过程控制复习材料.docx
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过程控制复习材料
一、判断题：
1.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。
3.由调节器输出至被调参数间的所有环节称为调节通道。
9.对一个系统总是希望能够做到余差小，最大偏差小，调节时间短，回复快。
（√）
10.时间常数越大，被控变量的变化越慢，达到新的稳态值所需的时间也越长。
（√）
11.时间常数指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新稳态值的63.2%所需要的时间。
（√）
12.对干扰通道时间常数越大越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易。
（对）
13.放大倍数K取决于稳态下的数值，是反映静态特性的参数。
（√）
14.对于控制通道来说希望τ越小越好，而对扰动通道来说希望τ适度大点好。
（对）
18.比例调节过程的余差与调节器的比例度成正比，比例度越大则余差越大。
（√）
20.采用PID调节器的条件是对象纯滞后不能太大，否则应考虑采用其他控制方法。
21.当生产不允许被调参数波动时，选用非周期衰减过程为宜。
22.时间常数越小，对象受干扰后达到稳定值所需时间越短。
（√）
24.自动调节系统干扰通道放大倍数越大，则超调量越大；调节通道放大倍数越大，则超调量越小。
（√）
25.对象特性时间常数越长，则过程反应越慢，易引起较长的过渡时间。
26.纯滞后时间长，将使系统超调量增加，干扰通道中纯滞后对调节品质没有影响。
（√）
27.微分作用能起到超前调节的作用，因此能克服纯滞后；积分作用能克服余差。
29.积分作用可以消除余差，但要求用在对象时间常数较小，系统负荷变化较小的控制过程中。
（√）
30.串级调节系统可以用于改善纯滞后时间较长的对象，有超前作用。
（√）
31.串级调节系统可以用于非线性对象，且负荷变化又较大的场合，用于改善对象特性。
（√）
32.串级调节系统一般对主参数有控制精度要求，副回路则以“先调”、“快调”、“粗调”的形式起到克服干扰作用，提高串级调节系统的克服干扰能力，所以副参数不能保证无差控制。
33.串级控制:
许多控制系统都是由两个以上的调节器相互连接，只有结构上有两个闭合回路；主副调节器串联，主调节器的输出作为副调节器的给定；副调节器的输出操纵调节阀动作，实现主调节器的定值控制的控制系统才是串级控制。
34.前馈控制是按照干扰作用的大小进行控制的，如控制作用恰到好处，一般比反馈控制要及时。
（√）
36.比值控制：
两个需配比的流量中，一般以生产中的主要物料量为主变量。
37.串级控制系统中主调节器以“慢调”、“细调”作用，使主参数稳定在设定值上，副调节器则以“先调”、“快调”、“粗调”克服干扰。
39.工业控制中一般不采用单纯的前馈控制，经常采用前馈反馈控制系统，前馈控制只是对大的干扰进行超前控制。
40.采用前馈-反馈控制系统的优点是利用了前馈调节的及时性和反馈调节的静态准确性。
（√）
41.前馈控制系统是开环控制系统，不能用PID控制，它是一种特殊的控制规律。
（√）
42.串级控制系统两步整定法是主、副回路分别整定，第一步先整定副回路，第二步再整定主回路。
（√）
43.单闭环比值控制系统对主物料来说是开环的，而对从物料来说是一个随动控制系统。
（√）
44.串级控制系统对进入副回路的扰动具有较强的克服能力。
二、填空题
1.自动调节系统是具有被调参数负反馈的闭环系统。
它与其它系统的本质差别就在于调节系统有负反馈。
2.调节阀的流量特性有快开、等百分比和线性，流量特性的选择主要是与广义对象特性相匹配。
4．加热炉的燃料油系统应选用（气开）式调节阀；锅炉液位控制的冷水阀应采用（气关）式调节阀。
5．直通双座调节阀的不平衡力较直通单座调节阀（小）,泄漏量（大）。
6．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（产生振荡现象）,引入微分作用是为了（克服容量滞后）。
7．某调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到合适的调节输出，在加入积分作用的过程中，应（减小调节器的放大倍数）。
8．自动调节系统常用参数整定方法（经验法），（衰减曲线法），（临界比例度法），（反应曲线法）。
9．执行器按其能源型式可分为（气动）,（电动）,（液动）三大类。
10．气动执行器由（执行机构）和（调节机构）两个部分组成。
11.对象的总滞后包括（容积滞后）和（纯滞后）二个部分。
12.生产过程对控制系统的要求可以归纳为（安全性）、（稳定性）和（经济性）三个方面。
13.国际电工委员会推荐的统一电信号标准，现场传输信号为（4~20mADC），控制室联络信号为（1~5VDC），信号电流与电压的转换电阻为（250欧姆）。
14.过程控制系统的设计包括（控制系统方案设计）、（工程设计）、（工程安装）、仪表调校以及调节器参数整定等主要内容。
15.串级控制系统主、副调节器参数的常见整定方法有（逐步逼近法）、（二步整定法）、和（一步整定法）。
16.衰减比n和衰减率
是衡量振荡过程（衰减程度）的指标，在过程控制系统中一般要求衰减比为4:
1到10:
1，这相当于衰减率为（75%）到（90%）。
这样，大约经过（两个）周期以后系统就趋于稳态。
17、集散控制系统三个基本组成部分为（现场控制站）、（操作站）和（高速通信总线）。
19．控制对象的调节通道的动态特性对过渡过程的影响是:
调节通道时间常数愈大,则响应愈慢,但调节通道时间常数过小,易产生振荡问题;调节通道的纯滞后使过渡过程质量变差。
20．某调节系统采用比例积分作用调节器，在加入微分作用的后，最大偏差A减小余差C不变调节时间ts缩短稳定性n提高。
21．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。
22．简单均匀控制系统与液位定值控制系统的区别是①调节目的不同；②调节器参数整定不同；③工艺过程不同。
23、定值控制系统是按（偏差）进行控制的，而前馈控制是按（干扰）进行控制的；前者是（闭）环控制，后者是（开）环控制。
前馈控制一般应用于扰动（可测）和扰动（显著）与扰动（频繁）的场合。
25.被调介质流过阀门的相对流量（Q/Qmax）与阀门相对行程（l/L）之间的关系,称为调节阀的（流量）特性;若阀前后的压差保持不变时,上述关系称为（理想）特性;实际使用中,阀前后的压差总是变化的,此时上述关系为（工作）特性。
调节阀的流量特性有（线性）、（等百分比）和（快开），流量特性的选择主要是与（广义对象）相匹配。
26、过渡过程的品质指标有最大偏差、衰减比、余差和过渡时间等。
27、描述被控对象特性的参数是放大系数、时间常数和滞后时间。
28、常用热电阻有铂热电阻和铜热电阻。
29、差压变送器可以用来测量压力、压差、液位，和节流装置配套使用，可以测量流量。
30、调节阀的理想流量特性有直线特性、对数特性、快开特性和抛物线特性。
31、δ表示调节器的比例度参数，其值越小,比例控制作用越强_。
若其值太小的话，控制系统可能发生__发散振荡___。
32、串级控制系统中，副回路具有__先调、快调、粗调__的特点，主回路起着__后调、慢调、细调__的作用，主副回路相互配合，大大提高系统的控制质量。
它的主回路是一个__定值控制系统__，而副回路则是一个__随动控制系统__。
33、集散控制系统是一种分布型控制系统，其特点是信息管理__集中化__，而控制__分散化__，其控制规律的运算是通过____程序__实现的。
34．调节器的P值愈大，表示比例作用（愈弱），Ti值愈大，表示积分作用（愈弱），Td值愈大，表示微分作用（愈强）。
35．选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（增益）（增大），干扰通道的放大倍数（增益）（减小）。
36．简单控制系统由（变送器）、（被调对象）、（调节器）和（执行器）四个环节组成。
37.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（克服容量滞后）。
38．调节系统中调节器正、反的作用的确定是依据（实现闭环回路的负反馈）。
39．检定0~1.6kgf/cm2的标准压力表，发现其最大绝对误差为0.0056kgf/cm2.因此，该表的最大引用误差为（0.35%），仪表实际的准确度等级为（0.5）。
40.控制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:
干扰通道的时间常数愈大,对被控变量的影响愈弱;干扰通道容量滞后愈多,则调节质量愈好;干扰通道的纯滞后对调节质量无影响。
三、选择题
2.（D）设定值是已知的时间函数，即设定值按预定的时间程序变化，被控参数自动跟踪设定值。
A.定值控制系统B.随动控制系统C.前馈控制系统D.程序控制系统
3.（C）不是典型过渡过程的基本形式。
A.发散振荡过程B.等幅振荡过程C.随机振荡过程D.非周期衰减过程
5.在自动控制系统研究中经常采用（D）作为输入信号。
A.斜坡函数B.单位脉冲函数C.抛物线函数D.阶跃函数
6.在对象特性中，（A）是静特性，（B、C）动特性。
A.放大系数ΚB.时间常数TC.滞后时间τ
7.（A）在阀芯行程比较小时，流量就比较大，随着行程的增加，流量很快地达到最大。
A.快开流量特性B.线性流量特性C.抛物线流量特性D.等百分比流量特性
8.电动调节器控制信号为（A或B），输出信号为（A）。
A.4～20mADCB.1～5VDCC.0～5VD.0.2～1VDC
9.AI-808调节器CF系统功能选择，外部给定，反作用调节时设（C）。
A.CF＝0B.CF＝1C.CF＝8D.CF＝9
10.双容对象特性与单容对象特性相比增加了（D）。
A.纯滞后B.传送滞后C.测量滞后D.容量滞后
11.下列说法正确的是（BC）。
A.微分时间越长，微分作用越弱；B.微分时间越长，微分作用越强；
C.积分时间越长，积分时间越弱；D.积分时间越长，积分时间越强。
12.PID调节器变为纯比例作用，则（C）。
A.积分时间置∞、微分时间置∞B.积分时间置0、微分时间置∞
C.积分时间置∞，微分时间置0D.积分时间置0，微分时间置0
13.某控制系统采用比例积分作用调节器。
某人用先比例后加积分的凑试法来整定调节器的参数。
若比例带的数值已基本合适，再加入积分作用的过程中，则（B）
A.应适当减少比例带B.适当增加比例带
C.无需改变比例带D.与比例带无关
14.经验凑试法的关键是“看曲线，调参数”。
在整定中，观察到曲线振荡很频繁，需把比例度
（A）以减少振荡；当曲线最大偏差大且趋于非周期过程时，需把比例度（B）。
A.增大B.减少C.减到最小D.置0
15.选择调节参数应尽量使调节通道的（BCD）
A.功率比较大B.放大系数适当大C.时间常数适当小D.滞后时间尽量小
16.对象特性的实验测取常用的方法是（A）
A.阶跃响应曲线法B.频率特性法C.比例积分法D．最小二乘法
17.被调参数选择应遵循的原则是（ABCD）。
A.能代表工艺操作指标或能反映工艺操作状态B.可测并有足够大的灵敏度
C.独立可控D.尽量采用直接指标
18.控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫作（B）。
A.负反馈B．正反馈C．前馈D．回馈
19.过渡过程品质指标中，余差表示（A）。
A.新稳态值与给定值之差B.测量值与给定值之差
C.调节参数与被调参数之差D.超调量与给定值之差
20.一般认为，经过（B）时间后，动态过程便结束了。
A.2TB.3TC.6TD.10T
21．引起被调参数偏离给定值的各种因素称（B）。
A.调节B.扰动C.反馈D.给定
22.描述对象特性的参数有（BCD）。
A.tB.TC.KD.τ
23.某简单调节系统的对象和变送器作用为正，可选哪些组合？
（A、C）
A．正作用调节器十气关阀B．正作用调节器十气开阀
C．反作用调节器十气开阀D．反作用调节器十气关阀
24.单回路定值调节系统的静态是指（D）。
A.调节阀开度为零，调节器偏差为零
B.调节器偏差为恒定值，调节阀开度不为恒定值
C.调节器偏差为零，调节阀开度为50％恒定
D.调节器偏差为零，调节阀开度稳定
25.前馈调节是根据（C）来进行调节的。
A.给定值B.测量值C.扰动量D.反馈量
26.串级控制系统主回路是（B）控制系统，副回路是（D）控制系统。
A.比值B.定值C.程序D.随动
27.通常串级控制系统主调节器正反作用选择取决于（D）。
A.调节阀B.副调节器C.副对象D.主对象
28.（D）存在纯滞后，但不会影响调节品质。
A.调节通道B.测量元件C.变送器D.干扰通道
29．串级调节系统主调节输出信号送给（B）。
A．调节阀B．副调节器C.变送器D.主对象
30.对于单回路调节系统，若调节器采用纯比例调节，且比例度=50%，检测被控参数的测量仪表量程为500°C，则当被控参数改变（）时，调节阀从全开到全关或相反。
（B）
A.500°CB.250°CC.1000°CD.800°C
31.关于前馈系统，正确的说法是（A、B）。
A．是开环调节B.一种前馈只能克服一种干扰
C.按偏差大小进行调节
32.比值调节系统一般有（ABDE）。
A.开环比值B.单闭环比值C.三闭环比值D.变比值E.双闭环比值
33.串级控制系统参数整定步骤应为（B）。
A.先主环，后副环B.先副环后主环C.只整定副环D.没有先后顺序
34.关于串级控制系统，正确的说法是（BCD）。
A.是两个单回路控制系统的串联B.串级系统的副回路是一个随动系统
C.主回路是一个定值系统D.有两个闭合回路
35.单纯的前馈调节是一种能对（C）进行补偿的调节系统。
A.测量与给定之差B.被调参数的变化C.干扰量的变化D.设定值变化
36.某控制系统采用比例积分作用调节器。
某人用先比例后加积分的凑试法来整定调节器的参数。
若比例带的数值已基本合适，在加入积分作用的过程中，则（B）。
A.应适当减小比例带B.应适当增加比例带C.无需改变比例带
37.前馈控制系统静态参数Kff过大将会出现（B）。
A.欠补偿B.过补偿C.补偿合适D.无前馈作用
38．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。
39.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
40.温度调节系统的调节规律，通常选用（C）。
A. PIB.PDC.PID
41.流量、压力调节系统的调节规律，通常选用（A）。
A.PIB.PDC.PID
42.要消除系统的稳态误差，调节系统的调节规律，通常选用（A）。
A. PIB.PDC.P
43.单闭环比值调节系统中，当主流量不变而副流量由于受干扰发生变化时，副流量闭环系统相当于（A）系统。
A.定值调节B.随动调节C.程序调节D.分程调节
四、简答题
2、评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些？
各自的定义是什么？
单项性能指标主要有：
衰减比、最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率等。
衰减比：
等于两个相邻的同向波峰值之比n；
过渡过程的最大动态偏差：
对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A；
残余偏差C：
过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态值y（
）与设定值之间的偏差C称为残余偏差，简称残差；
调节时间：
从过渡过程开始到过渡过程结束所需的时间；
振荡频率：
过渡过程中相邻两同向波峰（或波谷）之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率。
3、试述热电阻测温原理，常用热电阻的种类有哪些？
各为多少？
答：
热电阻温度计是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的，只要设法测出电阻值的变化，就可达到温度测量的目的。
工业上常用的热电阻有：
铂电阻，铜电阻。
目前工业上使用的铂电阻有两种：
一种是
=10
；另外一种是
=100
。
工业上使用的铜电阻也有两种：
一种是
=50
；另一种是
=100
。
4、为什么说转子流量计是定压式流量计？
而差压式流量计是变压降式流量计？
答：
1）转子流量计是定压式流量计（P47）
虽然转子流量计也是根据节流原理测量流量的，但它是利用节流元件改变流体的流通面积来保持转子上下的压差恒定。
所以是定压式。
2）差压式流量计是变压降式流量计（P45）
是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置是产生的压差实现流量测量的。
所以是变压降式。
6、试写出比例、积分、微分（PID）三作用控制规律的数学表达式。
解答：
8、PID调节器中，比例度P、积分时间常数
、微分时间常数
分别具有什么含义？
在调节器动作过程中分别产生什么影响？
若将
取∞、
取0，分别代表调节器处于什么状态？
答：
比例度P含义：
使控制器的输出变化满量程时（也就是控制阀从全关到全开或相反），相应的输入测量值变化占仪表输入量程的百分比。
比例作用的强弱取决于比例度的大小。
积分时间常数
含义：
越小，积分作用越强；越大积分作用越弱；若将
取∞，则积分作用消失。
微分时间常数
含义：
越大，微分作用越强；
取0，微分作用消失。
9、试述过程控制系统中常用的控制规律及其特点。
答：
控制系统中常用的控制规律有比例（P）、比例微分（PD）、比例积分（PI）、比例积分微分（PID）控制规律。
比例控制规律是控制器的输出信号与它的输入信号（给定值与测量值的偏差）成比例。
它的特点是控制及时，克服干扰能力强，但在系统负荷变化后，控制结果有余差。
比例微分（PD）是在比例控制的基础上再加上微分作用，微分作用是控制器的输出与输入的变化速度成比例，它对克服对象的容量滞后有显著的效果，并且只要微分作用适当有利于提高系统的稳定性，因而相比较比例控制可适度提高比例度，从而减少稳态偏差。
比例积分控制规律是控制器的输出信号不仅与输入信号成比例，而且与输入信号对时间的积分成比例。
它的特点是能够消除余差，但是积分控制作用比较缓慢、控制不及时。
比例积分微分控制规律是在比例积分的基础上再加上微分作用，微分作用是控制器的输出与输入的变化速度成比例，它对克服对象的容量滞后有显著的效果。
10、气动调节阀主要由哪两部分组成？
各起什么作用？
答：
执行机构和调节机构。
执行机构的作用：
按调节器输出的控制信号，驱动调节机构动作；调节机构的作用：
由阀芯在阀体内的移动，改变阀芯与阀座之间的流通面积，从而改变被控介质的流量。
11、试问调节阀的结构有哪些主要类型？
各使用在什么场合？
答：
类型：
直通单座阀、直通双座阀。
直通单座阀使用场合：
小口径、低压差的场合；直通双座阀使用场合：
大口径、大压差的场合。
12、什么叫气动调节阀的气开式与气关式？
其选择原则是什么？
答：
1）气开式：
无压力信号时阀门全闭，随着压力信号增大，阀门逐渐开大的气动调节阀为气开式。
气关式：
无压力信号时阀门全开，随着压力信号增大，阀门逐渐关小的气动调节阀为气关式。
2）选择原则：
从工艺生产安全考虑，一旦控制系统发生故障、信号中断时，调节阀的开关状态应能保证工艺设备和操作人员的安全。
13、电动仪表怎样才能用于易燃易爆场所？
安全火花是什么意思？
答：
1）必须是采取安全防爆措施的仪表，就是限制和隔离仪表电路产生火花的能量。
使其不会给现场带来危险。
2）安全火花：
电路在短路、开路及误操作等各种状态下可能发生的火花都限制在爆炸性气体的点火能量之下。
14、何为控制阀的理想流量特性和工作流量特性？
常用的调节阀理想流量特性有哪些？
答：
阀前后压差保持不变时的流量特性称为理想流量特性；在实际使用过程中，阀前后的压差会随阀的开度的变化而变化，此时的流量特性称为工作流量特性。
15、什么是过程的滞后特性？
滞后又哪几种？
产生的原因是什么？
答：
1）滞后特性：
过程对于扰动的响应在时间上的滞后。
2）容量滞后：
多容过程对于扰动的响应在时间上的这种延迟被称为容量滞后。
纯滞后：
在生产过程中还经常遇到由（物料、能量、信号）传输延迟引起的纯滞后。
16、控制器参数整定的任务是什么?
工程上常用的控制器参数整定有哪几种方法?
答：
控制器参数整定的任务是：
根据已定的控制方案，来确定控制器的最佳参数值（包括比例度
积分时间
微分时间
），以便使系统能获得好的控制质量。
控制器参数的工程整定法主要有临界比例度法、衰减曲线法和经验凑试法等。
19、选择被控参数应遵循哪些基本原则？
什么是直接参数？
什么是间接参数？
两者有何关系？
答：
1）原则：
必须根据工艺要求，深入分析生产过程，找出对产品的产量和质量、生产安全、经济运行、环境保护、节能降耗等具有决定性作用，能较好反映生产工艺状态及变化的参数作为被控参数。
2）直接参数：
能直接反映生产过程中产品产量和质量，又易于测量的参数3）间接参数：
与质量指标有单值对应关系、易于测量的变量，间接反映产品质量、生产过程的实际情况。
4）两者关系：
间接参数是直接参数的单值函数。
22、简述前馈控制的工作原理，与反馈控制相比，它有什么优点和局限？
答：
1）当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控制器，根据扰动量的大小来改变控制量，以抵消扰动对被控参数的影响。
2）优点：
前馈控制器在扰动出现时立即进行控制，控制及时，对特定扰动引起的动、静态偏差控制比较有效。
25、简述过程控制系统中被调参数选择的一般原则
1）能代表工艺操作指标或能反映工艺操作状态2）可测并有足够大的灵敏度3）独立可控4）尽量采用直接指标
27、单闭环比值控制系统的主、副流量之比
是否恒定？
总物料
总=
是否恒定？
双闭环比值系统中
与
总的情况怎样？
答：
1）恒定。
2）不能恒定。
3）都能恒定。
五、计算题
1、某测量范围是0---500℃的温度计出厂前校验结果如下表：
被校表读数
0
100
200
300
400
500
标准表读数
0
103
203
306
304
497
求：
该表的基本误差并确定它的精度等级。
解：
基本误差：
δ=
*100﹪=1.2﹪<1.5﹪
所以它的精度等级为1.5级.
2、某一标尺为0～1000℃的温度计出厂前经校验得到如下数据：
标准表读数/℃
0
200
400
600
800
1000
被校表读数/℃
0
201
402
6
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