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南京工业大学过程控制题库及参考答案


1、





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)[<K>]。 19、 被控过程的数学模型有两种,它们是[<参数模型法>]和[<参数模型法>]。 20、 在一阶过程控制系统的过渡过程中,放大系数 K 是系统的[<静态参数>],时间常数 T 是 系统的[<动态参数>]。 21、 在一阶过程控制系统的过渡过程中,[<放大系数 K>]决定了系统在响应结束时的稳定 性能,时间常数 T 取决于系统的输出变量到达[<稳态值的 63.2%>]所用的时间。 22、 在过程控制仪表中控制器的放大系数是通过改变控制器的[<比例度>]来设置的,若用 量程为 50-100℃,输出信号为 4-20mA DC 的电动温度变送器,并选用电动控制器的比例度 δ=20%,则其控制器放大系数 Kc=[<1.6(mA/℃)>]。 23、 在过程控制系统过渡过程的质量指标中,[<最大偏差>]是反映系统在控制过程中被控 变量偏离设定植的程度,[<余差>]是描述系统准确性的质量指标.。 24、 在过程控制系统过渡过程的质量指标中,[<超调量>]是过渡过程曲线超出新稳定值的 最大值,[<衰减比>]是表示衰减振荡过程的衰减程度。 25、 一阶过程控制系统稳定的基本条件是:[<特征根为负>],[<微分方程系数大于 0>]。

26、 二阶过程控制系统稳定的基本条件是:特征根实部为负、 〈微分方程的系数均大于 0〉 [ ] 和[〈衰减系数大于 0〉]。 27、 在过程控制仪表中常用的控制规律有比例,[〈比例积分〉],[〈比例积分微分〉]。 28、 控制器的比例度越小,则放大系数[〈越大〉],比例控制作用就[〈越强〉]。 29、 在过程控制系统中,具有[〈比例作用〉]的控制器,被控变量最终会存在余差,具有 [〈比例积分微分〉]的控制器既能消除余差又具有超前性。 30、 简单控制系统是由一个被控对象、[〈一个测量变送器〉]、一个控制器、[〈一个执 行机构〉]。 31、 在简单控制系统中。被控变量的选择有 2 种方法,分别为[〈直接参数法〉]、[〈间 接参数法〉]。 32、 在控制阀的选择中,对于强腐蚀性、易结晶的介质选用[〈隔膜控制阀〉];在分流或 合流控制时选用[〈三通控制阀〉]。 33、 在控制阀的选择中,在高压差时选用[〈角形控制阀〉];在大口径、大流量、低差压 时选用[〈蝶形阀〉]。 34、 在工业中最常用的两种流量特性是[〈直线流量特性〉]和[〈对数流量特性〉]。 35、 控制阀流量特性的选择方法是[〈根据对象特性〉]和[〈根据 S 值〉]来选择控制阀的 流量特性。 36、 控制阀气开、气关的选择按以下原则来进行 1 从生产的安全出发 2 [〈保证产品质 量〉]、3[〈降低原料、成品、动力消耗、4[〈考虑介质的特点〉]。 37、 测量误差由三部分构成,它们分别为:仪表本身误差,[〈环境条件引起的误差〉], [〈测量中的动态误差〉]。 38、 在过程控制中克服测量滞后方法有:[〈选择快速的测量元件〉]、[〈正确选择安装 位置〉]和正确的使用微分单元。 39、 控制器正、反作用的形式取决于[〈被控对象〉]、[〈控制阀〉]、变送器的静态放大 系数的符号。 40、 控制阀正作用下,Kv〉0 表示[〈控制阀是气开式〉];在控制阀负作用下,Kv〈0 表 示[〈控制阀是气关式〉]。 41、 过程控制系统设计的主要步骤:建立被控过程的数学模型、[〈选择控制方案〉]、控 制设备选型、[〈实验与仿真〉]。 42、 过程控制系统设计包括[〈系统方案的设计〉]、工程设计、工程安装、[〈仪表调校、 调节器的参数整定〉]四个内容。 43、 控制系统的投运步骤是[〈检测系统投运行入〉]、调节手动阀门、[〈控制器投运〉]。 44、 控制器参数整定方法有两大类,一是[〈理论计算法〉],另一类是[〈工程整顶法〉]。 45、 控制器的参数整定中常用的工程整定方法有[〈经验凑试法〉]、衰减曲线法、[〈看 曲线调整参数〉]。 46、 控制器的参数整定中常用的理论方法有[〈对数频率特性法〉]、[〈根轨迹法〉]。 47、 检测元件及变送器的作用是把[ 〈工艺变量〉 ]的值检测出来, 转换成电信号送给[ 〈显 示仪表〉]。 48、 对检测元件及变送器的基本要求是在工作条件下[〈能否正常长期工作〉]、误差是否 不超过规定的界限、[〈动态响应是否迅速〉]。 49、 控制器参数是根据具体的对象特性得到的,这些特性主要包括:[〈比例度〉]、微分 时间、[〈积分时间〉]。 50、 控制阀的理想流量特性包括直线、[〈对数 〉]、快开和[〈抛物线〉]。 51、 串级控制系统的扰动有一次扰动、[〈二此扰动〉]、[〈一、二次扰动并存〉]。

52、 串级控制系统副制器具有[〈粗调〉]的作用,主控制器具有[〈细调〉]的作用。 53、 串级控制系统具有三大特点:具有[〈较强的抗干扰能力〉]、改善了对象特性、[〈适 应能力强〉]。 54、 串级控制系统的控制器可分为[〈主控制器〉]、[〈副控制器〉]。 55、 串级控制系统的被控对象可分为[〈主被控对象〉]和[〈负被控对象〉]。 56、 串级控制系统的副回路由[〈负控制器〉]、控制阀、副对象、[〈负测量变送器〉]。 57、 串级控制系统主环是[〈定植系统〉] ,副环是[〈随动系统〉]。 58、 串级控制系统的副被控变量的选择原则是[〈主要扰动作用在副对象上〉]、使副对象 包含更多的扰动、[〈主、副对象的时间常数不能太接近〉]。 59、 在串级控制系统中主控制器应选用[〈PI 或 PID 控制规律〉],副控制器选用[〈P 控 制规律〉]。 60、 在串级控制系统中控制器正、反作用的顺序是[〈先副后主〉],主控制器的正、反作 用取决于[〈主对象的放大系数的符号〉]。 61、 在串级控制系统中主对象放大系数符号为“正”极性时,主控制器应选用[〈 “负”作 用〉],而副控制器的正、反作用取决于[〈副环〉]的具体情况。 62、 串级控制系统的投运原则是:其一是[〈投运顺序〉],一般是先副后主;其二是[〈投 运过程必须无扰动切换〉]。 63、 串级控制系统的控制参数整定的实质是通过改变[〈控制器的 PID 参数〉],来改善系 统的[〈静态和动态特性〉],以获得最佳控制质量。 64、 在工程实践中, 串级控制系统常用的整定方法有[ 〈一步整定法〉 ]和[ 〈两步整定法〉 ]。 65、 两步整定法就是,就是第一步[〈整定副控制器参数〉],第二步[〈整定主控制器的 参数〉]。 66、 常见均匀控制系统的组成结构有[〈简单均匀控制系统〉]、串级均匀控制系统、[〈双 冲量均匀控制系统〉]。 67、 串级均匀控制系统的整定方法有[〈经验法〉]和[〈停留时间法〉]。 68、 在比值控制方案中,保持比值关系的两种物料必有一种处于主导地位,这种物料称为 [〈主动物料〉],另一种物料则跟随它的变化,并能保持流量的比值关系,则称为[〈从 动物料〉]。 69、 双闭环控制系统是由一个[ 〈定植控制〉 ]的主流量回路和一个跟随主流量变化的[ 〈副 流量控制回路〉]组成。 70、 比值控制系统的设计包括:控制方案的设计,[〈主、副物料流量的确定〉]、控制规 律的确定、选择正确的变送器和测量元件、[〈计算比值系数〉]。 71、 比值控制系统按性质可分为[〈定比值控制〉]和[〈变比值控制〉]。 72、 设计分程控制系统的目的有 2 方面:其一是[<满足工艺的要求〉],其二是[〈扩大控 制阀的可调范围〉]。 73、 有两个阀们用作分程系统,流通能力 C1=150 C2=6,其可调范围均为 R=20 ,其分程的 可调范围为[〈500〉] 。 74、 分程控制属于[〈单回路控制系统〉],其特点是[〈阀多且分程〉]。 75、 前馈控制系统是[〈开环控制系统〉],反馈控制系统是[〈闭环控制系统。]。 76、 自动保护系统通常是指[〈信号报警〉]与[〈信号连锁〉]。 77、 工业生产中当工艺过程出现异常公况,且采取措施后仍不能阻止异常情况的继续时, 可采用[〈连锁保护停车〉]和[〈选择性控制系统〉]。 78、 连锁保护包括四个方面:[〈工艺连锁〉]、机组连锁、程序连锁和[〈各种泵类的开 停〉]。

79、 选择性控制系统按结构可分成 2 类,其一是[〈选择器在变送器和控制器之间〉其二 选择器在[〈控制器与控制阀〉]之间。 80、 选择性控制系统按结构可分成 2 类,其一是[〈选择器在变送器和控制器之间〉其二 选择器在[〈控制器与控制阀〉]之间。 81、 前馈控制系统有 2 种,分为[〈静态前馈〉]和[〈动态前馈〉]。 82、 离心泵的控制方案有三种:[〈离心泵的出口节流法〉],改变回流量和[〈控制泵的 转速〉]。 83、 往复泵的控制方案有:[〈改变原动机的转速〉]、控制泵的出口旁路和[〈改变冲程 s〉]。 84、 压缩机按工作原理的不同可分为[〈离心式压缩机〉]和[〈往复式压缩机〉]。 85、 常用的压缩控制方案有[〈直接控制流量〉]、控制转速和[〈控制旁流量〉]。 86、 工业生产中为了防止离心式压缩机的喘振常采用的控制方案有[〈固定极限流量〉] 和[〈可变极限流量〉]。 87、 在传热设备控制中,传热器的控制方案有[〈控制载热体的流量〉]、控制载热体的旁 路和[〈控制被加热流体流量的旁路〉]。 88、 精馏塔的控制目标是:保证质量指标、[〈物料平衡和能量平衡〉]和[〈约束条件〉]。 89、 精馏塔最直接的质量指标是[〈产品的纯度〉],最常用的间接质量指标是[〈温度〉]。 90、 精馏塔的基本控制方案有三种:[〈按精馏段质量指标〉]的控制方案、按提馏段质量 指标的控制方案和[〈精馏塔的计算机控制〉]。 二填空 1、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( )A A、随动系统 B、定值系统 C 程序系统 2、在过程控制系统中,系统的设定值保持不变的系统属于( ) B A、随动系统 B、定值系统 C 程序系统 3、在过程控制系统中,系统的设定值有规律变化的系统属于( )C A、随动系统 B、定值系统 C 程序系统 4、在阶跃扰动作用下,过程控制系统的过渡过程出现的形式如下, ( )是一种稳定控制系统 C A、发散振荡过程 B、等幅振荡过程 C、衰减振荡过程 D、非振荡衰减过程 5、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( )B A、被控对象 B、被控变量 C、操纵变量 D、测量值 6、受控制器的操纵,使被控变量保持在设定值的物理量是( )B A、被控对象 B、操纵变量 C、测量值 D、设定值 7、一阶环节的传递函数是( )A A、K/(Ts+1) B、K C、K/Tis D、Tds 8、比例环节的传递函数是( ) C A\ K/(Ts+1) B 、K/Tis C、K D、Tds 9、在一阶系统的特征参数中, ( )是系统的静态参数 A、放大系数 K B、时间常数 T C、滞后时间τ D、传递函数 10、在一阶过程控制系统中时间常数 T 定义为系统的输出量 y(t)到达稳态值的( )B A、80% B、63.2% C、20% D、40% 11、在一阶过程控制系统中,( )决定了系统在响应结束时的稳定性能 D A、 时间常数 T B、输入值 C、延迟时间 D、放大系数 K 12、在过程控制仪表中,若采用量程为 50-100℃,输出信号为 4-20mA DC 的电动温度变送器,

电动控制器的比例度为 20%,则控制器的放大系数是( ) D A、50 B、4 C、2.5 D、 1.6 13、在过程控制仪表中,控制器的放大系数 Kc 是通过改变( )来设置的 C A、量程 B、输出信号 C、控制器的比例度 D、 输入信号 14、在过程控制系统过渡过程的质量指标中,( )是表示过渡过程曲线超出新稳定值的最大值 B A 最大偏差 A B 超调量 B C 衰减比 n D 振荡周期 T 15、在过程控制系统过渡过程的质量指标中,( )是描述被控变量偏离设定值最大程度的物理 量 A A 最大偏差 B 衰减比 C 过渡时间 D 振荡周期 16、在过程控制系统过渡过程的质量指标中,( )是衡量控制准确性的质量指标 D A 最大偏差 B 衰减比 C 振荡周期 D 余差 17、在过程控制系统过渡过程的质量指标中,( )反映控制系统稳定程度的指标 B A 超调量 B 衰减比 C 最大偏差 D 振荡周期 18、在过程控制系统过渡过程的质量指标中,( )是衡量系统快速性的质量指标 C A 最大偏差 B 衰减比 C 振荡周期 D 余差 19、一阶过程控制系统稳定的条件是( )B A 特征根为正,微分方程系数都大于零 B 特征根为负,微分方程系数都大于零 C 特征根为正,微分方程系数都小于零 D 特征根为负,微分方程系数都小于零 20、二阶过程控制系统稳定的条件是( )D A 特征根实部为负,衰减系数小于零,微分方程系数都大于零 B 特征根实部为正,衰减系数小于零,微分方程系数都大于零 C 特征根实部为正,衰减系数大于零,微分方程系数都大于零 D 特征根实部为负,衰减系数大于零,微分方程系数都大于零 21、二阶系统的衰减系数与系统的稳定性有很大关系,当衰减系数满足( )时,系统是稳定 的D A 衰减系数=0 B-1<衰减系数<0 C 衰减系数<-1 D0<衰减系数<1 22、二阶系统的衰减系数与系统的稳定性有很大关系,当衰减系数满足( )时,系统是不稳 定的 A A 衰减系数<-1 B 0<衰减系数<1 C 衰减系数>1 D 衰减系数=1 23、在比例控制器中,在相同输入偏差下,放大倍数 Kc 和输出 p(t)之间的关系是( ) C A Kc 越大,输出 p(t)越小 B Kc 越大,输出 p(t)不变 C Kc 越大,输出 p(t)也越大 D Kc 越小,输出 p(t)越大 24、在比例控制器中,放大倍数 Kc 和控制器的比例度δ之间的关系是( )B A δ越大,Kc 也越大 B δ越大,Kc 越小 C δ变化与 Kc 无关 D δ与 Kc 都是定值 25、在过程控制系统中,若使控制变量最终不存在余差但系统的稳定性要下降应选用( )B A 比例控制器 B 比例积分控制器 C 比例微分控制器 D 比例积分微分控制器 26、在过程控制系统中,既能使控制变量不存在余差又使系统具有超前性控制应选用( )控 制规律 C A、P B、PI C、PID D、PD 27、在过程控制系统中,系统在稳态时,不管放大系数 Kc 有多大最终仍有余差可以选用( )

控制规律

B

A、P B、PI C、PID D、PD 28、在比例控制规律中,衰减系数与系统的稳定性之间的关系应满足( )A A 衰减系数越大系统越稳定 B 衰减系数越大系统越不稳定 C 衰减系数与系统稳定无关 29、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 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 30、在单回路控制中,控制阀的结构形式的选择很重要,在高压差时选用 A A 角形控制阀 B 隔膜控制阀 C 三通控制阀 D 蝶阀 31、在单回路控制中,控制阀的结构形式的选择很重要,在控制强腐蚀性介质时选用( )B A 角形控制阀 B 隔膜控制阀 C 三通控制阀 D 蝶阀 32、在单回路控制中,控制阀的结构形式的选择很重要,在分流或合流控制时选用( )C A 角形控制阀 B 隔膜控制阀 C 三通控制阀 D 蝶阀 33、在单回路控制中,控制阀的结构形式的选择很重要,在大口径、大流量、低差压,而泄 漏量要求不高时选用( )D A 角形控制阀 B 隔膜控制阀 C 三通控制阀 D 蝶阀 34、为了使过程控制系统能够正常工作,则必须使系统的各个环节的静态放大系数相乘必须 满足( )C A 等于 0 B 大于 0 C 小于 0 D 不能确定 35、在控制阀的正作用下,控制阀是气开式,则 Kv 满足( )B A 等于 0 B 大于 0 C 小于 0 D 不能确定 36、在控制阀的负作用下,控制阀是气关式,则 Kv 满足( )C A 等于 0 B 大于 0 C 小于 0 D 不能确定 37、控制器正作用时,其放大系数 Kc 满足( )C A、Kc<0 B、Kc<-1 C、Kc>0 D、 Kc=0 38、控制器负作用时,其放大系数 Kc 满足( )A A、Kc<0 B、Kc<-1 C、Kc>0 D、 Kc=0 39、在控制器上对所求得的整定参数设置的顺序是( )A A P, I,D B P,D,I C I,P,D D I,D,P 40、在某温度控制系统中,采用 4:1 衰减曲线法整定控制器的参数,得δs=20%,当控制器为 比例作用时,其整定参数值为( )A A 20% B 40% C 60% D 80% 41、过程控制设计中,系统设计的核心是( )A A、控制方案设计 B、工程设计 C、工程安装 D、仪表调校 42、在控制器的参数整定中属于理论整定法得是( )D A 经验凑试法 B 衰减曲线法 C 响应曲线法 D 对数频率特性法 43、在控制器的参数整定中属于工程整定法得是( )C A 对数频率特性法 B 根轨迹法 C 经验凑试法 44、在某温度控制系统中,采用 4:1 衰减曲线法整定控制器的参数,得δs=20%,当控制器为 比例积分作用时,其整定参数值为( )A A 24% B 12% C 36% D 48% 45、在某温度控制系统中,采用 4:1 衰减曲线法整定控制器的参数,得δs=20%,当控制器为 比例积分微分作用时,其整定参数值为( )C

A、 20% B、40% C、16% D、32% 46、串级控制系统中控制器的作用正确的是( )C A 主粗副粗 B 主粗副细 C 主细副粗 D 主细副细 47、串级控制系统系统中存在的一次扰动来源于它的( )A A 主回路 B 副回路 C 主副回路都有 D 不能确定 48、串级控制系统系统中存在的二次扰动来源于它的( )C A 主回路 B 副回路 C 主副回路都有 D 不能确定 49、串级控制系统系统中主环是一个( )系统 A A 定值系统 B 随动系统 C 程序系统 D 分时系统 50、串级控制系统系统中副环是一个( )系统 B A 定值系统 B 随动系统 C 程序系统 D 分时系统 51、串级控制系统中主回路的控制器包括( )C A 主控制器 B 副控制器 C 主、副控制器 D 不确定 52、串级控制系统中主回路的对象是( )A A 主、副对象 B 主对象 C 副对象 D 不确定 53、串级控制系统中主、副环要满足( )A A 主定副随 B 主定副定 C 主随副定 D 主随副随 54、串级控制系统中主控制器的正、反作用的选择顺序( )A A 先副后主 B 先主后副 C 主、副同样 D 不确定 55、有 2 个阀门,流通能力分别为 C1=100,C2=3,其可调范围均为 R=30,用于分程控制 时,分程可调范围为( )B A 750 B 1000 C 900 D 1250 56、对于对象的纯滞后时间较大,时间常数特别大的应采用( )控制 B A 分程控制 B 前馈控制 C 均匀控制 D 串级控制 名词解释 过程控制系统 定植控制系统 随动控制系统 程序控制系统 开环控制系统 闭环控制系统 被控对象 被控变量 控制系统的过渡过程 传递函数 被控对象的数学模型 被控过程的数学模型 直接参数法 间接参数法 控制阀的流量特性 控制阀的工作流量特性 控制系统的相关 控制器的参数整定 控制系统的投运 直线流量特性 等百分比流量特性 串级控制系统的主控制器 最大偏差 余差 串级控制系统的副控制器 串级控制系统的主控制对象 串级控制系统的副控制对象 串级控制系统的参数整 定 串级控制系统的一步整定法 串级控制系统的两步整定法 均匀控制系统 比值控制系统 分程控制系统 前馈控制系统 选择性控制系统 离心式压缩机的喘振 锅炉汽泡水位的虚假液位 集散控制系统 监督控制(SCC) 系统 直接数字控制(DDC)系统 简答题 过程控制系统由几部分组成?各部分在系统中的作用是什么? 过程控制系统为何称为闭环控制系统? 开环控制系统有哪些有缺点? 什么是对象控制通道的增量方程式,为什么要建立增量方程式? 什么是对象的放大系数与时间常数?为什么称放大系数为静态特性?

在过程控制系统,建立被控对象的数学模型的步骤是什么? 什是积分控制规律,控制系统在什么情况下使用它们? 在控制系统的设计中,什么是直接参数与间接参数?两者有何关系? 在控制系统的设计中,操纵变量的选择应遵循什么原则? 什么是控制阀的理想流量特性和工作流量特性?两者有何关系? 比例控制器、比例积分控制器、比例积分各有什么特点?微分控制器 被控对象、执行器以及控制器的正、反作用如何规定的? 什么是控制系统的关联?它对控制系统的关联有何影响? 控制器参数整定的任务是什么?常用的整定参数方法有哪些? 为什么说串级控制系统的主回路是定植控制系统?而副回路是随动系统? 串级控制系统的特点有那些? 如何选择串级控制系统的主、副控制器的正、反作用? 怎样选择串级控制系统的主、副控制器的控制规律、? 串级控制系统中主、副控制器参数的工程整定主要有哪些方法? 均匀控制系统的目的和特点是什么? 为什么说均匀控制系统的核心问题是控制器的参数整定? 什么叫比值控制系统?比值控制系统的控制方案有哪些? 在比值控制系统中,什么是主动物料和从动物料?如何选则? 什么是分程控制系统?设计分程控制系统的目的是什么? 什么是前馈控制系统?前馈控制与反馈控制各有什么特点? 什么是信号报警系统?信号报警系统如何实施的? 设置选择性控制系统的目的是什么?它有哪些种类? 什么是离心式压缩机的喘振?喘振产生的条件是什么? 精馏塔的主要扰动有哪些?精馏塔对自动控制有哪些基本要求? 锅炉设备的主要控制系统有哪些? 锅炉汽包水位的假液位现象是什么?具有什么危害性? 采取什么方法能够克服汽包水位的虚假液位? 直接数字控制(DDC)系统与监督控制(SCC)系统的特点有那些? 什么是集散控制系统?它的特点有哪些? 计算机控制系统分为哪几类?各有什么特点? 计算题 1、 有一串级控制控制系统采用两步整定法整定控制器参数,测得 4:1 衰减过程的参数为 δ1s=8%,T1s=100s; δ2s=40%,T2s=10s,主控制器选 PID 规律,副控制器选 P 规律,试确定主、副控制器的参数值。 下面是 4:1 衰减曲线法整定计算公式: (PID δ=0.8δ s, Ti=0.3Ts,Td=0.1Ts; P: δ = δs) 2、 有一串级控制控制系统采用两步整定法整定控制器参数,测得 4:1 衰减过程的参数为 δ1s=8%,T1s=100s; δ2s=40%,T2s=10s,主控制器选 PI 规律,副控制器选 P 规律,试确定主、副控制器的参数值。 下面是 4:1 衰减曲线法整定计算公式: (PI δ=1.2δs, Ti=0.5Ts,; P: δ= s) 3、用临界比例度法整定某过程控制系统所得的比例度δK=20%,临界振荡周期 TK=1min,当控 制器分别采用比例作用、比例积分作用、比例积分微分作用时,求其最佳整定参数值。 (P:δ=2δk;PI:δ=2.2δk,Ti=Tk/1.2;PID:δ=1.6δk,Ti=0.5Tk,Td=0.25Ti)

4、某温度控制系统,采用 4:1 衰减曲线法整定控制器参数,得δS=20%,TS=10 分,当控制 器分别为比例作用、比例积分作用、比例积分微分作用时,试求其整定参数值。 (P:δ=δs;PI:δ=1.2δs,Ti=0.5Ts;PID:δ=0.8δs,Ti=0.3Ts,Td=0.1Ts) 5、某工厂在石油裂解气冷却系统中,通过液态丙烯的汽化来吸收热量,来保持裂解气出口温 度的稳定。组成以出口温度为主被控变量,汽化压力为副被控变量的温度与压力串级 控制系统 。现在采用一步整定法,求其整定过程。 6、在某一蒸汽加热器的控制系统中,当电动单元组合控制器的输出从 6mA 改变到 7mA 时,温 度记录仪的指针从 85℃升到 87.8℃,从原来的稳定状态达到新的稳定状态。仪表的刻 度为 50-100℃,并测出τO=1.2min,TO=2.5min。如采用 PI 和 PID 控制规律,试确定 出整定参数。 (P:δ=δs;PI:δ=1.2δs,Ti=0.5Ts;PID:δ=0.8δs,Ti=0.3Ts,Td=0.1Ts) 7、 、 有一串级控制控制系统采用两步整定法整定控制器参数,测得 4:1 衰减过程的参数为 δ1s=10%,T1s=100s; δ2s=30%,T2s=150s,主控制器选 PI 规律,副控制器 选 P 规律,试确定主、副控制器的参数值。 下面是 4:1 衰减曲线法整定计算公式: (PI δ=1.2δs, Ti=0.5Ts,; P: δ= s) 8、 有一串级控制控制系统采用两步整定法整定控制器参数,测得 4:1 衰减过程的参数为 δ1s=20%,T1s=200s; δ2s=30%,T2s=10s,主控制器选 PI 规律,副控制器选 P 规律,试确定主、副控制器的参数值。 下面是 4:1 衰减曲线法整定计算公式: (PI δ=1.2δs, Ti=0.5Ts,; P: δ= s) 9、某温度控制系统,采用 4:1 衰减曲线法整定控制器参数,得δS=30%,TS=20 分,当控制 器分别为比例作用、比例积分作用、比例积分微分作用时,试求其整定参数值。 (P:δ=δs;PI:δ=1.2δs,Ti=0.5Ts;PID:δ=0.8δs,Ti=0.3Ts,Td=0.1Ts) 10、某温度控制系统,采用 4:1 衰减曲线法整定控制器参数,得δS=30%,TS=15 分,当控 制器分别为比例作用、比例积分作用、比例积分微分作用时,试求其整定参数值。 (P:δ=δs;PI:δ=1.2δs,Ti=0.5Ts;PID:δ=0.8δs,Ti=0.3Ts,Td=0.1Ts)

模拟试卷 一、 填空题(每空 1 分,共 10 分) 。 。

1. 自动调节系统方块图中, 给定值 R, 测量值 Z 和偏差 e 三者之间的关系是 2. 过渡过程结束时,被控变量所达到的新的稳态值与原稳态值之差叫做 3. 串级调节系统中,主回路是一个 调节系统。 的气信号。

4. 电-气转换器能够把 0~10 mA 或 4~20 mA 的电流信号转换成 5. 电子电位差计是根据 原理工作的。

6. 积分时间愈_____________,积分作愈弱。 7. 原理而制成的。 压力表是利用弹性元件在被测介质的压力作用下产生弹性形变的

8. 一 个 对 象 的 特 性 可 以 用 微 分 方 程 _______________阶系统。

T

dy (t ) ? y (t ) ? Kx(t ) dt 来描述,则它是一个

9. 当一个调节器的输出信号同时送给两个调节阀,这两个调节阀工作在不同的信号区 间,则构成的控制系统为____________控制系统。 10. 在自动控制系统中,能够测量某物理量的大小并把它转化为一种特定信号的自动 。

化装置是

二、

选择题(每空 2 分,共 30 分)

11.

在合成纤维锦纶生产中,熟化罐的温度是一个重要的参数,其期望值是一已知的 ) 。 C. 正反馈控制系统 D. 程序控制系

时间函数,则熟化罐的温度控制系统属于( A. 定值控制系统 统 12. B. 随动控制系统

对于始点为 0℃的电子电位差计,当输入端短路时,仪表指针应指在( B.室温
最高液位

) 。

A.始点 13. A.正迁移 B.负迁移 C.无迁移 D.无法确定 14.

C.终点 ) 。

D.原位置

如图所示差压式液位计测容器的液位,其零点需(

h2

h1

最低液位

+ -

下列关于时间常数 T 的说法,下列说法中(

)是错误的。

A.对于干扰通道,时间常数大则利于调节 B.对于调节通道,时间常数大则系统较为稳定 C.对于调节通道,时间常数小则系统易于控制 D.时间常数 T 指当对象受到阶跃输入作用之后被控量达到新稳态值的 63.2%所需要的 时间 15. 如图所示的液位控制系统是一个( ) 。
Qi LC

A.定值控制系统 B.随动控制系统

LT

Q0

C.程序控制系统 D.随机控制系统 16. 温度控制系统如图所示,当物料为温度过高时易结焦或分解的介质,调节介质为 ) 。

待加热的软化水时,调节阀和调节器的作用形式为( A.气关调节阀,正作用调节器 B.气开调节阀,反作用调节器 C.气开调节阀,正作用调节器 D.气关调节阀,反作用调节器
调节介质
TC

物料

17.

如图为一个加热器控制系统, 通过
FT 进料 凝液 FC

蒸汽

将 加
出料

进料与蒸汽进行换热达到对物料进行 热的目的,希望出料温度恒定。其中 知进料流量为最主要的干扰,有人据 设计了如图所示的控制系统。这是一 ( ) 。 A.前馈控制系统 18. B.反馈控制系统

已 此 个

C.闭环控制系统

D.单回路控制系统 ) 。 D.±4δ ) 。

一般认为,多次测量中任何一次测量的极限误差为( B.±2δ C.±3δ

A.±δ 19.

某一调节器,它的 TI=∞,TD 及δ分别放在任一中间位置,则调节器具有( B.比例微分作用 C.比例积分作用 )不是描述对象特性的参数。 B.时间常数 C.放大系数 D.滞后时间

A.比例调节作用 20. 下列(

D.比例积分微分作用

A.过渡时间 21.

某测温仪表范围为 200—1000OC,根据工艺要求,温度指示值不允许超过±6℃, ) C.1.5 级 )调节规律 D.2.5 级

则应选仪表的精度等级为( A.0.5 级 22. A.PI 23. B.1.0 级

串级控制系统中,副调节器一般采用( B.PID C.PD D.P

下面关于补偿导线说法不正确的有(

) 。

A.补偿导线与对应的热电偶在 0~100℃ 的温度范围内有相同的热电特性

B.补偿导线无极性 C.不同的热电偶用的补偿导线也不同 D.热电偶测温时使用补偿导线是为了将冷端延伸到温度比较恒定的地方 24. DDZ–Ⅲ型仪表现场传输信号为 4~20mADC,而控制室的联络信号为电压,那么电 ) 。 C.500Ω
P 出(KPa) 100 C A B

流与电压之间的转换电阻为( A.200Ω 25. B.250Ω

D.750Ω

如图所示,曲线 A、B、C 表示了差压式液位计测容器的液位时零点迁移的情况, ) 。

那么曲线 C 代表是( A.正迁移 B.无迁移 C.负迁移 D.A、B、C 答案都不正确

20 -200 0 200 400 600 800 Δ P(KPa)

三、

判断题(每空 1 分,共 10 分) 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 相同的温度下,所有种类的热电偶都产生相同的热电势。 ( ) ) )

均匀控制系统的调节器参数整定可以与定值控制系统的整定要求一样。 ( 在调节系统的品质指标中,最大偏差与超调量在任何时候都完全相等。 ( 电子电位差计和电子自动平衡电桥的测量桥路都是平衡电桥。 ( 由控制系统的方块图可知,调节变量是被控对象的输入。 ( 雷达控制系统是定值控制系统的典型应用。 ( 放大系数 K 是描述过程动态特性的参数。 ( ) ) 。 ) ) )

确定调节阀的气开气关作用的依据是生产的安全性(

对理想微分作用而言, 假如偏差固定, 即使数值很大, 微分作用也没有输出。 ( 积分饱和现象并不是选择性控制系统所特有的。 ( )



四、

简答题(每题 6 分,共 18 分) 36. 某加热炉的温度控制系统在单位阶跃干扰下的过渡过程曲线如图所示。工艺要求

操作温度为 200±10℃,考虑安全因素,调节过程中温度偏离给定值不得超过 20℃。 试求该过渡过程的最大偏差、余差、衰减比、过渡时间(按被控变量进入新稳态值的

±2%为准) 。
温度(℃) 230

210 205 200

6

15 17

时间(min)

37.

什么叫积分饱和现象?目前防止积分饱和的方法有哪几种?

38.

调节器的比例度、积分时间、微分时间变化对系统过渡过程分别有何影响?

五、

计算分析题(36、37 每题 10 分,38 题 12 分,共 32 分) 39. 如图所示的测温系统中,热电偶的分度号为 K,当被测实际温度是 600℃时,仪
20℃
XWC K

表指示为多少?(10 分)

25℃

50℃ 600℃ K

铜导线

温 度℃ K(mV)

20 0.79 8

50 2.02 2

550 22.77 2

560 23.19 8

570 23.62 4

580 24.05 0

590 24.47 6

600 24.90 2

610 25.32 7

40. (10 分)

如图示为锅炉汽包液位调节系统,试回答以下问题: 液位”

1) 如果采用简单控制系统则会出现“虚假 现象,这是为什么? 2) 试设计双冲量控制系统实现控制,画出 图; 3) 确定阀门的气开气关形式;
给水

蒸汽

流 程

4) 确定控制器的正反作用。

41.

如图所示的氨冷器,用液氨冷却铜液,要求出口铜液温度恒定。为保证氨冷器内

有一定的汽化空间,避免液氨带入冰机造成事故,采用温度――液位串级控制。 (12 分)

1) 此串级控制系统的主副被控变量各是什么? 2) 试设计一温度—-液位串级控制系统完 制方案 (即将图示的氨冷器控制系统示意图 整) ; 3)试画出温度――液位串级控制系统的方 4)确定气动调节阀的气开气关形式, 并说明 5)确定主副调节器的正反作用。
TT TC LC

气氨 铜液
LT

成该控 补充完

块图; 原因;

液氨

试 题 标 准 答 案 一、 填空题(每空 1 分,共 10 分)

1、e=R-Z 2、余差 3、定值 4、0.02-0.1Mpa 5、电压补偿 6、长 7、弹性式 8、一 9、分程

10、 二、 11 D 三、

测量变送器 选择题(每空 2 分,共 30 分) 12 B 13 A 14 C 15 A 16 D 17 A 18 C 19 B 20 A 21 A 22 D 23 B 24 B 25 C

判断题(每空 1 分,共 10 分) 26 × 27 × 28 × 29 × 30 √ 31 × 32 × 33 √ 34 √ 35 √

四、

简答题(每题 6 分,共 18 分)

36.答: (1)最大偏差 A=230-200=30℃ (1 分) (2)余差 C=205-200=5℃ (1 分) (3)第一个波峰 B=230-205=25℃ 第二个波峰 B’=210-205=5℃ 衰减比 n=B/B’=25/5=5 (2 分) (4)新稳态值的±2%范围为 205×(±2%)=±4.1℃,因此进入 200.9~+209.1℃即可认 为过渡过程结束,从图中可知过渡时间为 17min。 (2 分) 37.答:一个具有积分作用的调节器,当其处于开环工作状态时,如果偏差输入信号长期存 在,那么由于积分作用的结果,将使调节器的输出不断增加或不断减小,一直达到输出的极 限值为止,这种现象称为积分饱和。 (4 分) 防止积分饱和的方法有: (1)限幅法(2)积分切除法(每种 1 分,共 2 分) 38.答:比例度是反映比例控制作用强弱的一个参数。比例度越大,表示比例控制作用越弱, 过渡过程曲线越平坦,但余差也越大。反之,比例度越小,则正好相反。如果比例度过小可 能出现发散振荡。 (2 分) 积分时间是表示积分控制作用强弱的参数。积分时间越大,积分速度越慢,积分作用不 明显,余差消除得慢。反之相反。 (2 分) 微分时间是表示微分作用强弱的参数。微分时间增加,会克服对象的滞后,改善系统的 控制质量,从而提高系统稳定性。但微分时间太大,会引起系统过渡过程的强烈振荡,反而 使调节质量变差。 (2 分)

五、 计算分析题(36、37 每题 10 分,38 题 12 分,共 32 分) 39.解:设电子电位差计读数为 T℃,则输入电子电位差计的电势为 E 入=E(T,20) 铜导线上不产生电势,因而输入显示仪表的电势 E 入=E(600,50) (3 分) 于是有: E(T,20)= E(600,50) (3 分)

E(T,0)= E(600,50)+ E(20,0) =24.902-2.022+0.798 =23.678(mV) (2 分) 由所附分度表可知,在 570℃~580℃之间,每 1℃对应的 mV 值为 0.0426 所以有(23.678-23.624)÷0.0426=1.3℃ 即仪表示值为 T=570+1.3=571.3℃ (2 分) 40.答: 1) 在锅炉汽包液位控制系统中,在燃料量不变的情况下,若蒸汽负荷突然有较大幅度 的增加,由于汽包内蒸汽压力瞬时下降,汽包内的沸腾突然加剧,水中的汽泡迅速 增多,将水位抬高,形成了虚假的水位上升现象,这种升高的液位并不代表汽包贮 液量的真实情况,故称之为虚假液位。 (3 分) 2) 采用双冲量控制系统,引入蒸汽流量的前馈控制,使蒸汽负荷变化时首先由前馈控 制系统克服,从而减少液位的波动。流程图如下: (3 分)
蒸汽
FT LC



a-b 给水 气关

3) 在气源中断时,从安全角度,应该开大阀门,使给水进入防止锅炉烧干,因此选择 气关阀; (2 分) 4) 由于阀门为气关阀,对象特性为“+” ,所以控制器为正作用控制器。 (2 分)

41.答: 1)主被控变量为铜液出口温度,副被控变量为液位。(2 分) 2)串级控制系统的示意图如下所示:(3 分)
气氨 铜液
LT

TT

TC

LC

液氨

3)方块图如下所示: (3 分)

干扰 E1 R1


干扰

TC

R2 E 2


LC
Z2

P

调节阀

Q

液位对象

温度对象

液位测量变送

Z1

温度测量变送

4)当气源中断时,为了确保氨冷器内有一定的汽化空间,应该选择气开调节阀; (2 分) 5)液位控制器作用方向的确定: (2 分) 当液位升高时,应该关小调节阀,调节阀为气开阀,故液位控制器为反作用; 温度控制器作用方向的确定:温度对象为“-”作用方向,依据使系统称为负反馈的原 则,温度控制器应该为正作用。 南京工业大学 过程控制 试 题 标 准 答 案 2007--2008 学年第 1 学期 六、 11、 12、 13、 14、 15、 16、 17、 18、 19、 20、 七、 11 D 八、 使用班级 浦化工 0509-0510 试题 (A)卷

填空题(每空 1 分,共 10 分) e=R-Z 余差 定值 0.02-0.1Mpa 电压补偿 长 弹性式 一 分程 测量变送器 选择题(每空 2 分,共 30 分) 12 B 13 A 14 C 15 A 16 D 17 A 18 C 19 B 20 A 21 A 22 D 23 B 24 B 25 C

判断题(每空 1 分,共 10 分) 26 × 27 × 28 × 29 × 30 √ 31 × 32 × 33 √ 34 √ 35 √

九、 简答题(每题 6 分,共 18 分) 36.答: (1)最大偏差 A=230-200=30℃ (1 分) (2)余差 C=205-200=5℃ (1 分) (3)第一个波峰 B=230-205=25℃ 第二个波峰 B’=210-205=5℃ 衰减比 n=B/B’=25/5=5 (2 分) (4)新稳态值的±2%范围为 205×(±2%)=±4.1℃,因此进入 200.9~+209.1℃即可认 为过渡过程结束,从图中可知过渡时间为 17min。 (2 分) 37.答:一个具有积分作用的调节器,当其处于开环工作状态时,如果偏差输入信号长期存 在,那么由于积分作用的结果,将使调节器的输出不断增加或不断减小,一直达到输出的极 限值为止,这种现象称为积分饱和。 (4 分) 防止积分饱和的方法有: (1)限幅法(2)积分切除法(每种 1 分,共 2 分) 38.答:比例度是反映比例控制作用强弱的一个参数。比例度越大,表示比例控制作用越弱, 过渡过程曲线越平坦,但余差也越大。反之,比例度越小,则正好相反。如果比例度过小可 能出现发散振荡。 (2 分) 积分时间是表示积分控制作用强弱的参数。积分时间越大,积分速度越慢,积分作用不 明显,余差消除得慢。反之相反。 (2 分) 微分时间是表示微分作用强弱的参数。微分时间增加,会克服对象的滞后,改善系统的 控制质量,从而提高系统稳定性。但微分时间太大,会引起系统过渡过程的强烈振荡,反而 使调节质量变差。 (2 分)

十、 计算分析题(36、37 每题 10 分,38 题 12 分,共 32 分) 39.解:设电子电位差计读数为 T℃,则输入电子电位差计的电势为 E 入=E(T,20) 铜导线上不产生电势,因而输入显示仪表的电势 E 入=E(600,50) (3 分) 于是有: E(T,20)= E(600,50) (3 分) 即 E(T,0)= E(600,50)+ E(20,0) =24.902-2.022+0.798 =23.678(mV) (2 分) 由所附分度表可知,在 570℃~580℃之间,每 1℃对应的 mV 值为 0.0426 所以有(23.678-23.624)÷0.0426=1.3℃ 即仪表示值为 T=570+1.3=571.3℃ (2 分) 40.答: 5) 在锅炉汽包液位控制系统中,在燃料量不变的情况下,若蒸汽负荷突然有较大幅度 的增加,由于汽包内蒸汽压力瞬时下降,汽包内的沸腾突然加剧,水中的汽泡迅速 增多,将水位抬高,形成了虚假的水位上升现象,这种升高的液位并不代表汽包贮 液量的真实情况,故称之为虚假液位。 (3 分)

6) 采用双冲量控制系统,引入蒸汽流量的前馈控制,使蒸汽负荷变化时首先由前馈控 制系统克服,从而减少液位的波动。流程图如下: (3 分)
蒸汽
FT LC

a-b 给水 气关

7) 在气源中断时,从安全角度,应该开大阀门,使给水进入防止锅炉烧干,因此选择 气关阀; (2 分) 8) 由于阀门为气关阀,对象特性为“+” ,所以控制器为正作用控制器。 (2 分)

41.答: 6)主被控变量为铜液出口温度,副被控变量为液位。(2 分) 7)串级控制系统的示意图如下所示:(3 分)
气氨 铜液
LT

TT

TC

LC

液氨

8)方块图如下所示: (3 分)
干扰 E1 R1


干扰

TC

R2 E 2


LC
Z2

P

调节阀

Q

液位对象

温度对象

液位测量变送

Z1

温度测量变送

9)当气源中断时,为了确保氨冷器内有一定的汽化空间,应该选择气开调节阀; (2 分) 10) 液位控制器作用方向的确定: (2 分) 当液位升高时,应该关小调节阀,调节阀为气开阀,故液位控制器为反作用; 温度控制器作用方向的确定:温度对象为“-”作用方向,依据使系统称为负反馈的原 则,温度控制器应该为正作用。


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