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过控复习资料

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过控复习资料 一、填空、选择、判断 1、一个过程控制系统主要由被控对象、检测元件、变送器、调节器和调节阀等几部分组成，或者说一个过程控制系统由被控对象和检测控制仪表组成。 2、闭环自动控制系统中，给定值R，测量值Z和偏差e三者之间的关系是e=R-Z 3、集散控制系统的特点结构分散、控制分散、管理集中。 4、定值控制系统是基于偏差进行控制的，而前馈控制系统是基于扰动进行控制的；前者是闭环控制，后者是开环控制。 5、按过程控制系统的结构特点，过程控制系统可以分为反馈控制系统，前馈控制系统，复合控制系统。 6、过程控制系统的控制过程多属慢过程、大惯性、非线性。 7、仪表精度等级越高，价格越贵，维护要求也越高。 8、精度是反映系统稳态误差大小的术语，精度越高，误差越小。 9、弹性式压力表是利用弹性元件在被测介质的压力作用下产生弹性形变的原理而制成的；电气式压力表是将被测压力转化为电量的变化。 10、活塞压力计的工作原理是静压平衡原理。 11、使用热电偶测温时，冷端温度补偿的作用是保持冷端温度在0℃；使用补偿导线的作用是保持冷端温度恒定。使用热电阻测量温度时，应采用三线制接法。 12、零点调整或零点迁移是调变送器输入输出特性的零点，包括零点正迁移和负迁移；量程调整是调变送器输入输出特性的斜率。（含义） 13、差压式流量计是利用流体经过节流元件（孔板）前后产生的压力差来实现流量测量的（即节流原理）。安装孔板时，孔板中心必需和管道中心（轴线）重合，孔板端面与管道轴线垂直，孔板尖锐的一侧应迎着流向为入口侧。 14、使用压力检测仪表测量压力时，为了保证测量精度，被测压力的最小值，一般应不低于仪表量程的1/3；在确定仪表量程时应留有余地，即测量较平稳压力时，压力表的上限值应为被侧压力最大值的4/3倍，测量波动较大压力时，压力表的上限值应为被侧压力最大值的3/2倍。 15、电磁流量计既不是容积式流量计，也不是恒压降式流量计，而是一种速度式流量计。 16、可燃气体报警探头不能用来检测氧气的浓度。 17、红外线气体分析仪不能测量惰性气体和双原子分子气体。 18、执行器按其能源型式可分为电动执行器、气动执行器、液动执行器三大类。 19、电动执行机构可以看作一个比例环节，气动执行机构可以看作一个惯性环节。 20、气动执行器、电动执行器和液动执行器都是由执行机构和调节机构（阀）两部分组成；气动执行机构主要有薄膜式和活塞式两种结构形式。 21、控制阀分为气开和气关两种，气关阀是有气便关，无气便开。 22、调节阀的气开和气关型式决定于执行机构的正反作用和阀体的安装型式。 23、正作用执行机构是输入气压信号增加时，阀杆向下移动；反之输入气压信号增加时，阀杆向上移动叫反作用执行机构。 24、PID调节器的传递函数为)11()(sTsTsWDI，当TI=∞，TD=0，δ在任一中间位置，则调节器具有比例调节作用。在自动调节系统中可单独应用的是比例调节作用。 25、积分时间愈大，积分作用愈弱，微分时间越大，微分作用越强。 26、积分调节可消除余差，它是依据偏差是否存在来进行调节的。 27、增大积分时间或增大比例度有助于提高系统的稳定性。比例度和放大倍数互为倒数。 28、DDZ-Ⅲ型调节器由指示单元和控制单元两部分组成，它属于控制仪表。 29、DDZ-Ⅲ型变送器的作用是将被测参数（温度、压力等）变换成统一的标准信号DC420mA 、DC15V的仪表。 30、PLC是可编程序控制器，PWM是可编程序调节器，DCS是集散控制系统 31、控制系统中调节器正、反作用确定的根据是使闭环系统构成负反馈。 32、化工生产过程控制大多采用定值调节系统。 33、串级调节系统进行参数整定时，应先整定副回路，再整定主回路。 34、分程控制系统是由一个调节器的输出信号同时控制两台以上的调节阀，这两个调节阀工作在不同的信号区间。 35、过程控制系统投运顺序：检测系统投入运行、调节阀手动遥控、控制器投运。 二、简答题（包括简单计算）

1、某温度计的测温范围为08000，对应其测温范围的指针最大角位移为2700C，该温度计的灵敏度是多少 2、某温度仪表的测量范围为02000C，在正常工作情况下进行数次测量，其误差分别为：-0.20C、00C、0.10C、0.30C，该仪表的精度多少精度等级属于哪一级（我国自动化仪表的精度等级有、、、、、、、、、、、等） 3、利用铂铑30-铂铑6热电偶测量某介质温度，其冷端温度为100，测得热电动势为，求该介质的实际温度。 4、在分程控制中使用的两只调节阀的最大流通能力分别为CA=4，CB=100，其

-2可调范围为RA=RB=30，当把两个调节阀当作一个调节阀使用时，试计算其可调范围。 5、何谓自衡过程和非自衡过程如图所示为某单容水箱液位开环控制阶跃响应特性，试问其为自衡过程还是非自衡过程其液位初始值h0=12cm。在t0=2s时给系统突加阶跃扰动量x0=5，稳态时液位达到h()=18cm，试确定该单容水箱数学模型。

6、何谓自衡过程和非自衡过程如图所示为某被控过程的阶跃响应特性，试问其为自衡过程还是非自衡过程并写出其数学模型。（设被控过程为一阶加滞后，且所加的阶跃信号幅值为x0=5）

7、为什么前馈控制常与反馈控制构成前馈-反馈控制系统如图为前馈-反馈控制系统，试求前馈控制规律Gd(s)。

8、若被控过程的数学模型为ssesesW56.2012.35)(0，试设计Smith预估补偿器，并

用系统框图表示此预估补偿系统如何实现

h0=12

14 16

t（s）

h（cm） h()=1

2 4 6 8 10 12 0

11 3

t

y 159、电气阀门定位器有哪些作用 10、为什么压力、流量的调节一般不采用微分规律温度、成分调节多采用微分规律 11、按给定值信号的不同，过程控制系统可以分为哪几类各自的特点是什么 12、确定控制器正反作用方式的原则与步骤。 13、什么是控制通道和扰动通道过程控制系统对它们的要求（K、T、τ）是什么 14、过程计算机控制系统相对于连续过程控制系统，它的特点是什么 15、串级控制系统的特点是什么 16、简单控制系统由哪几部分组成各部分作用是什么 三、分析题 1、精馏塔可以分离出较纯组分的产品，工艺要求塔釜温度控制在某范围内，蒸汽压力为主要扰动，故设计如图所示系统流程图。要求：1）指出该系统为何种控制系统并绘出结构框图。2）指出控制量和被控量。3）确定调节阀的气开、气关形式及各调节器的正、反作用方式。

2、如图所示某造纸厂网前箱温度控制系统。纸浆用泵从储槽送至混合器，在混合器内用蒸汽加热至某一温度，经过立筛、圆筛除去杂质后送到网前箱，工艺要求网前箱温度恒定，此过程中纸浆流量波动为主要扰动，故设计成如图所示串级控制系统。要求：1）绘出系统结构框图。2）指出控制量、主被控量和副被控量。3）确定调节阀的气开、气关形式及主、副调节器的正、反作用方式。 TT TC 热物料

冷物料 蒸汽 热

水

A B

3、如图所示为民用自来水消毒控制系统流程图，工艺要求氯气的注入量和自来水量保持一定的比例关系，故设计如图所示控制系统。要求：1）指出该系统为何种控制系统并绘出结构图。2）指出主动量、从动量及比值器。3）确定调节阀的气开、气关形式及调节器的正、反作用方式。（氯气不能过多）

4、在有些生产过程中，许多存放着石油化工原料的储罐都建在室外，为保证这些原料与空气隔绝，常采用罐顶充氮的方法，保持储罐内的氮气压力成微正压。当储罐内原料增加时，及时使罐内氮气适量排空，并停止充氮气，其控制系统设计如下。要求：1）指出该系统为何种控制系统并绘出结构框图。2）指出控制量和被控量。3）确定各调节阀的气开、气关形式及调节器的正、反作用方式。

5、在某生产过程中，冷物料通过热交换器用热水和蒸汽对其进行加热，当用热水加热不能满足要求时，则再同时使用蒸汽加热，从而减少能源消耗，其温度控制系统设计如下。要求：1）指出该系统为何种控制系统并绘出结构框图。2）指出控制量和被控量。3）确定各调节阀的气开、气关形式及调节器的正、反作用方式。 6、如图为冷凝器温度前馈-反馈控制系统，工艺要求冷凝液温度不变。要求: 1）绘出结构框图,并指出控制量、被控量及主要扰动量。2）确定调节阀的气开、气关形式及调节器的正、反作用方式。3）若实现完全补偿，确定前馈补偿器的传递函数。（冷凝器温度不宜过高）

7、如图为炼油装置上加热炉的前馈-反馈控制系统，qB为燃料油流量，qF为进料流量，θ为加热炉出口温度，θ0为温度给定值，工艺要求保持加热炉出口温度θ恒定。要求：1）绘出结构框图,并指出控制量、被控量及主要扰动量。2） 确定调节阀的气开、气关形式及调节器的正、反作用方式。3）若实现完全补偿，确定前馈补偿器的传递函数。

8、在现代生活中，人们要求洗一个舒适的澡，根据各人对水温的的不同要求，可以分别调节如图所示水管中的热水量和冷水量，即当感到水温太高时，可以调节冷水量；当水温太低时，可以调节热水量，以满足各人对水温的要求。试设计一个分程控制系统，并简述其控制过程。

△

热水 冷水

TCTT FT FFC ^

Σ qBB

qFF

θ

θ0

B

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高等过控知识点总结

高等过控知识点总结

一、性能指标1．静态偏差y(∞)或e(∞)静态偏差，也称余差，是指被调量的稳态值与给定值的长期偏差。

e(∞)= r(∞)—y(∞)静态偏差是衡量控制系统准确性的重要指标之一，它反映了控制系统的调节精度 。

2．控制过程时间（调节时间，回复时间）ts 对于定值控制系统，控制过程时间是指阶跃响应曲线由开始起到最后一次进入偏离稳态值为±△范围，并且以后不再越出此范围的时间即 t≥ts 时 ｜ y （t ）－ y （∞）｜≤ △ ， △=5%或2% （5%∣y1∣或2%∣y1∣）对于随动控制系统，控制过程时间是指被调量与其稳态值之差不超过稳态值的±5%或±2%所需要的时间，就认为控制过程已经结束。

即t≥ts 时 y （t ）－ y （∞）≤ ±5%y （∞） 或±2%y （∞） 3．最大动态偏差ym 或超调量σ在定值控制系统中，常用最大动态偏差ym 这个指标来衡量被调量偏离给定值的程度。

ym ＝y1＋y(∞)动控制系统常用超调量这个指标来衡量被控制量偏离给定值的程度。

超调量σ可定义为：()%1001∞=y y σ4．衰减率ϕ衰减比n衰减率是指每经过一个波动周期，被调量波动幅值减少的百分数。

131311y yy y y -=-=ϕ式中 y1—y3—偏离稳态值的第三个波峰幅值。

它常被工程上用来描述过渡过程为衰减振荡时的衰减速度。

若ϕ＜0，则调节过程是发散振荡，这种系统是不稳定的。

若ϕ＝0，则调节过程是等幅振荡，这种系统处于边界稳定。

若0＜ϕ＜1，则调节过程是衰减振荡，这种系统是稳定的。

可以应用。

若ϕ＝1，则调节过程是不振荡的衰减过程(非周期过程)，这种系统稳定。

在0＜ϕ≤1的范围内，ϕ的数值还可表明系统稳定裕量(富裕量或贮备量)的大小 ，一般取 ϕ＝0.75～0.90制系统中，突出的要求是克服扰动的性能。

制系统中突出的要求是跟踪性能。

系统调节品质的优劣可以归纳为三个方面即稳定性，准确性、快速性。

过程控制工程复习指南

过程控制工程复习指南

过程控制工程复习指南《过程控制工程》一、填空题1.过程控制系统是由控制器、执行器、被控对象和检测器组成。

2.过程控制系统按设定的不同可分为定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。

3.评价工业过程控制系统的主要指标有：稳定性、准确性和__快速性___。

4.调节阀的选择主要从结构形式、开关形式、流量特性和流通能力四个方面考虑。

5.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。

6.调节器参数的工程整定法有响应曲线法、临界比例法、衰减曲线法和经验整定法。

7.串级控制系统的主副过程的时间常数之比一般控制在3·10 的范围。

8.比值控制系统中副流量应整定在震荡与非震荡的边界。

9.DDZ-Ш 仪表输出信号为 4~20 mA DC 或 1~5 V DC。

10.在 PID 控制器中，调节器的K c越大，表示调节作用越强，T i 值越大，表示积分作用减弱， T d值越大表示微分作用越强11.串级控制系统能迅速克服进入副回路改善主控制器的广义对象特性，容许一定的自适应能力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。

12.加热炉的燃料油系统应选用气开调节阀；锅炉液位控制的冷水阀应采用气关调节阀。

13.控制系统引入积分作用是为了消除余差,但积分的引入会使系统产生震荡现象,引入微分作用是为了克服容量滞后。

14.执行器按其能源型式可分为电动，气动，液压三大类。

15.控制器的作用方式有执行机构和调节机构。

16.比例控制规律的优点是控制及时响应快、积分控制规律的优点是减小稳态误差，快速反应、微分控制规律的特点是超前性。

17.自动控制系统中LT表示液体变送器，PC表示压力控制器。

18.气动调节阀开关形式有执行机构和调节机构。

19.气动执行器由气动执行机构和调节机构两个部分组成。

20.串级调节系统，一般情况下主回路选择PID或PI调节规律调节器，副回路选用P调节规律调节器；如果副回路采用差压法测流量，应采用什么装置开方器补偿。

过程控制复习重点

过程控制复习重点

过程控制复习重点热点偶：当两种不同的导体或半导体连接时，若两个接点温度不同，回路中会出现热电动势，并产生电流；通常将一端温度T0维持恒定，称为冷端或自由端。

另外一端放在需要测温的地方，称为热端或工作端。

温度补偿:只有当热电偶冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数;热电偶的冷端温度补偿：只有将冷端温度保持为0℃，或者进行一定的修正才能得到准确的测量结果。

热电阻：在中、低温区，热电偶输出的热电动势很小；而在中、低温区，用热电阻比用热电偶做为测温元件时的测量精确度更高；热电阻特点：性能稳定、测量精度高，一般可在-270～900℃范围内使用（推荐在150℃以下时选用）。

1习题1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种什么热电偶的分度号在什么情况下要使用补偿导线答:a.当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时,若两个接点温度不同,回路中就会出现热电动势,并产生电流.b.铂极其合金,镍铬-镍硅,镍铬-康铜,铜-康铜.c.分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列.d.在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时,自动补偿冷端温度变化,以保证测量精度,为了节约,作为热偶丝在低温区的替代品.1-2热电阻测温有什么特点为什么热电阻要用三线接法答:a.在-200到+500摄氏度范围内精度高,性能稳定可靠,不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低,存在非线性.b. 在使用平衡电桥对热电阻进行测量时,由电阻引出三根导线,一根的电阻与电源E相连接,不影响电桥的平衡,另外两根接到电桥的两臂内,他们随环境温度的变化可以相互抵消.（在中、低温区，热电偶输出的热电动势很小；而在中、低温区，用热电阻比用热电偶做为测温元件时的测量精确度更高；热电阻特点：性能稳定、测量精度高，一般可在-270～900℃范围内使用（推荐在150℃以下时选用）。

）1-3说明热电偶温度变送器的基本结构.工作原理以及实现冷端温度补偿的方法.在什么情况下要做零点迁移答:a.结构:其核心是一个直流低电平电压-电流变换器,大体上都可分为输入电路.放大电路及反馈电路三部分.b.工作原理:应用温度传感器进行温度检测其温度传感器通常为热电阻,热敏电阻集成温度传感器.半导体温度传感器等,然后通过转换电路将温度传感器的信号转换为变准电流信号或标准电压信号.c.由铜丝绕制的电阻Rcu安装在热电偶的冷端接线处,当冷端温度变化时,利用铜丝电阻随温度变化的特性,向热电偶补充一个有冷端温度决定的电动势作为补偿.桥路左臂由稳压电压电源Vz(约5v)和高电阻R1(约10K欧)建立的恒值电流I2流过铜电阻Rcu,在Rcu上产生一个电压,此电压与热电动势Et串联相接.当温度补偿升高时,热电动势Et下降,但由于Rcu增值,在Rcu两端的电压增加,只要铜电阻的大小选择适当,便可得到满意的补偿.d.当变送器输出信号Ymin下限值(即标准统一信号下限值)与测量范围的下限值不相对应时要进行零点迁移.1-4什扰共模干扰为什么会影响自动化仪表的正常工作怎样才能抑制其影响么叫共模干扰和差模干扰为什么工业现场常会出现很强的共模干答:共模干扰:电热丝上的工频交流电便会向热电偶泄漏,使热电偶上出现几伏或几十伏的对地干扰电压,这种在两根信号线上共同存在的对地干扰电压称为~.差模干扰:在两根信号线之间更经常地存在电磁感应、静电耦合以及电阻泄漏引起的差模干扰.工业上会出现共模干扰是因为现场有动力电缆,形成强大的磁场.造成信号的不稳.共模干扰是同时叠加在两条被测信号线上的外界干扰信号,是被测信号的地和数字电压表的地之间不等电位,由两个地之间的电势即共模干扰源产生的.在现场中,被测信号与测量仪器间相距很远.这两个地之间的电位差会达到几十伏甚至上百伏,对测量干扰很大使仪表不能正常工作有时会损坏仪表.共模干扰在导线与地(机壳)之间传输,属于非对称性干扰,共模干扰幅度大.频率高.还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大.消除共模干扰的方法包括:(1)采用屏蔽双绞线并有效接地(2)强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽(3)布线时远离高压线,更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线(4)不要和电控锁共用同一个电源(5)采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV).2.1 什么是调节器的调节规律？PID 调节器的数学表达式是怎样的？比例、积分、微分三种调节规律有何特征？为什么工程上不用数学上理想的微分算式？规律：确定调节器的动态特性称为调节器的调节规律，是调节器的输入信号与输出信号之间的动态关系。

过程控制复习题整理

过程控制复习题整理

一、填空1、一般一个简单控制系统是由控制器、执行机构、被控对象、传感器等环节组成。

2、惯性环节的传递函数是1/(TS+1),微分环节的传递函数是TS.3、控制装置与被控对象之间只有顺向控制而无反向联系时，称这种控制方式为开环控制。

4、某两线制电流输出型温度变送器的产品说明书注明其量程为0～200摄氏度，对应输出的电流为4～20mA，当测的输出电流I=12mA时的被测温度为100摄氏度。

5、阀门气开、气关的选择主要从工艺生产上安全要求出发，考虑原则是：信号压力中断时，应保证设备和操作人员的安全，控制进入设备易燃气体的控制阀，应选用气开方式，以防爆炸。

（气开、气关）6、闭环控制系统是通过设定值与测量值的差值来实现控制作用，故这种控制被称为按误差控制或反馈控制。

7、过渡过程的品质指标有最大偏差或超调量、衰减比、余差等。

8、常用热电阻有铂热电阻和铜热电阻。

9、执行器按其能源形势可分为液动、气动、电动三大类。

10、调节阀的理想流量特性有直线、对数、抛物线、快开。

→，微分时间T D=0时，调节器呈P 调节特性。

11、对PID调节而言，当积分时间Tot∞12、在PID调节器中，调节器的K C越大，表示调节作用越强，Ti值越大表示积分作用越弱，TD值越大表示微分作用越强。

13、过程控制系统常用的参数整定方法有：衰减曲线、相应曲线、经验法、临街比列法。

14、生产过程对控制系统的要求可归纳为稳定性、快速性、准确法。

二、判断1、（×）等幅振荡是过渡过程基本形式之一，如果系统出现等幅振荡，则该系统是稳定的。

2、（√）过程控制系统中，需要控制的工艺设备（塔、容器、贮槽等）、机器称为被控对象。

3、（×）扰动量是作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。

答：扰动量是除操纵变量外作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。

4、（√）过程控制系统的偏差是指设定值与测量值之差。

5、（√）由控制阀操纵，能使被控变量恢复到设定值的物料量或能量即为操纵变量。