过程控制试卷

南京工业大学 过程控制工程 试题 （ A ）卷（闭）

2013—2014 学年第2学期 使用班级 自1101-02 方向 班级 学号 姓名

题号 得分

一 二 三 四 总分 一、 选择题：（1-6题为单选题每题3分，7-9题为多选题每题4分） [ ]1. The behavior of the controlled variable, CV, is important because...

A It was selected to achieve one or more of the 7 control objectives. B The sensor measures this value

C Large fluctuations create messy trend plots. [ ]2. The PID controller...

A is non-linear.

B is linear (obeys proportionality and superposition) C obeys proportionality only. D obeys superposition only.

[ ]3. Which of the following statement(s) does NOT appear in the cascade control

design criteria?

A The secondary variable must indicate the occurrence of an important disturbance. B Only one valve can influence the secondary and primary variables.

C The secondary variable dynamics must be faster than the primary variable dynamics

D There must be a causal relationship between the manipulated and secondary variables.

[ ]4. Which of the following statements are true for a valve positioner?

A It is a secondary in a cascade control system. B It uses no measured variable.

C It can improve the control performance for a slow feedback control loop.

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[ ]5. Cascade control involves two controlled variables, but only one valve.

A The description is not correct; cascade involves two controlled variables and two valves.

B The description is not correct; cascade involves one controlled variable and one valve.

C Cascade control involves two controlled variables, but only the primary variable is

controlled independently by the valve.

D The degrees of freedom principle does not apply to a system with two controllers. [ ]6. The non-isothermal stirred tank chemical reactor is shown in the figure below.

We want to control AC-1. What is the best cascade design for the disturbances shown in the figure? A AC-1 -> TC-1 -> vc B AC-1 -> AC-2 -> vc C AC-1 -> AC-2 -> va

[ ]7. The three modes of the most common feedback controller are called the...

A Persistent B Integral C Proportional D Derivative E Interacting F Disturbance

[ ]8. Which of these control loop elements are typically very fast and very accurate

A Electrical Transmission B Signal Conversion C Process D Final Element, Valve

[ ]9. For the cascade controller in the figure

the temperature controller can be referred to as:

A Primary B Top level C secondary D Outer

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二、判断题：(每题3分共18分)

[ ] 1. Feedback control can be implemented without the use of a sensor.

[ ] 2. Control can be applied using several methods, including but not limited to feedback. [ ] 3. Cascade control requires more instrumentation than the equivalent single-loop

control.

[ ] 4. Feedback Control is always implemented using digital computers?

[ ] 5. The secondary variable in a cascade can respond to more than one disturbance [ ] 6. All measured disturbances should be used for feedforward control

三、分析题：（32分）

1. 画出图示系统的方框图，试确定控制器的正反作用。若加热变成冷却，且控制阀由气开变为气关，控制器的正反作用是否需要？（7分）

加热剂 TC TT 气开 FC FT 原料 (题1图) 2. 串级控制系统有哪些主要特点？为什么说串级控制系统能迅速克服进入副回路的扰动？（6分）

3. 什么是前馈控制？它有何特点？为什么一般要与反馈控制相结合？（6分） 4. (1)离心式压缩机为什么常设置防喘震控制系统？(2)防喘震控制系统有哪些类型？(6分)

5. 锅炉汽包水位有哪三种控制方案，说明应用场合。(7分)

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四、设计题：（20分）

1. 有附图所示反应器，反应器温度是用冷却水控制的。

(1)如果主要扰动是冷却水阀前压力有波动，应组成怎样的串级控制系统回路？画出控制方案。

(2)画出采用串级控制系统时的流程图。并设控制阀是气开式，那么，两个控制器分别应选正作用还是反作用，为什么？

(3)如果控制阀为气关式，两个控制器的正反作用是否需要改变？

进料 TT 冷却水 出料 南京工业大学 第 4 页（共 6页）

过程控制工程试题B卷答

二、 选择题：（1-5题为单选题每题3分，7-9题为多选题每题4分）

1. A 2. B 3. B 4. A 5. C 6. C 7. CDE 8. AB 9.A D

二、判断题：(每题3分共18分)

1.F 2T 3.T 4.F 5.T 6.F

三、分析题：（33分）

1. 控制器反作用。若加热变成冷却，且控制阀由气开变为气关，控制器的正反作

用不需要改变。（7分）

2. 串级控制系统的结构特点：由两个或两个以上的控制器串联连接，一个控制器

的输出是另一个控制器的设定。由两个或两个以上的控制器、相应数量的检测变送器和一个执行器组成。当扰动进入副回路后，首先，副被控变量检测到扰动的影响，并通过副回路的定值控制作用，及时调节操纵变量，使副被控变量回复到副设定值，从而使扰动对主被控变量的影响减少。即副环回路对扰动进行粗调，主环回路对扰动进行细调。因此，串级控制系统能迅速克服进入副回路扰动的影响。（6分）

3. 前馈控制器是“基于扰动来消除扰动对被控量的影响”，故前馈控制又称为“扰

动补偿”。扰动发生后，前馈控制器“及时”动作．对抑制被控量由于扰动引起的动、静态偏差比较有效。但同时亦存在着很大的局限性．主要有：(1)完全补偿难以实现 前惯控制只有在实现完全补偿的前提下，才能使系统得到良好的动态品质、但完全补偿几乎是难以作到的。（2）前馈控制属于开环控制，所以只要系统中各环节是稳定的。（3）只适合用来克服可调而不可控的扰动，而对系统中纳其它扰动无抑制作用。为了克服前馈控制的局限性，工程上将前馈、反馈两者结合起来。这样，即发挥了前馈作用及时克服主要扰动对被控量影响的优点，又保持了反馈控制能克服多个扰动影响的特点，同时也降低系统对前馈补偿器的要求，使其在工程上易于实现。（6分）

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4. 在工作转速下，若吸入流量小于喘振点流量，压缩机可能发生喘振现象，压缩

机的气体流量出现脉动，时有时无，造成压缩机转子交变负荷，轴承强烈振动，甚至造成设备损坏。因此需设置防喘震控制系统。常用的控制系统：固定极限流量防喘振控制、可变极限流量防喘振控制、测量出口流量可变极限流量防喘振控制。6分)

5. 1）单冲量水位控制系统（简单负反馈控制系统），适用于气泡容量较大，虚假

液位不严重，负荷较平稳的场合；2）双冲量水位控制系统（前馈—负反馈控制系统），已经考虑了蒸汽流量对汽包水位影响，适用于给水流量波动较少的场合；3）三冲量水位控制系统（前馈—串级反馈控制系统），将水流量、给水压力等扰动在副环克服，弥补了双冲量水位控制缺点，适用于水位控制精度要求较高，负荷波动较大场合。

四、设计题：（20分）

进料 TT TC 1. 有附图所示反应器，反应器温度是用冷却水控制的。

（1）组成温度和压力的串级控制系统回路。 （2）串级控制系统的流程图。

出料 冷却水

副控制器应选反作用，主控制器应选正作用

(3)如果控制阀为气关式，副控制器改为正作用，主控制器正反作用不变。

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