過程控制系統試卷和答案過程控制系統試卷C卷一、填空題（每空1.5分）（本題33分）1、過程控制系統一般由控制器、執(zhí)行器、被控過程和測量變送等環(huán)組成。2、過程控制系統由工程儀表和被控過程兩部分組成。3、壓力檢測的類型有三種，分別為：彈性式壓力檢測、應變式壓力檢測、壓阻式壓力檢測。4、氣動執(zhí)行結構主要有薄膜式和活塞式兩大類。5、根據使用的能源不同，調節(jié)閥可分為氣動調節(jié)閥、電動調節(jié)閥和液動調節(jié)閥三大類。6、過程數學模型的求取方法一般有機理建模、試驗建模和混合建模。7、積分作用的優(yōu)點是可消除穩(wěn)態(tài)誤差(余差)，但引入積分作用會使系統穩(wěn)定性下降。8、在工業(yè)生產中常見的比值控制系統可分為單閉環(huán)比值控制、雙閉環(huán)比值控制和變比值控制三種。9、造成積分飽和現象的內因是控制器包含積分控制作用，外因是控制器長期存在偏差。二、名詞解釋題（每小題5分）（本題15分）1、過程控制：指根據工業(yè)生產過程的特點，采用測量儀表、執(zhí)行機構和計算機等自動化工具，應用控制理論，設計工業(yè)生產過程控制系統，實現工業(yè)生產過程自動化。2、串級控制系統：值采用兩個控制器串聯工作，主控制器的輸出作為副控制器的設定值，由副控制器的輸入去操縱調節(jié)閥，從而對住被控變量具有更好的控制效果。3、現場總線：是指將現場設備與工業(yè)控制單元、現場操作站等互聯而成的計算機網絡，具有全數字化、分散、雙向傳輸和多分枝的特點，是工業(yè)控制網絡向現場級發(fā)展的產物。三、簡答題（每小題8分）（本題32分）1、什么是PID，它有哪三個參數，各有什么作用?怎樣控制？答：PID是比例-積分-微分的簡稱。其三個參數及作用分別為：（1）比例參數KC，作用是加快調節(jié)，減小穩(wěn)態(tài)誤差。（2）積分參數Ki，作用是減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度（3）微分參數Kd，作用是能遇見偏差變化趨勢，產生超前控制作用，減少超調量，減少調節(jié)時間。2、前饋與反饋的區(qū)別有哪些？答：（1）控制依據：反饋控制的本質是“基于偏差來消除偏差”，前饋控制是“基于擾動消除擾動對被控量的影響”。（2）控制作用發(fā)生時間方面：反饋控制器的動作總是落后于擾動作用的發(fā)生，是一種“不及時”的控制；擾動發(fā)生后，前饋控制器及時動作。（3）控制結構方面:反饋為閉環(huán)控制，存在穩(wěn)定性問題，即使閉環(huán)環(huán)節(jié)中每個系統都是穩(wěn)定的，但閉環(huán)后穩(wěn)定與否，還需要進一步分析；前饋屬于開環(huán)控制，各環(huán)節(jié)穩(wěn)定，系統必然穩(wěn)定。（4）校正范圍方面：反饋對各種擾動都有校核作用；前饋，只對被校核的前饋擾動有校正作用，其他則沒有。（5）控制規(guī)律方面：反饋通常是PPIPDPID等典型規(guī)律；前饋控制規(guī)律較為復雜，不好掌握。3、控制器正反方向判斷？答：所謂作用方向，就是指輸入作用后，輸出的變化方向。當輸入增加時，輸出也增加，則成該環(huán)節(jié)為“正環(huán)節(jié)”，反之，當輸入增加時，輸出減少，則稱“反作用”。具體步驟（1），判斷被控對象的正/反作用那個方向，主要由工藝機理確定。（2）確定執(zhí)行器的正/反作用方向由安全工藝條件決定。（3）確定廣義對象的正/反作用方向（4）確定執(zhí)行器的正/反作用方向4、如圖所示的壓力容器，采用改變氣體排出量以維持容器內壓力恒定：(1)調節(jié)閥應選擇氣開式還是氣關式？請說明原因。(2)壓力控制器(PC)應為正作用還是反作用？請說明原因。答：(1)應選擇氣關式。因為在氣源壓力中斷時，調節(jié)閥可以自動打開，以使容器內壓力不至于過高而出事故。(2)調節(jié)閥應選擇氣關式，則壓力控制器(PC)應為反作用。當檢測到壓力增加時，控制器應減小輸出，則調節(jié)閥開大，使容器內壓力穩(wěn)定。或：當檢測到壓力減小時，控制器應增大輸出，則調節(jié)閥開小，使容器內壓力穩(wěn)定。四、分析與計算題（第1小題8分，第2小題12分）（本題20分）1、（本小題8分）如下圖所示的隔焰式隧道窯燒成帶溫度控制系統，燒成帶溫度是被控變量，燃料流量為操縱變量。試分析：(1)該系統是一個什么類型的控制系統？畫出其方框圖；(2)確定調節(jié)閥的氣開、氣關形式，并說明原因。答：(1)該系統是一個串級控制系統，其方框圖為：(2)當調節(jié)閥氣源出現故障失去氣源時，為保證系統安全，應使閥門處于關閉位置，故調節(jié)閥采用氣開式。2、（本小題12分）如下圖所示的液體儲罐，設進水口和出水口的體積流量分別是q1和qo，輸出變量為液位h，儲罐的橫截面積為A。試建立該液體儲罐的動態(tài)數學模型H(S)/Qt(S)過程控制試題庫答案一，填空題1．一般一個簡單控制系統由（檢測/變送）裝置、（被控對象）、（調節(jié)）器和（執(zhí)行）機構組成。2．過程控制系統常用的參數整定方法有：（經驗法）、（衰減曲線法）、（穩(wěn)定邊界法/臨界比例度法）和（響應曲線法）。3．在PID調節(jié)器中，調節(jié)器的Kc越大，表示調節(jié)作用（越強），Ti值越大，表示積分作用（減弱），Td值越大表示微分作用（增強）。4．常見的過程計算機控制系統分為下列幾種典型形式：（操作指導控制系統）、直接數字控制系統、（監(jiān)督計算機控制系統）、（集散控制系統）和現場總線控制系統。5．在閉環(huán)控制系統中，根據設定值的不同形式，又可分為定值控制系統，隨動控制系統和程序控制系統。1）定值控制系統特點：設定值是（固定不變）；作用：保證在（擾動）作用下使被控變量始終保持在設定值上。2）隨動控制系統特點：設定值是一個（變化量）；作用：保證在各種條件下系統的輸出（及時跟蹤設定值變化）。3）程序控制系統特點：設定值是一個（按一定時間程序變化的時間函數）；作用：保證在各種條件下系統的輸出（按規(guī)定的程序自動變化）。6．熱電偶溫度計的基本組成部分部分是（熱電偶）、（測量儀表）、（連接熱電偶）和（測量儀表的導線）。7．串級控制系統能迅速克服進入（副）回路的擾動，改善（主）控制器的廣義對象特性，容許（副）回路內各環(huán)節(jié)的特性在一定的范圍內變動而不影響整個系統的控制品質。8定值控制系統是按（偏差）進行控制的，而前饋控制是按（擾動）進行控制的；前者是（閉）環(huán)控制，后者是（開）環(huán)控制。9.保證控制系統成為負反饋10.干擾量的變化11.正確，迅速，可靠12.改善動態(tài)性能13.微分二，選擇題1.由于微分調節(jié)規(guī)律有超前作用，因此調節(jié)器加入微分作用主要是用來（C）:A.克服調節(jié)對象的慣性滯后（時間常數T），容量滯后τc和純滯后τ0.B.克服調節(jié)對象的純滯后τ0.C.克服調節(jié)對象的慣性滯后（時間常數T），容量滯后τc3.定值調節(jié)是一種能對（A）進行補償的調節(jié)系統。A．測量與給定之間的偏差B．被調量的變化C．干擾量的變化D.設定值的變化4.定值調節(jié)系統是（X）環(huán)調節(jié)，前饋系統是（X）環(huán)調節(jié)(B)。A．開，閉B．閉，開C．開，開D．閉，閉5.調節(jié)系統在純比作用下已整定好，加入積分作用后，為保證原穩(wěn)定度，此時應將比例度（A）。A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小6.成分、溫度調節(jié)系統的調節(jié)規(guī)律，通常選用（C）。A.PIB.PDC.PID7..流量、壓力調節(jié)系統的調節(jié)規(guī)律，通常選用（A）。A.PIB.PDC.PID8.液位調節(jié)系統的調節(jié)規(guī)律，通常選用（D）。A.PIB.PDC.PIDD.P9.A10.調節(jié)系統中調節(jié)器正、反作用的確定是根據(B)：A．實現閉環(huán)回路的正反饋。B．實現閉環(huán)回路的負反饋。C．系統放大倍數恰到好處D．生產的安全性。11.單純的前饋調節(jié)是一種能對（C）進行補償的調節(jié)系統。A．測量與給定之間的偏差B．被調量的變化C．干擾量的變化12.定值調節(jié)是一種能對（A）進行補償的調節(jié)系統。A．測量與給定之間的偏差B．被調量的變化C．干擾量的變化13.熱電偶溫度計（C）A)是利用兩個相互接觸金屬導體的溫差電動勢特性進行測溫的。B)是利用兩個相互接觸金屬導體的接觸電動勢特性進行測溫的。C)是利用兩個相互接觸金屬導體的溫差電動勢和接觸電動勢特性進行測溫的。D)是利用兩個非接觸金屬導體的溫差電動勢和接觸電動勢特性進行測溫的。14.下面的敘述中哪一個是最為合理的（D）A)控制系統的時間滯后現象主要是由于被控對象的慣性特性引起的。B)控制系統的時間滯后現象主要是由于檢測裝置的安裝位置引起的。C)控制系統的時間滯后現象對控制系統的穩(wěn)定性無影響。D)以上三種敘述都不完整。15.D16.DCS的中文含意是：（B）A)比例、積分、微分控制。B)分布式控制系統。C)可編程序控制器。D)以上三個都不正確。三．判斷1.×2.與DCS相比，Fieldbus的主要技術優(yōu)點之一是實現了控制系統徹底的分散[√]3.熱電阻溫度計需要進行冷端補償才能正常工作。[×]4.PID的含義是比例、積分和微分。[√]5.前饋控制系統是一種定值控制，一般情況下前饋控制可以單獨使用。[×]6.用Smith補償器來處理大時延控制對象時，不必要提供精確的對象數學模型。[×]7.被控對象特性是指被控對象輸入與輸出之間的關系。[√]8.串級控制系統中的副控制器給定值是由主控制器的輸出決定的，所以副控制器相當于一個閉環(huán)定值控制系統。[×]9.衰減比n表示系統過渡過程曲線變化兩個周期后的衰減快慢。[×]10.熱電阻溫度計和熱電偶溫度計一樣，測溫時需要進行溫度補償。[×]11.一個單回路控制系統由控制器、執(zhí)行器、檢測變送裝置和被控對象組成。[√]12.在比值控制系統中，一般選擇易調節(jié)的量為主變量，易測量的量為副變量。[×]18.DDC的中文含義是直接數字控制。[√]19.被控對象的動態(tài)特性是描述被控對象輸入輸出關系動態(tài)特征的。[√]20.串級控制系統適用于容量滯后較小的生產工藝過程。[×]21.前饋控制系統一般可單獨使用，因為其控制精度高，且不受外界干擾影響。[×]