过程装备控制技术及应用复习题

第一章

1.简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动(干扰)量、设定(给定)值和偏差的含义?

答:自动控制系统中常用的几个术语其含义是:

被控对象：自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。

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，用以克服干扰的影响，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变量变化的因素。

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。

3.自动控制系统主要由哪些环节组成?各部分的作用是什么?

答：自动控制系统主要由两大部分组成。一部分是起控制作用的全套自动化装置，对于常规仪表来说，它包括检测元件及变送器、控制器、执行器等;另一部分是受自动化装置控制的被控对象。

在自动控制系统中，检测元件及变送器用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号（如气压信号或电压、电流信号等)。控制器将检测元件及变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号(如气压信号或电流信号)发送给执行器。执行器能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变流入(或流出)被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。

4。什么是自动控制系统的过渡过程?在阶跃扰动作用下，其过渡过程有哪些基本形式?哪些过渡过程能基本满足控制要求?

答: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。

过渡过程中被控变量的变化情况与干扰的形式有关。在阶跃扰动作用下，其过渡过程曲线有以下几种形式。

①发散振荡过程如图1-3 (a)所示。它表明当系统受到扰动作用后。被控变量上下波动，且波动幅度逐渐增大，即被控变量偏离设定值越来越远，以至超越工艺允许范围。

②非振荡发散过程如图1-3 (b)所示。它表明当系统受到扰动作用后，被控变量在设定值的某一俩作非振荡变化，且偏离设定值越来越远，以至超越工艺允许范围。

③等幅振荡过程如图1-3(c)所示。它表明当系统受到扰动作用后，被控变量作上下振幅恒定的振荡，即被控变量在设定值的某一范围内来回波动，而不能稳定下来。

④衰减振荡过程如图1-3(d)所示。它表明当系统受到扰动作用后，被控变量上下波动，且波动幅度逐渐减小，经过一段时间最终能稳定下来。

⑥非振荡衰减过程如图1-3(e)所示。它表明当系统受到扰动作用后，被控变量在给定值的某一侧作缓慢变化，没有上下波动，经过一段时间最终能稳定下来。

在上述五种过渡过程形式中，非振荡衰减过程和衰减振荡过程是稳定过程。能墓本满足控制要求。但由于非振荡衰减过程中被控变量达到新的稳态值的进程过于缓慢，致使被控变量长时间偏离给定值，所以一般不采用。只有当生产工艺不允许被控变量振荡时才考虑采用这种形式的过渡过程。\

5、衰减振荡过程的品质指标有哪些?各自的含义是什么?

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。其各自的含义是:

最大偏差：是指过渡过程中被控变量偏离设定值的最大数值。

衰减比：是指过渡过程曲线上同方向第一个波的峰值与第二个波的峰值之比。

余差：是指过渡过程终了时，被控变量所达到的新的稳态值与设定值之间的差值。

过渡时间：是指控制系统受到扰动作用后，被控变量从原稳定状态回复到新的平衡状态所经历的最短时间。

振荡周期(或频率)：是指过渡过程同向两波峰(或波谷)之间的间隔时间，其倒数为振荡频率。

6，什么是自动控制系统的方块图?它与工艺管道及控制流程图有什么区别?

答:自动控制系统的方块图是由传递方块、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。其中每一个方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。而工艺管道及控制流程图则是在控制方案确定以后，根据工艺设计给出的流程图，按其流程顺序标注有相应的测量点、控制点、控制系统及自动信号、连锁保护系统的图。在工艺管道及控制流程图上设备间的连线是工艺管线，表示物料流动的方向，与方块图中线段的含义截然不同。

1．图1-6所示为一自力式贮槽水位控制系统。

(1)指出系统中被控对象、被控变量、操纵变量是什么?

(2)试画出该系统的方块图。

(3)试分析当出水量突然增大时，该系统如何实现水位控制的?

解:(1)该系统中贮槽为被控对象;贮槽中水的液位为被控变量;进水流量为操纵变量。

(2)贮槽水位控制系统方块图如图1-7所示。

(3)当贮槽的出水量突然增大，出水量大于入水量。使水位下降，浮球随之下移，通过杠杆装置带动针形阀下移，增大了进水量，使出水量与入水量之差随之减小水位下降变缓，直至进水量与出水量又相等，水位停止下降，重新稳定，实现了水位控制。

2.在石油化工生产过程中，常常利用液态丙烯汽化吸收裂解气体的热量，使裂解气体的温度下降到规定的数值上。图1-8是一个简化的丙烯冷却器温度控制系统。被冷却的物料是乙烯裂解气，其温度要求控制在（15 1.5）℃，如果温度太高，冷却后的气体会包含过多的水分，对生产造成有害影响;如果温度太低，乙烯裂解气会产生结晶析出，堵塞管道。

(1)指出系统中被控对象、被控变量和操纵变量各是什么?

(2)试画出该控制系统的组成方块图。

(3)试比较图1-8及它的方块图，说明操纵变量的信号流向与物料的实际流动方向不同。

解：(1)在丙烯冷却器温度控制系统中，被控对象为丙烯冷却器;被控变量为乙烯裂解气的出口温度;操纵变量为气态丙烯的流量。

(2)该系统方块图如图1-9所示。

(3)在图1-8中，气态丙烯的流向是由丙烯冷却器流出。而在方块图中，气态丙烯作为操纵变量，其信号的流向是指向丙烯冷却器的。

3.图1-10所示是一反应器温度控制系统示意图。A, B两种物料进人反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度保持不变。图中TT表示温度变送器，TC表示温度控制器。试画出该温度控制系统的方块图，并指出该控制系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量变化的扰动各是什么?

解：反应器温度控制系统中被控对象为反应器;被控变量为反应器内温度;操作变量为冷却水流量;干扰为A, B物料的流量、温度、浓度、冷却水的温度、压力及搅拌器的转速等。反应器的温度控制系统的方块图如图1-11所示。

4、某发酵过程工艺规定操作温度为(40士2) C。考虑到发酵效果，控制过程中温度偏离给定值最大不能

超过6 ℃。现设计一定值控制系统，在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图1-12所示.试确定该系统的最大偏差、衰减比、余差、过渡时间(按被控变量进入±2%)新稳态值即达到稳定来确定)和振荡周期等过渡过程指标，并回答该系统能否满足工艺要求?

解：由反应曲线可知:

最大偏差A=45一40=5 'C 余差C=41一40=1℃

衰减比 第一个波峰值B =45一41=4℃ 第二个波峰值B' = 42一41=1℃

第二章

3、描述简单对象特性的参数有哪些?各有何物理意义?

答：描述对象特性的参数分别是放大系数K 、时间常数T 、滞后时间τ

放大系数K ：放大系数K 在数值上等于对象处于稳定状态时输出的变化量与输入的变化量之比，即

由于放大系数K 反映的是对象处于稳定状态下的输出和输入之间的关系.所纵放大系数是描述对象静态特性的参数。

时间常数T ：时间常数是指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始速度变化，达到新的稳态值所需的时间。或当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新的稳态值

的63.2 %所需时间。

时间常数T 是反映被控变量变化快慢的参数。因此它是对象的一个重要的动态参数。

滞后时间τ：滞后时间τ是纯滞后时间o τ和容量滞后c τ的总和。

输出变量的变化落后于输入变量变化的时间称为纯滞后时间，纯滞后的产生一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间引起的。容量滞后一般是因为物料或能量的传递需要通过一定的阻力而引起的。

滞后时间τ也是反映对象动态特性的重要参数。

4.什么是控制通道和扰动通道〔干扰通道)?对于不同的通道，对象的特性参数(K 、T 、τ）对控制有什么不同的影响?

答：对于一个被控对象来说，输入量是扰动量和操纵变量，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, τ)对控制作用的影响是不同的。

对于控制通道:

放大系数K 大，操纵变量的变化对被控变量的影响就大，即控制作用对扰动的补偿能力强，余差也小;放大系数K 小，控制作用的影响不显著，被控变量的变化缓慢。但K 太大，会使控制作用对被控变量的影响过强，使系统的稳定性下降。

在相同的控制作用下，时间常数T 大，则被控变量的变化比较缓慢，此时对象比较平稳，容易进行控制，但过渡过程时间较长;若时间常数'I'小，则被控变量变化速度快，不易控制。时间常数太大或大小，在控制上都将存在一定困难，因此，需根据实际情况适中考虑。

滞后时间τ的存在，使得控制作用总是落后于被控变量的变化，造成被控变量的最大偏差增大，控制质量下降。因此，应尽量减小滞后时间τ。

对于扰动通通道;

放大系数K 大对控制不利，因为，当扰动频繁出现且幅度较大时，被控变量的波动就会很大，使得最大

偏差增大;而放大系数K小，既使扰动较大，对被控变量仍然不会产生多大影响。

时间常数T大，扰动作用比较平缓，被控变量变化较平稳，对象较易控制。

纯滞后的存在，相当于将扰动推迟 时间才进入系统，并不影响控制系统的品质;而容量滞后的存在，则将使阶跃扰动的影响趋于缓和，被控变量的变化相应也缓和些。因此，对系统是有利的。

1.图2-1所示RC电路，设输入变量为V

i 输出变量为V

，试列写出该对象输出与输入变量之间的微分方程。

解:对象的输出变量为V0，输人变量为V i 根据基尔霍夫定律可得:

V.

i

=iR+V o (1)

中间变量为i，因为: (2)

消除中间变量，将(2)式代入(1)得: （3）

(3)式即为RC电路的微分方程。

4.图2-1所示RC 电路，若已知R=5, C=2.

(1}试绘出V

i

突然由0阶跃变化到5V时，V。的变化曲线。

(2)计算出t=T, t=2T, t=3T时的V。

解：(1)由题意，描述RC电路特性的方程式为:

方程的解为:

由方程解得到如下数据:

据此，可有如下曲线:

5。为了测定某物料干燥简的对象特性，在to时刻突然将加热蒸汽量从25m3/h增加到28m3/h,物料出口温度

记录仪得到的阶跃响应曲线如图2-4所示。试写出描述物料干燥筒特性的微分方程(温度变化量作为输出变量，加热蒸汽量的变化量作为输入变量;温度测量仪表的测量范围0---200C;流量测量仪表的测量范围0~40m/h)。

1.已知某化学反应器的特性是具有纯滞后的一阶特性，其时间常数为4. 15。放大系数为8.5，纯滞后时间为3.5，试写出描述该对象特性的一阶微分方程式。

答：y为输出变量，x为输人变量：4.15dy (t+3.5) /dt十y (t+3. 5) =8- 5x (t)

2. RC电路如图2-5所示。Vi为输人量，V。为输出量。在时间t=。时，闭合开关K.电容开始充电。此时，电压V。随时间的变化规律为:

答：

4.某被控对象用实验方法测取对象特性，现得到如图2-7所示的响应曲线，试从图中求出对象的放大系数K、时间常数T及纯滞后时间r

答：

第三章

2.什么叫仪表的基本误差、测量误差和附加误差?有何区别?

答：仪表的基本误差是指在规定条件下仪表的误差。仪表在制造厂出厂前，都要在规定的条件下进行校验。规定条件一般包括环境温度、相对湿度、大气压力、电源电压、电源频率、安装方式等.仪表的基本误差是仪表本身所固有的，它与仪表的结构原理，元器件质量和装配工艺等因素有关，基本误差的大小常用仪表的精度等级来表示。

使用仪表测量参数时，侧量的结果不可能绝对准确。这不仅因为仪表本身有基本误差，而且还因为从开始测量到最后读数，要经过一系列的转换和传递过程，其中受到使用条件、安装条件、周围环境等一系列因索影响，也要产生一定的误差。所以在很多情况下，仪表的显示数值与标准值(真实值)之间存在着一个差值，这个差值称为测量误差。

通常情况下，仪表的侧量误差大于基本误差，因为测量过程还产生一些附加误差。

附加误差是仪表在非规定的参比工作条件下使用时另外产生的误差。如电源波动附加误差，温度附加误差等。

3、什么是仪表的反应时间?用什么方法表示?

答：当用仪表对被测量进行测量时，被测量突然变化以后，仪表指示值总要经过一段时间后才能准确地显示出来。反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快地反应出参数变化的品质指标。反应时间的长短，实际上反映了仪表动态特性的好坏。反应时间的表示方法有两种。

(1)当输入信号突然变化一个数值后，输出信号将由原始值逐渐变化到新稳态值。仪表的输出信号(即指示值)由开始变化到新稳态值的63.2%所用的时间，即为反应时间。

(2)用变化到新稳态值的95%所用的时间来表示反应时间。

11.简述压阻式压力传感器的工作原理及特点。

答：压阻式压力传感器是基于单晶硅的压阻效应而工作的。当压力变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化，再由桥式电路获得相应的电压输出信号。

它的特点是精度高、工作可靠、频率响应高、迟滞小、尺寸小、重量轻、结构简单等。更可适应于恶劣的环境条件下工作，便于实现显示数字化。

20、试简述电磁流量计的工作原理及其特点。

答：电磁流量计是基于电磁感应定律工作的。它是将流体的流速转换为感应电势的大小来进行测量的。

电磁流量计的特点有;

(1)电磁流量计由于没有可动部件和插入管道的阻力件，没有使流体收缩和改变流体的流束，所以压力损失小，也很少堵塞.对测量导电性液体是较为适用的。另外.由于电磁流量计的衬里和电极是防腐的，所以也用来测量腐蚀性介质的流量。

(2）电磁流量计流速测量范围很宽((0. 5~10m/s)，口径从lmm到2m以上，反应快、惰性小。可用于测量脉动流体、双相流体以及灰浆等含固体颗粒的液体流量。

25.什么是液位测量时的零点迁移问题?怎样进行迁移?其实质是什么?

答:在使用差压变送器测量液位时，一般压差态ρ

?与液位高

度H之间的关系为:△P=Hρg.这就是一般的“无迁移”的情况。

当H=0时，作用在正、负压室的压力是相等的。

实际应用中，有时为防止容器内液体和气体进入变送器而造

成管线堵塞或腐蚀，并保持负压室的液柱高度恒定，在变送器正、

负压室与取压点之间分别装有隔离罐，并充以隔离液。如图3-7

所示。设被测介质密度为ρ

1，隔离液密度为

2

ρ，此时正、负压

室的压力分别为:

正、负压室间的压差为:

I

=20mA

可调节仪表上的迁移弹簧，以抵消固定压差的作用，此为“零点迁移”方法。这里迁移弹簧的作用，其实质就是改变测量范围的上、下限，相当于侧量范围的平移，它不改变量程的大小。

26.“正迁移”和“负迁移”有什么不同?如何判断?

答:正、负迁移的区别在于,负迁移时，当H=0时，固定压差正

迁移时，当H=0时，固定压差

正、负迁移的判断如下:当H=0时，若△p0,则为正迁移。

36、热电偶温度计为什么可以用来测量温度？它由哪几部分组成?各部

分有何作用?

答：热电偶温度计是根据热电效应这一原理来测量温度的。

热电偶温度计由三部分组成:热电偶、测量仪表、连接热电偶和测

量仪表的导线。

热电偶是系统中的测温元件，测量仪表3是用来检测热电偶产生

的热电势信号的，可以采用动圈式仪表或电位差计，导线2用来连接

热电偶与测量仪表。为了提高测量精度，一般都要采用补偿导线和考

虑冷端温度补偿。

38.用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿?其冷端温度补偿的

方法有哪几种?

答：采用补偿导线后，把热电偶的冷端从温度较高和不稳定的地方，延伸到温度较低和比较稳定的操作室内，但冷端温度还不是0℃。而工业上常用的各种热电偶的温度一热电势关系曲线是在冷端温度保持为0℃的情况下得到的，与它配套使用的仪表也是根据这一关系曲线进行刻度的，由于操作室的温度往往高于0℃，而且是不恒定的，这时，热电偶所产生的热电势必然偏小，且测量值也随冷端温度变化而变化，这样测量结果就会产生误差。因此，在应用热电偶测温时，又有将冷端温度保持为0℃，或者进行一定的修正才能得到准确的测量结果。这样做，就称为热电偶的冷端温度补偿。

冷端温度补偿的方法有以下几种:(1）冷端温度保持为0℃的方法;(2)冷端温度修正方法;（3)校正仪表零点法;(4)补偿电桥法;(5)补偿热电偶法.

37.常用的热电偶有哪儿种?所配用的补偿导线是什么?为什么要使用补偿导线?并说明使用补偿导线时要注意哪几点?

答：工业上常用的热电偶有如下几种:

铂铑30-铂铑6热电偶(也称双铂铑热电

偶);铂铑10-铂热电偶;镍铬一镍硅(镍铬-

镍铝)热电偶;镍铬一康铜（镍铬一铜镍)热

电偶。

在实践中，人们找到了适合与各种型

号的热电偶配用的补偿导线。详见下表;

由热电偶测温原理知道，只有当热电偶冷

端温度保持不变时，热电势才是被测温度

的单值函数。在实际应用中，由于热电偶的工作端与冷端离得很近，而且冷端又暴露在空间，易受到周围环境温度波动的影响，因而冷端温度难以保持恒定。当然也可以把热电偶做得很长，使冷端远离工作端，但是这样做会多消耗许多贵重金属材料口解决这一间题的方法是采用一种专用导线，将热电偶的冷端延伸出来，这种专用导线称为“补偿导线”。在使用热电偶补偿导线时，要注意型号相配，极性不能接错，热电偶与补偿导线连接端所处的温度不应超过100℃

39.试述热电偶温度计、热电阻温度计各包括哪些元件和仪表? 输入、输出信号各是什么?

答：热电偶温度计包括感温元件热电偶、补偿导线及铜线和测量仪表。

热电偶温度计是把温度的变化通过测温元件热电偶转化为热电势的变化来侧量温度的。所以，其输入信号是温度，输出信号是热电势。

热电阻温度计包括感温元件热电阻、连接导线和显示仪表。

热电阻温度计是把温度的变化通过测温元件热电阻转换为电阻值的变化来测量温度的。所以，其输入信号是温度，输出信号是电阻值。

1，什么叫绝对误差、相对误差和引用误差?

解：（1）绝对误差对同一参数进行测量时，仪表指示值x与标准表的指示值之差称为绝对误差，即=

?

x

x-

。

标准表的指示值x。称作为标准值或真实值。

绝对误差的单位与指示值的单位相同，有正、负之分。符号为“+”时，表示指示值高

于标准值;符号为“一”时，表示指示值低于标准值.

（2）相对误差绝对误差的大小并不能完全精确地判断测量的准确程度。原因是，同样的绝对误差，相对于很大的被测量来说是小的，甚至可以忽略不计，但相对较小的被测量来说，则是很大的，应引起足够多的重视，这样就引出了相对误差。说，仪表某点指示值的相对误

差δ就是该点的绝对误差与该点的标准值之比的百分数，可表示为:

相对误差没有单位

（3）引用误差即折合误差，又称相对百分误差。它是校验过程中仪表的最大绝对误差相对仪表标尺范围（量程范围）的百分数。

5.什么是仪表的精度和精度等级，怎样进行计算?

解:仪表的精度是衡量仪表准确程度的一个品质指标。精度是相对百分误差的最大值，去掉百分号(%)可确定仪表的精度等级K。每台仪表都有自己的精度和精度等级，例如某台仪表在说明书中给出精度为士1.5%，相应的在仪表的刻度盘上标出精度等级1. 5o

我国仪表精度等级常用的有以下几种:

仪表的精度等级愈小侧量精度愈高。它是仪表本身固有的技术指标。

知道仪表的精度等级和量程范围就可算出仪表允许的最大绝对误差。反之，知道允许的最大绝对误差和量程范围，就可以求出仪表的精度等级。

10.在DDZ--- III型仪表中，为什么现场与控制室之间采用4~20mA电流信号，而控制室内部都采用1---5V 电压信号?

解:4~20mA电流信号适宜在现场和控制室之间远距离传输，可以避免传输导线上压降损失引起的误差。

1~5V电压信号适宜于控制室内部短距离联络，仪表之间可以并联连接，便于设计安装和维修。

42.用分度号为K的镍铬一镍硅热电偶测量温度，在没有采取冷端温度补偿的情况下，显示仪表指示值为500℃，而这时冷端温度为60℃。试问:实际温度应为多少?如果热端温度不变，设法使冷端温度保持在20℃;，此时显示仪表的指示值应为多少?

43、用K热电偶测某设备的温度，测得的热电势为20mV，冷端(室温)为25 `C，求设备的温度?如果改用E热电偶来测温时，在相同的条件下，E热电偶测得的热电势为多少?

44.现用一支镍铬一铜镍热电偶测某换热器内的温度，其冷端温度为30℃，显示仪表为动圈仪表(即XCZ-101），此仪表的机械零位为0℃，这时指示为400℃ ,若认为换热器内的温度为430℃，对不对?为什么?正确值为多

少?

查表可得:t=422℃.

由上面分析可看出，换热器的实际温度不是简单的仪表指示值与冷端温度之和。而是热电势之和。即仪

表指示值所对应的热电势E(t、30)加上热端为30℃、冷端为30C时的热电势，由此才能得到实际温度下的热

电势E (t,0)，这样查表即可得到实际温度t值。

第五章

1.试简述控制器在自动控制系统中的作用。

答：控制器是自动控制系统中的核心组成部分。它的作用是将被控变量的测量值与给定值相比较，产生一定的偏差，控制器根据该偏差进行一定的数学运算，并将运算结果以一定的信号形式送往执行器，以实现对被控变量的自动控制。

3.控制器的控制规律是指什么?常用的控制规律有哪些?

答：所谓控制器的控制规律是指控制器的输出信号p与输人偏差信号e之间的关系，即：P=f(e)=f (z-x) 式中 z——测量值信号; x—给定值信号;f——是指某种函数关系。

常用的控制规律有位式控制、比例控制(P)、积分控制(I).微分控制(D)以及它们的组合控制规律，例PI, PD, PID等。

5.什么是比例控制规律?它有什么特点?

答：比例控制规律(P)是指控制器的输出信号变化量p与输入偏差信号变化量e之间成比例关系，即p=Kp·e 式中Kp—比例放大系数。

比例控制的优点是反应快、控制及时，其缺点是当系统的负荷改变时，控制结果有余差存在。余差的产生是由比例控制本身的特性所决定的。这是由于比例控制器的P与e成一一对应关系，当负荷改变后，需要产

生一定的控制作用P，与之对应必然要有一定的偏差e存在。

比例控制规律是一种基本的控制规律。但它有余差存在，故只在对被控变量要求不高的场合，才单独使用比例控制作用

6.何为比例控制器的比例度?它的大小对系统过渡过程或控制质量有什么影响?

答:比例度是反映比例控制器的比例控制作用强弱的一个参数。在数值上比例度等于输入偏差变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数，用式子表示为:

式中δ—比例度、e—输入(偏差)变化量、 p—相应的输出变化量;

xrna、一xmin输入的最大变化量，即仪表的量程;

Pmax -- Pmin输出的最大变化量，即控制器输出的工作范围。

比例度也可以理解为使控制器的输出变化满刻度(也就是使控制阀从全关到全开或相反)时，相应所需的输入偏差变化量占仪表测量范围的百分数。

比例度δ越大，表示比例控制作用越弱。减小比例度，会使系统的稳定性和动态性能变差，但可相应地减小余差，使系统的静态准确度提高。

7.什么是积分控制规律?什么是比例积分控制规律?它有什么特点?

答：积分控制规律是指控制器的输出变量P与输入偏差e的积分成正比，即，

—积分比例系数。

式中K

1

在比例控制的基础上，再加上积分控制作用，便构成比例积分控制规律，其输出P与输

入e的关系为;

积分控制规律的特点是控制缓慢，但能消除余差。比例积分控制规律的特点是控制既及时，又能消除余差。

8.什么是微分控制与比例微分控制?它有什么特点?

答：微分控制规律是指控制器的输出变化量p与输入偏差e的变化速度成正比，即:式中T

D —微分时间

在比例控制的基础上。再加上微分控制作用，便构成比例微分控制规律。其输出p与输入e扩的关系为:

微分控制规律的特点是有一定的超前控制作用，能抑制系统振荡，增加稳定性(但微分作用不宜过强)。在控制系统中，一般不单独使用微分作用，而是与比例作用同时使用。如果要消除余差，就得再加上积分控制作用，构成比例积分微分三作用控制规律(PID)

9、什么是积分时间T

?它对系统过渡过程有什么影响?

1

答：积分时间T1，是用来表示积分控制作用强弱的一个参数。积分时间越小，表示积分控制作用越强，

数值上T ，式中K1是积分比例系数。

积分时间T 1的减小.会使系统的稳定性下降，动态性能变差.但能加快消除余差的速度。提高系统的静态准确度。

10、什么是微分时间T D ？它对系统过渡过程有什么影响?

答：微分时间是用来表示微分控制作用强弱的一个参数。微分时间T D 越大，表示微分控制作用越强。

增加微分时间T D ,，能克服对象的滞后，改善系统的控制质量，提高系统的稳定性。但微分时间不能太

14.与DDZ-II 型仪表相比，DDZ 一 III 型仪表有何特点?

答:其主要特点有;

(1)采用国际电工委员会(IEC)推荐的统一标准信号，现场传输信号为4~20mA DC: ,控制室内联络信号为1~5V DC;

(2)采用线性集成电路，使可靠性提高、维修工作量减少;

(3)由电源箱集中统一供给24V DC 电源，并有蓄电池作为备用电源;

(4)结构合理、功能多样;

(5)整套仪表可构成安全火花型防爆系统。

1.目前在化工生产过程中的自动控制系统，常用控制器的控制规律有位式控制、比例控制、比例积分控制、比例微分控制和比例积分微分控制。试分别说明它们的输入输出关系·在阶跃输入下的响应、优缺点及使用场合。

分别说明比例、积分、微分控制对控制系统的作用。

答案：比例控制影响系统的动态特性和系统的稳定性；积分控制的作用是可以消除系统余差；微分控制可以提高系统的响应速度，克服对象容量滞后的影响。

第六章

1．气动执行器主要由哪两部分组成?各起什么作用?

答:气动执行器由执行机构和控制机构(阀)两部分组成。执行机构是执行器的推动装置.它根据控制信号(由控制器来)压力的大小产生相应的推力，推动控制机构动作，所以它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置.控制机构是指控制阀，它是执行器的控制部分，它直接与被控介质接触，控制流体的流量，所以它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置。

10.什么叫气动执行器的气开式与气关式?其选择原则是什么?

答:随着送往执行器的气压信号的增加，阀逐渐打开的称为气开式，反之称为气关式。气开、气关式的选择主要是由工艺生产上安全条件决定的。一般来讲，阀全开时，生产过程或设备比较危险的选气开式;阀全关时，生产过程或设备比较危险的应选择气关式。

14.试述电一气转换器及电一气阀门定位器在控制系统中的作用。

答:电一气转换器是将电信号转换为相应的气信号的一种装置。在控制系统中，如果所使用的控制器是电

动控制器，其输出信号为0~10mA DC或4 ~ 20mA DC，但所选择的执行器为气动执行器，其输入信号一般为20~100kPa。这时就需要采用电一气转换器，先将控制器的输出电信号转换为相应的气信号，才能为气动执行器所接受。

电一气阀门定位器除了能将电信号转换为气信号外，还能够使阀杆位移与送来的信号大小保持线性关系，即实现控制器来的输入信号与阀门位置之间关系的准确定位，故取名为定位器。定位器可以使用在阀的不平衡力较大或阀杆移动摩擦力较大等场合，同时还可以利用定位器来改变阀的流量特性，改变执行器的正、反作用。在分程控制中，利用定位器可以使阀在不同的信号段范围内作全行程移动。

4。图6-2表示一受压容器，采用改变气体排出量以维持容器内压力恒定，试间控制阀应选择气开式还是气关式?为什么?

解:在一般情况下，应选择气关式。因为在这种情况下，控制阀处于全

关时比较危险，容器内的压力会不断上升，严重时会超过受压容器的耐压

范围，以致损坏设备，造成不应有的事故。选择气关式，可以保证在气源

压力中断时，控制阀自动打开，以使容器内压力不至于过高而出事故.

5.图6-3表示一精馏塔的塔顶温度控制系统，试选择控制阀的气开、气关型式。

解:该系统的目的是通过改变回流量来维持塔顶温度恒定，其最

终目标是为了保证塔顶产品的成分(纯度)恒定。采用这种控制方案，

说明该精馏过程的操作中。对塔顶产品成分的要求是较高的，如果

塔顶产品的纯度不能达到一定要求，则说明没有达到精馏过程的预

定目标。回流量的大小将直接影响塔顶温度，也即影响塔顶产品的

纯度。如果回流量等于零，就会有大量不合格的产品从塔顶采出，

这是不介许的.从这一点考虑，回流量的控制阀处于全关状态比较危

险，所以应选择气关阀。当气源压力中断时，控制阀处于开启状态，

回流量很大，以避免大量不合格产品从塔顶采出。由于这时回流量

超过规定数值，使塔顶产品的纯度(轻组分)比要求的还要高，所以会造成一定的能量浪费，降低生产效率，但这是为了在事故状态下仍能保证产品质量所付的代价，是不可避免的。当然，以上关于控制阀开、关型式的选择只是从一般的情况来考虑的，不是绝对的，有时还要从工艺状况的综合考虑才能最终确定控制阀的气开、气关型式。

6、对于一台现有的气动薄膜式执行器，可以通过哪些方法来改变它的气开、气关型式？

解：一般可以通过下列三种方法来较方便地改变气动薄膜式执行器的气开、气关型式。图6-4是直通双座控制阀与执行机构的组合方式示意图。气动薄膜式执行器的气关、气开型式是由执行机构的正、反作用和控制阀的正装、反装组合而定的。其中图(a)、(d )都是气关阀，因为随着气压信号的增加，这两种情况下，阀芯与阀座之间的流通面积都是减小的，故是气关型控制阀。图(b),(c)都是气开阀，因为随着气压信号的增加，这两种情况下，阀

芯与阀座之间的流通面积都是增加的，故是气开型控制阀。

改变阀芯的正装、反装方式，可以改变控制阀的气开、气关型式。

例如图(a)的阀芯是正装的，为气关阀，如果将阀芯反装，便成了图

(b)，成了气开阀。同样如果将图(c)中的阀芯由正装改为反装，便成

了图(d),图(c)为气开阀，图(d)为气关阀。一般控制阀的阀芯与阀杆

是采用螺纹连接的，并用圆柱销固定，根据需要可以改变其连接方式，

这样就可以改变阀芯的正装、反装方式了。

在条件允许时，通过改变执行机构的正、反作用也可以改变控制

阀的气开、气关型式。当气体压力从膜片上方引进时，为正作用执行

机构，如果将气体压力改为从膜片下方引进，就可以将执行机构由正作用改为反作用，相应就可以改变控制阀的气开、气关型式。

另外，通过改变阀门定位器中的凸轮安装方式，可以改变引入膜头的气压信号的变化方向与控制器来的气压信号的变化方向之间的关系。例如控制器来的信号增加时.凸轮正装，膜头上的气压信号如果是增加的，若将凸轮反装，膜头上的气压信号就会减小。这样亦可以相应地改变控制阀的气开、气关型式。

第七章

1.何为简单控制系统?试画出简单控制系统的典型方块图。

答：所谓简单控制系统，通常是指由一个被控对象、一个检测元件及传感器(或变送器)、一个控制器和一个执行器所构成的单闭环控制系统，因此有时也称为单回路控制系统。

简单控制系统的典型方块图如图7-1所示。

5.试述自动控制系统中常用的控制规律及其特点和应用场合。

答:控制系统中常用的控制规律有比例(P)、比例积分(PI )、比例积分微分(PID)控

制规律。

比例控制规律是控制器的输出信号与它的输入信号(给定值与测量值的偏差)成比例。它的特点是控制及时，克服干扰能力强，但在系统负荷变化后，控制结果有余差。这种控制规律适用于对象控制通道滞后较小、负荷变化不大、对控制要求不高的场合。

比例积分控制规律是控制器的输出信号不仅与输入信号成比例，而且与输人信号对时间的积分成比例。它的特点是能够消除余差，但是积分控制作用比较缓慢、控制不及时。这种控制规律适用于对象滞后较小、负荷变化不大、控制结果不允许有余差存在的系统。

比例积分微分控制规律是在比例积分的基础上再加上微分作用，微分作用是控制器的输出与输入的变化速度成比例，它对克服对象的容量滞后有显著的效果。这种控制规律适用于对象容量滞后较大、负荷变化大、控制质量要求较高的系统。

6.为什么要考虑控制器的正、反作用?如何选择?

答:在控制系统中，要正确选择控制器的作用方向.即“正”、“反”作用。选择控制器的正、反作用的目的是使系统中控制器、执行器、对象三个环节组合起来，能在系统中起负反馈的作用。

选择控制器正、反作用的一般步骤是首先由操纵变量对被控变量的影响方向来确定对象的作用方向，然后由工艺安全条件来确定执行器的气开、气关型式，最后由对象、执行器、控制器三个环节作用方向组合后为“负”来选择执行器的正、反作用。

7.被控对象、执行器、控制器的正、反作用方向各是怎样规定的?

答:被控对象的正、反作用方向规定为:当操纵变量增加时，被控变量也增加的对象属于“正作用”的;反之，被控变量随操纵变量的增加而降低的对象属于“反作用”的。

执行器的作用方向由它的气开、气关型式来确定。气开阀为“正”方向;气关阀为“反”方向。

如果将控制器的输入偏差信号定义为测量值减去给定值，那么当偏差增加时，其输出也增加的控制器称为“正作用”控制器;反之，控制器的输出信号随偏差的增加而减小的称为反作用”控制器。

8.控制器参数整定的任务是什么?工程上常用的控制器参数整定有哪几种方法?

答:控制器参数整定的任务是:根据已定的控制方案，来确定控制器的最佳参数值(包括比例度 、积分时

间1T 、微分时间T D )，以便使系统能获得好的控制质量。

控制器参数整定的方法有理论计算和工程整定两大类，其中常用的是工程整定法。

属于控制器参数的工程整定法主要有临界比例度法、衰减曲线法和经验凑试法等。

1.图7-2所示为一蒸汽加热器温度控制系统。

(1)指出该系统中的被控变量、操纵变量、被控对象各是什么?

(2)该系统可能的干扰有哪些?

(3)该系统的控制通道是指什么?

(4)试画出该系统的方块图.

(5)如果被加热物料过热易分解时，试确定控制阀的气开、气关

型式和控制器的正、反作用。

(6)试分析当冷物料的流量突然增加时，系统的控制过程及各信

号的变化情况。

解:(1)该系统的被控对象是蒸汽加热器，被控变量是被加热物料的出口温度，操纵变量是加热蒸汽的流量。

(2)该系统可能的干扰有加热蒸汽压力;冷物料的流量及温度;加热器内的传热状况(例结垢状况);环境温度变化等。

(3)该系统的控制通道是指由加热蒸汽流量变化到热物料的温度变化的通道。

(4)方块图如图7-3所示。

(5)由于被加热物料过热易分解，为避免过热，当控制阀上气源中断时，应使阀处于关闭状态，所以控制阀应选气开型式。

由于加热蒸汽流里增加时，被加热物料出口温度是增加的.故该系统中的对象是属于“+”作用方向的。阀是气开型式，也属于“+”作用方向。为使系统具有负反馈作用，控制器应选“一”作用的，即反作用方向的。

(6)当冷物料流量突然增大时，会使物料出口温度T 下降。这时由于温度控制器TC 是反作用的，故当侧量值z 下降时，控制器的输出信号u 上升，即控制阀膜头上的压力上升。由于阀是气开型式的，故阀的开度增加，通过阀的蒸汽流量也相应增加，于是会使物料出口温度上升，起到因物料流量增加而使温度下降相反的作用，故为负反馈作用。所以该系统由于控制作用的结果，能自动克服干扰对被控变量的影响，使被控变量维持在恒定的数值上。

3.试确定图7-5所示系统中控制阀的气开、气关型式和控制器的正、反作用(图7-5为一冷却器出口物料温度

控制系统，要求物料温度不能太低，否则容易

结晶)。

解：由于被冷却物料温度不能太低，当控制阀

膜头上气源突然中断时，应使冷剂阀处于关闭

状态，以避免大量冷剂流入冷却器，所以应选

择气开阀型式。

当冷剂流量增大时，被冷却物料出口温度是下降的。故该对象为“一”作用方向的，而气开阀是“+”作用方向的，为使整个系统能起负反馈作用，故该系统中控制器应选“十”作用的。当出口温度增加时，控制器的输出增加，使控制阀开大，增加冷剂流量，从而自动地使出口温度下降，起到负反馈的作用。

4.图7-6为一液体贮槽，需要对液位加以自动控制。为安全起见，贮槽内液体严格禁止溢出，试在下述两种情况下，分别确定控制阀的气开、气关型式及控制器的正、反作用。

(1)选择流入量Q

为操纵变量;

i

为操纵变量。

(2)选择流出量Q

o

解：分两种情况:

(1)当选择流入量Q

为操纵变量时，控制阀安装在流入管线上，这

i

时，为了防止液体溢出，在控制阀膜头上气源突然中断时，控制阀应处

于关闭状态，所以应选用气开型式控制阀，为“+”作用方向。

增加时，被控变量液位是上升的，故对

这时。操纵变量即流入量Q

i

象为“十”作用方向。

由于控制阀与对象都是“十”作用方向，为使整个系统具有负反馈作用，控制器应选择反作用方向。

(2).当选择流出量Q。为操纵变量时，控制阀安装在流出管线上，这时，为防止液体溢出，在控制阀膜头上气源突然中断时。控制阀应处于全开状态，所以应选用气关型式控制阀。为“一”作用方向。

这时，操纵变量即流出量Q。增加时，被控变量液位是下降的，故对象为“一”作用方向。

以上这两种情况说明，对同一对象，其控制阀气开、气关型式的选择及对象的作用方向都与操纵变量的选择是有关的。

由于选择流次量Q。为操纵变量时，对象与控制阀都是“一”作用方向，为使整个系统具有负反馈作用，应选择反作用方向的控制器。

5.图7-7是锅炉的压力和液位控制系统的示意图。试分别确定两个控制系统中控制阀的气开、气关型式及控制器的正、反作用。

解：在液位控制系统中，如果从锅炉本身安全角度出发，主要是要

保证锅炉水位不能太低，则控制阀应选择气关型，以便当气源中断

时，能保证继续供水，防止锅炉烧坏;如果从后续设备〔例汽轮机)

安全角度出发。主要是要保证蒸汽的质量，汽中不能带液，那么就

要选择气开阀，以便气源中断时，不再供水，以免水位太高。本题

假定是属于前者的情况，控制阀选择为气关型，为“一”方向;当供

水流量增加时.液位是升高的，对象为“+”方向，故在这种情况下，

液位控制器LC应为正作用方向。当控制阀因需要选为气开型时，则

液位控制器应选为反作用方向。

在蒸汽压力控制系统中，一般情况下，为了保证气源中断时，能

停止燃料供给，以防止烧坏锅炉，故控制阀应选择气开型，为“十”

方向;当燃料量增加时，蒸汽压力是增加的，故对象为“+”方向。所以在这种情况下，压力控制器PC应选为反作用方向。

6.图7-8为一离心泵出口流量控制系统，试指出该系统中的被控

变量、操纵变量、对象各是什么?并说明流量控制器FC正、反作用的

选择方法。

解:该系统中的被控对象实质上只是由控制阀到流量检测元件间

汽车电子控制技术试卷答案..

《汽车电子控制技术》课程试卷 一、填空题（每空1分，共30分） 1、汽车发动机电子控制燃油喷射系统由、和三个子系统组成。 2、发动机电子控制燃油喷射系统按喷射时序可分为、和。 3、在汽车发动机电控系统中常用的传感器有：、转速传感器、曲轴位置传感器、、、、和车速传感器。 4、怠速控制的内容一般有：、和。 5、现代汽车常用的排放净化装置有：、和。 6、液力变矩器主要由、和组成。 7、ABS系统主要由、和三部分组成。 8、电子控制液压动力转向系统由、和组成。 9、根据碰撞类型，安全气囊可以分为和；根据气囊的数目可以分为、和多气囊。 二、判断题（每题1分，共10分） 1、大多数EFI系统采用的是外装式燃油泵。（） 2、在低温发动机起动暖机后，怠速空气调整器的通路打开，供给暖机时所需的空气量便进入进气歧管，此时发动机的转速较正常值高，称为高怠速。（） 3、曲轴位置传感器的作用是采集曲轴转角和发动机转速信号，以确定喷油时刻和点火时刻。（） 4、怠速修正时，当进气压力增大或发动机转速降低ＥＣＵ减少喷油量。（） 5、发动机电子点火提前角由基本点火提前角和修正点火提前角组成。（） 6、一般在液力变矩器中，泵轮的叶片数目应当等于涡轮的叶片数目，以使液力变矩器工作平稳。（） 7、制动压力调节器根据ABS ECU的指令来调节个各车轮制动器的制动压力。（） 8、自动变速器主要根据节气门信号和车速信号决定何时换档、换什么档。（） 9、在雨、冰、雪等路面条件下，不能使用循行驾驶系统。（） 10、当不是使用钥匙或摇控器打开行李箱盖时，报警系统将工作。（） 三、选择题（每题3分，共30分） 1、MPI是（）系统的简称。（）

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 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

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u 3.什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。 定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统。定值控制系统的作用是克服扰动对被控变量的影响，当输出信号变大时，反馈影响操纵变量使输出信号减小，反之则影响操纵变量是输出信号增大。可见定值控制系统满足闭环负反馈系统的要求。

过程控制工程试题考试题及其答案

过程控制工程试题 一、填空题（每空1分，共20分）： 的增加，控制作用增强，克服干扰的能力最1．随着控制通道的增益K 大， 系统的余差减小，最大偏差减小。 2．从理论上讲，干扰通道存在纯滞后，不影响系统的控制质量。 3．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。4．控制系统对检测变送环节的基本要求是准确、迅速和可靠。 5. 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。 6．防积分饱和的措施有对控制器的输出限幅、限制控制器积分部分的输出和积分切除法。 7．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。 8．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、简答题（每题6分，共24分）： 1、电气阀门定位器有哪些作用

答： ①改善阀的静态特性 ②改善阀的动态特性 ③改变阀的流量特性 ④用于分程控制 ⑤用于阀门的反向动作 2.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。 3. 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。 4. 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. 三、(10分)一个如图1所示的换热器,用蒸汽将进入其中的冷物料加热到一定温度,生产工艺要求热物料出口温度维持恒定(1 T≤ ?℃).试设计一简单温度控制系统,选择被控量和操纵量，画出其结构原理图，并选择调节器的控制规律。

过程装备控制技术和应用

一、一、填空题（25分） 1、1、工业生产对过程装备的基本要求是（）、（）和（） 等。 2、2、压差式流量计的核心部件是（），常见的节流装置有（）、 （）和（）等。 3、3、液位是指（），常用的液位计有（）、（）、（）等。 4、4、在PID调节器中，需要整定的参数为（）、（）和（）。 5、5、调节阀的选型主要包括（）、（）、（）和（）等 内容。 6、6、计算机在过程控制中的应用类型一般可分为（）、（）、 （）、（）等几种类型。 7、7、PLC的程序表达方式常采用（）、（）和（）等方法。 二、二、判断改正题（10分） 1、1、一单纯比例控制的液位对象，只要比例度选择的合适，系统就能跟踪 并最终稳定到设定值。( ) 2、2、自动调节系统中，滞后的存在总不利于调节的。（） 3、3、时间常数越大，表示对象受干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越 短。（） 4、4、控制系统中直接产生控制作用的是控制信号。（） 5、5、串联管路中，随S值下降，调节阀的等百分比流量特性畸变趋近于直 线特性。 三、三、简答题（20分） 1、1、何为调节器参数的工程整定法，并简述临界比例度法进行参数整定的 过程。 2、2、试简要分析计算机控制系统与常规模拟控制系统的异同点。 3、3、试简要分析本质安全防爆系统的防爆原理。 4、4、何为单容液位对象的自衡作用，并简要分析产生自衡作用的原因。 四、四、分析计算题（45分） 1、1、如图为一简单水槽液位控制系统，要求：（10分） （1）（1）画出本控制系统方框图。 （2）（2）系统被控变量、控制变量和检测变送环节各是什么？ （3）（3）系统调节机构的输入、输出量各是什么，属哪种调节规律，并推导出调节规律的数学表达式。

过程装备控制技术复习

过程装备控制技术复习 题型： 1、填空20分 2、判断10分 3、问答题20分 4、计算题50分 1、工业生产对过程装备控制的基本要求；过程装备控制的主要参数； 流程工业的四大参量 2、控制系统的组成，简单控制系统方框图、各组成环节及其输入、输 出、系统各参量的作用。（方框图中具体实现控制作用的变量） 3、控制系统的分类：按给定值、按输出信号的影响、按系统克服干扰 的方式。 4、控制系统过渡过程的定义；阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使 用特点；评价控制系统的性能指标的计算。 5、被控对象特性的定义；连续生产过程所遵循的两个最基本的关系； 单容液位对象的自衡特性；有自衡和无自衡作用单容液位对象的区别；被控对象特性的描述形式；一阶被控对象；描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响（区分控制通道和干扰通道）6、单回路控制系统参数选择的原则（被控变量、操纵变量、检测变送 环节）；基本的调节规律；位式、比例、积分、微分调节规律的调节原理（数学表达式）及其调节特点（简单水槽液位控制系统）；PID 调节器的参数整定：整定内容、整定方法（临界比例度法）。 7、复杂控制系统的分类；串级控制系统的工作原理、结构组成（主环、

副环、粗调、细、调）、工作特点、适用对象（串级控制系统的应用示例）；主、副回路的选择依据（让主要干扰位于副回路）； 8、前馈控制的控制原理（方框图）；一种前馈作用只能克服一种干扰； 前馈控制相较于反馈控制的特点；前馈-反馈控制系统 8、系统误差、随机误差和粗大误差的含义及减小误差的方法；仪表的 绝对误差、相对误差与引用误差；仪表的精度等级。（习题3-6 3-8）9、流量的概念；流量计的分类；压差式流量计的工作原理；结构上的 核心部件；常见的节流装置分类。 10、液位的概念；液位计的分类；静压式和电容式液位计的工作原理 10、变送器的作用、分类；气动变送器和电动变送器的区别；常用的标 准信号（电压、电流和气压信号）；常见的气动元件和组件；喷嘴-挡板机构的组成及工作原理；电动变送器输出信号与电源的连接方式及各自特点； 11、安全火花的定义；自动化仪表的防爆结构类型及各自特点；本质安 全防爆系统的构成及工作原理；齐纳安全栅的工作原理。 12、执行器按工作能源的分类；电动执行机构按照输入位移不同可分为 角行程和直行程两种；调节阀的理想流量特性和工作流量特性；常见的流量特性分类及其使用特点；管道串联时调节阀的工作特性； 调节阀的选型内容；调节阀的可调比。 13、为什么经常会出现电-气和气-电转换现象；常用的电-气转换部件； 电气转换器及电气阀门定位器的区别、作用及工作原理。 14、计算机控制系统的基本组成；计算机控制系统与常规模拟控制系统 的异同点；计算机在过程控制中的应用分类。 15、DDC是最基本的计算机控制系统；计算机控制系统PID算法与模

过程控制复习 判断题

1. 过程控制系统中，需要控制的工艺设备(塔、容器、贮糟等)、机器称为被控对象。（√） 2. 扰动量是作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。（×） 答案：扰动量是除操纵变量外作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。 3. 由调节器输出至被调参数间的所有环节称为干扰通道。（×） 答案：由调节器输出至被调参数间的所有环节称为调节通道。 4. 过程控制系统的偏差是指设定值与测量值之差。（√） 5. 由控制阀操纵，能使被控变量恢复到设定值的物料量或能量即为操纵变量。（√） 6. 按控制系统的输出信号是否反馈到系统的输入端可分为开环系统和闭环系统。（√） 7. 在闭环控制系统中，按照设定值的情况不同，可分为定值控制系统、前馈控制系统、程序控制系统。（×）答案：在闭环控制系统中，按照设定值的情况不同，可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。 8. 在一个定值控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态，也即被控变量变化率等于零的状态，称为系统的动态。（×） 答案：在一个定值控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态，也即被控变量变化率等于零的状态，称为系统的静态，静态是一种相对静止状态。 9. 对一个系统总是希望能够做到余差小，最大偏差小，调节时间短，回复快。（√） 10. 时间常数越小，被控变量的变化越慢，达到新的稳态值所需的时间也越长。（×） 答案：时间常数越大，被控变量的变化越慢，达到新的稳态值所需的时间也越长。 11. 时间常数指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新稳态值的63.2 %所需要的时间。（√） 12. 对干扰通道时间常数越小越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易。（×） 答案：时间常数越大越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易。 13. 放大倍数K 取决于稳态下的数值，是反映静态特性的参数。（√） 14. 对于控制通道来说希望τ越大越好，而对扰动通道来说希望τ适度小点好。（×） 答案：控制通道τ越小越好，而对扰动通道来说希望τ适度大点好 5. 对象特性放大系数Κm是动特性，时间常数Tm和滞后时间τm是测量元件和变送器的静态特性。（×）答案：对象特性放大系数Κm是静特性，时间常数Tm和滞后时间τm是测量元件和变送器的动特性。 16. 对纯滞后大的调节对象，为克服其影响，可引入微分调节作用来克服。（×） 答案：微分作用能起到超前调节的作用，但不能克服纯滞后。 17. 当调节过程不稳定时，可增大积分时间或加大比例度，使其稳定。（√） 18. 比例调节过程的余差与调节器的比例度成正比，比例度越大则余差越大。（√） 19. 临界比例度法是在纯比例运行下通过试验，得到临界比例度δK 和临界周期TK，然后根据经验总结出来的关系，求出调节器各参数值。（√） 20. 采用PID 调节器的条件是对象纯滞后较大。（×） 答案：采用PID 调节器的条件是对象纯滞后不能太大，否则应考虑采用其他控制方法。 21. 当生产不允许被调参数波动时，选用衰减振荡形式过渡过程为宜。（×） 答案：当生产不允许被调参数波动时，选用非周期衰减过程为宜。 22. 时间常数越小，对象受干扰后达到稳定值所需时间越短。（√） 23. 化工过程中，通常温度控制对象时间常数和滞后时间都较短。（×） 答案：化工过程中，通常温度控制对象时间常数和滞后时间都较大。应合理选择检测点。 24. 自动调节系统干扰通道放大倍数越大，则超调量越大；调节通道放大倍数越大，则超调量越小。（√） 25. 对象特性时间常数越长，则过程反应越快，易引起较长的过渡时间。（×） 答案：对象特性时间常数越长，则过程反应越慢，易引起较长的过渡时间。 26. 纯滞后时间长，将使系统超调量增加，干扰通道中纯滞后对调节品质没有影响。（√） 7. 测量滞后一般由测量元件特性引起，克服测量滞后的办法是在调节规律中增加积分环节。（×） 答案：微分作用能起到超前调节的作用，因此能克服纯滞后；积分作用能克服余差。

过程装备控制技术及应用答案

过程装备控制技术及应用试题 一、选择题（每题2分，共20分） 1、闭环控制系统是根据信号进行控制的。 A、被控量 B、偏差 C、扰动 D、给定值 2、 DDZ-皿型仪表采用国际标准信号，现场传输信号是（4?20mADC ），控制联络信号为1?5VDC。 （A）0 ?10mADC ; （B）4 ?20mADC ; （C）1 ?5VDC ; （D）1 ?10VDC。 3、对于PID调节器（I的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差）。 （A）I的作用是减小动态偏差、D的作用是消除静态偏差；（B）l的作用是消除静态偏差、D的作用是消除动态偏差；（C）l的作用是消除动态偏差、D的作用是减小静态偏差；（D）l的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差。 4、因为（微分动作）对于干扰的反应是很灵敏的。因此，它常用于温度的调节，一般不能用于压力、流量、液位的调节。 （A）比例动作；（B）积分动作；（C）微分动作；（D）比例积分。 5、调节系统中用临界比例带法整定参数的具体方法是（先将Ti置最大，TD置最小，SP置较大）。 （A）先将Ti置最大，TD置最小，SP置较大；（B）先将Ti置最小，TD置最大，SP置较大；（C）先将Ti置最小，TD 置最小，SP置较小；（D）先将Ti置最小，TD置最小，SP置较大。 6、调节对象在动态特性测试中，应用最多的一种典型输入信号是（阶跃函数）。 （A）阶跃函数；（B）加速度函数；（C）正弦函数；（D）指数函数。 7、霍尔压力变送器是利用霍尔效应把压力作用下的弹性元件位移信号转换成（电动势）信号，来反应压力的变化。 （A）电流；（B）相位；（C）电动势；（D）以上都是 8、要使PID调节器为比例规律，其积分时间Ti和微分时间TD应设置为（^、0 ）。 （A）g 汽（B）g 0 ；（C）0、0；（D）0、g 9、动态偏差是指调节过程中（被调量与给定值）之间的最大偏差。 （A）被调量与调节量；（B）调节量与给定值；（C）被调量与给定值；（D）以上都不是 10、需要知道对象的动态特性，才能进行参数整定的工程方法是____________ 。 A、临界比例带法 B、衰减曲线法 C、响应曲线法 D、广义频率法 二、填空题（每空2分，共30分） 1、工业生产对过程装备的基本要求是________________ 、_____________ 、__________ （安全性；经济性；稳定 性）等 2、在阶跃干扰作用下，自动控制系统的过度过程有哪几种基本形 式_____________ 、_____________ 、__________ 、 __________ 。①发散振荡过程② 等幅振荡过程③衰减 振荡过程④非振荡的单调过程

汽车电子控制技术期终试卷A及答案卷

XXXXXX学校 2015 —2016 学年第一学期 班级 汽车电子控制技术学科期末试卷A 成绩 一、选择题(本大题共15小题，每小题2分，共30分) 1．自动变速器主要有液力变矩器、齿轮变速器和（）组成。 （A）液压控制系统（B）离合器（C）液压油泵（D）制动器2．从部件上看，电控汽油喷射系统主要由（）三部分组成。 （A）进气系统、节气门、ECU （B）供油系统、进气系统、ECU （C）进气系统、汽油喷射系统、节气门 （D）化油器、进气系统、ECU 3．汽车电器系统特点是（）。 （A）低压、直流、单线制 （B）直流、单线制、负极搭铁 （C）低压、单线制、负极搭铁 （D）低压、直流、单线制、负极搭铁。 4．汽车中电子控制单元又称：（）。 （A）CPU （B）ECU （C）ABS （D）ASR 5．电子控制点火系统由（）直接驱动点火线圈进行点火。 （A）ECU （B）点火控制器（C）分电器（D）转速信号 6．只有在变速器的换挡杆位位于（）档位时，才能起动发动机。 （A）D档（B）L档（C）R档（D）P档 7.直接测量方式电控系统采用（），直接测量出单位时间汽油发动机吸入空气的质量流量或体积流量，然后根据发动

机转速，计算每一工作循环吸入的空气量。 （A）空气流量计（B）进气歧管压力传感器（C）氧传感器（D）上述都不对 8.一般来说，缺少了()信号，电子点火系将不能点火。 （A）进气量（B）水温（C）转速（D）上止点 9．对喷油量起决定性作用的是( )。 （A）空气流量计(B）水温传感器(C）氧传感器(D）节气门位置传感器 10．采用三元催化转换器必须安装( )。 （A）前氧传感器(B）后氧传感器(C）前、后氧传感器(D）以上都不对11．.不是汽车安全系统的是（）。 （A）安全气囊（B）安全带（C）自动空调系统（D）防抱死制动系统 12．照明系统中，灯光光色不是为白色的是（）。 （A）前照灯（B）雾灯（C）倒车灯（D）牌照灯 13.电子控制电动式转向系统采用（）。 （A）液压装置（B）电动机（C）气动装置（D）电磁阀 14．发动机工作时，ECU根据发动机（）信号确定最佳闭合角。 （A）转速信号（B）电源电压（C）冷却液温度（D）A和B 15．车轮速度传感器出现故障，以下( )项不可能是故障原因。 （A）传感头脏污（B）传感头与齿圈间隙不符要求 （C）线圈断路（D）制动盘磨损严重 二、填空题（本大题共7小题，每空1分，共15分） 1、电控燃油喷射系统根据工作情况总体上可分

过程装备控制技术及应用期末考试试卷

1.1.1生产过程自动化系统所包含的内容：自动检测系统：采用检测仪表（如热电偶、热电阻、压力传 感器等）对温度、压力、流量、液位等进行测量，自动控制的依据 ?信号连锁系统：信号连锁系统是一种安全装置，包括信号报警和联锁保护，信号连锁系统的作用， 在事故发生前，自动发出声光报警信号，引起操作员的注意以便及早采取措施 ?自动操作系统：按预先规定的程序周期性操作（如PLC程序控制） ?自动控制系统：根据实际的工艺参数变化进行自动调节（如PID调节期、计算机数控等） 1、工业生产对过程装备的基本要求是（安全性；经济性；稳定性）等。 2、压差式流量计的核心部件是（节流装置），常见的节流装置有（孔板；喷嘴；文都利管）等。 3、液位是指（容器内液体介质液面的高低），常用的液位计有（浮力式；静压式；电容式；光纤式） 4、在PID调节器中，需要整定的参数为（比例度；积分时间；微分时间）。 5、调节阀的选型主要包括（阀的口径选择；型式选择；固有流量特性选择；材质选择）等内容。 6、计算机在过程控制中的应用类型一般可分为（直接数字控制系统；监督控制系统；分级控制系统； 集散控制系统）等几种类型。 7、PLC的程序表达方式常采用（梯形图；语句表；逻辑功能图）等方法。 判断1、一单纯比例控制的液位对象，只要比例度选择的合适，系统就能跟踪并最终稳定到设定值。(错误。单纯的比例控制不可能消除余差) 2、自动调节系统中，滞后的存在总不利于调节的。（错误。控制通道的滞后总是不利的，但干扰通道 中的容量滞后可以缓和干扰的影响，对控制系统有利。） 3、时间常数越大，表示对象受干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越短。（错误。时间常数越大， 表示对象受干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越长） 4、控制系统中直接产生控制作用的是控制信号。（错误。控制系统中直接产生控制作用的是操纵变量。） 5、串联管路中，随S值下降，调节阀的等百分比流量特性畸变趋近于直线特性。正确 三、简答题1、何为调节器参数的工程整定法，并简述临界比例度法进行参数整定的过程。1、所谓的 工程整定法，就是避开被控对象的特性和数学描述，在被控对象运行时，直接在控制系统中，通过改变调节器参数，观察被控变量的过渡过程，来获取调节器参数的最佳数值。临界比例度法整定参数的步骤是：首先将调节器的积分、微分作用全部去除，在纯比例作用调节比例度，直至得到等幅振荡的阶跃干扰过渡过程，此时的比例度和振荡周期称为临界比例度和临界周期，最后按照相应的经验公式计算出调节器各参数的整定数值。临界比例度法参数整定是以闭环系统得到4:1衰减比，且有合适的超调量为目标的。 2、试简要分析计算机控制系统与常规模拟控制系统的异同点。2、计算机直接控制系统与常规模拟控 制系统的基本结构相同，有关调节原理和调节过程也相同，都是基于“检测偏差、纠正偏差”的控制原理。不同之处在于计算机控制系统中，控制器对控制对象的参数、状态信息的检测和控制结果的输出在时间上是断续的，对检测信号的分析计算是数字化的，而在模拟控制系统中则是连续的。 3、试简要分析本质安全防爆系统的防爆原理。3、本质安全防爆型是指在正常和故障状态下，电路及 设备产生的火花能量都不足于引起爆炸的防爆类型。它由两种场所、两种电路组成，即安装在危险场所的本质安全电路及安装在非危险场所的非本质安全电路，两者间采用防爆安全栅隔离。仪表的防爆性能是靠电路设计来实现和保证：采用低的工作电压和小的工作电流；用防爆安全栅将危险与非危险场所电路隔开；现场和控制室之间仪表的连接导线不得形成过大的分布电感和电容。 4、何为单容液位对象的自衡作用，并简要分析产生自衡作用的原因。4、单容液位对象的自衡作用 是指当输入变量发生变化破坏了被控对象的平衡而引起输出变量变化时，在没有人为干预的情况下，被控对象的自身能重新恢复平衡的特性。产生的原因主要是出口阀的流量特性，即在流出变化量很小

《汽车电子控制技术》期末考试试卷(B卷答案)

广东省工业贸易职业技术学校2009/2010学年第二学期 《汽车电子控制技术》期末考试试卷（B卷答案） 班级姓名学号 一、填空题（每空1分，共20分） 1.当今汽车技术发展的主要方向是_安全_、_环保_和_节能_. 2.电控液力自动变速器的基本组成有液力变阻器、齿轮变速机构、换挡执行机构.液 压控制系统和电子控制系统组成. 3.行星齿轮机构由_太阳轮_、_内齿圈_、行星架_、和行星齿轮组成. 4.汽车防抱死制动系统的主要作用就是把滑动率控制在_10%～30%_之间. 5.主动悬架控制系统可分为_油气悬架_和__空气悬架_。 6.电子巡航控制系统主要由_主控开关_、_车速传感器_、_巡航ECU_和_执行器_. 7.安全气囊系统由_气囊_、_气体发生器_、碰撞传感器和ECU等组成. 二、单项选择题（每题5分，共50分） 1.下列哪个部分不属于防抱死制动系统。( D ) A. 车轮转速传感器 B. ABS ECU C. 制动压力调节装置 D. 离合器 2.下列关于安全气囊使用的说法错误的是：（ D ）。 A.安全气囊警示灯不亮，或点亮超过8S，表明该系统工作不正常； Ｂ.安全气囊只能工作一次 Ｃ.车辆报废时，安全气囊一定要拆下在车外引爆处理 Ｄ.安全气囊只要没有打开工作，就可以一直在车辆上使用 3.下列关于ABS和ASR的比较，说法不正确的是：（C ）. Ａ.都是用来控制车轮对地面的滑动

Ｂ.ABS控制的是所有的车轮，ASR控制的只是驱动轮 Ｃ.ABS一般在汽车出现滑转时起作用，ASR只在汽车出现滑移时起作用 D.都可以通过控制车轮制动力的大小来控制驱动车轮相对地面的滑动 4.自动变速器的基本组成不包括下列哪项（ C ） A.液力变矩器 B. 离合器 C. 变速器齿轮机构 D.换挡操纵机构 5.EFI是指（ B ）。 A. 巡航控制系统 B. 电控汽油喷射系统 C.全球定位系统 D.安全气囊系统 6.ASR是指（A ）。 A. 驱动防滑控制系统 B. 电控悬架系统 C. 自动空调系统 D.安全气囊系统 7.不是汽车安全系统的（C）。 A.安全气囊 B.安全带 C.自动空调系统 D.防抱死制动系统 8.汽车制动时,理想的滑移率（ A ）。 A．10%-20% B. 0%-5% C. 40%-60% D. 70%-100% 9. 在自动变速器换挡杆中 D 表示（ C ）。 A．驻车挡。

过程装备控制技术习题及参考答案-2

过程装备控制技术 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。 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：干扰作用是由干扰因素施加于被控对象并引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是由控制器或执行器作用于被控对象，通过改变操纵变量克服干扰作用，使被控变量保持在给定值，两者的相同之处在于都是施加于被控对象的作用，不同之处在于干扰作用是使被控变量偏离给定值，而控制作用是使被控变量接近给定值。 9.试画出衰减比分别为n<1,n=1,n>1,n →∞ 时的过度过程曲线？ 答：如图所示： 10.表示衰减振荡过程的控制指标有哪些？ 答：表示衰减振荡过程的控制指标有： ①最大偏差A ——指过渡过程中被控变量偏离设定值的最大值，即被控变量第一个波的峰值与给定值的差。 ②衰减比n ——过渡过程曲线上同方向的相邻两个波峰之比。 ③回复时间（过渡时间）t s ——指被控变量从过渡状态回复到新的平衡状态的时间间隔，即整个过渡过程所经历的时间。 ④差e(∞ )——指过渡过程终了时被控变量新的稳态值与设定值之差。 ⑤振荡周期T ——过渡过程的第一个波峰与相邻的第二个同向波峰之间的时间间隔，其倒数称为振荡频率。 第二章 过程装备控制基础 1.什么是被控对象的特性？表征被控对象特性的参数有哪些？它们的物理意义是什么？ n<1，发散 振荡 n 〉1，衰减振荡 n=1，等幅振荡 n →∞，单调过程

《过程控制工程》期末考试复习题及参考答案

过程控制工程复习题 （课程代码392217） 一、选择题（请从下列选项中选出正确的一项） 1、下列不属于单回路反馈控制系统的是（） 选项A）被控对象 选项B）被测对象 选项C）测量变送 选项D）控制器和控制阀 答案：B 2、在工业控制中，使用最多的控制系统是（） 选项A）单回路反馈控制系统 选项B）串级控制系统 选项C）比值控制系统 选项D）前馈控制系统 答案：A 3、下列中对干扰通道特性对控制质量影响描述错误的是（） 选项A）K f增加，余差增加，系统稳定性不变 选项B）T f增加，过渡过程时间减小 选项C）T f增加，振荡幅值减小 选项D）τf增加，余差减小 答案：D 4、下列中对控制对象特性对控制质量影响描述错误的是（） 选项A）一般希望放大倍数K0大些好，易于调节 选项A）一般希望控制通道时间常数小些好，但不能过小 选项C）控制通道时间常数越小越好，系统才灵敏 选项D）时间常数大，系统的工作频率低 答案：D 5、下列对操纵变量选择原则描述错误的是（） 选项A）操纵变量必须可控 选项A）选择通道放大倍数相对大的 选项C）选择干扰通道时间常数小一点的 选项D）选择通道的纯滞后尽量小 答案：C 6、下列中对控制通道特性对控制质量影响描述错误的是（） 选项A）K0增加，余差增加，系统稳定性不变 选项B）T0增加，过渡过程时间增加 选项C）T0增加，系统频率变慢 选项D）τ0增加，稳定程度大大降低 答案：A 6、下图的曲线中，哪一条是对数流量特性的是（）

选项A）1 选项B）2 选项C）3 选项D）4 答案：B 7、在控制系统中，能准确、快速、及时地跟踪设定值的变化的系统属于（）选项A）随动系统 选项B）定值系统 选项C）程序系统 选项D）以上都不是 答案：A 8、在过程控制系统中，系统的设定值保持不变的系统属于（） 选项A）随动系统 选项B）定值系统 选项C）程序系统 选项D）以上都不是 答案：B 9、在过程控制系统中，系统的设定值有规律变化的系统属于（） 选项A）随动系统 选项B）定值系统 选项C）程序系统 选项D）以上都不是 答案：C 10、用来表征生产设备或过程运行是否正常而需要加以控制的物理量是（）选项A）被控对象 选项B）被控变量 选项C）操纵变量 选项D）测量值 答案：B 11、受控制器的操纵，使被控变量保持在设定值的物理量是（） 选项A）被控对象 选项B）设定值 选项C）操纵变量 选项D）测量值 答案：C 12、一阶环节的传递函数是（） 选项A）K/(Ts+l) 选项B）K/Tis

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。 9. 评价控制系统的性能指标（1）以阶跃响应曲线形式表示的质量指标: A.最大偏差 A（或评价控制系统的性能指标：超调量σ） B.衰减比 n C. 过渡时间 ts D.余差 e E.振荡周期 T （2）偏差积分性能指标: A.平方误差积分指标（ISE） B.时间乘平方误差积分指标（ITSE）C.绝对误差积分指标（IAE） D.时间乘绝对误差积分指标（ITAE） 10. 被控对象特性的定义被控对象特性的定义：就是当被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间的变化规律（包括变化的大小，速度等）。 11. 连续生产过程所遵守的两个最基本的关系：物料平衡和能量平衡。即静态条件下，单位时间流入对象的物料（或能量）等于从系统中流出的物料（或能量）；动态条件下，单位时间流入对象的物料（或能量）与从系统中流出的物料（或能量）之差等于系统内物料（或能量）存储量的变化率。 12. 有自衡作用和无自衡作用单容液位对象的区别有自衡作用和无自衡作用单容液位对象的区别：A.自衡特性有利于控制，在某些情况下，使用简单的控制系统就能得到良好的控制质量，甚至有时可以不用设置控制系统。B.无自衡特性被控对象在受到扰动作用后不能重新恢复平衡，因此控制要求较高。对这类被控对象除必须施加控制外，还常常设有自动报警系统。 13. 一阶被控对象一阶被控对象：它是一个一阶常系数微分方程，具有该特性的被控对象叫一阶被控对象. 14. 描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响（1）放大系数 K 对控制通道，K 描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响：值大，控制灵敏，但被控变量不易控制，系统不稳定；对干扰通道，K 值越小，相同干扰产生的作用越小，利于控制。（2）时间常数 T 不同通道,时间常数对系统的影响：对控制通道，若时间常数 T 大，则被控变量的变化比较缓和，一般来讲，这种对象比较稳定，容易控制，但缺点是控制过于缓慢；若时间常数 T 小，则被控变量的速度变化快，不易控制。因此，时间常数太大或太小，对过程控制都不利；对干扰通道，时间常数大有明显的好处，使干扰对系统的影响变得比较缓和，被控变量的变化平稳，对象容易控制。（3）滞后时间不同通道、不同滞后对控制性能的影响：对控制通道，滞后的存在不利于控制；对于干扰通道，作用不一，纯滞后是只是推迟了干扰作用的时间，因此对控制质量没有影响；容量滞后则可以缓和干扰对被控对象的影响，因而对控制系统是有利的。 15. 单回路控制系统参数选择的原则（1）被控变量的选择基本原则；被控变量信号最好是单回路控制系统参数选择的原则：能够直接测量获得，并且测量和变送环节的滞后也要比较小。若被控变量信号无法直接获取，可选择与之有单值函数关系的间接参数作为被控变量。被控变量必须是独立变量。变量的数目一般可以用物理化学中的相律关系来确定。被控变量必须考虑工艺合理性，以及目前仪表的现状能否满足要求。（2）操纵变量的选择；使被控对象控制通道的放大系数较大，时间常数较小，纯滞后时间越小越好；使被控对象干扰通道的放大系数尽可能小，时间常数越大越好。（3）检测变送环节：检测变送环节在控制系统中起着获取信息和传送信息的作用。①减小纯滞后的方法，正确选择安装检测点位置，使检测元件不要安装在死角或容易结焦的地方。当纯滞后时间太大时，就必须考虑使用复杂控制方案。②克服测量滞后的方法，一是对测量元件时间常数进行限定。尽量选用快速测量元件，以测量元件的时间常数为被控对象的时间常数的十分之一以下为宜；二是在测量元件后引入微分环节，达到超前补偿。在调节器中加入微分控制作用，使调节器在偏差产生的初期，根据偏差的变化趋势发出相应的控制信号。③减小信号传递滞后的方法，尽量缩短气压信号管线长度，一般不超过 300m；较长距离的传输尽量转换成电信号；在气压管线上加气动继电器，以增大输出功率；按实际情况尽量采用基地式仪表等。 16. 基本调节规律：A.断续调节：位式；B.连续调节：比例、积分、微分。 17. PID 调节器的参数整定：整定内容；调节器的比例度δ，积分时间 T1 和微分时间 TD。整定方法；①经验试凑法，②临界比例度法，③衰减曲线法。 18. 复杂控制系统的分类分类：①为提高响应曲线的性能指标而开发的控制系统； ②为某些特殊目的而开发的控制系统。 19. 串级控制系统的工作原理：串级控制系统由两套检测变送器，两个调节器，两个被控对象和一个调节阀组成，其中两个调节器串联起来工作，前一个调节器的输出作为后一个调节器的给定值，后一个调节器的输出才送往调节阀。串级控制系统与简单控制系统有一个显著的区别，它在结构上形成了两个闭环，一个闭环在里面，成为副环或副回路，在控制过程中起着“初调”的作用，一个闭环在外面，称为主环或主回路，用来完成“细调”任务，以保证被控变量满足工艺要求。 20. 串级控制系统的工作特点控制系统的工作特点：①能迅速克服进入副回路的干扰②能改善被控变量的特性，提高系统克服干扰的能力③主回路对副对象具有“鲁棒性”，提高了系统的控制精度。 21. 串级控制系统的适用对象：凡是可以利用上述特点之一来提高系统的控制品质的场合，都可以采用串级控制系统，特别是在被控对象的容量滞后大，干扰强，要求高的场合，采用串级控制可以获得明显的效果。 22. 主副回路的选择依据主副回路的选择依据：让主要干扰位于副回路。23. 前馈控制相较于反馈控制的特点：在反馈控制中，信号的传递形成了一个闭环系统，而在前馈控制中，则只有一个开环系统,闭环系统存在一个稳定性的问题，调节器参数的整定首先要考虑这个稳定性问题，但是，对于开环控制系统来讲，这个稳定性问题是不存在的，补偿的设计主要是考虑如何获得最好的补偿效果。在理想情况下，可以把补偿器设计到完全补偿的目的，即在所考虑的扰动作用下，被控变量始终保持不变，或者说兑现了“不变性”原理。 24. 前馈-反馈控制系统：在工程上往往将前馈与反馈结合起来应用，既发挥了前馈校正作用及时的优点，又保持了反馈控制能克服多种扰动及对被控变量最终检验的长处，是一种适合化工过程控制的控制方法。 25. 系统误差：指在相同条件下，多次测量同一被测量值的过程中出现的一种误差，它的绝对值和符号或者保持不变，或者在条件变化时按某一规律变化。 26. 随机误差:又称偶然误差，它是在相同条件下多次测量同一被测量值的过程中所出现的绝对值和符号以不可预计的方式变化的误差。 27. 粗大误差：明显的歪曲测量结果的误差称为粗大误差，这种误差时由于测量操作者的粗心，不正确的操作，实验条件的突变或实验状况尚未达到预想的要求而匆忙实验等原因所造成的。 28. 减小误差的方法：①标准法：预先测出系统误差，然后对测量值进行修正。由于修正值本身存在一定误差，因此这种方法只适用于工程测量，②零示法：测量误差与读数误差无关，主要取决于已知的标准量，但要求指示器灵敏度足够高，如电位差计（平衡式电桥）。③代替法：用已知量来代替被测量的测量方法。④交换法：将引起系统误差的某些条件相互交换以达到减小或消除误差的方法。（例如等臂天平称量物体时），此外还有对称法、微差法、比较法等。 29. 仪表的绝对误差：仪表指示值与被测变量真值之间的代数差. 30. 仪表的相对误差：测量的绝对误差与被测变量的约定真值（实际值）之比. 31. 仪表的引用误差：绝对误差与仪表的量程之比. 32. 仪表的精度等级：工业自动化仪表通常根据引用误差来评定其精确度等级，并规定用允许引用误差限去掉百分号后的数字来表示精度等级。如精度等级为 1.0 级的仪表其允许引用误差为 1.0%。精密等级值越低的仪表其精确度越高。 33. 流量的概念：流量是指单位时间内流过某一截面的流体数量的多少。 34. 流量计的分类：A 压差式流量计，B 转子式流量计、C 电磁式流量计 35. 压差式流量计的工作原理：当充满管道的流体流经节流装置时，流束收缩，流速提高，静压减小，在节流装置前后会产生了一定的压差。这个压差的大小与流量有关，根据它们之间的关系即可得到流量的大小。 36. 压差式流量计结构上的核心部件：核心部件是节流装置，包括节流元件，取压装置以及其前后管段。 37. 常见的节流装置分类：孔板，喷嘴，文都利管. 38. 液位的概念：液位是指液体介质液面的高低。 39. 液位计的分类：按工作原理可分为直读式、浮力式、静压式、电容式、光纤式、激光式、核辐射式。 40. 静压式液位计的工作原理：通过测量某点的压力或该点与另一参考点的压差来间接测量液位。 41. 变送器的作用:将测量元件的输出信号转换为一定的标准信号，送后续环节显示、记录或调节。 42. 变送器的分类：变送器按驱动能源不同的分类:气动变送器，电动变送器。 43. 气动变送器和电动变送器的区别：气动变送器是以压缩空气为驱动能源，电动变送器是以电力为能源。 44. 常用的标准信号：电压(1-5V DC)，电流(4-20mA)，气压(20-100kPa)信号。 45. 常见的气动元件和组件：1.气阻 2.气容 3.阻容耦合组件:(1)节流通室(2)节流盲室 4. 喷嘴-挡板机构 46. 安全火花的定义安全火花的定义：指该火花的能量不足以对其周围可燃介质构成点火源。 47. 自动化仪表的防爆结构类型及各自特点：①隔爆型，仪表的电路和接线端子全部置于隔爆壳体中，表壳的强度足够大，表壳接合面间隙足够深，最大的间隙宽度又足够窄，即使仪表因事故产生火花，也不会引起仪表外部的可燃性物质发生爆炸。②本质安全防爆型，防爆性能好，理论上适用于一切危险场所；安全性能不随时间而变化；可在线进行维修、调整。 48. 安全防爆系统的构成及工作原理：安装在危险场所中的本质安全电路及安装在非危险场所中的非本质安全电路。为了防止非本质安全电路中过大的能量传入危险场所中的本质安全电路中，在两者之间采用了防爆安全栅，使整个仪表系统具有本质安全防爆性能。 49. 执行器按工作能源的分类：气动执行器、电动执行器、液动执行器 50. 电动执行器的分类：1.按照输入位移的不同，电动执行机构可分为角行程（DKJ 型）和直行程（DKZ 型）；2.按照特性不同，电动执行机构可分为比例式和积分式。 51. 调节阀的理想流量特性：在调节阀前后压差一定的情况下的流量特性称为调节阀理想流量特性，根据阀芯形状不同，主要有直线，等百分比（对数），抛物线及快开四种理想流量特性。 52. 调节阀的工作流量特性：在实际使用调节阀时，由于调节阀串联在管路中或与旁路阀并联，因此阀前后的压差总在变化，这时的流量特性称为调节阀的工作流量特性。 53. 常见的流量特性分类及其使用特性：A.理想流量特性①直线流量特性，在流量小时，流量的变化值大，而流量大时，流量变化的相对值小。因此具有直线流量特性的调节阀不宜用于负荷变化较大的场合。②对数流量特性，适应能力强，在工业过程控制中应用广泛。③快开流量特性，主要用于迅速启闭的切断阀或双位调节系统。④抛物线流量特性，介于直线流量特性与等百分比流量特性之间。 B.工作流量特性①串联管道工作流量特性②并联管道工作流量特性. 54. 串联管道工作流量特性:系统的总压差ΔP 等于管路系统的压差ΔP1 与调节阀的压差Δ Pv 之和.系统管道的压差与通过的流量的平方成正比,若系统的总压差ΔP 不变,调节阀一旦动作, ΔP1 将随着流量的增大而增加,调节阀两端的压差ΔPv 则相应减少.以 S 表示调节阀全开时阀上的压差ΔPv 与系统总压差ΔP 之比,S=1 时，工作特性与理想特性一致；随着 s 值减小，管道阻力损失增加，实际可调比减小，流量特性发生畸变，由直线趋于快开，等百分比趋于直线。实际使用中，S 过大或过小都不合适，通常希望介于 0.3-0.5. 55. 调节阀选型内容：口径、型式、固有流量特性、材质. 56. 调节阀的可调比:调节阀能够控制的最大流量与最小流量之比,即R=qvmax/qvmin . qvmin 不等于阀的泄漏量, qvmin 指阀能控制的流量下限,一般为(2%--4%)qvmin,而阀的泄漏量指阀处于关闭状态下的泄漏量,一般小于0.1%C(C 为流量系数). 57. 进行电-气或气-电转换的原因:控制系统中调节执行单元品种繁多，电、气信号常混合使用，需进行电-气或气-电转换. 58. 电-气转换器及电-气阀门定位器：A.电-气转换器作用:将从电动变送器来的电信号变成气信号，送气动调节器或气动显示仪表。工作原理：力矩平衡原理 B.电-气阀门定位器作用：将电动调节器输出信号变成气信号去驱动气动调节阀主要功能：电气转换+气动阀门定位工作原理：力矩平衡原理. 59. 计算机控制系统的组成:计算机控制系统是由工业对象和工业控制计算机两大