过程控制工程课后习题参考答案-前三章
自动化仪表与过程控制练习题及参考答案
一、填空题1、过程控制系统一般由 控制器 、 执行器 、 被控过程 和测量变送等环节组成。
2、仪表的精度等级又称 准确度级 ，通常用 引用误差 作为判断仪表精度等级的尺度。
3、过程控制系统动态质量指标主要有 衰减比n 、 超调量σ 和过渡过程时间s t ；静态质量指标有 稳态误差e ss 。
4、真值是指被测变量本身所具有的真实值，在计算误差时，一般用 约定真值 或 相对真值 来代替。
5、根据使用的能源不同，调节阀可分为 气动调节阀 、 电动调节阀 和 液动调节阀 三大类。
6、过程数学模型的求取方法一般有 机理建模 、 试验建模 和混合建模。
7、积分作用的优点是可消除 稳态误差(余差)，但引入积分作用会使系统 稳定性 下降。
8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为 单闭环比值控制 、 双闭环比值控制 和 变比值控制 三种。
9、Smith 预估补偿原理是预先估计出被控过程的 数学模型 ，然后将预估器并联在被控过程上，使其对过程中的 纯滞后 进展补偿。
10、随着控制通道的增益K 0的增加，控制作用 增强 ，克制干扰的能力 最大 ， 系统的余差 减小 ，最大偏差 减小 。
11、从理论上讲，干扰通道存在纯滞后， 不影响 系统的控制质量。
12、建立过程对象模型的方法有 机理建模 和 系统辨识及参数估计 。
13、控制系统对检测变送环节的根本要求是 准确 、 迅速 和 可靠 。
14、控制阀的选择包括 构造材质的选择、 口径的选择 、 流量特性的选择 和 正反作用的选择。
15、防积分饱和的措施有 对控制器的输出限幅 、限制控制器积分局部的输出和 积分切除法。
16、如果对象扰动通道增益f K 增加，扰动作用 增强 ，系统的余差 增大 ，最大偏差 增大 。
17、在离心泵的控制方案中，机械效率最差的是 通过旁路控制 。
二、名词解释题1、衰减比答：衰减比n 定义为：衰减比是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。
为保证系统足够的稳定程度，一般取衰减比为4:1～10:1。
过程装备控制技术及应用课后习题答案)
1. 过程装备的三项基本要求过程装备的三项基本要求：安全性、经济性和稳定性.A.安全性:指整个生产过程中确保人身和设备的安全B.经济性:指在生产同样质量和数量产品所消耗的能量和原材料最少，也就是要求生产成本低而效率高C.稳定性:指系统应具有抵抗外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的能力.2. 过程装备控制的主要参数：温度、压力、流量、液位（或物位）、成分和物性等.3. 流程工业四大参数：温度、压力、流量、液位（或物位）4. 控制系统的组成控制系统的组成:(1)被控对象 (2)测量元件和变送器 (3)调节器 (4)执行器5. 控制系统各参量及其作用:1.被控变量 y 指需要控制的工艺参数，它是被控对象的输出信号 2.给定值（或设定值) ys 对应于生产过程中被控变量的期望值 3.测量值 ym 由检测元件得到的被控变量的实际值 4.操纵变量（或控制变量）m 受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，它是调节阀的输出信号5.干扰（或外界扰动）f 引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素6.偏差信号 e 在理论上应该是被控变量的实际值与给定值之差7.控制信号u 控制器将偏差按一定规律计算得到的量。
6. 控制系统的分类（1）控制系统的分类：按给定值 a 定值控制系统；随动控制系统；程序控制系统（2） b c 按输出信号的影响 a 闭环控制；b 开环控制（3）按系统克服干扰的方式 a 反馈控制系统；b 前馈控制系统；c 前馈-反馈控制系统7. 控制系统过度过程定义：从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定值时起，调节器开始发挥作用，使被控变量回复到给定值附近范围内，然而这一回复并不是瞬间完成的，而是要经历一个过程，这个过程就是控制系统的过渡过程。
8. 阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点（1）发散振荡过程：这是一种不稳定的阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点：过渡过程，因此要尽量避免（2）等幅振荡过程：被控变量在某稳定值附近振荡，而振荡幅度恒定不变，这意味着系统在受到阶跃干扰作用后，就不能再稳定下来，一般不采用（3）衰减振荡过程：被控变量在稳定值附近上下波动，经过两三个周期就稳定下来，这是一种稳定的过渡过程（4）非振荡的过渡过程：是一个稳定的过渡过程，但与衰减振荡相比，其回复到平衡状态的速度慢，时间长，一般不采用。
过程装备控制技术课后习题及参考答案
过程装备控制技术课后习题及参考答案第一章控制系统的基本概念1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。
主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。
2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？答：自动控制系统主要有被控对象,测量元件和变送器，调节器，执行器等环节组成。
自动控制系统常用的术语有：被控变量y；给定值y s；测量值y m；操纵变量m；干扰f；偏差信号（e）；控制信号u3.什么是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图有什么不同？答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、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。
其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。
采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以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。
而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。
4.在自动控制系统中，什么是干扰作用？什么是控制作用？两者有什么关系？答：干扰作用是指除操纵变量以外的各种因素引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是通过对被控变量的测量得到测量值，使其与给定值比较，得出偏差信号。
这个信号按一定规律计算出控制信号来改变操纵变变量克服干扰作用。
两者关系是控制作用的一部分职能就是减小或消除干扰对被控变量的影响。
5.什么是闭环控制？什么是开环控制？定值控制系统为什么必须是一个闭环负反馈系统？答：闭环控制是控制系统的输出信号的改变回返回影响操纵变量的控制方式。
开环控制是控制系统的输出信号不会影响操纵变量的控制方式。
过程控制工程孙洪程答案
过程控制工程孙洪程答案【篇一：过程控制工程教学大纲】xt>过程控制工程（process control engineering）课程性质：专业主干课适用专业：机电一体化技术学时分配：课程总学时：60学时其中理论课学时：60学时；实验课学时：0学时；先行课程情况：先行课：高等数学、单片机原理与应用、自动控制原理、传感器技术等；教材：孙洪程，李大宇，翁维勤编著．《过程控制工程》．北京：高等教育出版社， 2013年12月重印参考书目：1、邵裕燊．过程控制工程．北京：机械工业出版社2、何衍庆，俞金寿，蒋慰孙．工业生产过程控制．北京：化学工业出版社一、课程的目的与任务过程控制工程是机电一体化技术专业开设的主干课之一，主要研究工业生产过程中应用比较成熟的控制系统。
随着现代工业的迅速发展，对工业过程的要求也越来越高，用于工业过程控制的自动化装置也迅速发展，因此对工业过程控制的要求也随之提高。
作为研究工业过程控制系统组成，基本控制规律，以及工业过程控制系统的设计，投运的课程-----过程控制工程也越来越受到重视，并使得该课程成为自动化相关专业的一门重要的专业课程。
本课程的任务是：使学生通过本课程的学习，获得工业过程控制系统的基本理论、基本知识和基本技能，掌握测量与变送器、执行器、智能控制仪表、以及工业生产过程中的一些具体设备等自动化装置的原理与使用方法，掌握基本过程控制系统设计的方法与控制器参数的整定方法，从而为从事与本课程有关的的技术工作打下一定的基础。
二、课程的基本要求本课程采用传统的课堂讲授模式，在课堂安排上，做到精讲教学内容和学生课外自学、阅读相结合，使学生了解重点、认识难点，突出重点、剖析难点，掌握重点、化解难点，提高学生解决问题能力；引导学生课前预习、课后复习，加深对其基础知识的巩固和对前沿领域的了解。
本课程的主要内容包括基本过程控制系统、先进控制系统、过程控制工程三大模块。
其中基本过程控制系统及过程控制工程为本课程的主要学习部分，要求学生可以运用所学知识对常见的过程控制系统加以论证或者进行必要的定性定量分析。
过程控制工程_第二版_(王树青_著)_化工出版社_课后答案
过程控制工程课后习题答案第一章1-1自动控制系统由被控对象、测量变送器、执行器（控制阀）和控制器组成。
被控对象是指被控制的生产设备或装置。
测量变送器用于测量被控变量，并按一定的规律将其转换为标准信号作为输出。
执行器常用的是控制阀，接受来自控制器的命令信号，用于自动改变控制阀的开度。
控制器它将被控变量的测量值与设定值进行比较，得出偏差信号e(t)，并按一定规律给出控制信号u（t）1-21）直接数字控制它的特点：计算灵活，它不仅能实现典型的PID 控制规律，还可以分时处理多个控制回路。
2）集中型计算机控制系统它的特点：可以实现解耦控制、联锁控制等各种更复杂的控制功能；信息集中，便于实现操作管理与优化生产；灵活性大，控制回路的增减、控制方案的改变可由软件来方便实现；人机交互好，操作方便3）集散控制系统它的特点：同时适应管理与控制两方面的需要：一方面使用若干个控制器完成系统的控制任务，每个控制器实现一定的控制目标，可以独立完成数据采集、信号处理、算法实现与控制输出等功能；另一方面，强调管理的集中性。
1-3spPC51P m PT51P2uP1P：被控变量储罐：被控对象U：控制变量进气流量：操纵变量P1，P2，出气流量：扰动变量被控变量：被控对象需要维持在其理想值的工艺变量，也是测量变松的输入。
控制变量：控制器的输出电信号。
操作变量：执行器的操作对象，对被控变量有影响。
扰动变量：影响被控变量的变量（除了操作变量）。
干扰 通道P sp +E(t)_压力制器进 气 控制阀控制对 象++P （t ） P m (t )压力 1-4给定值+ 液位控制器控制阀水槽测量液位变送器假设控制阀为气闭式、控制器为反作用，定义偏差为测量值与给定值之差。
首先假设在 干扰发生之前系统处于平衡状态，即流入量等于流出量，液位等于给定值。
当有干扰发生， 平衡状态将被破坏，液位开始变化，于是控制系统开始动作。
1）假定在平衡状态下流入量 Q1 突然变大。
过程控制工程孙洪程答案.doc
过程控制工程孙洪程答案【篇一：过程控制工程教学大纲】xt> 过程控制工程（process control engineering ）课程性质：专业主干课适用专业：机电一体化技术学时分配：课程总学时：60 学时其中理论课学时：60 学时；实验课学时：0 学时；先行课程情况：先行课：高等数学、单片机原理与应用、自动控制原理、传感器技术等；教材：孙洪程，李大宇，翁维勤编著．《过程控制工程》．北京：高等教育出版社，2013 年12 月重印参考书目：1、邵裕燊．过程控制工程．北京：机械工业出版社2、何衍庆，俞金寿，蒋慰孙．工业生产过程控制．北京：化学工业出版社一、课程的目的与任务过程控制工程是机电一体化技术专业开设的主干课之一，主要研究工业生产过程中应用比较成熟的控制系统。
随着现代工业的迅速发展，对工业过程的要求也越来越高，用于工业过程控制的自动化装置也迅速发展，因此对工业过程控制的要求也随之提高。
作为研究工业过程控制系统组成，基本控制规律，以及工业过程控制系统的设计，投运的课程----- 过程控制工程也越来越受到重视，并使得该课程成为自动化相关专业的一门重要的专业课程。
本课程的任务是：使学生通过本课程的学习，获得工业过程控制系统的基本理论、基本知识和基本技能，掌握测量与变送器、执行器、智能控制仪表、以及工业生产过程中的一些具体设备等自动化装置的原理与使用方法，掌握基本过程控制系统设计的方法与控制器参数的整定方法，从而为从事与本课程有关的的技术工作打下一定的基础。
二、课程的基本要求本课程采用传统的课堂讲授模式，在课堂安排上，做到精讲教学内容和学生课外自学、阅读相结合，使学生了解重点、认识难点，突出重点、剖析难点，掌握重点、化解难点，提高学生解决问题能力；引导学生课前预习、课后复习，加深对其基础知识的巩固和对前沿领域的了解。
本课程的主要内容包括基本过程控制系统、先进控制系统、过程控制工程三大模块。
其中基本过程控制系统及过程控制工程为本课程的主要学习部分，要求学生可以运用所学知识对常见的过程控制系统加以论证或者进行必要的定性定量分析。
过程控制技术课后习题答案
过程控制技术课后习题答案过程控制技术课后习题答案过程控制技术是一门应用广泛的工程学科，它研究如何通过对工业过程进行监测和控制，使得系统能够在预期的工作条件下稳定运行。
对于学习过程控制技术的学生来说，课后习题是巩固知识、提高能力的重要环节。
下面是一些常见的过程控制技术课后习题及其答案，供大家参考。
1. 什么是PID控制器？它有哪些基本参数？PID控制器是一种常见的控制器，它通过测量过程变量与设定值之间的误差，计算出控制量的调节量，从而实现对过程的控制。
PID控制器的基本参数包括比例增益（Kp）、积分时间（Ti）和微分时间（Td）。
2. 什么是反馈控制？它与前馈控制有什么区别？反馈控制是根据系统输出的信息来调节系统输入的控制方法。
它通过不断测量系统输出与设定值之间的误差，并根据误差的大小来调整系统输入，使得系统能够稳定工作。
与之相对应的是前馈控制，前馈控制是根据系统输入的信息来调节系统输出的控制方法。
它通过预先知道系统输入与输出之间的关系，提前调整系统输入，使得系统能够达到期望的输出。
3. 什么是开环控制？它与闭环控制有什么区别？开环控制是指控制器的输出不受系统输出的影响，只根据设定值来调节系统输入的控制方法。
它没有对系统输出进行测量和反馈，容易受到干扰的影响，系统稳定性较差。
闭环控制是指控制器的输出受到系统输出的影响，根据系统输出与设定值之间的误差来调节系统输入的控制方法。
它能够根据系统的实际情况进行调节，具有较好的稳定性和鲁棒性。
4. 什么是控制系统的稳定性？如何判断一个控制系统是否稳定？控制系统的稳定性是指系统在受到外界干扰或参数变化的情况下，能够保持输出在可接受范围内的能力。
判断一个控制系统是否稳定通常可以通过判断系统的传递函数的极点位置来进行。
如果系统的所有极点都位于左半平面，则系统是稳定的；如果存在极点位于右半平面，则系统是不稳定的。
5. 什么是模糊控制？它与传统控制方法有什么不同？模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它模拟人类的思维方式，通过模糊集合和模糊规则来处理模糊信息，实现对系统的控制。
控制工程基础第三章参考答案
控制工程基础第三章参考答案传递函数描述其特性，现在用温度计测量盛在容器内的水温。
发觉需要时刻才能指示出实际水温的98%的数值，试问该温度计指示出实际水温从10%变化到90%所需的时刻是多少?解： 41min, =0.25min T T = 1111()=1-e0.1, =ln 0.9t h t t T -=-T21T22()=0.9=1-e ln 0.1t h t t T -=-，210.9ln2.20.55min 0.1r t t t T T =-===2.某系统的微分方程为)(3)(2)(3)(t f t f t y t y +'=+'+''，初始条件2)0( , 1)0(='=--y y ，试求： ⑴系统的零输入响应y x (t )；⑵鼓舞f (t ) (t )时，系统的零状态响应y f (t )和全响应y (t )；⑶鼓舞f (t ) e 3t(t )时，系统的零状态响应y f (t )和全响应y (t )。
解：(1) 算子方程为：)()3()()2)(1(t f p t y p p +=++)()e 25e 223()()()( )()e 21e 223()()()( )()e e 2()(2112233)( )2(; 0 ,e 3e 4)( 34221e e )( 2x 2222x 212121221x t t y t y t y t t t h t y t t h p p p p p p H t t y A A A A A A A A t y t t t t t t f f t t t t εεεε------------+=+=+-==-=⇒+-+=+++=-=⇒⎩⎨⎧-==⇒⎩⎨⎧--=+=⇒+=∴* )()e4e 5()()()( )()e e ()(e )()( )3(2x 23t t y t y t y t t t h t y ttt t t f f εεε------=+=-==*3.某系统的微分方程为)(3)(')(2)(' 3)(" t f t f t y t y t y +=++，当鼓舞)(t f =)(e 4t tε-时，系统的全响应)()e 61e 27e314()(42t t y t t tε-----=。
过程控制过程课后习题答案
过程控制过程课后习题答案过程控制过程课后习题答案在学习过程控制过程时，课后习题是巩固知识和提高理解能力的重要方式。
然而，有时候我们可能会遇到一些难题，无法得到准确的答案。
下面，我将为大家提供一些关于过程控制过程课后习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。
1. 什么是过程控制过程？过程控制过程是指通过监控和调整生产过程中的参数和变量，以实现产品质量和生产效率的控制。
它包括了传感器、控制器和执行器等设备，以及相应的控制算法和策略。
2. 过程控制过程的主要目标是什么？过程控制过程的主要目标是实现稳定的生产过程，以确保产品质量的一致性和生产效率的提高。
它可以通过监测关键参数和变量，并根据实时的反馈信息进行调整来实现这一目标。
3. 过程控制过程中常用的传感器有哪些？常用的传感器包括温度传感器、压力传感器、流量传感器、液位传感器等。
它们可以将物理量转换为电信号，并传输给控制器进行处理。
4. 过程控制过程中常用的控制器有哪些？常用的控制器包括比例控制器、积分控制器、微分控制器和PID控制器等。
它们根据传感器反馈的信号和设定的控制策略，对执行器进行控制，以实现对过程的调节。
5. 什么是反馈控制？反馈控制是指根据系统的实际输出与期望输出之间的差异，通过调整控制器的输出信号来实现对过程的控制。
它可以实时地对过程进行修正，以达到期望的控制效果。
6. 什么是前馈控制？前馈控制是指根据预先设定的输入信号，通过控制器直接对执行器进行调节，以实现对过程的控制。
它可以提前预测系统的响应，并进行相应的调整，以减小系统的误差。
7. 过程控制过程中常用的控制策略有哪些？常用的控制策略包括比例控制、积分控制、微分控制和PID控制等。
比例控制通过调整比例系数来实现对过程的控制；积分控制通过累积误差来调整控制器的输出；微分控制通过对误差变化率进行调整来实现控制；PID控制是比例、积分和微分控制的综合应用。
8. 过程控制过程中常见的问题有哪些？常见的问题包括控制器的选择和参数调节、传感器的准确性和可靠性、控制策略的设计和优化等。
过程控制课后习题答案与解析
..WORD 完美格式..第1 章自动控制系统基本概念~~1-3 自动控制系统主要由哪些环节组成？解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
~~ 1-5 题1-5 图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307 、TRC-303 、FRC-305 所代表的意义。
题1-5 图加热器控制流程图解PI-307 表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303 表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305 表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
~~~~~ 1-7 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？解测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器；控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。
~~~1-8 ．试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质？解：被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。
被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。
控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。
给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。
它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。
操纵变量（调节变量）——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。
或实现控制作用的变量。
操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。
~~~1-11 题l-11 图所示为一反应器温度控制系统示意图。
过程控制工程课后习题参考答案-前三章
过程控制工程第一章单回路控制系统1.1 何谓控制通道？何谓干扰通道？它们的特性对控制系统质量有什么影响？控制通道——是指操纵变量与被控变量之间的信号联系；干扰通道——是指干扰作用与被控变量之间的信号联系。
（1）控制通道特性对系统控制质量的影响：（从K、T、τ三方面）控制通道静态放大倍数越大，系统灵敏度越高，余差越小。
但随着静态放大倍数的增大，系统的稳定性变差。
控制通道时间常数越大，经过的容量数越多，系统的工作频率越低，控制越不及时，过渡过程时间越长，系统的质量越低，但也不是越小越好，太小会使系统的稳定性下降，因此应该适当小一些。
控制通道纯滞后的存在不仅使系统控制不及时，使动态偏差增大，而且还还会使系统的稳定性降低。
（2）干扰通道特性对系统控制质量的影响：（从K、T、τ三方面）干扰通道放大倍数越大，系统的余差也越大，即控制质量越差。
干扰通道时间常数越大，阶数越高，或者说干扰进入系统的位置越远离被控变量测量点而靠近控制阀，干扰对被控变量的影响越小，系统的质量则越高。
干扰通道有无纯滞后对质量无影响，不同的只是干扰对被控变量的影响向后推迟一个纯滞后时间τ0。
1.2 如何选择操纵变量？1）考虑工艺的合理性和可实现性；2）控制通道静态放大倍数大于干扰通道静态放大倍数；3）控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小，一般要求小于干扰通道时间常数。
干扰动通道时间常数越大越好，阶数越高越好。
4）控制通道纯滞后越小越好。
1.3 控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响？对控制系统的动态质量有何影响？比例度δ越小，系统灵敏度越高，余差越小。
随着δ减小，系统的稳定性下降。
1.5图1-42为一蒸汽加热设备，利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出。
试问：①影响物料出口温度的主要因素有哪些？②如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与操纵变量应选谁？为什么？③如果物料在温度过低时会凝结，应如何选择控制阀的开闭形式及控制器的正反作用？答：①影响物料出口温度的因素主要有蒸汽的流量和温度、搅拌器的搅拌速度、物料的流量和入口温度。
PLC第三版课后答案
第一章作业参考答案2、何谓电磁机构的吸力特性与反力特性？吸力特性与反力特性之间应满足怎样的配合关系？答：电磁机构使衔铁吸合的力与气隙长度的关系曲线称作吸力特性；电磁机构使衔铁释放（复位）的力与气隙长度的关系曲线称作反力特性。
电磁机构欲使衔铁吸合，在整个吸合过程中，吸力都必须大于反力。
反映在特性图上就是要保持吸力特性在反力特性的上方且彼此靠近。
3、单相交流电磁铁的短路环断裂或脱落后，在工作中会出现什么现象？为什么？答：在工作中会出现衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁芯松散得到现象。
原因是：电磁机构在工作中，衔铁始终受到反力Fr的作用。
由于交流磁通过零时吸力也为零，吸合后的衔铁在反力Fr 作用下被拉开。
磁通过零后吸力增大，当吸力大于反力时衔铁又被吸合。
这样，在交流电每周期内衔铁吸力要两次过零，如此周而复始，使衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁芯松散。
5、接触器的作用是什么？根据结构特征如何区分交、直流接触器？答：接触器的作用是控制电动机的启停、正反转、制动和调速等。
交流接触器的铁芯用硅钢片叠铆而成，而且它的激磁线圈设有骨架，使铁芯与线圈隔离并将线圈制成短而厚的矮胖型，这样有利于铁芯和线圈的散热。
直流接触器的铁芯通常使用整块钢材或工程纯铁制成，而且它的激磁线圈制成高而薄的瘦高型，且不设线圈骨架，使线圈与铁芯直接接触，易于散热。
8、热继电器在电路中的作用是什么？带断相保护和不带断相保护的三相式热继电器各用在什么场合？答：热继电器利用电流的热效应原理以及发热元件热膨胀原理设计，可以实现三相电动机的过载保护。
三角形接法的电动机必须用带断相保护的三相式热继电器；Y形接法的电动机可用不带断相保护的三相式热继电器。
9、说明热继电器和熔断器保护功能的不同之处。
答：热继电器在电路中起过载保护的作用，它利用的是双金属片的热膨胀原理，并且它的动作有一定的延迟性；熔断器在电路中起短路保护的作用，它利用的是熔丝的热熔断原理，它的动作具有瞬时性。
过程控制工程题库与参考答案
过程控制工程题库与参考答案一、单选题（共80题，每题1分，共80分）1、某生产工艺要求两种物料的流量比值维持在0.4，已知Q1max=3200kg/h，Q2max=800kg/h，流量采用孔板配压差变送器进行测量，并在变送器后加开方器。
试分析采用何种控制方案最合理？仪表比值系数( )A、开环比值控制系统，K’=0.4B、变比值控制系统，K’=4C、单闭环比值控制系统，K’=1.6D、双闭环比值控制系统，K’=1正确答案：C2、既发挥了前馈对主要干扰克服的及时性，又保持了反馈控制能克服多种干扰，保持被控变量稳定性的控制是( )。
A、静态前馈B、动态前馈C、前馈串级D、前馈反馈正确答案：D3、串级调节系统中，主.副参数要求都较高时，主.副调节器的调节规律应选( )。
A、主调节器PI.副调节器PB、副调节器PC、主调节器P.副调节器PID、主调节器PI或PIE、主调节器PI.副调节器PI正确答案：E4、串级调节系统利用主.副两个调节器串在一起来稳定( )。
A、副对象B、副参数C、主参数D、主对象正确答案：C5、在扰动作用下，前馈控制在补偿过程中不考虑动态响应，扰动和校正之间与时间变量无关的前馈是( )。
A、前馈反馈B、前馈串级C、静态前馈D、动态前馈正确答案：C6、串级调节系级统中，主调节器的作用方式的选择与( )无关。
A、副调节器作用方式B、调节阀C、主对象D、主测量装置正确答案：B7、在合成纤维锦纶生产中，熟化罐的温度是一个重要的参数，其期望值是一已知的时间函数，则熟化罐的温度控制系统属于( )。
A、定值控制系统B、随动控制系统C、程序控制系统D、均匀控制系统正确答案：B8、前馈控制比反馈控制的速度( )。
A、无法区分B、一样C、慢D、快正确答案：D9、调节阀的作用方向为“正”方向的是( )。
A、反作用执行机构B、正作用执行机构C、气关阀D、气开阀正确答案：D10、锅炉液位的双冲量控制系统是( )。
控制工程基础第1-5章客观题复习题与答案(复习材料)
第1~2章 控制系统的基本概念；数学模型一、填空题1．对控制系统的基本要求为稳定性、（ 准确性 ）、快速性。
2．闭环系统是指系统的（ 输入量 ）对系统有控制作用，或者说，系统中存在（ 反馈元件 ）的回路。
3．线性系统的所有极点都分布在S 平面的左半部，则系统的稳定性为（ 稳定 ）。
4．传递函数通过（ 输入量 ）与（ 输出量 ）之间信息的传递关系，来描述系统本身的动态特征。
5．系统在外加激励作用下，其（ 输出量或输出信号 ）随（ 时间 ）变化的函数关系称为系统的时间响应。
二、单项选择题1．开环控制系统是指( B )对系统没有控制作用。
A．系统输入量 B．系统输出量C．系统的传递函数 D．系统的干扰2．传递函数可以描述（ C ）。
A．线性的、多输入多输出系统 B．非线性的、单输入单输出系统C．线性的、单输入单输出系统 D．非线性的、多输入多输出系统3．设单位反馈系统开环传递函数为，函数)(s G )(1)(s G s F +=，则与)（ A ）。
)(s G (s F A．极点相同； B．零点相同；C．零极点都相同； D．零极点都不同。
4．已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为)5)(1()1(10)(+−+=s s s s s G ，该系统闭环系统是（ A ）。
A．稳定的 B．无法判断C．临界稳定的 D．不稳定的 5．某系统的传递函数为)5)(6()2()(+++=s s s s G ，其零、极点是（ C ）。
A．零点；极点，6−=s 2−=s 5−=s B．零点2=s ；极点6−=s ，5−=s C．零点；极点，2−=s 6−=s 5−=s D．零点2=s ；极点6=s ，5=s 6．一个线性系统的稳定性取决于（ D ）。
A．系统的输入 B．外界干扰C．系统的初始状态 D．系统本身的结构和参数7．对于定常控制系统来说，( A )。
A．表达系统的微分方程各项系数不随时间改变 B．微分方程的各阶微分项的幂为1C．不能用微分方程表示 D．系统总是稳定的8．线性系统与非线性系统的根本区别在于（ C ）A．线性系统微分方程的系数为常数，而非线性系统微分方程的系数为时变函数；B．线性系统只有一个外加输入，而非线性系统有多个外加输入；C．线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理；D．线性系统在实际系统中普遍存在，而非线性系统在实际中存在较少。
过程控制系统章节练习题及答案 习题解答
过程控制系统章节练习题及答案习题解答1. 什么是过程控制系统？过程控制系统是一种用于监测、控制和优化工业过程的系统。
它通常由传感器、执行器、控制器和人机界面等组成。
过程控制系统的主要功能是收集过程数据、分析数据、做出决策并自动调整参数，以提高生产效率、产品质量和工作安全性。
2. 过程控制系统的主要组成部分有哪些？过程控制系统主要由以下几个组成部分组成：•传感器：用于收集流程中的各种参数，如温度、压力、流量等。
•执行器：根据控制器的指令，调整流程中的参数，如开关阀门、调节电动机速度等。
•控制器：根据传感器的反馈信号和设定值，计算控制算法，并生成控制信号送给执行器。
•人机界面：供操作人员监视和操作过程控制系统，如显示仪表盘、报警信息和设定参数等。
3. 过程控制系统的工作原理是什么？过程控制系统的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1.传感器收集流程中的各种参数，并将数据传输给控制器。
2.控制器接收传感器数据，与设定值进行比较，并计算出控制信号。
3.控制信号送给执行器，执行器根据控制信号的大小和方向来调整流程中的参数。
4.执行器调整参数后，传感器再次收集参数，并将数据传输给控制器。
5.控制器不断进行数据分析，判断是否需要调整控制算法，并生成新的控制信号。
6.过程控制系统循环执行上述步骤，以实现对工业过程的监控和控制。
4. 什么是开环控制和闭环控制？•开环控制：也称为无反馈控制，是指控制器输出信号不受过程参数变化的影响。
开环控制系统只根据预先设定的参数进行控制，没有考虑实际过程的反馈信息。
这种控制方式比较简单，但容易受到外界因素的干扰，控制精度较低。
•闭环控制：也称为有反馈控制，是指控制器根据过程的反馈信息来调整输出信号。
闭环控制系统通过与设定值进行比较，获取过程的实际状态，并根据反馈信息调整控制算法，从而实现对过程的精确控制。
闭环控制具有良好的鲁棒性和可靠性。
5. 过程控制系统常见的控制策略有哪些？过程控制系统常见的控制策略包括以下几种：•比例控制：根据当前误差的大小，按比例调整控制器输出信号。
过程控制工程第三版习题答案
y(t) y(0) y* y() y(0)
* ( ) 0 . 4 , yt * () 0 . 8 取： yt 1 2
t1 2 3 , t 4 3 因为： 0.53 0.46 查表得： t 1 2 t2
则说明该阶跃响应需要更高级的函数才能拟全的更好，
查表2-2得，n=3 t t y () y ( 0 )2 1 2 T 1 0 ,K 2 由： p 2 . 1 6 3 u 1
得：
2 G(s) (10s 1)3
习题2-11
依题意系统模型为：
G (s)
Kp Ts 1
y () y ( 0 ) 1 8 0 2 K 1 . 8 1 0 p 6 u 0 . 0 1 1 0
y(t) y(0) 单位阶跃响应： y* y() y(0)
（2）过程的方框图
Q1(S )
R 2R 3 R 2R 3 AS R 3 R 2
H (S )
习题 2-3: 机理建模举例
R1 Q1
(1) 列写过程微分方 程组; (2) 画出方框图; (3) 求传递函数
R3 Q3
h1
Q12 C1 R12 C2
பைடு நூலகம்
h2
Q2
R2
H2 (s) Gp (s) Q 1(s)
Q2 (s) Q 12(s)
H1(s) H (s) , Q3 (s) 2 , R2 R3 H1(s) H2 (s) R12
1 C2 s
1 R3
1 Q H2(s) (s) Q ) 12 3(s C 2s
H2 Q1(s)
+ _ + _
《控制工程基础》第三章习题解题过程和参考答案 (2)
以下求各指标：
由 ，其中 ，
故：
（也可查图3-16而得）
（2）由式（3-46），单位脉冲响应：
代入各参数：
3-7某二阶系统的结构框图如题3-7图所示，试画出 ， 和 时的单位阶跃响应曲线。
题3-7图控制系统框图
解：
系统闭环传递函数为：
系统的参数为： 。
(1)
此时， ，为欠阻尼，可求得：
(2)
此时，由 ，可知 ，仍为欠阻尼。由于阻尼比增大，因此超调量减小。
而调节时间 ，所以：
由此得联立方程：
解得：
3-10典型二阶系统的单位阶跃响应为
试求系统的最大超调 、峰值时间 、调节时间 。
解：
由式（3-46），典型二阶系统的单位阶跃响应表达式为：
，其中
将上式与给定响应式比较，可计算系统的二个参数 。
由 ，求得阻尼比：
或者也可这样求：
由 ，求得阻尼比：
由 ，得
二个参数求出后，求各指标就很方便了。
综合有：
开环增益K在上述范围内，则闭环系统不但稳定，且所有闭环极点的实部均小于-1。
3-19已知单位反馈系统的开环传递函数为
试根据下述条件确定 的取值范围。
（1）使闭环系统稳定；
（2）当 时，其稳态误差 。
解：
（1）关于闭环稳定性
求解本题当然可以用普通方法，如在习题3-12至3-18中所应用的。
但我们换一种思路，设计利用一些规律性的结果。在习题3-17中已经求出，对于单位反馈系统若具有下列形式的开环传递函数：
①特征方程的系数均大于0且无缺项。
②列劳斯表如下
1
10
21
10
10
结论：劳斯表第—列均为正值，系统闭环稳定。
工程控制基础-课后习题答案-田作华(PDF)
L1
=
−
5 s(T1s +1)
L2
=
−
8 s(T2s
+ 1)
L3
=
−
s2 (T1s
40 + 1)(T2 s
+ 1)
L4
=
s2 (T1s
40 + 1)(T2 s
+ 1)
L5
=
−
s2 (T1s
40 + 1)(T2 s
+ 1)
∆ = 1 − (L1 + L2 + L3 + L4 + L5 )
前向通路有四条：
前向通路有四条：
P1 = G1(s)G2 (s)
∆1 = 1
P2 = G1(s)G3 (s)
∆1 = 1
P3 = −G1(s)G3 (s)G4 (s)H3 (s), ∆3 = 1
P4 = −G1(s)G2 (s)G4 (s)H3 (s), ∆4 = 1
所以
C(s) = R(s)
G1(s)G2 (s) + G1(s)G3 (s) − G1(s)G3 (s)G4 (s)H3 (s) − G1(s)G2 (s)G4 (s)H3 (s) 1− G3 (s)H 1(s) − G2 (s)H 1(s) − G1(s)G3 (s)H2 (s)H3 (s)
+
+ R(s) +
−
− +
1 T1s +1
1 T2s +1
5 s
+
+ 8 s
C(s)
R(s) + −
(a)
+ + G1 ( s)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
过程控制工程第一章单回路控制系统1.1 何谓控制通道？何谓干扰通道？它们的特性对控制系统质量有什么影响？控制通道——是指操纵变量与被控变量之间的信号联系；干扰通道——是指干扰作用与被控变量之间的信号联系。
（1）控制通道特性对系统控制质量的影响：（从K、T、τ三方面）控制通道静态放大倍数越大，系统灵敏度越高，余差越小。
但随着静态放大倍数的增大，系统的稳定性变差。
控制通道时间常数越大，经过的容量数越多，系统的工作频率越低，控制越不及时，过渡过程时间越长，系统的质量越低，但也不是越小越好，太小会使系统的稳定性下降，因此应该适当小一些。
控制通道纯滞后的存在不仅使系统控制不及时，使动态偏差增大，而且还还会使系统的稳定性降低。
（2）干扰通道特性对系统控制质量的影响：（从K、T、τ三方面）干扰通道放大倍数越大，系统的余差也越大，即控制质量越差。
干扰通道时间常数越大，阶数越高，或者说干扰进入系统的位置越远离被控变量测量点而靠近控制阀，干扰对被控变量的影响越小，系统的质量则越高。
干扰通道有无纯滞后对质量无影响，不同的只是干扰对被控变量的影响向后推迟一个纯滞后时间τ0。
1.2 如何选择操纵变量？1）考虑工艺的合理性和可实现性；2）控制通道静态放大倍数大于干扰通道静态放大倍数；3）控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小，一般要求小于干扰通道时间常数。
干扰动通道时间常数越大越好，阶数越高越好。
4）控制通道纯滞后越小越好。
1.3 控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响？对控制系统的动态质量有何影响？比例度δ越小，系统灵敏度越高，余差越小。
随着δ减小，系统的稳定性下降。
1.5图1-42为一蒸汽加热设备，利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出。
试问：①影响物料出口温度的主要因素有哪些？②如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与操纵变量应选谁？为什么？③如果物料在温度过低时会凝结，应如何选择控制阀的开闭形式及控制器的正反作用？答：①影响物料出口温度的因素主要有蒸汽的流量和温度、搅拌器的搅拌速度、物料的流量和入口温度。
②被控变量应选择物料的出口温度，操纵变量应选择蒸汽流量。
物料的出口温度是工艺要求的直接质量指标，测试技术成熟、成本低，应当选作被控变量。
可选作操纵变量的因数有两个：蒸汽流量、物料流量。
后者工艺不合理，因而只能选蒸汽流量作为操纵变量。
③控制阀应选择气关阀，控制器选择正作用。
1.6 图1-43为热交换器出口温度控制系统，要求确定在下面不同情况下控制阀的开闭形式及控制器的正反作用：①被加热物料在温度过高时会发生分解、自聚；②被加热物料在温度过低时会发生凝结；③如果操纵变量为冷却水流量，该地区最低温度在0℃以下，如何防止热交换器被冻坏。
答：TC冷却水物料被冷却物料①控制阀选气关阀，选反作用控制器。
②控制阀选气开阀，选正作用控制器。
③控制阀选气关阀，选反作用控制器。
1.7 单回路系统方块图如图1-44所示。
试问当系统中某组成环节的参数发生变化时，系统质量会有何变化？为什么？（1）若T0增大；（2）若τ0增大；（3）若T f增大；（4）若τf增大。
答：（1）T0 增大，控制通道时间常数增大，会使系统的工作频率降低，控制质量变差；（2）τ0 增大，控制通道的纯滞后时间增大，会使系统控制不及时，动态偏差增大，过渡过程时间加长。
（3）Tf 增大，超调量缩小1/Tf倍，有利于提高控制系统质量；（4）τf 增大对系统质量无影响，当有纯滞后时，干扰对被控变量的影响向后推迟了一个纯滞后时间τf 。
第二章串级控制系统2．1 与单回路系统相比，串级控制系统有些什么特点？(1) 串级系统由于副回路的存在, 使等效副对象时间常数减小，改善了对象的特性,使系统工作频率提高。
(2) 串级控制系统有较强的抗干扰能力，特别是干扰作用于副环的情况下,系统的抗干扰能力会更强。
(3) 串级系统具有一定的自适应能力。
2．2 为什么说串级控制系统主控制器的正、反作用方式只取决于主对象放大倍数的符号，而与其他环节无关？主环包括有主控制器,副回路,主对象和主变送器.而副回路可视为一放大倍数为“1”的环节,主变送器放大倍数一般为正,所以主控制器的正反作用只取决于主对象放大倍数的符号。
如果主对象放大倍数的符号为正,则主控制器为反作用,反之, 则主控制器为正作用。
2．5 试说明为什么整个副环可视为一放大倍数为正的环节来看？副回路所起的作用是使副变量根据主调节器输出进行控制，是一随动系统。
因此整个副回路可视为一放大倍数为正的环节来看。
2．6 试说明在整个串级控制系统中主、副控制器之一的正、反作用方式选错会造成怎样的危害？当主、副控制器有一个正反作用方式选错时,就会造成系统的主回路或副回路按正反馈控制,当被控变量出现偏差时,系统不仅不向着消除偏差的方向校正,反而使被控变量远离给定值。
2．7 图2-20所示的反应釜进行的是化学放热反应，，而釜温度过高会发生事故，因此采用夹套通冷却水来进行冷却，以带走反应过程中所产生的热量。
由于工艺对该反应温度控制精度要求很高，单回路满足不了要求，需用串级控制。
⑴当冷却水压力波动是主要干扰时，应怎样组成串级？画出系统结构图。
⑵当冷却水入口温度波动是主要干扰时，应怎样组成串级？画出系统结构图。
⑶对以上两种不同控制方案选择控制阀的气开、气关形式及主、副控制器的正、反作用方式。
(1)选冷水流量为副变量,釜温度为主变量组成串级系统.(2)夹套温度为副变量,釜温度为主变量组成串级系统.2．8 图2-21为一管式炉原油出口温度与炉膛温度串级控制系统。
要求：⑴选择阀的开闭形式？⑵确定主、副控制器的正、反作用方式？⑶在系统稳定的情况下，如果燃料压力突然升高，结合控制阀的开闭形式及控制器的正、反作用方式，分析串级系统的工作过程。
(1) 气开阀(2)主控制器反作用,副控制器反作用。
(3)如果燃料气的P1突然生高，副回路首先有一个“粗调”：P1↑→F1↑→T2↑→u2↓→ F1↓没有完全被副回路克服的部分干扰，通过主回路“细调”：T2↑→T1↑→u1↓→ F1↓→T2↓→T1↓2．9 某干燥器采用夹套加热和真空吸收并行的方式来干燥物料。
干燥温度过高会使物料物性发生变化，这是不允许的，因此要求对干燥温度进行严格控制。
夹套通入的是经列管式加热器加热的热水，而加热器采用的是饱和蒸汽，流程如图2-22所示。
要求：⑴如果冷却水流量波动是主要干扰，应采用何种控制方案？为什么？⑵如果蒸汽压力波动是主要干扰，应采用何种控制方案？为什么？⑶如果冷却水流量和蒸汽压力都经常波动，应采用何种控制方案？为什么？(1)以热水温度为副变量,干燥器出口温度为主变量，蒸汽流量为操纵变量构成温度温度串级系统，冷水流量单独设计流量单回路系统理由：当被控变量为干燥器出口温度时，不宜选冷水流量做操纵变量，故单独设计流量单回路系统抑制冷水流量波动。
以干燥器出口温度为被控量、蒸汽流量为操纵变量的控制系统中，控制通道太长，存在较大的时间常数和纯滞后，故选择换热器出口温度为副变量，构成串级系统，利用副回路减小等效时间常数。
(2) 以热水温度为为副变量,干燥器的温度为主变量串级系统。
理由：将蒸汽压力波动这一主要干扰包含在副回路中, 利用副回路的快速有效克服干扰作用抑制蒸汽压力波动对干燥器出口的温度的影响.(3) 采用与（1）相同方案。
理由同（1）。
第三章 比值控制系统3.1 比值与比值系数的含义有什么不同?它们之间有什么关系？答：①比值指工艺物料流量之比，即从流量与主流量之比：；比值系数指副、主流量变送器输出电流信号之比，即：二者之间的关系由下式决定： （变送器输出与流量成线性关系时）（变送器输出与流量成平方关系时）3.2 用除法器进行比值运算时，对输入信号的安排有什么要求？为什么？答：应使除法器输出小于1。
除法器输出值既仪表比值系数，需要通过副流量调节器的给定设置，大于1无法设定、等于1无法现场整定。
3.3 什么是比值控制系统？它有哪几种类型?画出它们的结构原理图。
答：比值控制系统就是实现副流量2F 与主流量1F 成一定比值关系，满足关系式：12F F K =的控制系统。
比值控制系统的类型：开环、单闭环、双闭环、变比值、串级－比值控制系统。
原理图见教材。
3.4 用除法器组成比值系统与用乘法器组成比值系统有何不同之处？答：① 系统结构不同，实现比值控制的设备不同。
② 比值系数的设置方法不同，乘法方案通过在乘法器的一个输入端，输入一个外加电流信号I 0设置；除法方案通过副流量调节器的给定设置。
3.5 在用除法器构成的比值控制系统中，除法器的非线性对比值控制有什么影响？ 答：除法器环节的静态放大倍数与负荷成反比。
3.6 为什么4：1整定方法不适用于比值控制系统的整定？答：单闭环比值控制系统、双闭环的副流量回路、变比值回路均为随动控制系统，希望副流量跟随主流量变化，始终保持固定的配比关系。
出现4：1振荡时，固定配比关系不能保证。
12F F K =min1min 2I I I I K --='m ax 2m ax1F F K K ='2m ax 2m ax 1)(F F K K ='3.7 当比值控制系统通过计算求得比值系数1K >' 时，能否仍用乘法器组成比值控制？为什么？能否改变一下系统结构，仍用乘法器构成比值控制？答：当比值控制系统通过计算求得比值系数大于1时，不能用乘法器组成比值控制。
因为当1K >'时，计算所得的乘法器的一个外加输入电流信号I 0大于20mA,超出乘法器的输入围。
不用改变系统结构，只要调整F 2max 保证K ＇〈1 即可。
3.8 一比值控制系统用DDZ-III 型乘法器来进行比值运算（乘法器输出416)4I )(4I (I 01+--='， 其中I 1与I 0分别为乘法器的两个输入信号），流量用孔板配差压变送器来测量，但没有加开方器，如图所示。
已知h /kg 2000F ,h /kg 3600F max 2max 1==，要求：① 画出该比值控制系统方块图。
② 如果要求1:2F :F 21=，应如何设置乘法器的设置值0I ？解：①方框图如下：0I1I 2F - 2I1F② 12I I =‘系统稳定时：2111'1004444(4)(4)44,0.811616I I K I I I I I I K --==-----'=+⇒==‘’乘法器 控制器 调节阀测量变送器2测量变送器1 流量对象 21221max 2max 1213600()()0.8122000F K F F K K F =='==⨯=，由于流量用孔板配差压变送器，没加开方器，所以0164160.81416.96I K mA'=+=⨯+=3.9 某化学反应过程要求参与反应的A 、B 两物料保持5.2:4F :F B A =的比例，两物料的最大流量h m F h m F B A /290,/6253max 3max ==。