过程控制系统

过程控制系统作业题
姓名
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5015年春季学期
过程控制系统作业题
一、填空：
1、建立过程数学模型有和两种基本方法。

2、根据在输入作用下，能否依靠过程自身能力恢复平衡，过程又可分为过程和过程。

3、过程控制系统一般由（）、（）两部分组成。

4、过程控制一般指控制。

5、对于控制系统的工程设计来说，控制方案的设计是核心。

主要包括的内容有，
，，。

6、工业生产对过程控制的要求是多方面的，最终可归纳为三个方面，即，，。

7、PID参数在工程上，常采用的方法有，，，。

8、串级调节主要是改善系统的特性，其主回路是调节，付回路是系统，付回路调节器的给
定值是。

在投运时应先投回路，后投回路。

9、调节器正反作用选择原则是（）。

10、被控参数的选择有（）、（）两种选择方法。

11、控制参数选择原则是（）、（）、（）。

12、某人在整定PID参数时，将比例度设置为25%，调节系统刚好临界振荡，且振荡周期为5分钟，若采用
PI调节，则比例度应选（），积分时间常数应选（）。

13、某比值控制系统要求主动量与从动量的比值为1:2，主动量仪表量程为0-3600T/h，从动量仪表量程为
0-2400T/h。

则比值系数为（）。

14、分程调节是指一个调节器的输出，控制两个或多个（），为了实现分程调节，一般需要引入（）。

二、选择题：
1、某奶粉生产过程中干燥工艺如下，已知，乳液节流易结块，奶粉的质量取决于其含水量的大小，而含水量与
干燥温度有单值对应关系。

因此被控参数可选（），控制参数可选（）
A：干燥器温度 B：奶粉含水量 C：乳液流量 D：空气旁通量 E：加热蒸汽量
2、在选择调节阀流量特性是，一般线性过程选（），而非线性过程选（）
A：快开特性。

B：直线特性。

C：等百特性。

D：抛物线特性。

3、在选择调节阀口径时是根据（）
A：介质流量。

B：流通能力。

C：扰动的大小。

D：被控参数的要求
4、一个热交换器如图所示，用蒸汽将进入其中的冷水加热至一定温度，生产要求热水温度要保持定值（t+1℃）。

因此被控参数可选（），控制参数可选（）。

A：热水温度 B：冷水温度 C：蒸汽流量 D：蒸汽温度
5、某压力变送器的量程是0-1MPa，其输出信号的范围是4-20mA，当其输出16 mA时，则压力测量值是（） A：0.85 MPa。

B：0.8 MPa。

C：0.75 MPa。

D：0.7 MPa。

6、在用凑试法，整定PID参数时，正确的方法是（）
①、先使调节器T I=∞、T D=0，调比例度，使系统的过度过程达到满意效果。

（一般为4∶1衰减震荡）
②、将比例度放大1.2倍，T D=0，T I由大到小凑试，直至达到满意效果。

③、将比例度放大1.2倍，T D=0，T I由小到大凑试，直至达到满意效果。

④、将T D置于0.25T I，增大比例度，直至达到满意效果。

⑤、将T D置于0.25T I，减小比例度，直至达到满意效果。

A ①、②、④
B ①、②、⑤
C ①、③、④
D ①、③、⑤
三、简答：
1、试用矩型脉冲响应曲线法求加热炉的数学模型。

当脉冲t=2分，幅植为2T/h时，其实验数据如下；
试由矩型脉冲响应曲线转换成阶跃响应曲线
2、某生产过程，其控制流程如下；试确定调节阀是气开，还是气关？调节器是正作用，还是反作用？
3、某人在整定PID参数时，在记录仪上得如下曲线，请帮助分析各曲线的好坏，并根据临近比例读法选择合适的PID参数（估计），并分别说明PID各参数对过度过程的影响。

4、某过程矩型脉冲响应曲线如下，试用作图法求其传函（假设为一阶系统）。

5、请简述临界比例度法的整定过程
6、请简述衰减曲线法的整定过程
7、某压力定值调节系统，采用1.6 MPa压力变送器检测现场压力，调节器的给定信号为12毫安，比例度为100%、积分时间为1分、微分时间为1分。

投入自动运行后，运行状态良好。

因变送器损坏，将原变送器更换为原型号的2.5MPa压力变送器。

问要保持原调节效果，应如何设定调节器的参数？
8、请简要说明如何将单回路均匀调节系统投入运行？
9、前馈控制系统与反馈控制系统相比，有何优点？如何选择前馈变量？
10、某被控过程在加脉冲信号后，得到脉冲响应曲线。

问如何用作图法求该过程的传函。

11、请指出常用的调节器参数的工程整定方法，并简要说明其中任一种的具体整定方法。

12、请简要说明如何将调节系统投入运行？
13、如何选择选择性调节的选择器？
14、为防止加热炉出口温度控制系统阀后压力过高造成脱火，设计了如图所示的防脱火控制系统。

请问：1、这时一个说明类型的过程控制系统？
2、调节阀应选气开，还是气关？
3、两个调节器应选何种作用？
15、某生产过程中，冷物料通过加热炉加热，根据工艺要求，需对热物料的炉出口温度进行严格控制，在运行时
发现燃料压力波动大，并且是一个主要扰动。

请回答下列问题
1、要满足工艺要求，最好应采用什么形式的控制系统？
2、如何选择各控制量与被控量？为什么？
3、如何选择调节阀开关形式？调节器正反作用？
16、试通过列微分分程的办法，求单容水箱液位对流入水箱流量的传函
17、请说出分程调节的特点，并指出其设计要点
18、建模的有哪两种基本方法？各自的优缺点？
19、如何选择调节阀的流量特性？
四、计算：
某比值控制系统要求主动量与从动量的比值为1:2，主动量仪表量程为0-3600T/h，从动量仪表量程为0-2400T/h。

若采用单闭环控制系统，请画出控制点流程图，并求出比值系数。

五、综合题
1、某奶粉生产过程中干燥工艺如下，已知，乳液节流易结块，奶粉的质量取决于其含水量的大小，而含水量与干燥温度有单值对应关系，试设计一个单回路控制系统（控制奶粉质量）。

2、一个热交换器如图所示，用蒸汽将进入其中的冷水加热至一定温度，生产要求热水温度要保持定值（t+1℃），请设计一个单回路控制系统。

3、为防止加热炉出口温度控制系统阀后压力过高造成脱火，试设计防脱火控制系统
4、有一蒸汽加热设备利用蒸汽将物料加热，并用搅拌器不停地搅拌物料，到物料达到所需的温度后排出。

试问：
1、影响物料出口温度的主要因素有哪些？
2、如果设计该温度控制系统，你认为被控量与操纵变量应选谁？为什么？
3、如果物料温度过低时会凝结，应如何选择调节阀的开、闭形式及调节器的正反作用？
5、某生产过程中，冷物料通过加热炉加热，根据工艺要求，需对热物料的炉出口温度进行严格控制，在运行时发现燃料压力波动大，并且是一个主要扰动，请设计该控制方案。

6、有一蒸汽加热设备利用蒸汽将物料加热，并用搅拌器不停地搅拌物料，到物料达到所需的温度后排出。

请设计该控制系统。

7、在现代生活中，人们要求洗一个舒服的澡，根据各人对水温的不同要求，可以分别调节图示水管中的冷、热水量。

请设计一个过程控制系统
2014年春季学期《过程控制系统》课程试卷A
（适用年级：11级专业：自动化）卷面总分100分
一、选择答案（36分）
1、过程控制系统是指连续生产过程的自动化，为保证满足生产的安全、高效、稳定运行。

一般由（）组成。

A调节器、执行器、变送器； B. 检测仪表、控制仪表；
C.被控过程、控制装置；
D.仪表、计算机控制系统；
2、过程数学模型是过程控制系统设计分析和应用的重要资料。

一般来说有下列（）方法。

A线性建模、非线性建模； B. 理论建模、过程辨识；
C.机理分析、数学计算；
D.实验、过程辨识；
3、对于控制系统的工程设计来说，控制方案的设计是核心。

主要内容不包括的是（）。

A被控变量、控制变量； B. 过程检测、控制仪表；
C.调节器的调节规律、正反作用；
D.控制系统的连锁、报警；
4、下列控制系统一定含有随动系统的是（）。

A前馈控制系统； B. 分程控制系统； C.选择性控制系统； D.串级控制系统；
5、某控制系统要求主动量与从动量的比值为3︰2，主动量仪表量程为0-720T/h，从动量仪表量程为0-500T/h。

则比值系数为（）。

A．3︰2；B．2︰3；C．24︰25；D．25︰54
6、某人在做实验时，在记录仪上得如下曲线，则（）
A；系统震荡偏大，应增大比例度：B：系统震荡偏大，应减小比例度：
C：系统阻尼偏大，应增大比例度： D：系统阻尼偏大，应减小比例度：
7、在用凑试法，整定PID参数时，正确的方法是（）
①、将T D置于0.25T I，增大比例度，直至达到满意效果。

（一般为4∶1衰减震荡）
②、将T D置于0.25T I，减小比例度，直至达到满意效果。

③、将比例度放大1.2倍，T D=0，T I由小到大凑试，直至达到满意效果。

④、先使调节器T I=∞、T D=0，调比例度，使系统的过度过程达到满意效果。

⑤、将比例度放大1.2倍，T D=0，T I由大到小凑试，直至达到满意效果。

A ④、②、①
B ①、②、⑤
C ④、③、①
D ④、⑤、②
8、某人在将简单温度控制系统投入运行，正常顺序为（）
①、选择合适的PID参数，正反作用
②、将显示仪表投入运行。

③、将现场手动阀关闭，同时用手操器缓慢打开调节阀。

④、检查现场仪表的电源、管路等。

A ④、②、①、③
B ④、②、③、①
C ④、③、②、①
D ④、③、①、②
9、在现代生活中，人们要求洗一个舒服的澡，根据各人对水温的不同要求，可以分别调节图示水管中的冷、热水量。

则该过程控制系统应选（）控制系统。

A.选择性；
B.分程；
C.比值；
D.无法确定；
10、上题中热水门应采用（）
A.气开调节阀；
B.气关调节阀；
11、有一蒸汽加热设备利用蒸汽将物料加热，并用搅拌器不停地搅拌物料，到物料达到所需的温度后排出。

则控制系统控制参数应选（）。

A.冷物料流量；B物料出口温度； C.蒸汽流量； D.搅拌器转速；
12、上题中，调节器应选（）
A..正作用；
B. 反作用；
二、简答题（28分）
1、前馈控制系统与反馈控制系统相比，有何优点？如何选择前馈变量？
2、某过程矩型脉冲响应曲线如下，试用作图法求其传函（假设为一阶系统）。

3、某控制系统结构框图如下。

请问：1、这时一个什么类型的过程控制系统？
2、如果阀门开度过大，系统危险增大，则
调节阀应选气开，还是气关？
3、若根据调节阀选择原则与上题的选择矛盾，
应该如何处理？
三、某生产过程中，冷物料通过加热炉加热，根据工艺要求，需对热物料的炉出口温度进行严格控制，在运行时发现燃料压力波动大，并且是一个主要扰动。

请回答下列问题（20分）
4、要满足工艺要求，最好应采用什么形式的控制系统？
5、如何选择各控制量与被控量？为什么？
6、如何选择调节阀开关形式？调节器正反作用？
7、如果燃料压力高，容易已出现安全事故，在不采用连锁的情况下，最好采用什么控制系统？
四、一个热交换器如图所示，用蒸汽将进入其中的冷水加热至一定温度，生产要求热水温度要保持定值（t+1℃），请设计一个单回路控制系统。

（16分）。