过程控制主要习题参考答案
第一章思考题与习题
1－2 图为温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。
解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体
并释放出热量。当电石加入时，内部温度上升，温度
检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控
制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调
节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。
系统框图如下：
被控过程：乙炔发生器
被控参数：乙炔发生器内温度
控制参数：冷水流量
1－3 常用过程控制系统可分为哪几类?
答：过程控制系统主要分为三类：
1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。它是最常用、最基本的过程控制系统。 2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。
3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。
3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容？它们的定义是什么？哪些是静态指
标？哪些是动态质量指标？
答：1. 余差(静态偏差）e ：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)与给定值c 之差。它是一个静态指标，对定值控制系统。希望余差越小越好。
2. 衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第
一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即：
n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。 衡量系统稳定性也可以用衰减率φ
4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。
5． 过程过渡时间ts ：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳态值的±5%或±3％ （根据系统要求）范围内所需要的时间。它是反映系统过渡过程快慢的质量指标，t s 越小，过渡过程进行得越快。
6．峰值时间tp : 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间，（根据系统要求）范围内所需要的时间。称为峰值时间tp 。它反映了系统响应的灵敏程度。
静态指标是余差，动态时间为衰减比（衰减率）、最大偏差、过程过渡时间、峰值时间。
第二章 思考题与习题
2－1 如图所示液位过程的输入量为Q1，流出量为Q2，Q3，液位h 为被控参数，C 为容量系数，并设R1、R2、R3均为线性液阻，要求：
（1） 列出过程的微分方程组；
（2） 求过程的传递函数W 0（S ）＝H （S ）/Q 1（S ）； （3） 画出过程的方框图。
解：（1）根据动态物料平衡关系，流入量＝流出量： B B n '
=
B
B B '-=
?dt
dh
)Q Q (Q 321=
+-
过程的微分方程的增量形式：
中间变量：
消除中间变量：
同除 (R2+R3) 得到：
令：
上式可写为：
（2）Laplace 变换得到：
传递函数:
（3） 过程的方框图：
2－2．如图所示：Q 1为过程的流入量，Q 2为流出流量，h 为液位高度，C 为容量系数，若以
Q 1为过程的输入量，h 为输出量（被控量），设R 1、R 2为线性液阻，求过程的传递函数
W 0(S)＝H(S)/Q 1(S)。
解：根据动态物料平衡关系，流入量＝流出量：
过程的微分方程的增量形式：
中间变量：
dt
h d C
)Q Q (Q 321????=+-2
2R h
Q ??=
3
3R h
Q ??=
h )R R (dt
h
d R CR Q R R 233
2132???++=h
dt
h
d R R R CR Q R R R R 323213232???++=+3
23
2R R R R R +=
h dt
h
d CR
Q R 1???+=)S (H )S (CRSH )S (RQ 1+=1
RCS R
)s (Q )s (H )s (W 10+=
=
dt
h d C
Q Q 21???=-2
2R h
Q ??=
h dt
h
d CR Q R 2
12???+=)S (H )S (SH CR )S (Q R 212+=1
S CR R )s (Q )s (H )s (W 2210+=
=
传递函数：
如果考虑管道长度l ， 即出现纯时延，由于管道流量恒定，所以l
Q =
τ
其传递函数为：
其中：l
Q =
τ
2－3．设矩形脉冲响应幅值为2 t/h ，脉冲宽度为△t＝10min ，某温度过程的矩形脉冲响应记录数据如下：
（1） 将该脉冲矩形响应曲线转换成阶跃响应曲线； （2） 用一阶惯性环节求该温度对象的传递函数。 解：将脉冲响应转换成阶跃响应曲线，数据如下：
绘出阶跃响应曲线如下：
5.502
101
x )0(y )(y K 00==-∞=
由图y(t1)＝(∞) ，y(t2)＝(∞)处可得：t1=14min t2=
τ
S
2210e
1
S CR R )s (Q )
s (H )s (W -+==
t1/t2≈ 故二阶系统数字模型为 2
0)1TS (K )s (W +=
根据经验公式有： 3.1016.22
t t )s (T 2
10=?+=
所有： 2
200)1S 3.10(5
.50)1TS (K )s (W +=+=
2－5 某过程在阶跃扰动量Δu ＝20％，其液位过程阶跃响应数据见下表：
（1） 画出液位h 的阶跃响应曲线 （2） 求液位过程的数学模型 解：方法一：图解法
由图可以看出：过程应该用一阶加延时系统。
1002
.020
x )0(y )(y K 00==-∞=
从图中得到：τ＝40s ， T ＝260－40＝220s
S 40S
00e 1
S 220100
e 1
TS K )s (W --+=
+=
τ
方法二：计算法：
在图中取y (t 1)＝ y (∞) y (t 2)＝(∞) y (t 3)＝ y(∞) y (t 4)＝ y (∞) 得t 1＝125s t 2 ＝140s t 3 ＝ 225s t 4 ＝260s
s 150)t t (2T 231=-≈ s 55t t 2321=-≈τ
s 1688.0t t T 142=-≈
s 572
t
t 3412=-≈τ 可见数据很接近，于是：
s 1592T T T 210=+=
s 562
2
10=+=τττ 过程数学模型：
S 56S 00e 1
S 159100
e 1TS K )s (W --+=+=
τ
2－6 某过程在阶跃扰动ΔI ＝作用下，其输出响应数据见下表：
解：求出y(∞)－y(t)值如下表： 根据表格在半对数纸上描绘出曲线1，曲线1作直线部分的延长线2，2线减去1线得到直线3。
过程放大倍数 K 0
3.15
.14
6x )0(y )(y K 00=-=-∞=
根据直线2和直线3，与纵坐标、横坐标构成的两个三角形，可以求出时间参数T 1、T 2 ： 由A 1＝7，B 1＝ ， t 1＝10s
35.2)
1.0lg 7(lg 303.2s
10)B lg A (lg 303.2t T 1111=-=-=
由 A 2＝5，B 2＝ t 2＝6s
该过程的数学模型为：
)1s 53.1)(1s 35.2(3
.1)1s T )(1s T (K )s (W 2100++=
++=53
.1)
1.0lg 5(lg 303.2s
6)B lg A (lg 303.2t T 2222=-=-=
第三章 思考题与习题
3－2 有一压力控制系统选用DDZ －Ⅲ压力变送器，其量程为0～200kPa 。生产工艺要求被控压力为150±2kPa，现将该变送器量程调整到100～200 kPa ，求零点迁移前后该压力变送器的灵敏度。
解： 零点迁移前灵敏度：
零点迁移后灵敏度：
3－4 某DDZ －Ⅲ直流毫伏变送器，其零点移到Vio ＝5mV ，零迁后的量程为DC10mV ，求该变送器输出I 0＝10mADC 时的输入是多少毫伏？ 解：分析：零点迁移后5～10mV 对应输出为 4～20mA ，如右图所示。 根据图的几何关系有：
ab : ac ＝eb : dc
88.116
6
5dc eb ac ab ≈?=?=
∴ I 0＝10mA 时，输入电压为： V in ＝5＋＝（mVDC ）
3－7.说明DDZ －Ⅲ热电偶温度变送器的冷端温度补偿原理。
以A 和B 两种导体组成的热电偶产生的热电势与材料种类和接触点的温度有关。热电偶产生的热电势与被测温度T 具有单值函数关系。但是，其前提条件必须保持冷端温度T0 不变。
热电偶的热电势大小不仅与热端温度有关，而且还与冷端温度有关。实际使用中冷端暴
kPa
/mA 08.00
2004
20K 1=--=
kPa
/mA 16.0100
2004
20K 1=--=
)
t (e )t (e )t ,t (E 0AB AB 0-=
露在仪表之外，受环境影响较大，因此必须进行冷端补偿（温度校正）
热电偶冷端温度的补偿方法
（1）补偿导线法（延伸导线法）：用与热电偶热电性质相同的臂长补偿导线（或称延伸导线）将热电偶的冷端延伸到温度保持恒定的地方。
（2）冷端恒温法：将热电偶的冷端置于恒定温度的容器内或场合内。
（3）冷端温度修正法（计算校正法）：
（4）补偿电桥法：利用不平衡电桥产生相应的不平衡电势补偿由于热电偶冷端温度变化引起的测量误差。
3－－Ⅲ温度变送器是如何使被测温读与输出信号I 。成线性关系的？简述热电偶温度变送
器与热电阻温度的线性化原理。
3－5 .DDZ －Ⅲ温度变送器测温范围为800～1200°C。选择哪一种测温元件较为合适？当输
出电流为DC16mA 时，被测温度是多少？ 解：检测温度高于600℃，应选择热电偶测温元件。
ab : ac ＝bd : ce
30016
12
400ce bd ac ab ≈?=?=
∴ I 0＝16mA 时，被测温度为： T ＝800＋300＝1100（℃）
3－6 .DDZ-Ⅲ温度变送器测温范围为400～600°C。选择哪一种测温元件较为合理？当温度
从500°C 变化到550°C 时，输出电流变化多少？ 解:：检测温度低于600℃，应选择铂电阻测温元件。
温度变化50℃时，输出电流变化：
ΔI ＝ mA/℃×50℃＝4 mA
3－8 用标准孔板测量气体流量，给定设计参数p ＝，t ＝20°C。实际被测介质参数p 1＝，
t 1＝30C 。仪表显示流量Q ＝3800m3h，求被测介质实际流量大小。
℃
/mA 08.0200
6004
20K 1=--=
3－9 一只用水标定的浮子流量计，其满刻度值为1000m3/h，不锈钢浮子密度为7.92g/cm3。现用来测量密度为0.72g/cm3的乙醇流量，问浮子流量计的测量上限是多少？ 解：设转子、水、被测液体的密度分别为ρ1、ρ0、ρ2， 由液体流量的修正公式，密度修正系数：
根据修正系数求得，浮子流量计的测量上限是：
Q 2max ＝K Q 0 max ＝×1000＝1200 m 3/h
3－16 简述涡轮流量计的工作原理。某涡轮流量计的仪表常数K ＝次/L ，当它测量流量时的
输出频率为?＝400Hz 时，求其瞬时体积流量为每小时多少立方米？
第四章 思考题与习题
4－1 什么是正作用调节器和反作用调节器？如何实现调节器的正反作用？
答：输入增加时，调节器输出也随之增加称为正作用调节器；输入增加时，调节器输出减小称为反作用调节器。在调节器输入级的输入端设有一个双向开关S 7，通过切换改变输入信号的极性来实现调节器的正反作用。
4－3 如何测定DDZ －Ⅲ调节器的微分时间T D 和积分时间T I ？ 答：一、微分传递函数为：
拉氏反变换得阶跃作用下的时间函数：
当t ＝t(0+
)时，
当t ＝∞时， 由图有：
2
.1720
)10007920(1000
)7207920()()(K 0101=--='-'-=
ρρρρρρ)
t (V )0(V 1O 02?=+α632
.0)
(V V )K T (
V V 0202D
D 0202=∞--)
t (V e )1K (1K )t (V 1O t T K
D D 02D D ???
?????
-+?=-α
)
t (V K )0(V 1O D
02?=
+α
S K T 1S
T 1K )S (W D
D D D
PD ++?
=
α
实验得到曲线后，可以按图求取微分时间T D 二、积分传递函数：
t ＝0时，
t ＝∞时，
t ＝T I 时：
4－3 设DDZ －Ⅲ基型调节器的PID 参数的刻度值为δ＝，T I ＝30s ，T D ＝20s 。计算实际值δ*
、T I *
和T D *
之值。
解：先计算F ： F ＝1＋T D /T I ＝1＋2/3＝ δ*
、T I *
、T D *
之实际值： δ*
＝δ/F＝＝
T I *＝T I /F ＝ T D *＝T D /F ＝
4－5 数字式完全微分PID 控制规律与不完全微分PID 控制规律有说明区别？哪种控制规律的应用更为普遍？
答： 完全微分型PID 算法的微分作用过于灵敏，微分作用持续时间短，容易引起控制系统振荡，降低控制品质。不完全微分是在PID 输出端串接一个一阶惯性环节，这样，在偏差变化较快时，微分作用不至于太强烈，且作用可保持一段时间。因此不完全微分PID 控制规律更为普遍。 4－6
4－9 某流体的最大流量为80 m 3
/h ，改流体密度为×10－2
g/cm 3
，阀前后一压差为，试选择
S
T K 1
1S
T 1
1C C )S (W I I I M I PI ++
?
-=?-
=02M
I
03V C C )0(V )t (V e )1K (K C C )t (V 2O t T K K
I I M
I
03I I D ???
?????
-+?-
=-?-
=∞02I M
I
03V K C C )(V ?-=∞02M
I
03V C C 2
)(V
调节阀的公称直径和阀座直径。（要求泄露量小） 解：调节阀的流通能力C 为：
h /m 12.101
.01016.080P Q C 32
=?==-?ρ
取 h /m 12C 3
=
查表得dg ＝32mm ，Dg ＝32mm 。
第六章 思考题与习题
6－5 调节器的P 、PI 、PD 、PID 控制规律各有什么特点？它们各用于什么场合？
答： 比例控制规律 适用于控制通道滞后较小，时间常数不太大，扰动幅度较小，负荷变化不大，控制质量要求不高，允许有余差的场合。如贮罐液位、塔釜液位的控制和不太重要的蒸汽压力的控制等。
比例积分控制规律 引入积分作用能消除余差。适用于控制通道滞后小，负荷变化不太大，工艺上不允许有余差的场合，如流量或压力的控制。
比例微分控制规律 引入了微分，会有超前控制作用，能使系统的稳定性增加，最大偏差和余差减小，加快了控制过程，改善了控制质量。适用于过程容量滞后较大的场合。对于滞后很小和扰动作用频繁的系统，应尽可能避免使用微分作用。
比例积分微分控制规律 可以使系统获得较高的控制质量，它适用于容量滞后大、负荷变化大、控制质量要求较高的场合，如反应器、聚合釜的温度控制。
6－7 在某生产过程中，冷物料通过加热炉对其进行加热，热物料温度必须满足生产工艺要求，故设计图所示温度控制系统流程图，画出控制框图，指出被控过程、被控参数和控制参数。确定调节阀的流量特性、气开、气关形式和调节器控制规律及其正、反作用方式。
解：系统方框图：
被控过程为加热炉；被控参数是热物料的温度；控制参数为燃料的流量。
加热炉的过程特性一般为二阶带时延特性，即过程为非线性特性。因此，调节阀流量
特性选择对数特性调节阀。
根据生产安全原则，当系统出现故障时应该停止输送燃料，调节阀应选用气开式。即无气时调节阀关闭。
控制器的正反作用的选择应该在根据工艺要求，原则是：使整个回路构成负反馈系统。控制器的正、反作用判断关系为：
（控制器“±”）·（控制阀“±”）·（对象“±”）＝“－”
调节阀：气开式为“＋”，气关式为“－”；
控制器：正作用为“＋”，反作用为“－”；
被控对象：按工艺要求分析，通过控制阀的物量或能量增加时，被控制量也随之增加为“＋”；反之随之降低的为“－”；
变送器一般视为正作用。
根据安全要求，调节阀选气开式K v为正，温度变送器K m一般为正，当调节器增加时，温度值增加，故过程（对象）为正，为了保证闭环为负。所以调节器应为负作用。
6－8 下图为液位控制系统原理图。生产工艺要求汽包水位一定必须稳定。画出控制系统框图，指出被控过程、被控参数和控制参数。确定调节阀的流量特性、气开、气关形式和调节器的控制规律及其正反作用方式。
解：控制系统框图如下图所示。
被控过程为汽包；被控参数是汽包的液
位；控制参数为给水的流量。
汽包的过程特性为一阶带时延特性，即
过程为非线性特性。因此，调节阀流量特性选
择对数特性调节阀。
根据生产安全原则，当系统出现故障时应该停止输送燃料，调节阀应选用气关式。即无气时调节阀打开。保证在控制出现故障时，汽包不会干烧。
调节阀：选择气关式调节阀，故K V 为“－”；
被控对象：按工艺要求分析，通过给水增加时，被控制参数的液位也会增加。所以
K 0为“＋”；
变送器一般视为正作用。 控制器的正、反作用判断关系为：
（控制器“？”）·（控制阀“－”） ·（对象“＋”）＝“－”根据判断关系式，调节器应为正作用。
6-9 某过程控制通道作阶跃实验，输入信号Δu ＝50，其记录数据见表6－11
(1)用一阶加纯时延近似该过程的传递函数，求K 0、T 0、和τ0值。 （2）用动态响应曲线法整定调节器的PI 参数（取ρ＝1，φ＝）。 解：（1）根据表6－11得到过程阶跃响应曲线：
由图读得T 0＝ min τ0＝ min
82
.250
200
5.341x )0(y )(y K 00=-=-∞=
∴≤≤1
根据动态特性整定公式有：
T I ＝ T 0 ＝ min
6－10 对某过程控制通道作一阶跃实验，输入阶跃信号Δμ＝5，阶跃响应记录数据如表所示。
（1） 若过程利用一阶加纯时延环节来描述，试求K 0、T 0、τ0
（2） 设系统采用PI 调节规律，按4：1衰减比，用反应曲线法整定调节器参数，求δ、
T i 。
解：（1）求过程的传递函数，由表作图：
从图中可以得到：τ＝25min ＝1500s ； T 0＝30min ＝1800s 采用一阶加时延系统则：
将数值代入得：
（2） 因为τ/ T 0 ＝1500/1800＝＜1 取φ＝的有自衡过程的整定公式：
a ．比例系数δ：
S
42.00e 1
s 08.182
.2)s (W -+=
39.008
.142.0T 0
0==τ
81.06
.0T 08
.0T 6
.20
=+-?
=
τ
τ
ρ
δS
000e
)
s T 1(K )s (W τ
-+=4
.15
.07
.0x )0(y )(y K 00==-∞=
S
1500e )
s 1801(4
.1)s (W -+=
24
.148.06.26
.083.015
.083.06.26
.0T 08
.0T
16.20
≈?≈+-?=+-?=τ
τ
ρ
δ
b ．积分时间常数T i ：
T i ＝＝1440 (s)
6－12 已知被控制过程的传递函数 ，其中T 0＝6s ，τ 0＝3s 。试用响应曲线法整定PI 、PD 调节器的参数；再用临界比例度法整定PI 调节器的参数（设T K ＝10s ，δK ＝）；并将两种整定方法的PI 参数进行比较。 解：对有自衡能力的系统ρ＝1，T 0 / τ 0＝。
采用特性参数法（响应曲线法）公式及PI 控制规律，有：
T i ＝＝ (s)
对PD 控制规律调节器，有
T i ＝τ0＝ (s)
采用临界比例度法，对PI 调节规律：
T i ＝＝8,5 (s)
两种整定方法得到的结果不同，比例度比较接近、T I 相差较大。在工程实践中应该应用不同的整定方法进行比较，选择控制效果最佳方案。
第七章 思考题与习题
7－2 在串级控制系统的设计中，副回路设计和副参数的选择应考虑哪几个原则？ 答：副回路设计是选择一个合适的副变量，从而组成一个以副变量为被控变量的副回路。副回路设计应遵循的一些原则：
(1) 副参数选择应该时间常数小，时延小、控制通道短的参数作为副回路的控制参数。当对象具有较大的纯时延时，应使所设计的副回路尽量少包括最好不包括纯时延。
S
00e )
1s T (4
.1)s (W τ-+=
91
.07
.05.008
.05.06.28.08.0P ≈+-?
?==δδ88
.02.2P ==δδ99
.06
.05.008
.05.06.26
.0T 08
.0T
16.20
≈+-?=+-?=τ
τ
ρ
δ
(2) 使系统中的主要干扰包含在副环内。在可能的情况下，使副环内包含更多一些干扰。
当对象具有非线性环节时，在设计时将副环内包含更多一些干扰。
(3)副回路应考虑到对象时间常数的匹配：T01/T02＝3～10，以防止“共振”发生。
(4)副回路设计应该考虑生产工艺的合理性
(5)副回路设计应考虑经济原则。
7－3 图为加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统。工艺要求一旦发生重大事故，立即切断原料的供应。
（1）画出控制系统的组成框图
（2）确定调节阀的流量特性气开、气关形式
（3）确定主副调节器的控制规律及其正反作用方式
解：（1）串级系统方框图如下：
副回路选择加热炉炉膛温度控制，消除F1（S）干扰。
（2）由于发生重大事故时立即切断燃料油的供应，从工艺的安全性考虑，调节阀选择气开式，保证无气时调节阀关闭。
（3）主调节器选择PI（或PID）控制规律，副调节器选择P调节规律。
由于燃料增加加热炉温度必然增加，所以过程为正。调节阀气开式为正，根据表7－4可知
主副调节器都选择正作用方式。
7－5 某温度－温度串级控制系统，主调节器采用PID 控制规律，副调节器采用P 控制规律。采用两步整定法整定主、副调节器的参数，按4：1衰减比测得δ1S ＝，δ1S ＝ ，T 1S ＝140s ，T 2S ＝12s 。求主、副调节器参数的整定值。 解：按照4：1两步整定法经验公式： 主调节器（温度调节器）：
比例度 δ1＝×δ1S ＝×＝％ 积分时间常数 T I ＝×T 1S ＝42 s 微分时间常数：TD ＝×T 1S ＝14 s
副调节器： 比例度δ2＝δ2S ＝50％
7－8 用蒸汽加热的贮槽加热器，进料量Q 1稳定，而Q 1的初始温度T 1有较大波动，生产工艺要求槽内物料温度T 恒定。Q 2为下一工艺的负荷，要求Q2的温度为T 。试设计一过程控制系统，并画出控制系统框图。
解：应用前馈－反馈控制系统对冷物料进行前馈补偿 控制、对被控参数：出口热物料进行反馈控制。系统 控制流程图如下图所示。
控制系统组成框图：
其中 前馈补偿器传递函数
)
s (W )
s (W )s (W 0f FF -
=
过程控制题库
题库 一填空 1、一般过程控制系统是由[<被控对象>] 和[<自动装置>]两部分组成。 2、一般过程控制系统中自动装置是由[<测量变送器>]、控制器、[〈控制阀〉]三个环节组成。 3、过程控制系统按设定植的形式不同分为定植控制系统、[〈随动控制系统〉]和[〈程序控制系统〉]。 4、定植控制系统是指过程控制系统的[〈设定植〉]恒定不变，工艺生产中要求控制系统的[〈被控变量〉]保持在一个标准 值上不变。 5、过程控制系统按控制系统的结构特点分为[〈反馈控制系统〉]，前馈控制系统和[〈前馈-反馈控制系统〉]。 6、过程控制系统按控制系统的任务分为比例控制、[〈均匀控制〉]、[前馈控制〉]。 7、过程控制系统按自动化装置的不同分类分为[〈常规控制系统〉]和[〈计算机控制系统〉]。 8、过程控制系统按是否形成闭合回路分为[〈开环控制系统〉]和[〈闭环控制系统〉]。 9、过程控制系统按控制系统的功能分为比值、[〈均匀〉]、分程和[〈选择性控制系统〉]。 10、表征生产设备是否正常运行而需要加以控制的物理量是[〈被控变量〉]；受控制装置操纵，并使被控变量保持在设定植 的物理量是[〈操纵变量〉]。 11、把系统的输出信号对控制作用有直接影响的控制系统称为[〈闭环控制系统〉]；把把系统的输出信号对控制作用没有影 响的控制系统称为[〈开环控制系统〉]。 12、过程控制系统按调节器的控制规律分为比例、[〈比例积分〉]、比例微分、[〈比例积分微分〉]控制系统。 13、过程控制系统性能的好坏，不仅取决于系统[〈稳态时的控制精度〉]，还取决于[〈瞬态时的工作状况〉]。 14、对过程控制系统的基本性能要求有三点，分别为[〈稳定性〉]，准确性和[〈快速性〉]。 15、过程控制系统是由6种基本典型环节组成，它们分别为一阶环节、[〈二阶环节〉]、比例环节、积分环节、微分环节和 [〈纯滞后环节〉]。 16、被控对象的特性就是[〈被控对象〉]的输出变量与[〈输入变量〉]之间的关系。 17、过程控制系统的传递函数就是在[〈零初始条件下〉]，系统或环节[〈输出变量的拉氏变换〉]与输入变量的拉氏变换之 比。 18、一阶环节微分方程为5dy/dt+y（t）=4x（t），则其传递函数为[<4/(5s+1)>];比例环节的微分方程为y(t)=Kx,(其传递 函数为t)[
(完整版)过程控制复习简答题
1、过程控制系统按其基本结构形式可分为几类?其中闭环系统中按设定值的不同形式又可分为几种? 答：过程控制系统按其基本结构形式可分为闭环自动控制系统和开环自动控制系统。 在闭环控制系统中，按照设定值的不同形式又可分为： (1)定值控制系统(2)随动控制系统(3)程序控制 系统2、试述热电阻测温原理，常用热电阻的种类有 哪些？r0各为多少？ 答：热电阻温度计是利用金属导体的电阻值随温度变 化而变化的特性来进行温度测量的，只要设法测出电 阻值的变化，就可达到温度测量的目的。工业上常用 的热电阻有：铂电阻，铜电阻。目前工业上使用的铂 电阻有两种：一种是10；另外一种是100。工业上使 用的铜电阻也有两种：一种是50；另一种是100。 3、试述过程控制系统中常用的控制规律及其特点。 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。 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，而且与输入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。 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。 4、何为控制阀的理想流量特性和工作流量特性？常用 的调节阀理想流量特性有哪些？ 答：阀前后压差保持不变时的流量特性称为理想流量 特性；在实际使用过程中，阀前后的压差会随阀的开 度的变化而变化，此时的流量特性称为工作流量特性。 常用的调节阀理想流量特性有：直线流量特性、等百分比(对数)流量特性、快开特性。 5、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，以便使系统能获得好的控制质量。 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。 6、什么是调节器的控制规律？基本控制规律有哪几种？各有什么特点？ 答：调节器的输出信号随着它的输入偏差信号变化的规律叫控制规律。 基本控制规律有：①双位控制：输出不是最大，就是 最小，只有两个位置。②比例控制：控制作用及时，有余差。 ③积分控制：具有消除余差的作用④微分控制：具有 超前调节的作用。 1、某测量范围是0---500℃的温度计出厂前校验结果 如下表： 被0 123 标0 123求：该表的基本误差并确定它的精度等级。 解：基本误差：δ= 500 300 306 - - *100﹪=1.2﹪<1.5﹪ 所以它的精度等级为1.5级. 2、某一标尺为0～1000℃的温度计出厂前经校验得到 如下数据： 标准表0 200 400 600 800 1000 被校表0 201 402 604 806 1001 求：1）该表最大绝对误差；2）该表精度； 3）如果工艺允许最大测量误差为土5℃，该表 是否能用？ 解：1）6℃2）δ=6/1000=0.6%，1.0级3） 不能用 3、甲的正常流量为240kg/h，仪表量程为0-360kg/h； 乙的正常流量为120NM3/h，仪表量程为0-240NM3/h。 采用控制乙的单闭环比值控制系统，计算引入开方运 算与不引入开方运算所分别设置的比值系数。 答：F1为甲流量，F2为乙流量 1.引入开方器时： 2.不引入开方器时： 4、用带隔离罐的差压变送器测某储罐的液位，差压 变送器的安装位置如图所示。请导出变送器所测差压 Δp与液位H之关系。变送器零点需不需要迁移？若要 迁移，是正迁移还是负迁移？ P+=Hρ 1g+ h1ρ2g+P0 P-= h2ρ2g+P0 ΔP= P+- P-= Hρ 1g-( h2- h1)ρ2g H=0时，ΔP<0，需迁移负迁移 5、用差压变送器测某储罐的液位，差压变送器的安 装位置如图所示。请导出变送器所测差压与液位之关 系。讨论变送器零点在什么条件下不需要迁移？在什 么条件下需要正迁移？在什么条件下需要负迁移？ P+=Hρ 1g+ h1ρ1g+P0 P-= h2ρ2g+P0 ΔP= P+- P-= Hρ 1g+ h1ρ1g- h2ρ2g - 1 -
过程控制试题及答案
三：简答题 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．正反方向判断气开气关,如何选择？ P84 答：所谓起开式，是指当气体的压力信号增大时，阀门开大；气关式则相反，压力增大时，阀门关小。气动调节阀气开气关形式的选择，主要从工艺生产的安全来考虑的。详见例题3-5 气开气关调节阀的选择主要是从生产安全角度和工艺要求考虑的，当信号压力中断时应避免损坏设备和伤害操作人员。如阀门处于开的位置时危害性小，则应选气关式反之选用气开式。 3.控制器正反方向判断 P133 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.串级系统方框图 P176及特点是什么？ 答：特点（1）减小了被控对象的等效时间常数；（2）提高了系统工作频率；（3）对负载变化有一定的自适应能力。 5.前馈反馈的区别有哪些？ 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。
过程控制题库全
填空 1 前馈控制一般有四种结构形式，分别为：（），（），（），（）。 2 工业上PID控制器一般可以分为四类，分别为：（），（），（），（）。 （1）Smith预估补偿控制对给定值的跟随效果比对干扰量的抑制效果要好（） (2) 在PID控制中，若系统震荡剧烈，则应加大积分信号（） （3）在PID控制中，为了提高系统的响应速度，则应加大比例信号（） （4）在控制系统中，控制通道时间常数的大小反映了控制作用的强弱（） （5）增量型PID算式仅仅是计算方法上的改进，并没有改变位置型PID算式的本质（） ）（6）串级控制系统的主回路可以看成是一个定值控制系统（）（7）在模糊控制中，隶属度函数值一般不会大于1 （??在解耦控制中，若矩阵的元素越接近1，表示相关通道受 耦合的影响越小（）（8） ）（（9）在选择性控制中，总有一个控制器（调节器）处于开环状态 ）（(10) 分程控制本质上是一个单回路控制系统 ）（(10) 均匀控制结构上与单回路控制系统完全相同 K?s?e?(s)G) ）自衡的非振荡过程传递函数一般可写为：11 ( （)?1s(Ts?) ）不论前馈还是反馈控制系统（12扰动滞后都不会影响控制系统的品质( f) （13）任何串级控制系统副对象的动态滞后总是比整个对象的动态滞后大( ) 14（）前馈控制系统属于开环控制系统( ?) 为负值，表示严重关联（15）在解耦控制中，相对增益( ) 的控制方式中没有计算机控制( （16）实验室控制AE2000A) 中，JX-300的所有卡件均为热插拔卡件( （17）在实验室DCS) 18）鲁棒控制是基于含有不确定性的非精确数学模型来设计系统控制器。( （) 19）鲁棒控制中，小增益定理给出了多变量系统稳定的充要条件( （）（20）微分作用在高频下有大的振幅比，所以存在高频噪声的地方可以采用微分（ (21) 均匀控制的控制器参数整定目标和方法与单回路控制系统完全相同（）(22) 在PID ）控制中，若系统的超调量过大，则可以通过减小比例系数的大小修正（）（23）在PID控制中，通过加入积分控制实现系统的无静差控制（在控制系统中，控制通道时间常数的大小反映了控制作用的强弱（（24））在控制系统中，扰动通道滞后时间常数的大小反映了扰动作用的强弱（）（25）串级控制系统的副回路可以看成是一个定值控制系统（）26 ）（Smith）（27 预估补偿控制效果的好坏依赖于系统的数学模型的精度（） Smith）内模控制本质上时一种特殊的（28）预估补偿控制（
过程控制系统试题一
一：填空题 28分 1．过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程、测量变送等环节组成。 2．过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成。 3．过程控制仪表的测量变送环节由传感器和变送器两部分组成。 4．过程检测仪表的接线方式有两种：电流二线制四线制、电阻三线制 5．工程中，常用引用误差作为判断进度等级的尺度。 6．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 7．调节阀按能源不同分为三类：气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀 8．电动执行机构本质上是一个位置伺服系统。 9．气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类。 10. 理想流量特性有四类，分别是直线、对数、抛物线、快开。 11. 过程数学模型的求取方法有三种，分别是机理建模、试验建模、混合建模。 12．PID调节器分为模拟式和数字式两种。 13．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。 14．自动控制系统稳定运行的必要条件是：闭环回路形成负反馈。 15． DCS的基本组成结构形式是“三点一线”。 二：名词解释 20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．积分饱和: 在积分控制范围内，积分控制输出与偏差的时间积分成正比，当控制输出达到一定限制后就不在继续上升或下降，这就是积分饱和现象。 3.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。 4.比例控制系统：凡是两个或多个参数自动维持一定比例关系的过程控制系统，称为比例控制系统。 5均匀控制系统：控制量和被控量在一定范围内都缓慢而均匀的变化的系统，称为均匀控制系统。 6.超驰控制系统：指在一个控制系统中，设有两个控制器，通过高低值选择器选出能适应安全生产状态的控制信号，实现对生产过程的自动化控制。 7.分程控制系统：一个控制器的输出信号分段分别去控制两个或两个以上调节阀动作的系统称为分程控制系统。 8.阀位控制系统：是综合考虑快速性、有效性、经济性和合理性的一种控制系统。 9.集散控制系统：是把控制技术、计算机技术、图像显示技术及通信技术结合起来，实现对生产过程的监视控制和管理的系统。 10.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 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．正反方向判断气开气关,如何选择？ P84 答：所谓起开式，是指当气体的压力信号增大时，阀门开大；气关式则相反，压力增大时，阀门关小。气动调节阀气开气关形式的选择，主要从工艺生产的安全来考虑的。详见例题3-5 气开气关调节阀的选择主要是从生产安全角度和工艺要求考虑的，当信号压力中断时应避免损坏设备和伤害操作人员。如阀门处于开的位置时危害性小，则应选气关式反之选用气开式。 3.控制器正反方向判断 P133
过程控制模拟试题
过程控制模拟试题（一） 1、什么是过程控制系统? 其基本分类方法有哪几种? （5分） 2、什么是机理分析法建模? 该方法有何特点? （5分） 3、何谓调节阀的流通能力？对数流量特性有何特点？（5分） 4、何谓单回路系统？说明组成单回路系统各部分的作用。（10分） 5、选择调节器控制规律的依据是什么? 若已知过程的数学模型，怎样来选择PID控制规 律? （10分） 6、什么叫比值控制系统? 常用比值控制方案有哪些? 并比较其优缺点。（10分） 7、试推导单容过程数学模型（输入量为q1，被控量为h1）。（15分） 8、某生产过程中，冷物料通过加热炉对其进行加热。热物料温度必须满足生产工艺要求， 故设计下图所示温度控制系统流程图。试画出其框图，并确定调节阀的气开、气关形式和调节器的正、反作用。（20分） 加热炉 9、对于下图所示的加热炉串级控制系统，试画出系统的结构框图，并分析其工作过程。 与单回路系统相比，串级控制系统有哪些主要特点?（20分）
过程控制模拟试题（一）答案 1、答案 过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和过程检测控制仪表两部分组成的。 按过程控制系统的结构特点可进行如下分类： 1）反馈控制系统：反馈控制系统是根据系统被控量的偏差进行工作的，偏差值是控制的依据，最后达到消除或减小偏差的目的。 2）前馈控制系统：前馈控制系统直接根据扰动量的大小进行工作，扰动是控制的依据。由于它没有被控量的反馈，所以也称为开环控制系统。 3）前馈—反馈控制系统(复合控制系统)：开环前馈控制的最主要的优点是能针对主要扰动及时迅速地克服其对被控参数的影响；对于其余次要扰动，则利用反馈控制予以克服，使控制系统在稳态时能准确地使被控量控制在给定值上。 按给定值信号的特点可进行如下分类： 1）定值控制系统：就是系统被控量的给定值保持在规定值不变，或在小范围附近不变。 2) 程序控制系统：它是被控量的给定值按预定的时间程序变化工作的。控制的目的就是使系统被控量按工艺要求规定的程序自动变化。 3) 随动控制系统：它是一种被控量的给定值随时间任意变化的控制系统。其主要作用是克服一切扰动，使被控量快速跟随给定值而变化。 2、答案 机理建模： 是根据过程的内部机理(运动规律)，运用一些已知的定律、原理，如生物学定律、化学动力学原理、物料平衡方程、能量平衡方程、传热传质原理等，建立过程的数学模型。特点： 机理分析法建模的最大特点是当生产设备还处于设计阶段就能建立其数学模型。由于该模型的参数直接与设备的结构、性能参数有关，因此对新设备的研究和设计具有重要意义。另外，对于不允许进行试验的场合，该方法是唯一可取的。机理分析法建模主要是基于分析过程的结构及其内部的物理化学过程，因此要求建模者应有相应学科的知识。通常此法只能用于简单过程的建模。对于较复杂的实际生产过程来说，机理建模有很大的局限性，这是因为实际过程的机理并非完全了解，同时过程的某些因素如受热面的积垢、催化剂的老化等可能在不断变化，难以精确描述。另外，一般来说机理建模得到的模型还需通过试验验证。 3、答案 流通能力C表示执行器的容量，其定义为：调节阀全开，阀前后压差为0.1MPa，流体密度为1g／cm3时，每小时流过阀门的流体流量(体积(m3)或质量(kg))。 对数(等百分比)流量特性：
过程控制试题库
过程控制期末试题库 一、填空题（本题共计10分，包括3小题，10个填空，每空1分） 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．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。 7．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。 二、选择题（本题共计10分，包括5小题，每题2分） 1.由于微分调节规律有超前作用，因此调节器加入微分作用主要是用来（C）: A.克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后τc和纯滞后τ0. B.克服调节对象的纯滞后τ0. C.克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后τc. 2.定值调节是一种能对（A ）进行补偿的调节系统。 A．测量与给定之间的偏差 B．被调量的变化 C．干扰量的变化 D. 设定值的变化 3.定值调节系统是（X）环调节，前馈系统是（X）环调节( B )。
过程控制系统简答题
1．闭环控制系统分为几种类型？每种代表什么含义？ 答：（1）定值控制系统，就是系统被控量的给定值保持在规定值不变或在小范围附近不变。 （2）程序控制系统，是被控量的给定值按预定的时间程序变化工作。 （3）随动控制系统，是一种被控量的给定值随时间任意变化的控制系统。 2.一个单回路控制系统主要由哪几个环节组成？作出简单控制系统的方框图。 答：一个单回路控制系统主要由测量元件、变送器、调节器、调节阀、和被控过程等环节组成。 3.什么是气开式调节阀？什么是气关式调节阀？其选择的原则是什么？ 答：气开式：执行器输入压力p>0.02mpa时，阀开始打开，也就是说有信号压力时阀打开，无信号压力时阀关。 气关式则反之，有信号压力时阀关，无信号压力时阀开。 原则：主要是考虑在不同工艺条件下安全生产的需要。a、考虑事故状态时人身、工艺设备安全。b、考虑事故状态下减少经济损失，保证产品质量。c、考虑介质的性质。 4.根据流量特性曲线，分别写出其对应的流量特性。 答：流量特性主要有直线、等百分比（对数）、抛物线及快开四种 直线特性是指阀门的相对流量与相对开度成直线关系，即单位开度变化引起的流量变化时常数。 对数特性是指单位开度变化引起相对流量变化与该点的相对流量成正比，即调节阀的放大系数是变化的，它随相对流量的增大而增大。 抛物线特性是指单位相对开度的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方根成正比关系。 快开流量特性是指在开度较小时就有较大的流量，随开度的增大，流量很快就达到最大，此后再增加开度，流量变化很小，故称快开特性。 隔膜阀的流量特性接近快开特性，蝶阀的流量特性接近等百分比特性，闸阀的流量特性为直线特性，球阀的流量特性在中启闭阶段为直线，在中间开度的时候为等百分比特性。
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”。
最新过程控制系统考试试题汇总
精品文档过程控制系统考试试题汇总(预测) 编辑：郭长龙河南工业大学 一：填空题28分 1?过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程、测量变送等环节组成。 2.过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成。 3?过程控制仪表的测量变送环节由传感器和变送器两部分组成。 4.过程检测仪表的接线方式有两种：电流二线制四线制、电阻三线制 5?工程中，常用引用误差作为判断进度等级的尺度。 6?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 7?调节阀按能源不同分为三类：气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀&电动执行机构本质上是一个位置伺服系统。 9 ?气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类。 10. 理想流量特性有四类，分别是直线、对数、抛物线、快开。 11. 过程数学模型的求取方法有三种，分别是机理建模、试验建模、混合建模。 12?PID调节器分为模拟式和数字式两种。 13?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。 14?自动控制系统稳定运行的必要条件是：闭环回路形成负反馈。 15?DCS的基本组成结构形式是三点一线”。 二：名词解释20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?积分饱和：在积分控制范围内，积分控制输出与偏差的时间积分成正比，当控制输出达到一定限制后就不在继续上升或下降，这就是积分饱和现象。 3?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。 4?比例控制系统：凡是两个或多个参数自动维持一定比例关系的过程控制系统，称为比例控制系统。5均匀控制系统：控制量和被控量在一定范围内都缓慢而均匀的变化的系统，称为均匀控制系统。6?超驰控制系统：指在一个控制系统中，设有两个控制器，通过高低值选择器选出能适应安全生产状态的控制信号，实现对生产过程的自动化控制。 7?分程控制系统：一个控制器的输出信号分段分别去控制两个或两个以上调节阀动作的系统称为分程控制系统。 8?阀位控制系统：是综合考虑快速性、有效性、经济性和合理性的一种控制系统。 9?集散控制系统：是把控制技术、计算机技术、图像显示技术及通信技术结合起来，实现对生产过程的监视控制和管理的系统。 10?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 精品文档
【过控期末复习题】过程控制工程经典简答题集锦
1、串级控制系统的设计原则有哪些？ 答：（1）在单回路控制不能满足要求的情况下可以考虑采用串级控制；（2）具有能够检测的副回路，且主要干扰应该包括在副回路中； （3）副对象的滞后不能太大，以保持副回路的快速响应性能； （4）将对象中具有显著非线性或时变特性的部分归于副对象中。 2、什么是选择性控制系统？选择性控制的基本用途是什么？ 答：凡是在控制回路中引入选择器的系统都可称为选择性控制系统。 选择性控制的基本用途是： 1）用于控制系统的软保护； 2）用于被控变量测量值的选择； 用于“变结构控制”。 3、积分饱和产生的原因是什么，常用的防积分饱和方法有哪些？ 答：积分饱和是指对于有积分功能的控制器，若偏差长时间存在，控制器的输出将不断增大。如果这时阀门已经达到饱和（已全开或全关），而无法继续进行调节，那么偏差将无法消除，而控制器仍试图校正该偏差，若时间足够长，控制器的输出将达到某个限值并停留在该限值，形成积分饱和。 防积分饱和的主要方法： 1）限幅法 2）外反馈法 3）积分切除法 4、前馈控制系统具有哪些特点？ 答：前馈控制系统的特点有： （1）前馈控制对于干扰的克服要比反馈控制及时； （2）前馈控制属于开环控制系统； （3）前馈控制采用的是由对象特性确定的“专用”控制器。 5、自动控制系统主要由哪些环节组成？各环节起什么作用？ 答：自动控制系统的组成环节及各部分的主要作用如下： 1）被控对象：指被控制的生产设备或装置； 2）测量变送器：用于测量被控变量，并转换成标准信号输出； 3）执行器：接受来自控制器的命令信号，自动改变控制阀的开度； 4）控制器（也称调节器）：将被控变量的测量值与设定值进行比较，得出偏差信号，并按一定的规律给出控制信号。 6、被控变量的选择原则有哪些？
过程控制系统模拟试题
过程控制系统试题 一、填空题（20'） 1、典型的过程控制系统由控制器、执行机构、被控对象和测量变送装置等环节构成。 2、对过程控制系统的基本性能要求有三点，分别为稳定性、快速性、和准确性。 3、根据使用的能源不同，调节阀可分为气动调节阀、液动调节阀和电动调节阀三大类。 4、扰动通道静态放大系数越大，则系统的稳态误差越大。控制通道的静态放大系数越大，表示控制作用越灵敏，克服扰动能力越强。 5、串级控制系统主回路一般是一个定值控制系统，副回路一般是一个随动控制系统。 6、常用的解耦控制设计方法有前馈补偿解耦、反馈解耦法、对角解耦法、单位阵解耦法。 二、单项选择题（10'） 1、在过程控制系统过渡过程的质量指标中,( C )是衡量系统快速性的质量指标。 A）最大偏差B）衰减比C）振荡周期D）余差 2、下列叙述中不是串级控制系统的特点的是( C ) A．结构上由两个闭环组成B．对二次扰动有很明显的克服作用C．系统中有两个调节阀D．提高了整个系统的响应速度 3、串级控制系统系统中存在的二次扰动来源于它的（B）
A）主回路B）副回路C）主副回路都有D）不能确定 4、下面前馈控制系统中对过程的控制质量没有影响的是（D） A）控制通道放大倍数Ko B）扰动通道放大倍数Kf C）扰动通道时间常数D）扰动通道纯滞后时间 5、用于迅速启闭的切断阀或两位式调节阀应选择( A )特性的调节阀。 A、快开特性 B、等百分比特性 C、线性 D、抛物线特性 三、判断题（10'） 1、串级控制系统中应使主要和更多的干扰落入副回路。（√） 2、过程控制系统的偏差是指设定值与测量值之差。（√） 3、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。 4、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 5、串级控制系统中主调节器以“先调”、“快调”、“粗调”克服干扰。（×）答案：串级控制系统中主调节器以“慢调”、“细调”作用，使主参数稳定在设定值上，副调节器则以“先调”、“快调”、“粗调”克服干扰。 6、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。
过程控制试题库
过程控制试题库． 《过程控制》试题库 第1-2章试题 单选题 1.生产过程中引起被控量偏离其给定值的各种
因素称为（）。答案 B A．被控量 B．扰动 C．控制量 D．给定值 当被控量受到扰动偏离给定值后，使被控量恢 2. 复为给定值所需改变的物理量称为 （）。答案 C A．被控量 B．扰动 C．控制量 D．给定值 自动控制系统按照给定值进行分类，可以分
成：3. （）、程序控制系统和随动控制系统。B ．闭环控制系统A ．定值控制系统B C．开环控制系统D．简单控制系统自动控制系 统按照给定值进行分类，可以分成：4. 定值控制系统、（）和随动控制系统。B A．闭环控制系统．程序控制系统B C．开环控制系统D．简单控制系统自动控制系统按照给定值进行分类，可以分 5.成：定值 控制系统、程序控制系统和（）。B ．闭环控制系统A． B．随动控制系统 C．开环控制系统 D．简单控制系统 6.给定值在系统工作过程中保持不变，从而使被控量保持恒定，这样的系统称为 （）。D
A ．开环控制系统 B ．程序控制系统 C ．随动控制系统 定值控制系统 ．D 控制系统的给定值是时间的确定函数，这样的7.系统称为（ ）。 B A ．开环控制系统 B ．程序控制系统 ．随动控制系统 C 定值控制系统 D ． 控制系统的给定值按事先不确定的随机因素8.改变，这样的系统称为（ ）。C ．开环控制系统A ．程序控制系统B ．随动控制系统C 定值控制系统 ．D 自动控制系统按照结构进行分类，可以分成：9.（ ）、开环控制系统和复合控制系统。
B A．开环控制系统B．闭环控制系统．复合控制系统C D．随动控制系统自动控制系统按照结构进行分类，可以分成：10.闭环控制系统、（）和复合控制系统。A A．开环控制系统．闭环控制系统B． C．复合控制系统 D．随动控制系统 自动控制系统按照结构进行分类，可以分成：11.闭环控制系统、开环控制系统和（）。C A．开环控制系统．闭环控制系统B ．复合控制系统C ．随动控制系统D（）
过程控制系统简答题复习重点
名词解释： 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。 B1,B2为前两个峰顶与稳定值的差值。其中4 ：1 常作为评价过程动态性能指标的一个理想指标。 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。 3、分布式控制系统 答：分布式控制系统DCS ，又称为集散控制系统，一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层体系结构、局部网络通信的计算机综合控制系统。 DCS 的设计思想是“控制分散、管理集中” 4、串级控制系统 将两个控制器串联在一起工作、各自完成不同任务的系统结构，就称为串级控制结构。 主控制器的输出作为副控制器的设定值，再用控制器的输出去操纵调节阀，从而对主被控变量具有更好的控制效果。 流量：单位时间内流过工艺管道某截面的流体数量称为瞬时流量，而把某一段时间内流过工艺管道某截面的流体总量称为累计流量。 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.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 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. 5、PID 调节器的参数对控制性能各有什么影响？ 答：(1)比例增益 反映比例作用的强弱， 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； 21B B n
过程控制试题库及答案
过程控制期末试题库 （适用于沈阳建筑大学自动化专业期末考试） 一、填空题（本题共计10分，包括3小题，10个填空，每空1分） 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。 二、选择题（本题共计10分，包括5小题，每题2分） 1.由于微分调节规律有超前作用，因此调节器加入微分作用主要是用来（C）:
过程控制复习题
过程控制复习题 一、填空题 1．过程控制系统由测量元件与变送器、控制器（调节器）、执行器（调节阀）和被控对象（过程）等环节组成。 2. 按系统的结构特点，过程控制系统可分为反馈控制系统、前馈控制系统、前馈—反馈控制系统(复合控制系统) 3．按给定信号的特点，过程控制系统可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统等。 4.过程控制系统的性能可从稳定性、快速性、准确度三个方面来说明。评价控制性能好坏的质量指标，通常采用的两种质量指标：系统过渡过程的性能指标（时域控制性能指标）和偏差积分性能指标（积分性能指标），积分指标是采用偏差与时间的某种积分关系作为衡量系统质量的准则。 5．过渡过程的性能指标是用阶跃信号作用下控制系统的输出响应曲线表示，它包括余差（静态偏差）、衰减比n、最大偏差A与超调量、回复时间（过渡时间）t、峰值时间tp和振荡周期 T等。对于随动控制系统，常用超调量这个指标来衡量被控参数偏离给定值的程度。 6.衰减比n是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。n＜l表示系统是不稳定的，振幅愈来愈大；n＝1表示为等幅振荡；n＝4表示系统为4：1的衰减振荡。 7．建立被控过程数学模型的方法有：解析法（机理演绎法、机理分析法）、实验辩识法（系统辨识与参数估计法）和混合法 8. 按结构形式不同，自动化仪表可分为基地式仪表、单元组合式仪表、组件组装式仪表，其中单元组合式仪表是将整套仪表划分成能独立实现一定功能的若干单元，各单元之间采用统一信号进行联系。其中QDZ-Ⅲ型仪表采用的标准信号是20~100kPa。 9．按能源形式不同，自动化仪表可分：液动仪表、气动仪表、电动仪表及混合仪表，其中气动仪表的特点是性能稳定、可靠性高、具有本质安全防爆性能、不受电磁干扰、结构简单、维护方便。 10. 检测仪表是指检测元件（敏感元件或传感器）、变送器及显示装置的统称。 11．DDZ-Ⅲ型仪表采用的标准信号是1-5V或4-20mA，QDZ-Ⅲ型仪表采用的标准信号是 20~100kPa。 12. Cu50热电阻是指在0℃时铜电阻有阻值为50欧 13．热电偶测温的关键是要使冷端温度恒定。IEC对已经被国际公认的7种热电偶制定了国际标准，称为标准热电偶，其中最常用的有 S 、 B 、 K 三种。 14. DDZ-Ⅲ型差压变送器是以力矩平衡原理工作的，其的作用是将被测压力、流量等过程参数变换成4~20mADC输出信号，以便实现集中检测或自动控制。 15．热电阻Pt100是指在0℃时铂电阻为100欧 16. 变送器的发展趋势：微型化、数字化、智能化和虚拟化。 17．调节器的作用是将测量信号与给定值比较产生偏差信号，然后按一定的运算规律产生输出信号，推动执行器，实现对生产过程的自动控制。 18. 执行器的作用是接受调节器的控制信号，改变操纵变量（控制变量），使生产过程按预定要求正常进行。执行器一般安装在生产现场直接与介质接触 19．执行器的执行机构是指根据调节器控制信号产生推力或位移的装置；执行器的调节机构是根据执行机构输出信号去改变能量或物料输送量的装置，通常指调节阀。
过程控制系统试题一
过程控制系统试题一 一、选择题(10×3分) 1、过程控制系统由几大部分组成，它们是:( c ) A.传感器、变送器、执行器 B.控制器、检测装置、执行机构、调节阀门 C. 控制器、检测装置、执行器、被控对象 D. 控制器、检测装置、执行器 2、在过程控制系统过渡过程的质量指标中, ( A )反映控制系统稳定程度的指标 A.超调量 B.衰减比 C.最大偏差 D.振荡周期 3、下面对过程的控制质量没有影响的是: ( D ) A .控制通道放大倍数K B.扰动通道放大倍数K Of C.扰动通道时间常数 D.扰动通道纯滞后时间 4、在对象特性中，( )是静特性。 A. 放大系数Κ B. 时间常数T C.滞后时间τ D.传递函数 5、选择调节参数应尽量使调节通道的( ) A.功率比较大 B.放大系数适当大 C.时间常数适当小 D.滞后时间尽量小 6、在简单控制系统中，接受偏差信号的环节是( )。 A .变送器 B. 控制器, C. 控制阀 D. 被控对象 7、下列说法正确的是( )。 A. 微分时间越长，微分作用越弱; B. 微分时间越长，微分作用越强; C. 积分时间越长，积分时间越弱; D. 积分时间越长，积分时间越强。 8、调节阀按其使用能源不同可分为( )三种。 A(电动 B(液动 C(气动 D(压动 9、打开与控制阀并联的旁路阀，会使可调比(A)。 A.变小 B.变大 C.不变 D. 为零 10、串级控制系统主、副对象的时间常数之比，T/T,( )为好，主、副回路恰能发挥其优0102
越性，确保系统高质量的运行。 A. 3,10 B. 2,8 C. 1,4 D. 1,2 二、判断题(10×2分) 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、调节阀的结构形式的选择首先要考虑价格因素。( ) 3、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。( ) 4、临界比例度法是在纯比例运行下进行的。通过试验，得到临界比例度δ和临界周期T，然后KK根据经验总结出来的关系，求出调节器各参数值。( ) 5、一般来说，测量变送环节的作用方向总是正的。( ) 6、均匀控制系统单从结构上看与简单控制是不同的。( ) 7、采取分程控制通常可以提高控制阀的可调比。( ) 8、积分饱和通常不影响控制系统品质。( ) 9、干扰进入调节系统的位置离调节阀越近，离测量元件越远，调节质量越好。( ) 10、串级调节系统要求对主参数和副参数均应保证实现无差控制。( ) 三、简答题(4×5分) 1、按照设定值的不同形式, 过程控制系统可分为哪几类, 2、何为控制阀的理想流量特性和工作流量特性,常用的调节阀理想流量特性有哪些, 3、前馈控制与反馈控制的区别有哪些, 4、什么叫积分饱和,在选择性控制系统中防止积分饱和的方法一般有几种, 四、(10分)某化学反应过程要求参与反应的A、B两物料保持 F:F,4:2.5AB 的比例，两物料的最大流量 3F,625m/hAmax , 3F,290m/hBmax