随堂小测试

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、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。

5、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。

6、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。

7、随着控制通道的增益K 0的增加，控制作用 增强 ，克服干扰的能力 最大 ，

系统的余差 减小 ，最大偏差 减小 。

8、从理论上讲，干扰通道存在纯滞后， 不影响 系统的控制质量。

9、建立过程对象模型的方法有 机理建模 和 系统辨识与参数估计 。

10、控制系统对检测变送环节的基本要求是 准确 、 迅速 和 可靠 。

11、控制阀的选择包括 结构材质的选择、 口径的选择 、 流量特性的选择 和 正反作用的选择。

12、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 。

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。

2、自衡过程

答：当扰动发生后，无须外加任何控制作用，过程能够自发地趋于新的平衡状态的性质称为自衡性。称该类被控过程为自衡过程。

三、简答题

1.简述串级控制系统的设计原则。

答：（1）副回路的选择必须包括主要扰动，而且应包括尽可能多的扰动；（2）主、副对象的时间常数应匹配；（3）应考虑工艺上的合理性和实现的可能性；（4）要注意生产上的经济性。

2. 简单控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？

答：简单控制系统由一个被控对象，一个检测元件和变送器，一个调节阀和一个调节器组成。检测元件和变送器用于检测被控变量，并将检测到的信号转换为标准信号，输出到控制器。控制器用于将检测变送器的输出信号与设定值进行比较，得出偏差，并把偏差信号按一定的控制规律运算，运算结果输出到执行器。执行器是控制系统回路中的最终元件，直接用于改变操纵量，以克服干扰，达到控制的目的。

3. 前馈控制和反馈控制各有什么特点？为什么采用前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质？

答:前馈控制的特点是:根据干扰工作;及时;精度不高,实施困难;只对某个干扰 有克服作用.反馈的特点作用依据是偏差;不及时:精度高,实施方便,对所有干扰都有克服作用.由于两种控制方式优缺点互补, 所以前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质.

21B B n =

4、PID 调节器的参数p K 、I T 、D T 对控制性能各有什么影响？

答：(1)比例增益p K 反映比例作用的强弱，p K 越大，比例作用越强，反之亦然。比例控制克服干扰能力较强、控制及时、过渡时间短，但在过渡过程终了时存在余差；

(2)积分时间I T 反映积分作用的强弱，I T 越小，积分作用越强，反之亦然。积分作用会使系统稳定性降低，但在过渡过程结束时无余差；

(3)微分时间

D T 反映积分作用的强弱，D T 越大，积分作用越强，反之亦然。微分作用能产生超前的控制作用，可以减少超调，减少调节时间；但对噪声干扰有放大作用。

5、与反馈控制系统相比，前馈控制系统有哪些特点？

答：

(1)反馈控制的本质是基于偏差来消除偏差，而前馈控制是基于扰动来消除扰动对被控量的影响；

(2)反馈控制是“不及时”的，而前馈控制器可“及时”动作；

(3)反馈控制属闭环控制，而前馈控制属开环控制；

(4)反馈控制对闭环内扰动均有校正作用，而前馈控制具有制定性补偿的局限性；

(5)反馈控制规律通常有P 、PI 、PD 、PID 等，而前馈控制规律比较复杂。

6、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

1、有一台温度变送器，量程为400－600℃，输出为4－20mA ，当温度从500℃变化到550℃时，变送器从多少变为多少？

答：500℃时输出为：（20－4）×［（500－400）/（600－400）］＋4＝12mA

500℃时输出为：（20－4）×［（550－400）/（600－400）］＋4＝16mA

即：当温度从500℃变化到550℃时，变送器从12mA 变为16mA 。

2.某仪表的测量范围为-200--600℃，仪表的精度为0.5级，在600℃该仪表指示为604℃，问该仪表是否超差？

答：（600-（-200））×0.5=4℃ 该仪表不超差。

3.某测量仪表的测量范围是+200~+500℃精度等级为为5.0，求当其示值为200℃和500℃时,被测点的真实温度（真值）大约为多少？

3、答：某测量仪表的测量范围是+200~+500℃,精度等级为为5.0，求当其示值为200℃和500℃时,被测点的真实温度（真值）大约为多少？ △max=±5.0%（500-200）=±15

示值为200℃时真值在185和215℃之间

示值为500℃时真值在485和515℃之间