【过控期末复习题】过程控制工程经典简答题

1、什么是积分饱和，常用的抗积分饱和方法有哪些？

答：如果执行已经到极限位置，仍然不能消除静差时，由于积分作用，尽管PID 差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行已无相应的动作，这就叫积分饱和。常用措施有：限幅法，外反馈法，积分切除法。

2、采用经验建模方法建立对象模型的步骤是什么？

答：（1）设计试验来获得用于建模的输入输出数据；（2）对输入输出数据进行预处理，如选择有用的数据，剔除换点及遗漏的数据点等；（3）指定模型结构或选择模型集；（4）确定一个性能指标作为模型选择的准则；（5）根据输入输出数据和性能指标从指定的模型集中选择已个最佳模型；（6）对获得的模型进行测试，满意则结束，否则重复前面的步骤。

3、串级控制系统的设计原则有哪些？

答（1）在单回路控制不能满足要求的情况下可以考虑采用串级控制；（2）具有能够检测的副回路，且主要干扰应该包括在副回路中；（3）副对象的滞后不能太大，以保持副回路的快速响应性能；（4）将对象中具有显著非线性或时变特性的部分归于副对象中。

4、设置均匀控制系统的目的和其特点是什么？

答：目的是:对表征前后设备供求矛盾的两个变量均匀协调,统筹兼顾。

特点是:表征前后供求矛盾的两个变量都应该是缓慢变化的；前后互相联系又互相矛盾的两个变量都应保持在工艺操作所允许的范围内。

5、前馈控制系统的基本原理是什么？为什么它常与反馈控制构成前馈－反馈控制系统？

答：基本原理是测量进入过程的干扰量，并根据干扰的测量值产生合适的控制作用来改变控制量，使被控制变量维持在给定值。

前馈控制是一种补偿控制。一般来讲，前馈控制无法全部补偿扰动对被控变量所产生的影响。因此，单纯的前馈控制系统在应用中就会带来一定的局限性。为克服这一弊端，前馈控制常与反馈控制联用，构成前馈—反馈控制系统。

6、什么是控制系统的过渡过程？有几种基本形式？

答：一个过程控制系统在外作用下从原有的稳定状态过渡到另一个稳定状态的过程称为过程控制系统的过渡过程。

基本形式：发散振荡过程、等幅振荡过程、衰减振荡过程、非振荡衰减过程、非振荡发散过程。

1如图所示的蒸汽压力减压系统，锅炉产汽压力为15MPa，为高压蒸汽，而生产上需要的是压力平稳的6MPa中压蒸汽，为满足工艺的要求设计图示的分程控制系统，试分析：

（1）采用该控制方案可以达到什么目的？

答：可以扩大控制阀的可调范围，满足生产工艺的要求，同时可以实现小流量的控制，提高控制质量。

2如图所示，为精馏塔塔釜温度与加热蒸汽流量串级控制系统，工艺要求塔内温度稳定在T±1℃；一旦发生重大事故应立即关闭蒸汽供应。

（1）指出该系统的主、副对象，主、副变量各是什么？

（2）确定阀门的气开、气关方式？为什么？

（3）若主要干扰是蒸汽流量时，试述系统是如何实现控制作用的。

答：（1）主对象精馏塔；副对象：蒸汽管道

主变量：塔釜温度；副变量：加热蒸汽流量

（2）气开式，因为一旦发生重大事故应立即关闭蒸汽供应，基于安全原则，此时需要关闭阀门，所以选择气开阀。

(3) 假设蒸汽流量增大，FT检测到该信号，送给流量控制器，流量控制器经过运算得出控制信号，使调节阀关小，从而是蒸汽流量回复到给定值。

3图为某塔底的液位控制系统，试问：

（1）这是一个什么类型的控制系统？请画出它的方框图。

（2）当流入塔的物料流量突然增大时，试简述该系统的控制过程。

LC FC

答（1）、这是一个串级控制系统，方框图如下：

（2）、当流入塔的物料流量突然增大时，塔内液位升高，液位控制器的输出增大，由于流量控制器是正作用，故其输出在液位控制器的输出增大的情况下减小，因而使气关阀的开度开大，从而使塔的液位回落，达到控制液位恒定的目的。

4热交换系统（冷却系统）如下，要求：

（1）设计一个温度简单控制系统（完成连线），指出被控变量、操纵变量并

画出其方框图。

（2）指出被冷却物料出口温度随冷却剂流量变化的关系(定性描述)。

(3）工艺要求物料温度不能太高，否则容易分解；从这个角度确定调节阀的型式（气开或气关）

(4）从保证系统是负反馈的角度，确定温度调节器的正反作用形式

答被控变量：被冷却物料出口温度；

控制变量：冷却剂流量

方框图如下:

（2）被冷却物料出口温度下升时，TC使调节阀开大使冷却剂流量增加,从而使出口温度下降。

（3）在故障情况下,调节阀应打开,故应选气关式调节阀

（4）反作用

5示的压力容器，采用改变气体排出量以维持容器内压力恒定：

(1)调节阀应选择气开式还是气关式？请说明原因。

(2)压力控制器(PC)应为正作用还是反作用？

答：(1)应选择气关式。因为在气源压力中断时，调

节阀可以自动打开，以使容器内压力不至于过高而

出事故。

(2) 调节阀应选择气关式，则压力控制器(PC)应为反作用。