过程控制系统试卷及答案

过程控制系统试卷C 卷

一、填空题（每空 1.5 分）（本题33 分）

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组成。

2 、过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成。

3 、压力检测的类型有三种，分别为：弹性式压力检测、应变式压力检测、

压阻式压力检测。

4、气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类。

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、造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用，外因是控制器长

期存在偏差。

二、名词解释题（每小题 5 分）（本题15 分）

1、过程控制：指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算

机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工

业生产过程自动化。

2、串级控制系统：值采用两个控制器串联工作，主控制器的输出作为副控制器的设定值，由副控制器的输入去操纵调节阀，从而对住被控变量具有更好的控制效果。

3、现场总线：是指将现场设备与工业控制单元、现场操作站等互联而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分枝的特点，是工业控制网络向

现场级发展的产物。

三、简答题（每小题8 分）（本题32 分）

1、什么是PID，它有哪三个参数，各有什么作用?怎样控制？

答：PID 是比例-积分-微分的简称。其三个参数及作用分别为：（1）比例参数KC，作用是加快调节，减小稳态误差。（2）积分参数Ki，作用是减小稳态误差，提高无差度（3）微分参数Kd，作用是能遇见偏差变化趋势，产生超前控制作用，减少超调量，减少调节时间。

2、前馈与反馈的区别有哪些？

答：（1）控制依据：反馈控制的本质是“基于偏差来消除偏差”，前馈控制是“基于扰动消除扰动对被控量的影响”。

（2）控制作用发生时间方面：反馈控制器的动作总是落后于扰动作用的发

生，是一种“不及时”的控制；扰动发生后，前馈控制器及时动作。

（3）控制结构方面:反馈为闭环控制，存在稳定性问题，即使闭环环节中每个系统都是稳定的，但闭环后稳定与否，还需要进一步分析；前馈属于开环控制，各环节稳定，系统必然稳定。

（4）校正范围方面：反馈对各种扰动都有校核作用；前馈，只对被校核的

前馈扰动有校正作用，其他则没有。

（5）控制规律方面：反馈通常是P PI PD PID 等典型规律；前馈控制规律较为复杂，不好掌握。

3、控制器正反方向判断？

答：所谓作用方向，就是指输入作用后，输出的变化方向。当输入增加时，

输出也增加，则成该环节为“正环节”，反之，当输入增加时，输出减少，则称“反作用”。具体步骤

（1）），判断被控对象的正/反作用那个方向，主要由工艺机理确定。

（2））确定执行器的正/反作用方向由安全工艺条件决定。

（3））确定广义对象的正/反作用方向

（4））确定执行器的正/反作用方向

4、如图所示的压力容器，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？请说明原因。

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。当检测到压力增加时，控制器应减小输出，则调节阀开大，使容器内压力稳定。或：当检测到压力减小时，控制器应增大输出，则调节阀开小，使容器内压力稳定。

四、分析与计算题（第 1 小题8 分，第2 小题12 分）（本题20 分）

1、（本小题8 分）如下图所示的隔

焰式隧道窑烧成带温度控制系统，烧成

带温度是被控变量，燃料流量为操纵变

量。

试分析：(1) 该系统是一个什么类型的

控制系统？画出其方框图；

(2)确定调节阀的气开、气关

形式，并说明原因。

答：(1)该系统是一个串级控制系统，其方框图为：

(2)当调节阀气源出现故障失去气源时，为保证系统安全，应使阀门处于关闭位置，故调节阀采用气开式。

2、（本小题12 分）如下图所示

的液体储罐，设进水口和出水口

的体积流量分别是q1 和q o ，

输出变量为液位h，储罐的横截

面积为A 。

试建立该液体储罐的动态数学

模型H(S)/Q t(S)

过程控制试题库答案

一，填空题

1．一般一个简单控制系统由（检测/变送）装置、（被控对象）、（调节）器

和（执行）机构组成。2．过程控制系统常用的参数整定方法有：（经验法）、（衰减曲线法）、（稳定边

界法/临界比例度法）和（响应曲线法）。3．在PID 调节器中，调节器的Kc 越大，表示调节作用（越强），Ti 值越大，表示积分作用（减弱），Td 值越大表示微分作用（增强）。4．常见的过程计算机控制

系统分为下列几种典型形式：（操作指导控制系统）、

直接数字控制系统、（监督计算机控制系统）、（集散控制系统）和现场总线控制系统。

5．在闭环控制系统中，根据设定值的不同形式，又可分为定值控制

系统，随动

控制系统和程序控制系统。1）定值控制系统

特点：设定值是（固定不变）；

作用：保证在（扰动）作用下使被控变量始终保持在设定值上。2）随动控制系统

特点：设定值是一个（变化量）；

作用：保证在各种条件下系统的输出（及时跟踪设定值变化）。3）程序控制系统

特点：设定值是一个（按一定时间程序变化的时间函数）；作用：保

证在各种条件下系统的输出（按规定的程序自动变化）。6．热电偶温度计的基本组成部分部分是（热电偶）、（测量仪表）、（连接热电偶）和（测量仪表的导线）。

7．串级控制系统能迅速克服进入（副）回路的扰动，改善（主）控

制器的广义

对象特性，容许（副）回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不

影响整个系统的控制品质。

8 定值控制系统是按（偏差）进行控制的，而前馈控制是按（扰动）进行控制的；前者是（闭）环控制，后者是（开）环控制。9.保