化工自动化及仪表》习题

3、衰减振荡过程的品质指标有哪些？ 答：衰减振荡过程的品质指标主要有：最大 偏差、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期 （或频率）等。
4、什么是反馈、什么是正反馈、负反馈？ 答：把系统（或环节）的输出信号直接或经 过一些环节重新引回到输入端的作法称为反 馈。 反馈信号的作用方向与设定信号相反，即偏 差信号为两者之差，这种反馈称为负反馈。 反之称为正反馈。
h
H0 +-
通大气
18. 什么是控制阀理想流量特性？控制阀理想流量特性有哪几种？
19. 为什么气动执行器在工业现场用得最多？电气阀门定位器又有何作用？
20. 说明P、PI、PD、PID控制规律特点及在控制系统中的作用。
21. 说明比例度、积分时间、微分时间的改变对过渡过程有何影响。
22. 某比例调节器输入信号为4～20mA, 输出信号为1～5V, 当比例度δ为60% 时，输入变化6 mA所引起的输出变化量是多少？ 23. 某控制系统采用PI控制规律，若整定参数过渡过程的曲线如下图。试判定应如 何改变参数δ或Ti，并简述理由。
y
y
y
t
t
t
24. 已知某夹套反应器温度控制系统如图所示，反应大量放热。要求控制温度为 50℃，在供气中断时保证冷却。
(1) 选择合适的检测元件及变送器； (2) 选择调节阀的气开、气关特性并说明理由； (3) 确定调节器正、反作用并说明理由。
TT TC
冷却水
25. 数字式控制器硬件和软件各有哪几个主要部分组成？什么叫组态？ 26. 可编程序控制器（PLC）有何主要特点？如何选用PLC？ 27. 简述DCS、FCS系统特点。
则实际温度是665℃，对不对？若不对，正确值应为多少，为什么？
6.用K热电偶测量温度，冷端温度是30℃，测得的热电势是33.29mv，求被
测炉子的实际温度。
7.何谓变送器零点调整、零点迁移和量程调整，试举一例说明之。
8. 热电偶配接温度变送器测温时，为什么除了要确定测量温度的范围外，还
需确定分度号？若电动Ⅱ型温度变送器量程为0～150℃，当介质为90℃ 时，该变送器的输出为多少mA？若采用电动Ⅲ型温度变送器，量程和介 质温度同上，则变送器的输出又为多少mA？ （设ΔI∝Δθ）
一些基本概念题
1、什么是被控对象特性？什么是被控对象数学模
型？研究被控对象特性有何意义？ 答：过程特性是指当被控过程的输入变量（操纵变
量或扰动变量）发生变化时，其输出变量（被控 变量）随时间的变化规律。 定量地表达对象输入输出关系的数学表达式称 为对象的数学模型。 在充分研究过程特性及其规律的基础上，可以 确定合适的被控变量和操纵变量，进而选用合适 的检测和控制仪表，选择合理的控制器参数，设 计合乎工艺要求的控制系统。
15. 常用的流量计有哪几种？各有何主要特点？
16. 常用的压力、液位检测元件有哪些？
17. 用差压变送器测量如图所示敞口储槽液位。已知被测介质密度 ρ=900kg/m3，液位高度量程为0～1m，静液柱高度Ho=0.8m。
(1) 应该采用正迁移还是负迁移？迁移量是多少？ (2) 确定变送器量程及应调整的量程范围。 (3) 当储槽液位h是0.5m时，变送器（气动）的输出为多少？
设定值：被控变量的预定值 偏差：被控变量的设定值与实际值之差。 2、什么是自动控制系统的过渡过程？ 答：系统受到扰动作用后，其平衡状态被破 坏，被控变量发生波动，在自动控制作用下， 经过一段时间，使被控变量回复到新的稳定 状态，把系统从一个平衡状态进入另一个平 衡状态之间的过程称为系统的过渡过程。
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精益求精，追求卓越，因为相信而伟 大。2020年12月12日 星期六 下午12时43分53秒12:43:5320.12.12
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让自己更加强大，更加专业，这才能 让自己 更好。2020年12月下 午12时43分20.12.1212:43Dec ember 12, 2020
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这些年的努力就为了得到相应的回报 。2020年12月12日星 期六12时43分53秒12:43:5312 December 2020
《化工自动化及仪表》习题
华东理工大学 孙自强
2007.4.28
一些基本概念题
1、简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动 （干扰）量、设定（给定）值、偏差的含义。 被控对象：自动控制系统中，工艺参数需要控制的 生产过程、设备或机器。 被控变量：被控对象内要求保持设定数值的工艺参 数。 操纵变量：受控制器操纵的，用于克服干扰的影响， 使被控变量保持设定值的物料量或能量。 扰动量：除操纵变量外，作用于被控对象并引起被 控量变化的因素。
量作阶跃变化时，出口温度响应曲线如图所示。该过程通常可以近似作为 一阶滞后环节来处理。试估算该控制通道的特性参数K、T、τ，写出该控 制通道的动态方程。
Q(kg/h)
110 100
0
t(min)
θ(℃)
43
40 01 2 3 4
t(min)
5. 如果用K热电偶测量温度，其仪表指示值是600℃，而冷端温度是65℃，
问该仪表是否还符合出厂时的精度等级？
10. 现欲测往复泵出口压力（约1.2MPa），工艺要求±0.05 Mpa，就地指示。 可供选择的弹簧管压力表的精度为：1.0, 1.5, 2.5, 4.0级，量程为0～1.6, 0～2.5, 0～4.0 Mpa 。试选择压力表的精度和量程。
11.热电偶与电子电位差计配套测温应注意什么问题？热电阻与电子自动平衡 电桥配套测温应注意什么问题？
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日复一日的努力只为成就美好的明天 。12:43:5312:43:5312:43Satur day, December 12, 2020
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安全放在第一位，防微杜渐。20.12.1220.12.1212:43:5312:43:53December 12, 2020
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加强自身建设，增强个人的休养。2020年12月12日 下午12时43分20.12.1220.12.12
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生活中的辛苦阻挠不了我对生活的热 爱。20.12.1220.12.12Saturday, December 12, 2020
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。12:43:5312:43:5312:4312/12/2020 12:43:53 PM
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做一枚螺丝钉，那里需要那里上。20. 12.1212 :43:531 2:43De c-2012 -Dec-2 0
添加剂
TC
Ps
Qs
Qi θi 冷物料
TT
换热器
混合罐 θc
热物料
出料
2. 图a为流量控制系统，主要克服阀前压力P1波动来稳定流量Q1 。图b是储
槽液位控制系统，主要克服Q2流量变化的扰动，保持液位稳定。
（1）指出两图中的各控制系统的被控变量、操纵变量、被控过程及主要扰
动；
（2）若采用图a系统来控制液位，试比较与图b系统的不同点。
9. 某一标尺为0～500℃的温度计出厂前经过校验，其刻度标尺各点的测量 结果值为：
被校表读数（℃） 0 标准表读数（℃） 0
100 200 300 400 500 103 198 303 406 495
（1）求出仪表最大绝对误差值； （2）确定仪表的允许误差及精度等级； （3）仪表经过一段时间使用后，重新校验时，仪表最大绝对误差为±8℃，
30. 下图为某加热炉控制系统，原料油出口温度为被控变量。 (1) 这是什么控制系统？它对什么扰动的克服能力最强？为什么？ (2) 若要进一步提高控制质量，可对系统如何改进？画出控制流程图并简述理由。
FY
加热炉 TT
TC +
FT
原料油
燃料
31. 均匀控制系统与简单控制系统有何区别？ 32. 分程控制系统一般是如何实施的？应用在什么场合？
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爱情，亲情，友情，让人无法割舍。20.12.122020年 12月12日星期 六12时 43分53秒20.12.12
谢谢大家！
2、什么是控制通道和扰动通道？
答：对于一个被控对象来说，输入量是扰动量或操 纵变量，而输出是被控变量。由对象的输入变量至 输出变量的信号联系称为通道。操纵变量至被控变 量的信号联系称为控制通道；扰动量至被控变量的 信号联系称为扰动通道。
一般来说，对于不同的通道，对象的特性参数（K、
T和 ）对控制作用的影响是不同的。
TC
FC
FT
再沸器 B
蒸汽
29. 生产聚乙烯醇时，要求聚醋酸乙烯与氢氧化钠以一定比例混合。现采用单闭 环控制系统，主动量（Q1）是聚醋酸乙烯，从动量（Q2）是氢氧化钠。正常生 产时，Q1=7M3/h, Q2=0.25M3/h, 且Q1m=10M3/h, Q2m=0.3M3/h 。若用孔板配 差压变送器测量流量，试确定用开方器和不用开方器时，仪表设置的比值系数K 各为多少？当用开方器时，电动III型调节器FC设定值约为多少？
28. 为保证精馏塔提馏段重组分产品质量，拟采用以再沸器热蒸汽流量为副变量、 提馏段灵敏板温度为主变量的串级控制方案，工艺要求在供气中断时切断热源， 试：
(1) 确定调节阀气开、气关特性； (2) 确定调节器的正反作用； (3) 画出控制系统方块图； (4) 简单说明流量副回路的主要作用。
TT
提馏段
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科学，你是国力的灵魂；同时又是社 会发展 的标志 。下午12时43分53秒 下午12时43分12:43:5320.12.12
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每天都是美好的一天，新的一天开启 。20.12.1220.12.1212:4312:43:5312:43:53Dec-20
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相信命运，让自己成长，慢慢的长大 。2020年12月12日星 期六12时43分53秒Saturday, December 12, 2020
1. 某物料加热后与添加料混合，工艺要求混合时物料温度θo稳定， 工艺采用改变换热器蒸汽流量Qs来稳定罐内温度θo 。影响θo的因 素有：阀前蒸汽压力Ps，冷物料流量Qi和温度θi ，环境温度θc等。
（1）画出温度控制系统的方块图； （2）指出该控制系统的被控变量、操作变量、被控过程及扰动； （3）若蒸汽阀前压力Ps突然变大时，简述该系统的控制过程。
12.显示仪表有哪几种类型？各有什么主要特点？
13.热电偶与数字式显示仪表测温线路如图所示。这种接法是否正确？为什么？
现场
控制室
θ θ1
θ2 数显仪表
wk.baidu.com
普通铜导线
14. 用差压变送器与孔板配套测量过热蒸汽流量，仪表按P’=3MPa（表压）， θ’=400℃的工作状态标定。现过热蒸汽的工作状态发生了变化。若 P=3.2MPa，θ=380℃，则当仪表示值为6000kg/h时，实际流量为多少？（设 ρ∝P/T，P：绝对压力，T：绝对温度）
5、什么是自动控制系统的方框图？
答：自动控制系统的方框图是由传递方块、信号线 （带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示 控制系统组成和作用的图形。其中每个方框代表系 统的一个组成部分，方框内填入表示其自身特性的 数学表达式；方框间用带有箭头的线段表示相互间 的关系及信号流向。采用方框图可以直观地表达系 统各组成部分及它们之间的相互影响和信号的联系， 以便对系统特性进行分析和研究。
P1
Q1
P1
Q1
FT
FC
图a
LT h
Q2
LC
LT
h
Q2
图b
3. 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
曲线如图所示。试分别求出衰减比、最大偏差、余差、回复时间。
T/℃
75
45
35
30
5 7 10 15 20
25
t/min
4. 已知某换热器被控变量是出口温度θ，操纵变量是蒸汽流量Q 。在蒸汽流