过控期末考试试卷)

一、填空题（1空1分，共50分）
1．典型的过程控制系统由检测元件、变送器、调节器、调节阀和被控过程等环节构成。

p6
2．按过程控制系统结构特点来分类可分为反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈控制系统。

p7 3．按过程控制系统给定值来分类可分为定值控制系统、程序控制系统、随动控制系统。

p8
4．被控过程输入量与输出量的信号联系称为过程通道。

控制作用与被控量之间的信号通道联系称为控制通道。

p11
5．系统在自动控制作用下，从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间的过程称为过渡过程。

6．研究建模过程的目的主要有设计过程控制系统和整定调节器参数、指导设计生产工艺设备、进行仿真试验研究、培训运行操作人员。

p11
7．量程调节的目的是使变送器的输出信号的上限值ymax（DC 20mA）与测量范围的上限值xmax相对应。

p42 8．正迁移是指测量起点由零迁至某一正值。

p43
负迁移是指测量起点由零迁至某一负值。

9．流量是指单位时间内通过管道某一截面的物料数量，即瞬时流量。

p50
10．差压变送器主要用于测量液体、气体或蒸汽的压力、差压、流量、液位等过程参量，并将其转换成标准统一信号DC 4~20mA电流输出，以便实现自动检测或控制。

p??
11．执行器由执行机构和调节机构（阀）两部分组成。

p112
12．在过程控制系统中，执行器接受调节器输出的控制信号，并转换成直线位移或角位移，来改变阀芯与阀座间的流通截面积以控制流入或流出被控过程的流体介质的流量，从而实现对过程参数的控制。

p112 13．根据使用能源不同，执行器可分为气动执行器、电动执行器、液动执行器。

p112
14．扰动通道静态放大系数越大，则系统的稳态误差越大。

控制通道的静态放大系数越大，表示控制作用越灵敏，克服扰动能力越强。

p145
15．根据被控过程特性来选择调节阀的工作流量特性，其目的是使系统的开环放大系数为定值。

p122
16．静态放大倍数K0为正的被控过程，为正作用被控过程；静态放大倍数K0为负的被控过程，为负作用被控过程。

p154
17．过程控制系统设计包括系统的方案设计、工程设计、工程安装和仪表调校和调节器参数整定等四个方面的内容。

p141
18．串级控制系统主回路一般是一个定值控制系统，副回路一般是一个随动控制系统。

p180
二、框图题（1空2分，共8分）
三、判断题（1控2分，共12分）
1．在控制系统中，被控变量是被控制的物理装置或物理过程。

（√）
2．设计串级控制系统时应该把所有干扰包括在副环中。

（×）
3. 开环控制是一种没有反馈的简单控制。

（√）
4. 等幅振荡是过渡过程基本形式之一，如果系统出现等幅振荡，则该系统是稳定的。

（×）
5. 对于干扰通道，时间常数越大则越有利于调节。

（√） p146
6. 串级控制系统的整定都是先整定主环再整定副环（×）。

p186
四、计算题（1题10分，共20分）
1．图所示液位过程的输入量为q1，流出量为q2、q3，液位h为被控参数，C为容量系数，设R1、R2、R3为线性液阻，求：
（1）列出液位过程的微分方程组；
（2）画出液位过程的框图；
（3）求液位过程的传递函数W 0(s )=H (s )/Q 1(s )
q 2q 3
(2)
2．用动态特性参数法整定单回路控制系统调节器参数时，测得过程的τ＝8s ，T =80s ，自平衡率ρ＝1，当调节器分别采用P 、PI 、PID 控制规律时，求ψ＝0.75，调节器整定的参数。

参考课本 p168 解：由于1.0808==T τ ，故应用表中2.0≤T
τ时的公式计算。

（1）比例调节
比例度1.01==T τρδ
(2)比例积分调节
比例度11.01.11==T τρδ 积分时间s T I 4.263.3==τ
（3）比例积分微分调节
参考课本p13、p135，作业2-6
解： (1)
⎪⎩⎪⎨⎧=--=∆=∆∆∆
dt dh R h R h C q q q q q 32
13232 dt h h
d C q q q q q q )(332211)()()(∆+=∆+-∆+-∆+ dt h
d R h R h C
q ∆∆∆=--∆321
(3)做拉氏变换 )()(32)
()(1s CsH s Q R s H R s H =--3232321)()
(0)(R R s R CR R R s Q s H s W ++=
=
比例度085.085.01==T τρδ
积分时间s T I 162==τ 微分时间s T D 45.0==τ
四、设计题（共10分）
1．某热交换器图5.1所示，用蒸汽将进入其中的冷水加热到一定的温度，生产工艺要求热水温度保持定值（t ±1℃），试设计一个单回路控制系统，并说明该控制系统的基本工作原理，系统的被控变量、控制量和主要扰动量是什么及选用的控制算法。

解：课本p176 作业3-22
基本工作原理：当冷水流量突然增大时，测量元件检测到热水出口温度降低，于是将测量值与给定值的差给调节器，调节器控制调节阀使热蒸汽流量加大，从而使热水出口的温度上升，当热水出口的温度达到设定值时，系统再次稳定。

系统的被控量是热水的温度。

控制量热蒸汽的流量。

主要扰动是冷水的流量。

选用PI 控制算法。