过程控制2

过程控制系统 课程试卷

一、填空题：

1、定值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 e=R-Z

。

2、双闭环控制系统是由一个

定值控制的主变量回路和一个跟随主变量变化的

跟踪控制组成。

3、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 余差 。

4、过程控制系统动态质量指标主要有

最大偏差或超调量、

衰减比、过渡时间、震荡周期或频率和

余差；静态质量指标有稳态误差。

5、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。

6、积分作用的优点是可消除 余差 ，但引入积分作用会使系统的 稳定性/快速性下降。

7、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

分程

控制系统。

8、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 。

9、在串级控制系统中 确定控制器正、反作用的顺序是 先主后负，主控制器的正、反作用取决于主对象的正反作用。

10、一个对象的特性可以用微分方程)()()(tKxtydttdyT来描述，则它是一个 壹 阶被控对象。

二、选择题

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、在控制器的参数整定中属于工程整定法的是（ C ）

A）对数频率特性法 B） 根轨迹法 C）经验凑试法

3、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

4、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

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1

统计过程控制(SPC)

一、 什么是过程

所谓过程指的是共同工作以产生输出的供方、生产者、人、设备、输入材料、方法和环境以及使用输出的顾客之集合。

人

机 产品

4M1E 料 服务

法

环

输入 过程/系统 输出

● ● ●

工作方式／资源的融合 顾 客

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2

二、 两种过程控制模型和控制策略

1、 缺陷检测过程模型

否

是

控制策略：控制输出，事后把关，容忍浪费。

4M1E过程 产品/

服务

检验

是否合格

顾客 报废或返工 Page 3/30

3

2、 具有反馈的过程控制模型

过程的呼声

顾客的呼声

控制策略：控制过程、预防缺陷、避免浪费。

统计方法

过程 4M1E 产品／服务 顾客

识别变化的需求与期望 Page 4/30

4 3、 两种模型的比较

4、 计量型随机变量的分布

5、 正态分布――过程控制中最常用的分布

μ―均值 σ2―方差 σ－标准差 ±3σ－常用来表示变差大小

变量范围 正态分布概率

μ±σ 0.682689 μ±2σ 0.954499 μ±3σ 0.997300 μ±4σ 0.99993657 μ±5σ 0.999999742

第一章思考题与习题

1.1 下列系统中哪些属于开环控制，哪些属于闭环控制？

①家用电冰箱 ②家用空调器 ③家用洗衣机 ④抽水马桶 ⑤普通车床 ⑥电饭煲 ⑦多速电风扇 ⑧高楼水箱 ⑨调光台灯

开环控制：③家用洗衣机⑤普通车床⑦多速电风扇⑨调光台灯

闭环控制：①家用电冰箱 ②家用空调器④抽水马桶⑥电饭煲⑧高楼水箱

1.2 图1-14所示为一压力自动控制系统，试分析该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量和扰动变量是什么？画出该系统的框图。

图1-14 压力自动控制系统 图1-15 加热炉温度自动控制系统

被控对象：容器P

被控变量：罐内压力

操纵变量：物料输入流量

扰动变量：出口流量

系统框图如下：

1.3 图1-15所示是一加热炉温度自动控制系统，试分析该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量和扰动变量是什么？画出该系统的框图。

被控对象：加热炉

被控变量：炉内温度

操纵变量：燃料流量

扰动变量：进料量

系统框图如下：

1.4 按设定值的不同情况，过程控制系统分为哪几类？

过程控制系统分为三类：定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。

1.5 什么是过程控制系统的过渡过程？有哪几种基本形式？

过程控制系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程称为过程控制系统的过渡过程。控制系统过渡过程有五种基本形式：发散振荡、单调发散、等幅振荡、衰减振荡和单调衰减。

1.6 某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-16所示。试分别求出最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和调整时间（设定值为200℃）。

图1-16 题1.6图

最大偏差：30℃

余差：5℃

衰减比：5：1

振荡周期：15min

调整时间：22min

第二章思考题与习题

2.1 求取图2-55所示电路的传递函数，图中物理量角标i代表输入，o代表输出。

a） b）

过程控制系统第二章（对象特性） 习题

2-1．什么是被控过程的数学模型

2-1解答：

被控过程的数学模型是描述被控过程在输入（控制输入与扰动输入）作用下，其状态和输出（被控参数）变化的数学表达式。

2-2．建立被控过程数学模型的目的是什么过程控制对数学模型有什么要求

2-2解答：

1）目的：○1 设计过程控制系统及整定控制参数；

○2 指导生产工艺及其设备的设计与操作；

○3 对被控过程进行仿真研究；

○4 培训运行操作人员；

○5 工业过程的故障检测与诊断。

2）要求：总的原则一是尽量简单，二是正确可靠。阶次一般不高于三阶，大量采用具有纯滞后的一阶和二阶模型，最常用的是带纯滞后的一阶形式。

2-2．简述建立对象的数学模型两种主要方法。

2-2解答：

一是机理分析法。机理分析法是通过对对象内部运动机理的分析，根据对象中物理或化学变化的规律(比如三大守恒定律等)，在忽略一些次要因素或做出一些近似处理后推导出的对象特性方程。通过这种方法得到的数学模型称之为机理模型，它们的表现形式往往是微分方程或代数方程。

二是实验测取法。实验测取法是在所要研究的对象上，人为施加一定的输入作用，然后，用仪器测取并记录表征对象特性的物理量随时间变化的规律，即得到一系列实验数据或实验曲线。然后对这些数据或曲线进行必要的数据处理，求取对象的特性参数，进而得到对象的数学模型。

5-12 何为测试法建模它有什么特点

2-3解答：

1）是根据工业过程输入、输出的实测数据进行某种数学处理后得到数学模型。 2）可以在不十分清楚内部机理的情况下，把被研究的对象视为一个黑匣子，完全通过外部测试来描述它的特性。

2-3．描述简单对象特性的参数有哪些各有何物理意义

2-3解答：

描述对象特性的参数分别是放大系数K、时间常数T、滞后时间。

放大系数K放大系数K在数值上等于对象处于稳定状态时输出的变化量与输入的变