过程控制与自动化仪表题目

一、简答题1、分析如图所示的用不平衡电桥进行热电偶冷端温度补偿方法的原理。

答：热电偶测温时要保持冷端温度恒定。

采用不平衡电桥可以对热电偶冷端温度的变化进行补偿，其原理是：将热电偶与不平衡电桥串连，两者输出之和进入显示仪表。

而不平衡电桥的一个桥路选择热电阻，其它3个桥臂阻值恒定。

测温时，将热电阻与热电偶的冷端置于同样的温度环境下。

在某设计的冷端温度下，电桥平衡，输出为0。

当冷端温度升高时，热电偶的输出减小，但热电阻的阻值随着温度的升高而增加，从而引起电桥输出增加。

通过合理选择桥路参数，可以在一定冷端温度变化范围内，使得热电偶输出电势减小的数值与不平衡电桥输出相等，从而实现冷端温度补偿。

冷端温度减小时，同样也能实现冷端温度补偿。

2、什么叫气动执行器的气开、气关式？其选择原则是什么？答：随着送往执行器的气压信号的增加，阀逐渐打开的称为气开式，反之称为气关式。

气开、气关式的选择主要是由工艺生产上安全条件决定。

一般来说，阀全开时，生产过程或设备比较危险的选择气开式；阀全关时，生产过程或设备比较危险的选择气关式。

3、调节器参数整定的任务是什么？工程上常用的调节器参数整定方法有哪几种？答：调节器参数整定的任务是：根据已定的控制方案，来确定调节器的最佳参数值，包括比例度、积分时间、微分时间，以便系统能获得好的控制品质。

调节器参数整定的方法有理论计算和工程整定两大类，其中常用的是工程整定法。

4、在什么场合选用比例、比例积分和比例积分微分调节规律？答：比例调节规律适用于负荷变化较小、纯滞后不太大而工艺要求不高、又允许有余差的控制系统。

比例积分调节规律适用于对象调节通道时间常数较小、系统负荷变化较大，纯滞后不大而被控参数不允许与给定值有偏差的调节系统。

比例积分微分调节规律适用于容量滞后较大、纯滞后不大、不允许有余差的调节系统。

5、什么是积分饱和现象？有哪些措施防止该现象的发生？答：当控制系统长期存在偏差，积分控制作用输出会不断增加或减小，直到输出超过仪表范围的最大值或最小值而达到仪表所能达到的极限最大或最小值。

这时当偏差反向时，控制器的输出不能及时反向，要在一定延时后，控制器的输出才能从最大或最小的极限值回复到仪表范围的最大或最小值，在这段时间内，控制器不能发挥控制作用，造成控制不及时。

通常把这种由于积分过量造成的控制不及时现象称为积分饱和现象。

防止积分饱和的措施有：限幅法：采用技术措施，将控制器的输出信号限制在工作信号范围内。

积分切除法：当控制器处于开环状态时，自动切除其积分作用。

控制器实现PI-P控制规律：当控制器的输出在某一范围时，它是PI作用，消除余差；当输出超过一定数值时，它是P作用，防止积分饱和。

6、为什么说串级控制系统的主回路是定值控制，而副回路是随动控制？答：串级控制系统的目的是为了更好地稳定主导变量，使其等于给定值，副回路的给定值就是主回路的输出，所以说主回路是定值控制系统。

副回路的输出是副变量，副回路的给定值是主控制器的输出，所以在串级控制系统中，副变量不是要求不变的，而是要求随主控制器的输出而变化，因此是一个随动控制系统。

7、均匀控制系统设置的目的是什么？它有哪些特点？答：均匀控制系统的目的是为了解决前后工序供求矛盾，从而使得两个变量之间能够互相兼顾并协调操作。

均匀控制系统的特点是使前后互相矛盾的两个变量都在允许的范围内缓慢地变化，而不像其他控制系统那样要求被控变量保持不变。

8、什么是生产过程的软保护措施？与硬保护措施相比，软保护措施有何优点？答：所谓生产过程软保护措施，就是当生产短期处于不正常情况时，无须像硬保护措施那样硬性使设备停车，而是经过一个特定设计的自动选择性控制系统，以适当改变控制方式来达到自动保护生产的目的。

这样就可以减少由于停车造成的巨大经济损失。

9、工业控制系统中为什么不用单纯的前馈控制，而选用前馈－反馈控制？答：一般来讲，一个前馈调节的对象，只考虑主要的前馈变量。

而在实际的工业对象中，干扰往往有很多个，而且有些变量用现有的检测技术尚不能直接测量。

因此单纯的前馈控制有很大的局限性。

采用前馈－反馈控制后，选择最主要的干扰或反馈环节不能克服的干扰作前馈变量，再用反馈调节补偿其他干扰带来的影响。

这样的调节系统能确保被控变量的稳定和及时有效地克服主要干扰。

10、计算机控制系统的发展特征包括哪些方面？答：随着局域网、Internet、IT技术的迅速发展，计算机控制系统向集成化、网络化、智能化、信息化发展已成为一种趋势，了解当今计算机控制系统发展主要特征可以从以下三个方面来理解：系统结构向网络化、网络向扁平化发展，系统功能向综合化方向发展，系统设备向多样化方向发展。

二、选择题1、一般认为经过（3T）时间，动态过程就基本结束。

其中T是过程时间常数。

2、某换热器的温度控制系统（设定值是30 ℃）在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图6所示。

则该系统的余差、衰减比、最大偏差是（5、3; 1、45 ）。

3、多数情况下，人们希望自动控制系统在干扰作用下能够得到（衰减振荡）型的过渡过程。

4、（干扰通道）存在纯滞后，通常不影响控制质量。

5、某加热炉温度控制系统如下图所示，则该系统的操纵变量是（燃料量），被控变量是（原料油出口温度）6、是反映对象（动态特性）的参数。

7、电接点压力表属于（弹性式）压力表。

8、关于用热电偶与补偿导线配接进行温度测量时，以下说法不正确的是（）A、热电偶与补偿导线应该配接B、补偿导线也有极性C、采用了补偿导线后可以不进行冷端温度补偿D、在一定温度范围内，热电偶与补偿导线有近似相同的热电特性答：C9、镍铬－镍硅热电偶的分度号是（K）。

10、采用DDZ-Ⅲ差压变送器测量敞口容器的液位，若被测液位在测量下限时所对应差压为负数，则通过（负迁移）操作，可以使得仪表的输出在测量下限时仍然为4mA。

11、下列流量计中不属于速度型流量计的有（）A、电磁流量计B、椭圆齿轮流量计C、涡轮流量计D、转子流量计答：B12、（可调比）表示调节阀流通能力大小的参数13、微分作用可用来（克服容量滞后）14、积分作用可用来（消除余差）15、已知某夹套反应器温度控制系统如下图所示，反应大量放热。

要求控制温度为50℃，在供气中断时保证冷却。

试问该控制系统中对象特性是（反），为了构成闭环控制系统，应该选择（正）作用的控制器16、自动控制系统中，通常用（LC ）表示液位控制器。

17、串级控制系统的副回路相当于一个（随动控制系统）18、串级控制系统中，主控制器正反作用的选择通常与（主对象）有关19、简单均匀控制系统中，控制规律一般采用（P）20、分程控制中，阀A和阀B的控制信号范围分段由（阀门定位器）来完成。

21、分程控制的应用场合不包括（）A、扩大控制阀的可调范围B、用作安全生产的防护措施C、为满足工艺要求在一个控制系统中控制两种不同的介质D、用于大滞后对象答：D22、单闭环比值控制系统中，当主流量不变而副流量由于自身受到干扰发生变化时，副流量闭环控制系统相当于一个（定值控制）系统三、填空题1、DDZ-Ⅱ型仪表现场传输信号为0～10mA，DDZ-Ⅲ型控制仪表现场传输信号为4～20mA2、气动执行器的标准输入信号范围是0.02~0.1MPa。

3、控制系统方框图中对象(过程)的输出是被控变量。

4、衰减比是描述控制系统过渡过程稳定程度的指标，一般希望其数值在4:1～10:1之间。

5、过程特性是指被控过程的输入变量发生变化时，其输出变量随时间变化的规律。

6、有一个水箱，进水阀门开度可变，而出水阀门开度固定，在液位稳定时，若进水阀开度有一定增加，进水流量增大时。

则此过程的特性是自衡的非振荡过程。

7、一阶过程特性通常可以用K、T、参数描述。

8、工程上测定过程特性的主要方法有阶跃扰动法、矩形脉冲扰动法、周期扰动法9、由于物料或能量的传递需要通过一定的阻力导致的滞后称为容量滞后10、一台测温仪表，其测温范围为0～300 ℃，已知其最大绝对误差为±2℃，则其精度等级为 1.0级。

11、有一台测压仪表，其标尺范围为0～400 KPa，要求测量时最大绝对误差不超过5 KPa ，则应该选择精度等级为 1.0级的仪表才能满足要求。

12、某化学反应器的表压为0.15MPa，则其绝对压力近似为0.25MPa表压＝绝对压力－大气压力大气压力＝0.1MPa13、弹性式压力仪表是根据弹性元件的位移和所受压力成正比的原理工作的。

14、常用于温度检测的金属热电阻有铂电阻和铜电阻。

大家还要了解热电阻的分度号，如Pt10、Pt100，Cu50、Cu100及其含义。

15、热电偶是基于热电效应原理工作的。

16、差压式液位计和超声波液位计中，差压是接触式测量，超声波是非接触式测量。

17、超声波液位计用于液位测量时，通常要进行温度补偿，以提高测量精度。

18、体积流量的单位是m3/s ，质量流量的单位是kg/s 。

19、节流式流量计是实质是通过测量节流元件前后的差压而得到流量的体积流量的。

20、转子流量计是基于力平衡原理原理而工作的。

21、电磁流量计是基于电磁感应定律原理而工作的，它不受流体的密度压力温度等影响。

22、测量流体质量流量的仪表主要有科里奥利质量流量计量热式质量流量计。

23、流量计的量程比是指流量计所能测量的最大流量与最小流量比值。

24、自动电子平衡电桥在使用中若热电阻烧断时，指针会向标尺终端移动。

25、热电阻常和电子平衡电桥配接，进行温度的测量和显示。

热电偶与自动平衡电桥配接，可以实现温度的测量。

26、控制阀的流量特性是指被调介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间关系。

27、控制阀所能控制的最大流量与最小流量的比值称为控制阀的可调比。

28、对数流量特性的控制阀在小开度时控制平稳缓和，在大开度时控制灵敏有效。

29、有信号压力时阀门关，无信号压力时阀门开的是气关式阀门。

30、在PID调节中，比例作用是依据偏差的大小来动作的，在系统中取着稳定被控变量的作用；积分作用是依据偏差是否存在来动作的，在系统中取着消除余差的作用；微分作用是依据偏差变化速度来动作的，在系统中取着超前调节的作用；31、调节器的比例度越大，则放大倍数，比例作用就，过渡过程曲线越，但余差也。

答：越小；越弱；平稳；越大32、调节器的积分时间越小，则积分速率越越大，积分特性曲线的斜率越大，积分作用就越强，消除余差越快。

微分时间越大，微分作用越越弱。

33、经验试凑法的关键是“看曲线，调参数”。

因此，必须弄清楚调节器参数变化对过渡过程的影响。

一般来说，在整定中，观察到曲线振荡很频繁，需要把比例度以减小振荡；当曲线最大偏差大且趋于非周期过程时，应把比例度。

当曲线波动较大时，应积分时间；而在曲线偏离设定值后，长时间回不来，则需积分时间，以加快消除余差的时间。