期末复习题
1．对象（过程）的数学模型建立方法主要有机理演绎法和试验辨识法两种。
2．控制系统的性能指标有单项指标和综合指标两种。
3．热电偶主要用于测较高温度，而热电阻用于测中低温度，热电阻与测量桥路连接时，往往采用三线制线圈的连接方式。4．用于测流量的节流装置之一是孔板，利用流体流经此节流设置时产生的压力差而实现流量测量，它与流速成定量的关系。5．被测介质为导电液体时，电容式物控计的内电阻（金属棒）要用绝缘物覆盖。
6．调节阀的理想测量特性有直线、对数和快开三种。
7．在工程上，简单控制系统的参数整定方法有临界比例度法、衰减曲线法和经验试凑法三种。
8．DDZ-III型仪表的供电电源为24V DC，DDZ-II型仪表的供电电源为220 V AC，DDZ-III型仪表的标准统一电信号为4~20 mA DC或1~5 V DC，而DDZ-II型的则是0~10 mA DC
9．应变器或压力传感器是基于应变效应进行测量的，即将物理变量转换成电阻值。
10．控制系统的单项性能指标有衰减比、超调量、残余偏差和调节时间。
11．电动调节阀由调节器和执行机构两部分组成，它有正转和反转两种工作方式。
12．用于测流量的节流装置有孔板、喷嘴和文丘里管三种标准形式。
13．温度变送器有三个品种，它们分别是：接触式变送器、非接触式温度变送器和智能式温度变送器。
14．基型控制器由量程单元和放大单元两大部分组成。
15．控制系统对偏差的定义是e =r（t）-y（t），而仪表对偏差的定义则是e = y（t）-r（t）。
16.简单控制系统主要由控制器、执行器、被控对象和测量变送四个基本环节组成。
17.电——气阀门定位器具有电气转换、改善阀门性能双重作用。
18.在确定系统的控制方案时，应使对象控制通道的放大系数增大，时间常数减小，纯滞后减小；对象干扰通道的放
大系数减小，时间常数增大。
19.电动薄膜执行机构的正作用是指输入信号压力增加时，推杆上移，控制阀的正装是指阀杆下移时，阀门开度减小，所构
成的执行器为型式气关。
20．为了扩大控制阀的可调范围可采用分程控制系统。
21．控制器的积分时间减小，则积分作用增大，使控制系统的稳定性降低。
1.子流量计的流体流动方向自下而上
2.DDZ-III型电动温度变送器与热偶配合使用，其输入回路连接时，要注意使冷端温度补偿电阻置于温度恒定性。
3.某加热炉的炉温约为1100C，要求测量信号远传输至控制室的DDZ-III型控制器，应选用热电偶的温度检测元件和热电偶
变送器
4.随动控制系统的给定值随机变化。
5.设计一个分程控制系统，使其控制器的输出信号分成两段分别控制两个调节阀，为了提高系统的可调比，这两个调节器
应采用同向分程
6.某控制系统有两个控制阀，控制器的输出送到这两个控制阀，这两个控制阀将工作在不同的信号段，这个控制系统是一
个分程控制系统
7.在串级控制系统中，主回路属于定值控制系统，副回路属于随动控制系统，副调节器工作在外给定状态。
8.热磁式氧气分析仪是利用氧的磁化率其他气体的磁化率特性来测定混合气体中的含氧量。 A 远大于
B 等于
C 远小于
9.电磁流量计是测量介质体积流量的仪表
A非导电液体 B导电液体 C非导磁气体 D导磁气体
10.采用DDZ-III型差压变送器来贮槽测量液位时，若差压变送器的安装位置低于贮槽底部，则在最低液位时，差压变送器
输出X值 X值>4mA DC
11.此时差压变送器应作正迁移
12在单闭环比值控制系统中，从动量闭环控制系统属于随动和定值控制系统
13.转子流量器是采用节流__A__原理来测量流量，液体流动方向_ E ___
A.恒压降变面积
B. ____
C.恒面积变压降
D.必须至上而下 E。必须至下而上
14.选择(超驰)控制是为了实现_B___而设计的控制系统，它属于极限控制的一种
A.分程控制
B.软保护
C.硬保护
15.模拟控制器若采用PI 算法，请问其输出△u=Kc(e(t)+),是在__A__工作状态下实现
A.自动
B.软手动
C.硬手动
D.保持
16.若控制系统的稳定性较差时，可__B__PID 控制器的比例度数值。或__A__积分时间常数T,使系统稳定性提高。 A 增加 B 减小 C.不变
1. 前馈控制系统是根据被控变量与设定值的偏差大小来进行控制的，此说法是否正确？为什么？
错误。前馈控制系统是根据干扰量的大小来进行控制的
2. 比值控制系统中的流量比值Fu/F =K 与所需设置的仪表比值系数K 是不相同的。此说法是否正确？为什么？
答：正确，当流量与检测信号呈非线性关系，当物料流量的比值K 一定，流量与其检测信号呈平方关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈平方关系。
流量与检测信号呈线性关系，当物料流量的比值K 一定、流量与其检测信号呈线性关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈线性关系
3. 判断下列系统图的控制方案是否合理？若不合理，请说明指正。改正目的控制系统为何种控制系统？
a 原料作为被控参数 反馈控制系统
b 同一管道上安装两个控制阀，同时调节前后两个相互矛盾的工艺参数 分程控制系统
C 调节阀应安装于从动量通道上即FsC 下 单闭环比值控制系统
D 副控制器的测量变送应是测量锅炉温度而不是燃料流量，故FT 应安装在锅炉上 串级控制系统
4. 试判断图属于何种控制系统？说明其理由，并画出相应的系统方框图。
前馈—反馈控制系统：
分程控制系统：系统有两个控制阀，控制器的输出送到这两个控制阀，这两个控制阀将工作在不同的信号段
5. 当调节器的设定值不变时，请判断以下两种说法哪个正确？为什么？（1）若流量值增加，调节器的输出也增加，则该调节器为正作用；（2）若流量值增加，调节器的输出减少，则该调节器为正作用。
（1）正确。输入量增加（或减小），输出量随之增加（或减小）时，调节器为正作用。
6. 系统在受到扰动而进行控制时，若其过滤过程不稳定，可通过增大积分时间Ti 或加大比例度使其尽快稳定，这种说法是否正确？为什么？
错误。增大积分时间 ，Ti 积分越弱，不利于消去余差。加大比例度会使比例作用消弱，不利于系统快速达到稳定。
1. 控制系统由哪几个部分组成？它们的输入输出分别是什么？（用常规符号表示）
控制器：输入e （t ），输出u （t ）； 执行器：输入u （t ），输出q （t ）；
被控过程：输入q （t ），输出y （t ）；测量变送：输入y （t0，输出z （t ）。 对象
VB V A
PT
PC
2. 什么是控制通道和干扰通道？对不同通道的特性参数（K,T, τ）要求有什么不同？
答：控制通道：q(t) 对c(t) 的作用途径，要求KP 适当大些，TP 适当，τP 尽量小
扰动通道：f(t)对c （t ）的作用途径，要求KF 小，TF 大，对τF 无要求。
3. 若被响应曲线来分，对象（过程）特性可分为哪几种？（响应曲线有四种）
4. 在电偶的参比端温度补偿方法有几种？
答：补偿导线法，冰浴法，查表法，补偿电桥法，机械调零法
5. 工程上常用的控制规律有哪几种？它们主要用于何种工况？（请写出控制P 、PI 、PD 和PID 控制算法的数学表达式，并
说明它们的使用场合。）
答：1.比例控制器P 控制质量要求不高，允许有余差的场合
)0()()(u t e K t u C +=
2.比例积分控制PI 不允许有余差的场合
?
++=)0(])(1)([)(u dt t e T t e K t u I C 3．比例微分控制PD 用于过程容量滞后较大的场合 0(])()([)(u dt t de T t e K t u D
C ++= 4．比列积分微分控制PI
D 控制质量要求较高
)0(])()(1)([)(u dt
t de T dt t e T t e K t u D I C +++=? 6．简单控制系统的投运主要步骤及控制器参数工程整定方法？
投运主要步骤：1、熟悉系统的技术要求或性能指标2、建立控制系统的数学模型3、确定控制方案4、根据系统的动态和静态特性进行分析与综合5、系统仿真与实验研究6、工程设计7、工程安装8、控制器的参数整定
控制器参数工程整定方法：理论计算整定法、工程整定法、自整定法。
7．采用选择性控制系统的目的是什么？常用的选择性控制系统类型有哪些？
目的：当操作条件到达安全极限时，实行保护
两种：选择调节器的输出信号 选择变送器的输出信号
8．在工程应用中，设计分程控制系统主要解决那两个方面的问题？根据调解阀的气开，气关形式分程控制系统可分为哪两种类型？
答：解决扩大执行器得可调范围和改善控制系统品质的问题
分为同向分程和异向分程
在某工业生产过程中，根据现场的生产特点和工艺要求，为了提高控制质量，设计一个前馈-反馈控制系统，已知过程？？？？控制通道和扰动通道的传递函数分别为
请简述前馈控制的特点，试写出前馈调节器的传递函数UFF
9．试分别说明什么是调节阀的流量特性、理想流量特性和工作流量特性？
答：调节阀流量特性：流过阀门的调解介质相对流量q/qmax 与阀杆相对行程l/lmax 之间的关系；
理想流量特性：控制阀的前后压差保持不变时得到的流量特性，既ΔF=常数， q/qmax~l/lmax
工作流量特性：控制阀的前后压差不能恒定时得到的流量特性，既Δp ≠常数， q/qmax~l/lmax
10．被控变量选择的原则
答：1。尽量选择能反映产品质量的变量作为被控变量；
2．所选的被控变量能满足生产工艺稳定，安全，高效．所选的被控变量能满足生产工艺稳定，安全，高效的要求
3．必须考虑自动化仪表及装置的现状
操纵变量的选择应遵循的原则
1． 工艺上允许调节的变量。
2． 被控对象所有的输入变量中对被控变量影响最大的一个，即Kr 尽量大些,Tr 适当小些, τr 尽量小些；
3． 不宜选择生产主要物料量作为操作量
五、计算题
1. 有一台DDZ 三型比例调器，其输入电流是4—20mA ，其输入电压范围是1—5V ，计算当比例度为40%时输入电流变化为4mA
所引起的输出电压变化变化量并计算比例调节器的增益Kc 。 ()()()()%
40154204min max min max =-?-=-?-?=u U U u Z Z I
P
V u 5.2=? 5.2%
4011===P K C
2、如何根据**工艺变量的要求来选择仪表的量程和精度？现检测出出口压力约（1.5Mpa
工艺要求0.05Mpa ，就地指示，可供选择的弹簧管压力的精度为：1.0，1.5，2.5，4.0级，量程为0~1.5，0~2.5，0~4.0Mpa ，试选择压力表的量程和精度。
解：1.6X3/2=2.4MPa 量程：0—2.5MPa 0.05/2.5*100%=2% 1.5级
1.6X2=3.2MPa 量程：0—4MPa 0.05/4*100%=1.25% 1.0级
3用分度值Pt50的热电阻测量，却错查了Cu50分度表，得到的温度是143°C 问实际温度是多少？要求一位小数 Cu50热电阻143度下为80.63欧
Pt=80.63
()1.15862.8063.8062
.8081.80158159158=---+
4、在生产过程中，要求参与反应的A 、B 两种物料保持一定比值，若已知正常操作时，A 物料流量q1=8.5 m3/h ，采用孔板测量并配用差压变送器，其测量范围为0—10m3/h ，B 物料流量q2=0.25m3/h ，相应的测量范围为0-300m3/h ，根据要求设计**k=q1/q2比值的控制系统，要求在流量和测量信号分别成线性和非线性关系时，采用DDZ-III 型仪表组成系统时的比值系数k 。
解：
6、某台DDZ-III 型比例积分控制器，比例度100%，积分时间为2分，稳态时输出为5mA ………，输入突然增加了0.2Ma,试问经过5min 后，输出变化为多少？
解：7.55)5211(2.0)0()(1)()(=+?+?=+??
????
+=?u dt t e T t e K t u I c 比值控制基本概念
目的：在工业生产过程当中，常需要将两种或两种以上的物料按一定的比例关系进行混合。比值控制的目的是为了实现几种物料按一定比例混合，使生产安全、正常地进行。（如在锅炉燃烧过程中，需要燃料量与空气按一定的比例进入炉膛。） 定义：实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。
均匀控制的目的 从控制方案出发，解决前后工序供求矛盾，达到前后兼顾协调工作（如使液位和流量均匀变化）。 ? 分程控制系统定义：
一个控制器的输出去操作两个或两个以上的执行器，分别按控制器的输出的不同范围工作的控制系统称为分程控制系统。
? 目的：
① 扩大执行器可调范围，改善控制系统品质；
② 满足工艺上操作的特殊要求。
? 特点：
多个执行器；分程工作。
六、综合题
下图是锅炉汽包液位控制系统，工艺要求该控制系统的被控变量恒定，而且无余差。
1、 根据给定值的情况，说明该系统为何种类型的控制系统
2、 画出该控制系统的方框图
3、 指出被控变量、操纵变量和系统的输入信号
4、 从安全考虑，确定控制阀的气开，气关型式
5、 确定控制器的正反作用，简述理由
6、 确定控制器的控制规律，简述理由
7、 试设计一锅炉液位控制系统，当蒸汽压力突然减少时，简述该控制系统的控制过程（要求用各变量间的关系来阐述） 答案要点
1 该系统为定值控制系统
2方框图
5 由上知阀为气关型式，则阀为反作用反向，阀的开度越大，液位越高，则对象为正作用方向，要构成一个负反馈控制系统则调节器应为正作用。
6 因控制要求无余差须加积分，故用PI 控制规律
7 蒸汽压力↓—锅炉气泡液位L ↓—测量值↓—控制器输出↓—阀门开度↑—锅炉气泡液位L ↑
方框图： 液体控制器 （对象）控制通
调节阀 测量变送装（对象）扰动通道
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
A 卷 一、填空题（每空 1 分，共10分） 1、 在水箱水温控制系统中，受控对象为 ，被控量为 。 2、 对自动控制的性能要求可归纳为___________、快速性和准确性三个方面， 在阶跃响应性能指标中，调节时间体现的是这三个方面中的______________，而稳态误差体现的是______________。 3、 闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的 ，终止于开环传递函数的 或无穷远。 4、 PID 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 ，其相应的传递函数为 。 5、 香农采样定理指出：如采样器的输入信号e(t)具有有限宽带，且有直到ωh 的频率分量，则使信号e(t) 完满地从采样信号e*(t) 中恢复过来的采样周期T 要满足下列条件：________________。 二、选择题（每题 2 分，共10分） 1、 设系统的传递函数为G （S ）＝1 52512++s s ，则系统的阻尼比为（ ）。 A ．21 B ．1 C ．51 D ．25 1 2、 非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为 ( ) A 、 ()()()E S R S G S =? B 、()()()()E S R S G S H S =?? C 、()()()()E S R S G S H S =?- D 、()()()() E S R S G S H S =- 3、 伯德图中的低频段反映了系统的（ ）。 A ．稳态性能 B ．动态性能 C ．抗高频干扰能力 D ．.以上都不是 4、 已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是( )。 A 、 (2)(1)K s s s -+ B 、(1)(5K s s s +-+） C 、2(1)K s s s +－ D 、(1)(2) K s s s -- 5、 已知系统的开环传递函数为 100(0.11)(5)s s ++，则该系统的开环增益为 ( )。 A 、 100 B 、1000 C 、20 D 、不能确定
《过程控制工程》期末复习题 一、（每空1分）填空题： 1、对于一个比例积分微分（PID）控制器来说，积分时间越小则积分作用越；微分时间越小，则微分作用越。 2、三种常用的均匀控制方案包括、、。 3、常规PID控制器中的P指作用、I指作用、 D指作用。 4、用于输送流体和提高流体压头的机械设备统称为流体输送设备，其中输送液体并提高其压头的机械称为，而输送气体并提高其压头的机械称为。 5、工程上常用的几种整定PID控制器参数的方法是、、、 。 6、请举出我们曾经学过的三种复杂控制系统：、、。 7、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是开环比值控制系统、、 、四种。 8、调节阀的固有流量特性主要有、、、 四种。 9、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是开环比值控制系统、、 、四种。 10、单回路控制系统一般由、、、四个环节组成 11、常见的传热设备有、、等。 12、要消除系统的稳态误差，通常选用控制器。 13、用来评价控制系统性能优劣的阶跃响应曲线性能指标分别是、、、振荡频率和回复时间等。 14、工程上进行PID控制器参数整定时，随动系统的控制品质要求衰减比为，定值系统中控制品质要求衰减比为。 15、常见的传热设备有、、等。 16、精馏装置一般由、、、等设备组成。精馏塔产品质量指标选择有直接产品质量指标和两类。
二、选择题（10分，每小题2分） 1、成分、温度调节系统的调节规律，通常选用（）。 A. PI B. PD C. PID 2、自动控制系统中控制器正、反作用的确定是根据（）。 A．实现闭环回路的正反馈。 B．实现闭环回路的负反馈。 C．系统放大倍数恰到好处 D．生产的安全性。 3、单纯的前馈调节是一种能对（）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 4、分程控制系统常要加装（）来达到分程的目的。 A．调节器 B.变送器 C.阀门定位器 5、在某一分离异丁烷与正丁烷的精馏塔中，微小的压力波动也会影响温度的变化，同时压力波动引起的各板上温度变化的方向是一致的，此时应选择（）作为间接质量指标进行控制。 A．灵敏板温度 B.温差 C.双温差 6、如果甲乙两个广义调节对象的动态特性完全相同（如均为二阶对象），甲采用PI作用调节器，乙采用P作用调节器。当比例带的数值完全相同时，甲，乙两系统的振荡程度相比 A. 甲系统振荡程度比乙系统剧烈。 B. 乙系统振荡程度比甲系统剧烈。 C. 甲、乙两系统的振荡程度相同。 7、定值控制系统是（）环调节，单纯的前馈控制系统是（）环调节。 A．开，闭 B．闭，开 C．开，开 D．闭，闭
《 自动控制原理B 》 试题A 卷答案 一、单项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分） 1．若某负反馈控制系统的开环传递函数为 5 (1) s s +，则该系统的闭环特征方程为 ( D )。 A ．(1)0s s += B. (1)50s s ++= C.(1)10s s ++= D.与是否为单位反馈系统有关 2．梅逊公式主要用来（ C ）。 A.判断稳定性 B.计算输入误差 C.求系统的传递函数 D.求系统的根轨迹 3．关于传递函数，错误的说法是 ( B )。 A.传递函数只适用于线性定常系统； B.传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响； C.传递函数一般是为复变量s 的真分式； D.闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。 4．一阶系统的阶跃响应（ C ）。 A ．当时间常数较大时有超调 B ．有超调 C ．无超调 D ．当时间常数较小时有超调 5. 如果输入信号为单位斜坡函数时，系统的稳态误差为无穷大，则此系统为（ A ） A ． 0型系统 B. I 型系统 C. II 型系统 D. III 型系统 二、填空题（本大题共7小题，每空1分，共10分） 1．一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：___稳定性、快速性、__准确性___。 2.对控制系统建模而言，同一个控制系统可以用不同的 数学模型 来描述。 3. 控制系统的基本控制方式为 开环控制 和 闭环控制 。 4. 某负反馈控制系统前向通路的传递函数为()G s ，反馈通路的传递函数为()H s ，则系统 的开环传递函数为()()G s H s ，系统的闭环传递函数为 () 1()() G s G s H s + 。 5 开环传递函数为2(2)(1) ()()(4)(22) K s s G s H s s s s s ++= +++，其根轨迹的起点为0,4,1j --±。 6. 当欠阻尼二阶系统的阻尼比减小时，在单位阶跃输入信号作用下，最大超调量将 增大 。 7.串联方框图的等效传递函数等于各串联传递函数之 积 。 三、简答题（本题10分） 图1为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方框图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么？
《过程控制系统》期末考查论文 ——集散控制系统简介 DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的，综合了计算机、通讯、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。 概述 首先，DCS的骨架—系统网络，它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。 其次，这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制（DDC）功能的网络节点。一般一套DCS中要设置现场I/O控制站，用以分担整个系统的I/O和控制功能。DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面功能的网络节点。工程师站是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点，其主要功能是提供对DCS进行组态，配置工作的工具软件（即组态软件），并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况，使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定，使DCS随时处在最佳的工作状态之下。 发展历史 第一阶段 1975-1980年，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为： 1）采用微处理器为基础的控制单元，实现分散控制，有各种各样的算法，通过组态独立完成回路控制，具有自诊断功能
一．填空 1．IT项目失败的主要原因有哪几个？一是由于IT项目的复杂性；二是由于缺乏合格的IT项目管理人才。 2．越来越多的的企业引入项目管理，将它作为主要的（运作模式）和提高企业运作效率的（解决方案）。 3.自从有了人类就有了活动，这些活动具有三个基本特点是（目的性）、（依存性）、（知识性）。 4、IT随着人类的发展，有组织的活动逐步分化为2种类型，它们分别是（项目） 和（作业）。 5、管理是社会组织中为了实现预期目标，以人为活动中心进行协调活动，这一表达包括五个观点：（1）管理的目的是为实现（预期目标），（2）管理的（本质）是协调，（3）协调的是（社会组织中的）人，（4）协调的（方法）是多种多样的，（6）协调的关键是（人）。 6、PMBOK中的核心知识领域有四个，他们是范围管理、时间管理、费用管理、质量管理。之所以称其为核心知识领域，是因为在这几个方面将形成具体的项目目标。 7．信息技术是以电子计算机和现代通信为主要手段，实现信息的（获取）、（加工）、（传递）、（应用）等功能的技术总和。 8.组织环境包括（自然环境）和社会环境，是（组织系统）所处的环境。 10、美国著名的心理学家XX提出，一个没有受到激励的人，仅能发挥其能力的(20%-30% )而当他受到激励时，其能力可发挥到( 80%-90%)。 11．随着IT的不断发展，信息战略已由组织的部门职能战略提升为（组织的核心）战略，信息系统也成为（组织战略）的核心。 12．项目风险管理是为减轻潜在的不利事件对项目的影响而采取的一项活动，风险管理的主要过程包括：___风险管理规划、风险识别、定性风险分析、定量风险分析、风险应对规划、风险监控。 13．信息技术是以电子计算机和现代通信为主要手段，实现信息的( 获取、加工、传递、利用)等功能的技术总和。 14．范围是指（产生项目产品所包括的所有工作及产生这些产品经过的所有）过程。项目范围管理是指（对项目包括什么与不包括什么的定义与控制）过程，没有包含在（工作分解结构即WBS）里的工作是不应该做的。 15．沟通就是意义的传递与理解，这里的意义是指( 信息)、（情感）、（思想），项目沟通管理目标是：及时而适当地（创建）、（收集）、（发送）、（储存）和处理项目的信息。 17、PMBok中辅助的知识域有（4 ）个，他们是（采购管理、人力资源管理、沟通管理、风险管理）；之所以称其为辅助知识领域是因为（项目目标是通过他们辅助实现的）。 18、项目管理的许多理论和概念其实并不难以理解，难的是如何运用它们，其主
过程控制系统考试试题 汇总 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
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。
A 卷 一、填空题(每空 1 分,共10分) 1、在水箱水温控制系统中,受控对象为 ,被控量为 。 2、对自动控制的性能要求可归纳为___________、快速性与准确性三个方面, 在阶跃响应性能指标中,调节时间体现的就是这三个方面中的______________,而稳态误差体现的就是______________。 3、闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的 ,终止于开环传递函数的 或无穷远。 4、PID 控制器的输入－输出关系的时域表达式就是 ,其相应的传递函数为 。 5、 香农采样定理指出:如采样器的输入信号e(t)具有有限宽带,且有直到ωh 的频率分量,则使信号e(t) 完满地从采样信号e*(t) 中恢复过来的采样周期T 要满足下列条件:________________。 二、选择题(每题 2 分,共10分) 1、设系统的传递函数为G(S)＝1 52512++s s ,则系统的阻尼比为( )。 A.21 B.1 C.51 D.25 1 2、非单位负反馈系统,其前向通道传递函数为G(S),反馈通道传递函数为H(S),当输入信号为R(S),则从输入端定义的误差E(S)为 ( ) A 、 ()()()E S R S G S =? B 、()()()()E S R S G S H S =?? C 、()()()()E S R S G S H S =?- D 、()()()() E S R S G S H S =- 3、伯德图中的低频段反映了系统的( )。 A.稳态性能 B.动态性能 C.抗高频干扰能力 D.、以上都不就是 4、已知某些系统的开环传递函数如下,属于最小相位系统的就是( )。 A 、 (2)(1)K s s s -+ B 、(1)(5K s s s +-+） C 、2(1)K s s s +－ D 、(1)(2) K s s s -- 5、已知系统的开环传递函数为 100(0.11)(5)s s ++,则该系统的开环增益为 ( )。 A 、 100 B 、1000 C 、20 D 、不能确定 三、(6分)系统方框图如图所示,画出其信号流图,并求出传递函数()() C S R S 。
过程控制期末试题及 其答案
1.控制系统对检测变送的基本要求是___准确___、__迅速__和可靠 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.离心泵的控制方案有直流节流法、改变泵的转速n 改变旁路回流量。效 率最差的是改变旁路回流量。 4.随着控制通道的增益K o的增加，控制作用___增强_______，克服干扰能 力___最大______,最大偏差_____减小_____系统的余差减小 5.控制器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K f增加，扰动作用__增强__,系统的余差__增大__,最 大偏差_增大___。 8.简单控制系统的组成，各部位的作用是什么？ 解答： 简单控制系统由检测变送装置、控制器、执行器及被控对象组成。 检测变送装置的作用是检测被控变量的数值并将其转换为一种特定输出信号。 控制器的作用是接受检测装置送来的信号，与给定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果送往执行器。 执行器能自动地根据控制器送来的控制信号来改变操纵变量的数值，以达到控制被控变量的目的。 被控对象是指需要控制其工艺参数的生产设备或装置
9.气动执行器由__调节__机构和执行机构两部分组成，常用的辅助装置有 __阀门__定位器和手轮机构。 10.调节系统中调节器正反作用的确定依据是保证控制系统成为负反馈。 11.被控变量是指工艺要求以一定的精度保持__恒定 _或随某一参数的变化而 变化的参数。 12.反应对象特性的参数有放大倍数、时间常数、和纯滞后时间。 13.自动调节系统常用参数整定方法有哪些？常用的参数整定方法有!经验法*衰 减曲线法*临界比例度法*反应曲线法) 动态特性参数法，稳定边界法，衰减曲线法，经验法。 14.检测变送环节对控制系统的影响主要集中在检测元件的滞后和信号传递 的滞后问题上。 15.什么是对象数学模型，获取模型的方法有哪些？ 答：对对象特性的数学描述就叫数学模型。 机理建模和实验建模系统辨识与参数估计。解析法）和（实验辨识法） 机理建模：由一般到特殊的推理演绎方法，对已知结构、参数的物理系统运用相应的物理定律或定理，根据对象或生产过程的内部机理，经过合理的分析简化而建立起描述系统各物理量动静态性能的数学模型。 实验建模步骤：1确定输入变量与输出变量信号；2测试；3对数据进行回归分析。 16.简述被控量与操纵量的选择原则。. 答：一、(1) 被控量的选择原则: ①必须尽可能选择表征生产过程的质量指标作为被控变量;
1、什么是比值控制系统它有哪几种类型画出它们的结构原理图。 答：比值控制系统：用来实现两个或者两个以上物料保持一定比例关系的控制系统。四种类型：开环比值控制，单闭环比值，双闭环比值，变比值。 画图 Pic1开环比值控制 Pic2单闭环比值 Pic3双闭环比值 主流量 设定值 主流量 副流量 主测量变送 副测量变送 副控制器副控制阀副流量对象 F M KF M F S K - 主流量对象 主控制阀 主控制器 - 副流量 设定值 Pic4变比值
F M 测量变送 比值控制器 执行器副流量对象 - 主对象 (变换炉) 测量变送 除法器 主控制器 - 主、测量变送 F S 2、如图所示的反应釜进行的是放热反应，而釜内温度过高会发生事故，因此采用夹套通冷却水来进行冷却，以带走反应过程中所产生的热量。由于工艺对该反应过程温度控制精度要求很高，单回路控制满足不了要求，需用串级控制。 （1）当冷却水压力波动是主要干扰时，应怎样组成串级画出系统结构图。 （2）当冷却水入口温度波动是主要干扰时，应怎样组成串级画出系统结构图。 （3）对上述两种不同控制方案选择控制阀的气开、闭形式及主、副控制器的正、反作用。 答：（1） （2）
（3 ）选择气闭，上述两种情况均为主控制器反作用，副控制器正作用。 3、某前馈-串级控制系统如图所示。已知： ;1 23)(;1)()(;2)(;9)()(012121+= =====s s G s G s G S G S G S G m m V C C ;1 25 .0)(;123)(02+=+= s s G s s G f 要求：（1）绘出该系统方框图。（2）计算前馈控制器的数学模型。3）假定控制阀为气开式，试确定各控 制器的正/反作用。 答：（1） ) (s G f ) (1s G c ) (s H ) (s R ) (2s G p ) (2s G c ) (s G d ) (1s G p ) (s Y ) (s D (2) )()()() ()(1)()(1)() ()(112222s G s G s H s G s G s G s G s G s D s Y p c p c p c d ++= )()()()()(1)()(1) ()()(1) ()() (11222212 222s G s G s H s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G p c p c p c p p c p c ff ++ ++=0 求的，Gff （s ）= （3）主为正作用，副为反作用。 3、有时前馈-反馈控制系统从其系统结构上看与串级控制系统十分相似. 请问如何区分它们 试分析图3所示的两个系统各属于什么系统 说明其理由.
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？
2-11简述积分控制规律 答：积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。2-12比例调节器和积分调节器有何不同 答：比例调节器的输出只取决于（输入偏差的现状），而积分调节器的输出则包含了（输入偏差量的全部历史） 2-13简述比例积分控制规律。答：比例部分能（迅速响应控制作用），积分部分则（最终消除稳态偏差）。 2-14微机控制的调速系统有什么特点答：（信号离散化，信息数字化）。 2-15旋转编码器分为哪几种各有什么特点答：绝对式编码器：常用语检测转角信号，若需要转速信号，应对转角微分。增量式编码器：可直接检测转速信号。2-16数字测速方法有哪些精度指标答：（分辨率，测速误差率）。 2-17采用旋转编码器的数字测速方法有（M，T，M/T）。高低全 2-18为什么积分需限幅答：若没有积分限幅，积分项可能很大，将产生较大的退饱和超调。 2-19简述带电流截止负反馈环节转速反馈调速系统机械特性的特点。 答：电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻KpKsR，导致当Id=Idcr 时，机械特性急剧下垂；比较电压Ucom与给定电压Un*作用一致，相当于把理想空载转速提高到n0`=(KpKs(Un*+Ucom))/(Ce(1+K))。 3-2由于机械原因，造成转轴堵死，分析双闭环直流调速系统的工作状态。（未验证） 答：电动机堵转则转速恒为零，在一定的给定下，偏差电压相当大，从而使ASR 迅速达到饱和，又电动机转速由于转轴堵死无法提升，故ACR无法退饱和，因此系统处于ASR饱和状态。 3-3双闭环直流调速系统中，给定电压Un*不变，增加转速负反馈系数α，系统稳定后转速反馈电压Un和实际转速n是增加、减小还是不变（已验证）答：转速反馈系数α增加，则转速反馈电压Un增加，给定电压Un*，则转速偏差电压减小，则ASR给定电压Ui*减小，则控制电压Uc减小，则转速n减小；转速n 减小，则转速反馈电压Un减小，直到转速偏差电压为零；故稳态时转速反馈电压Un不变，且实际转速n减小。 3-4双闭环直流调速系统调试时，遇到下列情况会出现什么现象（未通过验证，求姐）（1）电流反馈极性接反。（2）转速极性接反。 答：（1）由于电流环的正反馈作用，电枢电流将持续上升，转速上升飞快，电动机飞车。（2）由于转速环的正反馈作用，ACR无法退饱和，电动机转速持续恒流上升。 3-5某双闭环调速系统，ASR、均采用PI调节器，ACR调试中怎样才能做到Uim*=6V 时，Idm=20A；如欲使Un*=10V时，n=1000rpm，应调什么参数答：（1）调节电流反馈系数β=；（2）调节转速反馈系数α=。 3-6在转速、电流双闭环直流调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参数改变转速调节器的放大倍数Kn行不行（==|||）改变电力电子变换器的放大倍数Ks行不行改变转速反馈系数α行不行若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数 答：通常可以调节给定电压。改变Kn和Ks都不行，因为转速电流双闭环直流调速系统对前向通道内的阶跃扰动均有能力克服。也可以改变α，但目的通常是为了获得更理想的机械特性。若要改变堵转电流，应调节电流反馈系数β。
２017年自动控制原理期末考试卷与答案 一、填空题（每空 1 分,共2０分) 1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即： 稳定性 、快速性和 准确性 。 2、控制系统的 输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值 称为传递函数。 3、在经典控制理论中，可采用 劳斯判据（或：时域分析法)、根轨迹法或奈奎斯特判据(或:频域分析法) 等方法判断线性控制系统稳定性。 ４、控制系统的数学模型,取决于系统 结构 和 参数, 与外作用及初始条件无关。 5、线性系统的对数幅频特性,纵坐标取值为20lg ()A ω（或:()L ω)，横坐标为lg ω 。 ６、奈奎斯特稳定判据中，Ｚ = P - R ,其中P 是指 开环传函中具有正实部的极点的个数，Z 是指 闭环传函中具有正实部的极点的个数,R 指 奈氏曲线逆时针方向包围 (-1, j ０ )整圈数。 7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 调整时间 。%σ是超调量 。 ８、设系统的开环传递函数为12(1)(1) K s T s T s ++,频特性为 01112()90()() tg T tg T ?ωωω--=---。 ９、反馈控制又称偏差控制,其控制作用是通过 给定值 与反馈量的差值进行的。 1０、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G （s)为 105 0.20.5s s s s + ++。 11、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时,称为 开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时,称为 闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统,属于 闭环控制系统。 １2、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 13、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡,则该系统 稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定,在时域分析中采用劳斯判据;在频域分析中采用奈奎斯特判据。 14、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值越频率c ω对应时域性能指标 调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的快速性
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”。
集散控制系统期末考试试题库及答案解析 一、填空 4. TDC3000系统中，一条LCN网最多可连40 个模块，通过扩大器可连64 个模块。 5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线、通信网关等部分组成。 7.现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构、计算机局部网络的底层控制网络。 9.现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器、现场总线-电流变换器等。 10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP7。 11.计算机控制系统由:工业控制机生产过程组成。 12.计算机控制系统按参与控制的计算机不同，可分为工业控制机控制系统、PLC控制、单片机控制 20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型、紧凑型三种。 22.计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构、分散结构大类。 23.集散控制系统由:工业控制机、通信网络、现场检测控制设备大部分组成。 25.集散控制系统又称为分散控制系统，英文简称DCS ，现场总线控制系统简称为FCS 。
二、名词解释 数据采集系统：计算机只承担数据的采集和处理，而不直接参与控制。 直接数字控制系统：计算机既采集数据，又对数据进行处理，并按照一定的控制规律进行运算，其结果经输出通道作用到控制对象，使被控变量符合要求。 现场总线控制系统：利用现场总线将分布在工业现场的各种智能设备和I/O单元方便的连接在一起构成的系统。 实时控制：计算机在规定的时间内完成数据的采集、、计算和输出。 传输速率：单位时间内通信系统所传输的信息量，一般以每秒种能够传输的比特数来表示，其单位是bps。 计算机控制系统：利用计算机来实现工艺过程自动控制的系统。 集散控制系统：是一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层结构形式、局部网络通信的计算机综合控制系统。 现场总线：连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。组态：利用软件工具将计算机的软硬件及各种资源进行配置，使其按预定的功能实现特定的目的。 串行传输：把数据逐位依次在信道上进行传输的方式。 通信协议：通信双方共同遵守的规则，包括语法、语义、时序。 监督计算机控制系统：简称SCC系统，是一种两级微型计算机控制系统，其中DDC级计算机完成生产过程的直接数字控制。 分级控制系统：由多台计算机完成不同的控制功能和对多个设备的控制，其特点是控制分散、危险分散。 模拟通信：通信系统中所传输的是模拟信号，通常采用0-10m A DC或4-20m A DC电流信号传输信息。 数字通信：通信系统中所传输的是数字信号。 并行传输：把数据多位同时在信道上进行传输的方式。 开放系统互连参考模型：信息处理领域内最重要的标准之一，是一种框架模型，它将开发系统的通信功能分为七层，描述了各层的意义及各层的命名和功能。 六、问答题 1.操作站的主要功能：为过程显示和控制、系统生成与诊断、现场数据的采集和恢复显示等。工程师站的主要功能：控制系统组态的修改、控制参数的调试 监控计算机的主要功能：在车间管理级与过程优化级之间起到信息传递的作用，同时可对信息进行优化计算，为系统决策提供参考。 2.组态设计的一般步骤如下： （1）组态软件的安装按照要求正确安装组态软件，并将外围设备的驱动程序、通信协议等安装就绪。 （2）工程项目系统分析首先要了解控制系统的构成和工艺流程，弄清被控对象的特征，明确技术要求，然后再进行工程的整体规划，包括系统应实现哪些功能、需要怎样的用户界面窗口和哪些动态数据显示、数据库中如何定义及定义哪些数据变量等。
一、填空题（每题2分，共20分） （1）控制仪表防爆措施主要有隔爆型和本质安全性。 （2）智能仪表的能源信号是24V ，标准传输信号是4~20mA 。电Ⅲ仪表的能源信号是24V ，标准传输信号是4~20mA （3）电气转换器是将4~20MA 信号转换为0.02~0.1MP 信号的设备。 （4）在PID控制器中，比例度越大系统越稳定；积分时间越短，积分作用越强；微分时间越长，微分作用越强。 （5）手动操作是由手动操作电路实现的，手动操作电路是在比例积分电路的基础上附加软手动操作电路和硬手动操作电路来实现的。 （6）DDZ-Ⅲ型控制器有自动（A）、软手动（M）、硬手动(H) 三种工作状态。 （7）执行器按所驱动的能源来分，有电动执行器、气动执行器、液动执行器三大类。 （8）常用的安全栅有：齐纳式安全栅和变压器隔离式安全栅。 （9）气动阀门定位器是按力矩平衡原理工作的，具有精确定位的功能的作用。 （10）电气阀门定位器是按力矩平衡原理工作的，即具有电器转换器的作用，又具有精确定位的功能的作用。 二、名词解释(每题4分，共20分) （1）流量系数C 流量系数C：流量系数C的定义为:在控制阀全开, 阀两端压差为100kPa, 流体密度为1g/cm3时，流经控制阀的流体流量(以m3/h 表示)。 （2）“虚短” “虚短”；差模输入电压为零，即Ud＝0； （3）“虚断” “虚断”；输入端输入电流为零，即ii＝0。 （4）控制规律： 控制规律，就是指控制器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律 （5）反作用执行机构 反作用执行机构:当来自控制器或阀门定位器的信号压力增大时，阀杆向下动作的叫正作用执行机构(ZMA 型)；当信号压力增大时，阀杆向上动作的叫反作用执行机构(ZMB 型)。 三、简答题(每题8分，共40分) 1、试述热电偶温度变送器的工作原理。 热电偶温度变送器与热电偶配合使用，可以把温度信号转换为4～20mA、1～5V的标准信号。它由量程单元和放大单元两部分组成，如图2.30所示。 热电偶温度变送器的放大单元包括放大器和直流/交流/直流变换器两部分，放大器由集成运算放大器，功率放大器、隔离输出和隔离反馈电路组成，后者有变换器和整流、滤波、稳压电路组成。放大单元的作用是将量程单元送来的毫伏信号进行电压放大和功率放大，输出统一的直流电流信号Io（4～20mA）和直流电压信号VO（1～5V）。同时，输出电流又经隔离反馈转换成反馈电压信号Vf，送至量程单元。热电偶温度变送器的量程单元原理电路如图2.34所示，它由信号输入回路①，零点调整及冷端补偿回路②，以及非线性反馈回路③等部分组成。
昆明理工大学过程控制系 统期末复习题 Modified by JEEP on December 26th, 2020.
一、填空（每空1分，共20分） 1、自动控制系统按给定值不同分类,可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统三种类型。 2、比例控制规律的优点是控制及时、积分控制规律的优点是消除余差、微分控制规律的特点是超 前控制。 3、自动控制系统中LT表示液位变送器，LRC表示。 5、控制器的工作状态有气开式和气关式。 7、自动控制系统是由控制对象、测量变送器、控制器、控制阀四部分组成。 8、气动控制阀开关形式有气开式和气关式。 1、、串级控制系统中副控制器的正反作用方式由和 决定的。 2、控制阀的选择主要从结构类型、流量特性、口径和作用方式四个方面考虑。 3、简单控制系统是由一个测量元件、一个变送器、一个控制器、一个控制阀和 一个被控对象组成的闭环负反馈系统。 4、比值控制系统的类型有开环比值、单闭环比值、双闭环比值和变比值控制系统。 5、DDZ-Ш仪表输出信号为4--20m A DC或1--10 VDC。 6、控制器的工作状态有气开式和气关式。 7、控制器的作用方式有正作用和反作用。 二、分析说明（共35分） 1、举一个串级控制系统的例子，并说明使用串级控制系统的场合（10分） 2、举一个前馈-反馈控制系统的例子，并说明前馈使用的场合（10分） 2题图左划横线是 1.是，系统中存在频繁且幅值大的干扰可测但是不可控，对被控变量影响较大，采用反馈控制难以克服，但工艺上被控变量的要求又比较严格，可以考虑引入前馈回路来改善系统的品质 2.当采用串级控制系统仍不能把主要干扰包含在副回路中时，采用前馈——反馈控制系统， 可获得更好的控制效果。 3.当对象的控制通道滞后大时，反馈控制不及时，控制质量差，可采用前馈——反馈控制统， 以提高控制的质量。 3、下图为取暖锅炉液位的控制方案，分析控制阀的开关形式（说明依据），判断控制器的正反作用（写明判断过程）。说明什么是被控变量、操纵变量、干扰分析控制过程（15分）
计算及问答题 1．某换热器温度控制系统（设定值为100℃），在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图所示。分别求出衰减比、最大偏差、余差、过渡时间和振荡周期（按±3％稳态值来确定过渡时间）。 温度℃ 解：衰减比ψ= 8 .011)105110()105130(12 =-=---B B 最大偏差A ，即超调量σ= %8.23%100%100105 105 130) () ()(=?=?-∞∞-y y t y p 余差C=│y ﹙∞﹚－y ﹙0﹚│=105－100=5 过渡时间ts=27min ，（计算稳态值的±3％，即102或108，用尺子量后估算出时间） 振荡周期，时间作衰减振荡，所以振荡周期T=20－8=12min ，（两个波峰的时间差） 2．已知某被控过程的数学模型为 1)()(+= Ts K s E s U 应用前向差分法，求关于u(k)和e(k)的差分方程。 参考计算控制课本p129 解：)() 1()(s E K Ts s U ?=+? )()()(s E K s U s U Ts ?=+? )()()(t Ke t u T dt t du =+ 设采样周期为T S ，代入S T k u k u dt t du ) ()1() (-+= )()())()1((k Ke k u k u k u S T T =+-+ )()1()(k Ke k u k u T T T T T T S S S --++= 3．一台仪表的测温范围为100～550℃，绝对误差的最大值为2℃，求这台仪表的相对误差。 解：δ= % 44.0%100100 5502=?- 第 页
4．某一标尺为0～500℃的温度计出厂前经校验，其刻度标尺各点测量结果值分别为： （1）求出仪表最大绝对误差值； （2）确定仪表的允许误差及精确度等级； （3）仪表经过一段时间使用后，重新校验时，仪表最大绝对误差为±8℃，问该仪表是否还符合出厂时的精确度等级。 解：(1)最大绝对误差值为 6 。 (2)仪表精度δ= % 5.1%2.1%1000 5006≤=?- 所以允许误差为±%，仪表精度等级为级。 (3)使用一段时间后的精度为δ= % 5.1% 6.1%1000 5008≥=?- 所以不符合出厂时的精确度等级。 5．如下图所示液位控制系统中，被控过程物料的输入量和输出量是什么控制系统的（1）被控变量、（2）操纵变量、（3）主要扰动、（4）输入信号、（5）输出信号各是什么 Q 2 6．图所示液位过程的输入量为q 1，流出量为q 2、q 3，液位h 为被控参数，C 为容量系数，设R 1、R 2、R 3为线性液阻，求： （1）列出液位过程的微分方程组； （2）画出液位过程的框图； （3）求液位过程的传递函数W 0(s )=H (s )/Q 1(s ) q 2 q 3 (2)