过程装备控制技术及应用习题及参考答案

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。

可编辑修改精选全文完整版1下列哪一项不是生产过程自动化包含的内容（D）A 自动检测系统B 自动控制系统C信号联锁系统D自动识别系统答案：D 生产过程自动化主要包含自动检测系统、信号联锁系统、自动操纵系统、自动控制系统2闭环控制系统是根据______B_____信号进行控制的。

A被控量B偏差C扰动D给定值3 下列关于串级控制系统说法错误的是（B）A 串级控制系统包含两个回路，主环和副环B 应使系统中主要干扰包含在主环内C应使非线性环节尽量包含在副环中D 当对象具有较大的纯滞后时，应使副环尽量少包含或不包含纯滞后4根据爆炸气体的分级和分组，下列气体最危险的是( D )A甲烷（ⅠT1）B丁烷（ⅡA T2）C异戊二烯（ⅡB T3）D硝酸乙酯（ⅡC T6）5对于PID调节器，I的作用是（ B ）AI的作用是减小动态偏差B I的作用是消除静态偏差CI的作用是消除动态偏差D I对静态偏差无作用6.关于工艺介质分路以下哪个是正确的DA.静态性能好B.响应快C.可以采用三通阀D以上都是7.继电器的作用有哪些DA控制B放大C保护和调节D以上都是8.电动仪表控制的特点（D）A．能源简单 B.防爆 C.可实现无滞后的远距离传送D以上都是9.在化学反应器的控制中，以下属于约束条件的是EA催化剂活性 B 温度压力 C 反应物配比 D 流速 E 以上都是10.不是精馏塔的控制特性是哪一个AA对象是线性，系统动态响应快B多输入，多输出，被控变量，操纵变量多C系统间关联D控制要求高，方案多一．选择题1.控制系统性能指标中的余差反映了系统的（B）A.稳定性B.准确性C.响应快慢2.偏差积分性能指标中对大偏差敏感的是（B）A.平方误差积分B.时间积平方误差积分C.绝对误差积分3.为防止锅炉生产中产生脱火现象应采用（A）控制A.选择B.比值C.串级4.当一台压缩机的出口压力不够时，应采用2台或以上的（B）A.并联B.串联C.没所谓5.过程控制的第一要求是（A）A.安全性B.经济性C.稳定性6.图示标志的含义是(C)A.自动安装B.集中盘面安装C.就地安装7.如图想要增加容器的真空度，阀门开度应（A）A.↑B.↓C.都可以8.下列属于串级控制的是（A）ACB9.如下图所示的换热器的控制系统流程图，操纵变量是（B）A.物料出口温度B.蒸汽流量C.换热量10.液氨蒸发器的单回路控制如下图，应用（C）控制系统实现待冷却物料温度控制并保证液氨不满罐A.串级B.比值C.选择1上图中a代表什么（A ）A 调节器B 执行器C 被控对象D测量元件及变送器2 下列哪个不是被控对象特性的参数（D ）A 放大系数B 时间常数C 滞后时间D 变量偏差3 反馈控制系统的控制依据是什么（C ）A干扰量的变化 B 被控变量 C 被控变量的偏差 D 干扰量的波动4 一下哪项不属于定比值控制系统（D ）A 开环比值控制系统B 单闭环比值控制系统C 双闭环比值控制系统D 双开环比值控制系统5 “一个执行器，两个控制器”是哪个控制系统的特点（B ）A 前馈控制系统B 串级控制系统C 比值控制系统D 选择性控制系统6 电动控制仪表中电流信号电动Ⅲ型仪表的电流为（C ）A 0--10mAB 10--20mAC 4—20mAD 0—20mA7 下图属于什么控制（D ）A 分程控制B 前馈控制C 分段控制D 串级控制8 “任何扰动对系统的影响均可消除”是哪个控制的优点（D ）A 前馈控制B 串级控制C 比值控制D 反馈控制9 实现均匀控制有几种方案（B ）A 2种B 3种C 4种D 5种10 下列哪个物质属于第Ⅰ类爆炸性物质（A ）A 矿井甲烷B 可燃蒸汽C 易燃纤维D 爆炸性气体过程装备控制技术及运用一、选择题。

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-Ⅲ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)I的作用是消除静态偏差、D的作用是消除动态偏差；(C)I的作用是消除动态偏差、D的作用是减小静态偏差；(D)I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，δP 置较大) 。

(A)先将Ti置最大，TD置最小，δP置较大；(B)先将Ti置最小，TD置最大，δP置较大；(C)先将Ti置最小，TD置最小，δP置较小；(D)先将Ti置最小，TD置最小，δP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)∞、∞；(B)∞、0；(C)0、0；(D)0、∞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___________。

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：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。

8.什么是自动控制系统的过度过程？在阶跃干扰作用下有哪几种基本形式？其中哪些能满足自动控制的要求，哪些不能，为什么？答：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度过程。

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。

衰减振荡和非振荡的单调过程属于稳定的过渡过程，能满足自动控制的要求，其它的不能。

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？4.在控制系统中，对象的放大系数，时间常数，滞后时间对控制有什么影响？答：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，但过渡过程时间较大；若时间常数T小，则被控变量变化速度快，不易控制。

时间常数太大或太小，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，即使扰动较大，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τ0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。

过程装备控制技术及应用习题及参考答案第一章 控制系统的基本概念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：第二章 过程装备控制基础6.什么是调节器的控制规律？调节器有哪几种基本控制规律？答：调节器的控制规律是指调节器的输出信号随输入信号变化的规律或是指控制器的输出信号P 与输入偏差信号e 之间的关系。

常用的基本调节规律有：位式，比例，积分，微分等，以及它们的组合控制规律如PI ，PD ，PID 。

15．调节器控制规律选择的依据是什么？答：关于控制规律选取可归纳为以下几点：① 简单控制系统适用于控制负荷变化较小的被控变量，如果负荷变化较大，无论选择哪种调节规律，简单控制系统都很难得到满意的控制质量，此时，应设计选取用复杂的控制系统。

② 在一般的控制系统中，比例控制是必不可少的，当广义对控制通道时间常数较少，负荷变化较小，而工艺要求不高时，可选择单纯的比例规律，如贮罐液位，不太重要的压力等参数控制。

n<1，发散振荡n 〉1，衰减振荡 n=1，等幅振荡 n →∞，单调过程③ 当广义对象控制通道时间常数较，负荷变化较小，而工艺要求无余差时，可选用比例积分调节规律，如管道压力，流量等参数的控制。

④ 当广义对象控制通道时间常数较大或容量滞后较大时，应引入微分作用，如工艺充许消除余差，可选用比例微分调节规律；如工艺要求无余差时，则选用PID 调节规律，如温度，成分，PH 等参数控制。

⑤ 如果被控对象传递参数可用 近似，则可根据对象的可控比t/T 选择哪个调节器的调节规律。

当t/T 时，选用P 或PI ；当 时，选PD 或PID ；当 时，采用简单控制系统往往不能满足控制要求，这时应选用复杂控制系统。

第三章 过程检测技术13用两只分度号为K 的热电偶测量A 区与B 区的温差，连接方法如图3－79所示。

若（1） 0220A t C = ， 020B t C =（2）0200A t C =， 0500B t C =试分别求两种情况下的示值误差,并解释为何与实际温差不同.解:查热电偶分度号表:K 型热电偶:20℃ 200℃ 220℃ 500E: 0.798mv 8.137mv 8.937mv 20.640mv(1) ΔE=8.938-0.798=8.140mv反查K 热电偶分度号表: 201℃-----8.177mv内析求得: Δt=200.075℃(2) ΔE=20.640-8.137=12.503℃反查K 分度号表:307----12.498℃; 308----12.539℃内析求得: Δt=307.12℃分析原因:低温度下热电势与温度线性关系较好,高温时误差较大。

1.过程控制系统可分为开环控制与闭环控制√2.控制系统中，当控制对象具有较大的纯滞后时，应使副环尽量少包含或不包含纯滞后√3.均匀控制指的是控制方案而不是控制功能×4.当生产过程中某一变量超过安全软限时，可用另一控制回路代替原有的控制回路√5.交流接触器铁芯使用硅钢片冲压而成，通常采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置×6.前馈控制按直接按干扰作用的大小进行控制，比反馈控制要及时。

7.前馈控制属于开环控制;开环控制，控制效果不能通过反馈验证，因此对控制器设计的要求比较严格。

8.前馈控制系统只能用来克服生产过程中主要的、可测不可控的扰动，而不能克服不可测的扰动。

9.前馈控制系统一般只能实现局部补偿而不能保证被调量的完全不变，一种前馈控制只能控制一种干扰。

10.前馈控制器是视对象特性而定的“专用”控制器；不象反馈控制通用PID算法，前馈控制算法依对象不同而不同。

11.串级控制系统具有单回路控制系统的全部功能。

〔√〕12.串级控制系统中干扰可单独作用于主环、副环，但不可同时作用于主环、副环。

〔×〕13.前馈控制比反馈控制及时，且属于闭环控制。

〔×〕14.分程控制系统是由一个控制器输出信号分段分别去控制两个或两个以上的控制阀动作的系统。

〔√〕15.矿井甲烷、爆炸性粉尘、易燃纤维是属于同一类爆炸性物质。

〔×〕16.锅炉中给水量不变，水位不变。

〔×〕17.锅炉设备的给水自动控制系统中被控变量是汽包液位，操作变量是给水量。

〔√〕18.精馏塔的压力增加，可提高混合液沸点，有利于减少冷量；压力降低，可降低混合液的沸点，可防止分解。

〔√〕19.控制阀的理想流量特性不需要考虑前后压差变化，取决于阀芯的形状。

〔√〕20.单一的气相或液相进料是，热焓与进料温度有单值对应关系，气液混合相进料，热焓与进料温度无单值对应关系或不明显。

〔√〕1 均匀控制指的是控制功能，而不是控制方案。

过程装备控制技术及应用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：一个自动控制系统主要有两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。

自动控制系统常用的术语有：被控变量y——被控对象内要求保持设定数值的工艺参数，即需要控制的工艺参数，如锅炉汽包的水位，反应温度；给定值（或设定值）y s——对应于生产过程中被控变量的期望值；测量值y m——由检测原件得到的被控变量的实际值；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，是调节阀的输出信号；干扰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；偏差信号（e）——被控变量的实际值与给定值之差，即e=y m-y s控制信号u——控制器将偏差按一定规律计算得到的量。

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。

1. 被控对象数学描述推导所依据的最基本关系是 A 和能量平衡。

A.物料平衡B.力平衡C.力矩平衡D.动平衡2. 操纵变量与被控变量之间的联系称为 B 。

A.干扰通道B.控制通道C.操纵通道D.破坏通道3.在控制系统的过渡过程中， A 是不稳定的过渡过程，要尽量避免。

A.发散振荡B.等幅振荡C.单调过程D.衰减振荡4. B 是为了按某些特殊目的而开发的控制系统。

A.串级控制系统B.比值控制系统C.前馈控制系统D.反馈控制系统5.力平衡式差压变送器主要是由 D 组成。

A.RC电路和放大器B.放大器和反馈部分C.测量部分和放大器D.测量部分、放大器和反馈部分6. DDZ-Ⅲ型调节器采用了两线制接法，接受自变送器输出的1-5V DC测量信号，输出C DC信号。

A.1-10mAB.4-10mAC.4-20mAD.0-10mA7.红外线气体分析仪常用来检测A 等气体浓度。

A.CO2、CO、NH3B.O2、CO、NH3C.N2、CO、O2D.CO2、CO、N28.金属导体的阻值随温度的升高而 B 。

A.降低B.升高C.不稳定D.未知9. C 不是调节器参数的工程整定法。

A.经验试凑法B.临界比例度法C.理论计算整定法D.衰减曲线法10. A 用于溶液酸、碱、盐等电解质的浓度测量。

A.工业电导仪B.气相色谱仪C.氧化锆气体分析仪D.红外线气体分析11.压差式流量计的核心部件是节流装置，常见的节流装置有 D 、喷嘴和文都利管等。

A.法兰B.无缝钢管C.钢板D.孔板12.以下几组全部是转角阀的是 A 。

A.球阀、蝶阀B.球阀、双座阀C.三通阀、球阀D.超高压阀、蝶阀13.按照特性的不同，电动执行机构可分为 C 。

A.角行程和直行程B.角行程和积分式C.比例式和积分式D.直行程和比例式14.时间常数反映被控对象受到输入作用后， B 达到新稳定态的快慢。

A.操纵变量B.输出变量C.控制变量D.干扰变量15.在自控系统中， A 一定不是干扰。