽液混合进料不能采用这种温度控制，因为改变加热蒸汽量时，进料的温度并不变化，只是汽液比发生了变化，应改为燃烧控制。控制进塔物料的热量。

10.（15分）下列图中，调节器应该选用正作用方式，还是反作用方式？为什么？

a.正作用。

b.正作用。

c. 反作用

d. 正作用

e. 反作用

0Kv Kp Kc ,Kc -+--

>→0Kv Kp Kc Kc +---

>→+

++→>Kc Kc Kp Kv 0-

-+→>Kc Kc Kp Kv 0+

--→>Kc Kc Kp Kv

11．（5分）选择正确答案，并简述理由。

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

a. 克服调节对象的惯性滞后（时间常数T ）、容量滞后和纯滞后；

b. 克服调节对象的纯滞后0τ

c.

克服调节对象的惯性滞后（时间常数）、容量滞后

答：C 正确。因为微分作用不能克服调节对象的纯滞后c τ，在0τ 内，被调参数的变化速度为零。

12．（10分）填空：

试验测得气动调节器的阶跃响应曲线如图

示。

（1）试指出该调节器具有（PI ）调节作用，并指出该调节器为（反）作用调节器； （2）试求调节参数比例度为（200%）、积分时间为（2分钟）、微分时间（0分钟）。

13．（ 5分）下面三组纪录曲线分别是由于比例度太小、积分时间太短、微分时间太长引起，你能鉴别吗？ 答：

a.积分时间太长

b.比例度太小

c.微分时间太长

0.6

0.8

0.7

0.8 2给定给定 给定

(a)

(b) (c)

第一章概述

过程控制系统的组成（P2）

四个基本组成部分：被控对象、检测与变送仪表、调节器（控制器）、执行机构。

过程控制系统基本结构图;

控制系统系统的性能指标（工程意义是什么，给出阶跃响应，会计算相应的指标值）

第二章过程控制系统建模方法

什么是对象的数学模型？（表达对象输出与输入关系的数学表达式）

过程控制系统建模的基本方法有哪些？其基本原理是什么？P9

要求：掌握机理法的建模步骤，会用机理法对简单对象进行建模。

要求：记住自衡单容对象、双容对象、无自衡单容对象的数学模型及其单位阶跃响应曲线。

时域法测定对象动态特性的数据处理：作图法、两点法（主要针对一阶对象的K、T、τ）

作业：P37

2.10

2.13、2.14 （分别用作图法和两点法）

第三章过程控制系统的设计

1.掌握过程控制系统设计的步骤;

2.掌握被控量、控制量的选择原则;

3.根据工艺条件，能够设计简单控制系统（选择控制量、被控量、执行机构的气开、气关特性、调

节器的正反作用、画控制原理图、方框图）;

4.调节阀流量系数P50、流量特性P53、可调比p51的定义

5.根据调节阀的理想流量特性，可以分为哪几种？P53

6.调节阀气开、气关是如何规定的？选择原则是什么？

7.第三章做过的作业。

第四章 PID调节原理

1.比例度的定义。P71（会计算）

2.PID参数对调节过程的影响。

3.调节器的正、反作用是如何规定的？如何确定控制系统中调节器的正、反作用？

4.调节器参数的工程整定方法有哪些？了解其整定过程。

5.作业：4.1、4.4、4.7、4.9

1、有一台PI调节器，δ=100%，Ti=1分，若将P改为200%时：（1）调节系统稳定程度提高还是降低？为什么？（2）动差增大还是减小？为什么？（3）静差能不能消除？为什么？（4）调节时间加长还是缩短？为什么？

答案：∵ΔU=Kp*e+Kp/Ti∫edt

其中：ΔU—输出变化量，e—输入变化量，Kp—比例常数，Kp=1/δ ;

当δ从100%变为200%、Ti不变时，偏差e不变，输出信号ΔU变小。所以：

（1）稳定程度提高（因为δ增大后，ΔU变小，不易振荡）。

（2）动差增大（由于ΔU变小后，调节幅度小即调节作用弱，造成动差增大）。

（3）静差会消除（因有积分作用存在）。

（4）调节时间加长（因Kp是调节器的放大系数，当比例度P增大即Kp减小时，调节器灵敏度降低，则克服动、静差的时间加长）。

2. 一般常规调节系统在负荷变动或变动较大时，为什么调节质量会变坏？如何解决？

答案：一般常规调节系统中的调节参数只能人工调节，在工艺正常运行是调整好的PID参数，只能保证在这种状态下的调节质量，而调节对象特性都为非线性的，在负荷工况变动较大时，对象特性将发生变化，因此原来的调节器参数就不再适应，这时要根据具体情况重新整定调节器参数才有可能使调节质量