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过程控制系统试题10套第02套答案


过程控制系统试题二参考答案
一、 选择题(10×3 分) 1、下列控制系统中,( C )是开环控制系统。 A. 定值控制系统 B. 随动控制系统 C. 前馈控制系统 D. 程序控制系统 2、过渡过程品质指标中,余差表示( A )。 A.新稳态值与给定值之差 B.测量值与给定值之差 C.调节参数与被调参数之差 D.超调量与给定值之差 3、对于一阶对象特性,通常可以用( A )来表示。 A. 放大倍数 K、时间常数 T B. 放大倍数 K、滞后时间τ C. 时间常数 T、滞后时间τ D. 放大倍数 K、时间常数 T、滞后时间τ 4、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 τ 5、被控对象干扰通道具有纯迟延 ,对系统控制质量的影响是( C );控制通 道 τ 减小,对控制质量的影响是( A )。 A.有利 B.不利 C.没影响 D.不能确定 6、PID 调节器变为纯比例作用,则( C )。 A. 积分时间置∞、微分时间置∞ B. 积分时间置 0、微分时间置∞ C. 积分时间置∞,微分时间置 0 D. 积分时间置 0,微分时间置 0 7、( A )在阀芯行程比较小时,流量就比较大,随着行程的增加,流量很快地 达到最大。 A. 快开流量特性 B. 线性流量特性 C. 抛物线流量特性 D. 等百分比流量特性 8、串级控制系统设计时,副参数的选择应考虑( AB )。 A. 使副环包括主要干扰 B. 使副环包括尽量多的干扰 C. 当对象具有非线性环节时,在设计时应使非线性环节处于副回路之中 D. 尽量使副环少或不包括纯滞后 9、 开关量的输出一般不用于控制( B )。 A.报警器 B.调节阀 C.指示灯 D.继电器 二、 判断题(10×2 分) 1、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。(错) 2、 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。(对) 3、调节系统投运时,当调节器的测量值与设定值相等(即无偏差)时,就可进 行手、自动切换操作。(错) 4、串级调节系统可以用于非线性对象,且负荷变化又较大的场合,用于改善对 象特性。 (对) 5、电动执行机构是由电动机带动减速装置,在电信号的作用下产生直线运动和 角度旋转运动。 (对) 6、自动控制系统中,静态或稳态是指被控过程的各个参数对时间的变化基本为 0。(对) 7、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。(错) 8、在燃烧比值控制系统中,燃料是从动量,空气是主动量。(错) 9、测量过程可能有误差,也可能没有误差。(错) 10、任何形式的计算机控制系统的软件都包含系统软件与应用软件。(对)

三、 简答题(4×5 分) 1、单回路过程控制系统有哪些基本组成部分?各部分的作用是什么?试画出结 构图。 解答:单回路控制系统由一个被控过程(或称被控对象)、一个测量变送装置、 一个控制器(或称调节器)和一个执行器(如调节阀)所组成。 被控过程(或控制对象)是指被控制的装置或设备;测量变送装置用于检测 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。 结构图如下:

2、什么是衰减曲线法?有何特点? 解答:衰减曲线法是在纯比例运行下通过使系统产生衰减振荡,得到衰减比例度 δS 和衰减周期 TS(或上升时间 T 升),然后根据经验总结出来的关系求出控制 器各参数值。 这种方法比较简便,整定质量高,整定过程安全可靠,应用广泛,但对于干 扰频繁,记录曲线不规则的系统难于应用。 3 、前馈控制适用于什么场合?为什么它常与反馈控制构成前馈-反馈控制系 统? 解答:前馈控制是按扰动而进行控制的,因此,前馈控制常用于的场合:一是扰 动必须可测,否则无法实施控制;二是必须经常有比较显著和比较频繁的扰动, 否则无此必要。三是存在对被控参数影响较大且不易直接控制的扰动。 前馈控制是一种补偿控制。 一般来讲,前馈控制无法全部补偿扰动对被控变 量所产生的影响。因此,单纯的前馈控制系统在应用中就会带来一定的局限性。 为克服这一弊端,前馈控制常与反馈控制联用,构成前馈—反馈控制系统。对最 主要的、显著的、频繁的无法直接控制的扰动,由前馈来进行补偿控制;对无法 完全补偿的扰动影响, 由反馈控制根据其对被控变量所产生的偏差大小来进行控 制。 4、何谓分程控制系统?设置分程控制系统的目的是什么? 解答:分程调节系统就是一个调节器同时控制两个或两个发上的调节阀,每个调 节阀根据工艺的要求在调节器输出的一段信号范围内动作。 设置分程调节系统的主要目的是扩大可调范围。

四、计算题(10 分)甲的正常流量为 240Kg/h,仪表量程为 0-360Kg/h;乙的常 用流量为 120Nm3/h,仪表量程为 0-240Nm3/h,设计控乙的单闭环比值控制系统, 画出流程图并计算引入开方运算设置的比值系数。 解答:单比值控制流程图如右图所示: 当引入开方器时: F F 120 360 × = 0.75 K ' = 2 × 1max = F1 F2 mat 240 240 当无开方器时:
? F2 ? ? F1max ? ? K =? ? ×? ?F ? ? ? = 0.5625 ? 1 ? ? F2 mat ? 五、分析题(20 分)某内进行放热反应,釜温过高会发生事故,为此采用夹套 水冷却。由于釜温控制要求较高,且冷却水压力、温度波动较大,故设置控制系 统如图所示。
' 2 2

T1T

T1C

进料
T2T T2C

冷却水

出料

1) 这是什么类型的控制系统?说明其主变量和副变量是什么? 2) 试画出其方块图; 3)选择调节阀的气开、气关型式; 4)选择调节器的正、反作用; 5) 如主要干扰是冷却水的温度波动,试简述其控制过程; 解答: (1)该系统是串级控制系统。主变量是釜内温度,副变量是嘉套水温度。 (2)方块图如下所示:

(3)为了在气源中断时保证冷却水继续供应,以防止釜温过高,故调节阀应采 用气关阀。

(4)主调节器 T1C 的作用方向可以这样来确定:由于主、副变量(θ1、θ2) 增加时,都要求冷却水的调节阀开大,因此主调节器应为“反”作用。 副调节器 T2C 的作用方向可按简单(单回路)控制系统的原则来确定。由于 冷却水流量增加时,夹套温度θ2 是下降的,即副对象为“-”方向。已知调节 阀为气关阀,“-”方向,故调节阀 T2C 应为“反”作用。 (5)如主要干扰是冷却水温度波动,整个串级控制系统的工作过程是这样的: 设冷却水的温度升高,则夹套内的温度θ2 升高,由于 T2C 为反作用,故其输出 降低, 因而气关阀的阀门开大, 冷却水流量增加以及时克服冷却水温度变化对夹 套温度θ2 的影响,因而减少以致消除冷却水温度波动对釜内温度θ1 的影响, 提高了控制质量。


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