过程控制系统试卷及答案

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”。 （2）控制作用发生时间方面：反馈控制器的动作总是落后于扰动作用的发生，是一种“不及时”的控制；扰动发生后，前馈控制器及时动作。

（3）控制结构方面:反馈为闭环控制，存在稳定性问题，即使闭环环节中每个系统都是稳定的，但闭环后稳定与否，还需要进一步分析；前馈属于开环控制，各环节稳定，系统必然稳定。

（4）校正范围方面：反馈对各种扰动都有校核作用；前馈，只对被校核的前馈扰动有校正作用，其他则没有。

（5）控制规律方面：反馈通常是P PI PD PID等典型规律；前馈控制规律较为复杂，不好掌握。

3、控制器正反方向判断 ？

答：所谓作用方向，就是指输入作用后，输出的变化方向。当输入增加时，输出也增加，则成该环节为“正环节”，反之，当输入增加时，输出减少，则称“反作用”。具体步骤

（1），判断被控对象的正/反作用那个方向，主要由工艺机理确定。

（2）确定执行器的正/反作用方向由安全工艺条件决定。

（3）确定广义对象的正/反作用方向

（4）确定执行器的正/反作用方向

4、如图所示的压力容器，采用改变气体排出量以维持

容器内压力恒定：

(1)调节阀应选择气开式还是气关式？请说明原因。

(2)压力控制器(PC)应为正作用还是反作用？请说明原因。

答：(1)应选择气关式。因为在气源压力中断时，调节阀可以自动打开，以使容器内压力不至于过高而出事故。

(2) 调节阀应选择气关式，则压力控制器(PC)应为反作用。 当检测到压力增加时，控制器应减小输出，则调节阀开大，使容器内压力稳定。 或： 当检测到压力减小时，控制器应增大输出，则调节阀开小，使容器内压力稳定。

四、分析与计算题（第1小题8分，第2小题12分）（本题20分）

1、（本小题8分）如下图所示的隔焰式隧道窑烧成带温度控制系统，烧成带温度是被控变量，燃料流量为操纵变量。

试分析： (1)该系统是一个什么类型的控制系统？画出其方框图；

(2)确定调节阀的气开、气关形式，并说明原因。

答：(1)该系统是一个串级控制系统，其方框图为：

(2)当调节阀气源出现故障失去气源时，为保证系统安全，应使阀门处于关闭位置，故调节阀采用气开式。

2、（本小题12分）如下图所示的液体储罐，设进水口和出水口的体积流量分别是 q1 和 qo ，

输出变量为液位h，储罐的横截面积为A 。

试建立该液体储罐的动态数学模型 H(S)/Qt(S)

过程控制试题库答案

一，填空题

1． 一般一个简单控制系统由（检测/变送）装置、（被控对象）、（调节）器

和（执行）机构组成。 2． 过程控制系统常用的参数整定方法有：（经验法）、（衰减曲线法）、（稳定边

界法/临界比例度法）和（响应曲线法）。 3． 在PID调节器中，调节器的Kc越大，表示调节作用（越强），Ti值越大，表示积分作用（减弱），Td值越大表示微分作用（增强）。 4． 常见的过程计算机控制系统分为下列几种典型形式：（操作指导控制系统）、

直接数字控制系统、（监督计算机控制系统）、（集散控制系统）和现场总线控制系统。

5． 在闭环控制系统中，根据设定值的不同形式，又可分为定值控制系统，随动

控制系统和程序控制系统。 1） 定值控制系统

特点：设定值是（固定不变）；

作用：保证在（扰动）作用下使被控变量始终保持在设定值上。 2） 随动控制系统

特点：设定值是一个（变化量）；

作用：保证在各种条件下系统的输出（及时跟踪设定值变化）。 3） 程序控制系统

特点：设定值是一个（按一定时间程序变化的时间函数）； 作用：保证在各种条件下系统的输出（按规定的程序自动变化）。 6． 热电偶温度计的基本组成部分部分是（热电偶）、（测量仪表）、（连接热电偶）

和（测量仪表的导线）。

7． 串级控制系统能迅速克服进入（副）回路的扰动，改善（主）控制器的广义

对象特性，容许（副）回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系统的控制品质。

8 定值控制系统是按（偏差）进行控制的，而前馈控制是按（扰动）进行控制 的；前者是（闭）环控制，后者是（开）环控制。 9.保证控制系统成为负反馈 10.干扰量的变化 11.正确，迅速，可靠 12.改善动态性能 13.微分 二，选择题

1. 由于微分调节规律有超前作用，因此调节器加入微分作用主要是用来（C）: A.克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后τc和纯滞后τ0. B.克服调节对象的纯滞后τ0.

C.克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后τc

3. 定值调节是一种能对（A ）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 D. 设定值的变化

4. 定值调节系统是（X）环调节，前馈系统是（X）环调节( B )。

A．开，闭 B．闭，开 C．开，开 D．闭，闭

5. 调节系统在纯比作用下已整定好，加入积分作用后，为保证原稳定度，此时

应将比例度（A）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.先增大后减小

6. 成分、温度调节系统的调节规律，通常选用（C）。 A. PI B. PD C. PID

7. .流量、压力调节系统的调节规律，通常选用（A ）。 A. PI B. PD C. PID

8. 液位调节系统的调节规律，通常选用（D ）。 A. PI B. PD C. PID D. P

9. A

10. 调节系统中调节器正、反作用的确定是根据(B)： 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。

11. 单纯的前馈调节是一种能对（C）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

12. 定值调节是一种能对（A）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

13. 热电偶温度计 （C）

A) 是利用两个相互接触金属导体的温差电动势特性进行测温的。 B) 是利用两个相互接触金属导体的接触电动势特性进行测温的。

C) 是利用两个相互接触金属导体的温差电动势和接触电动势特性进行测温的。

D) 是利用两个非接触金属导体的温差电动势和接触电动势特性进行