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。
、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。
⑵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, 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q i和q o ，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)/Q t(S)
鲁液位粮化繭足动态捌料平衡关系：
廠擢内蕃液重檢化率二单位时闾内憑体流入里-单闽寸间内液体流出里: A
』•-- N - 9^ ............. ............. ......... ........................... .. ...................................... ..
ct
以増重形式表示各变重漏离起始稳态值的程度〃即：
- Aff. - Aff.(式口........................
A
由重力场中无粘性不可压缩症体走當流动的彳鹦利方栓
得：g J域
J =八
故=A\j2gh ....................... ..................... .. ................... . ...........................
=k^fh
只萌E线性I磁行泰鞠数展开，并取线性部分：
整理并省路增里符号，得徽分方程:
将上式代入(式得:
dxh Ah
为保证系统安全, 应使阀门处于关闭
