过控复习

一、填空题

1. 过程控制是 生产过程自动化的简称。

2. 从控制的角度，通常将生产过程分为三类，即 连续型、离散型和混合型。

3. 工业生产对过程控制的要求归纳起来主要有三个方面，即 安全性 、 稳定性和经济性。 4. 被控过程是指通过一定 物质流或能量流的工艺设备。 5. 过程控制系统主要由 被控过程和 自动化仪表 两部分组成。

6. 按设定值的不同控制系统可分为定值控制系统、 随动控制系统和 顺序控制系统。 7. 按照能源形式的不同自动化仪表可分为 液动、 气动 和电动等。 8. 按照安装场地的不同自动化仪表可分为现场类仪表与 控制室仪表。 9. 按照信号类型自动化仪表可分为 模拟和 数字 。 10. 过程参数检测仪表通常由 传感器和 变送器组成。 11. 传感器通常由 敏感元件 和 转换元件组成。 12. 变送器是将 输出信号变成统一标准信号的传感器。 13. 检测的目的是希望通过检测获取被检测量的 真实值。

14. 检测误差是指检测仪表的 测量值与被测物理量的真值之间的差值。

15. 检测误差按检测数据中呈现的规律性可分为系统误差、 随机误差 和 粗大误差 。 16. 检测仪表的基本特性可分为 固有特性 和 工作特性 。

17. 随时间变化出现的漂移称为 时漂；随环境温度变化而出现的漂移称为 温漂。 18. 动态误差是指被测参数在干扰作用下处于变动状态时仪表的输出值与 参数实际值 之间的差异。

19. 温度是表征物体 冷热程度的物理量。

20. 从测温元件与被测介质接触与否可分为 接触式 测温和 非接触 测温。 21. 冷端温度校正的常用方法有 查表校正法 和 电桥补偿法。 22. 执行器由 执行机构 和 调节机构 两部分组成。

23. 电动执行机构根据配用的调节机构不同，其输出方式有直行程、 角行程 和 多转式 三种类型。

24. 调节阀的流量特性，是指控制介质流过阀门的相对流量与阀门 相对开度 之间的关系。 25. 过程的数学模型可分为 静态数学模型和 动态数学模型 。

26. 建立被控过程数学模型的方法主要有 机里演绎法 、 实验辨识法和混合法。

27. 调节器参数的整定方法除理论计算法外主要有 工程整定法、 最佳整定法和经验法三种。

二、判断题√×

1. 为了保证过程控制系统有一定的稳定裕度，一般要求衰减比为3:1~10:1。 （错 ） 2. 调节时间与峰值时间均是衡量控制系统快速性的重要指标，通常要求它们愈短愈好。（对 ）

3. 气动仪表的输入/输出模拟信号统一使用0.02~0.1MPa的模拟气压信号。（对） 4. 可用相对误差衡量仪表的检测精度。（错）

5. 当仪表的测量范围一定，最大绝对误差越小，则最大引用误差就越小，仪表的精度就越高。（对）

6. 时漂越小越好，温漂越大越好。（错） 7. 若组成热电偶的电极材料相同，则无论热电偶冷、热两端的温度如何，总热电势为零。（对） 8. 若热电偶冷、热两端的温度相同，总热电势是否为零与电极材料有关。（错） 9. 热电偶的热电势只与冷、热两端的温度有关，与电极材料无关。（错） 10. 一般仪表所指示的压力是表压。（错）

11. 比例调节具有偏差越大，调节作用越强的特点。（对） 12. 当输入气压信号增加，阀杆向下移动时称正作用。（对） 13. 气动执行机构的动态特性可近似成一阶惯性环节。（对） 14. 通常将电动执行机构近似为一阶惯性环节。（错） 15. 一般加热器应选用“气关”式。（错）

16. 对数流量特性适用于负荷变化较大的过程。（对） 17. 用响应曲线法建模时可连续进行试验。（错） 18. 用响应曲线法建模时阶跃幅度没有限制。（错）

19. 简单控制系统参数选择应使控制通道静态增益尽可能大，时间常数选择适当。（对） 20. 比例调节是一种有差调节。（对）

21. 比例调节适用于给定值随时间变化的系统。（错）

22. 增大比例调节的增益可减小系统的稳态误差，加快系统的响应速度。（对） 23. 积分调节都是牺牲了动态品质而使稳态性能得到改善。（对） 24. 采用积分调节可提高系统的无差度，使系统的稳定性变差。（对） 25. PD调节有利于减小系统静差、提高系统的响应速度。（对）

26. 要使系统正常工作，构成系统开环传递函数静态增益的乘积必须为负。（错） 三、简答题

1、过程控制的特点有哪些？

1.系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成 2.被控过程复杂多样化，通用控制系统难以设计 3.控制方案丰富多彩，控制要求越来越高 4.控制过程大多属于慢变过程与参量过程 5.定值控制是过程控制的主要形式

2、什么是过程控制系统？

过程控制是生产过程自动化的简称。过程控制通常是对生产过程中的温度、压力、流量、液位、成分和物性等工艺参数进行控制，使其保持为定值或按一定规律变化，以确保产品质量和生产安全，并使生产过程按最优化目标自动进行

3、简述过程参数检测在过程控制中的重要意义以及传感器的基本构成。

过程参数检测通常是对生产过程中的温度、压力、流量、物性、成分等工艺参数进行控制，使其保持为定值或按一定规律变化，以确保产品质量和生产安全，并使生产过程按最优化目标自动进行。

传感器由敏感元件和转换元件组成

4、测温仪表如何选用？

1.仪表精度等级符合工艺参数的误差要求

2.选用的仪表应能操作方便、运行可靠、经济、合理，在同一工程中应尽量减少仪表的品种和规格

3.仪表的温测范围应大于工艺要求的实际温测范围，但也不能太大

4.热电偶是性能优良的测温元件，而且还可以很方便地将多个热电偶进行串、并联构成多点测温方式以满足比较复杂的测温需要，因而是测温仪表的首选检测元件。但当在低温测量时还是选用热电阻元件较为合适

5.对装有保护套管的温测元件，保护套管的耐压等级应不低于所在管线或设备的耐压等级，其材料应根据最高使用温度及被测介质的特性确定

5、智能式温度变送器的特点有哪些？

通用性强、使用灵活、多种补偿校正功能、控制功能、通信功能、自诊断功能

6、常用的物位检测方法有哪些？ 静压式、电气式、声学式、射线式

7、调节器有哪些功能？

偏差显示、输出显示、内外给定的选择、正反作用的选择、手动切换操作、其他功能（抗积分饱和、输出限幅、出入越限报警、偏差报警、软手动抗漂移、停电对策）

8、PID调节器主要有哪些优点？

1.PID模拟人脑的部分思维，原理简单，容易理解与实现，使用方便 2.应用范围广

3.鲁棒性强

9、调节阀流量特性的选择一般从几个方面考虑？ 1.依据过程特性选择 2.依据配管情况选择

3.依据负荷变化选择

10、智能电动执行器有哪些特点？ 1.具有智能化和高精度的控制功能

2.一体化结构设计思想 3.智能化的通信功能

4.智能化的自诊断与保护功能

5.灵活的组态功能“一机多用”提高了经济效益

11、被控过程的数学模型在过程控制中具有哪些重要作用？ 1.控制系统设计的基础

2.控制器参数确定的重要依据

3.仿真或研究，开发新型控制策略的必要条件 4.设计与操作生产工艺及设备时的指导 5.工业过程故障检测与诊断系统的设计指导

12、过程控制系统方案设计的主要内容有哪些？一般应怎样选择被控参数？

答：内容：对于简单控制系统，控制方案的确定主要包括系统被控参数的选择，测量信息的获取及变送，控制参数的选择，调节规律的选取，调节阀的选择和调节器正反作用的确定等内容。

选择：1.对于具体的生产过程，应尽可能选取对产品质量和产量，安全生产，经济运行以及环境保护等具有决定性作用的，可直接进行测量的工艺参数作为被控参数，这就需要设计者根据生产工艺要求，深入分析具体工艺过程才能确定

2.当难以用直接参数作为被控参数时，应选取与直接参数有单值函数关系的所谓间接参数作为被控参数

3.当采用间接参数时，该参数对产品质量应具有足够高的控制灵敏度，否则难以保证对产品质量的控制效果。

4.被控参数的选取还应考虑工艺上的合理性（如能否方便的进行检测等）和所利用测量仪表的性能，价格，售后服务等因素。

13、串级控制系统主要特点有哪些？使用范围如何？ 特点：1.对进入副回路的干扰有很强的抑制能力。

2.能改善控制通道的动态特性，提高系统的快速反应能力。

3对非线性情况下的负荷或操作条件的变化有一定的自适应能力。

范围：1.适用于容量滞后较大的过程。

2.纯滞后较大过程

3.干扰变化剧烈，幅度大的过程 4.参数互相关联的过程 5.非线性过程

四、计算题

1、某化学反应过程规定操作温度为800℃，最大超调量小于或等于5%，要求设计的定值控制系统，在设定值作阶跃干扰时的过渡曲线如下图所示，要求： 1）计算该系统的稳态误差、衰减比、最大超调量和过渡过程时间。 2）说明该系统是否满足工艺要求。

2、有一台DDZ-Ⅲ型两线制差压变送器，已知其量程为20~100kPa，当输入信号为40 kPa和80 kPa时，变送器的输出分别是多少？ 解：当信号是40 kPa时，其输出为

y??x?xmin(ymax?ymin)?yminxmax?xmin

40?20(20?4)?4100?20?8mA当信号是80 kPa时，其输出为：

y??x?xmin(ymax?ymin)?yminxmax?xmin

80?20(20?4)?4100?20?16mA3、某比例积分调节器的输入、输出范围均为4~20mADC，若设δ=100%、T1=2min，稳态时其输出为6mA；若在某一时刻输入阶跃增加1mA，试求经过4min后调节器的输出。

五、分析题

1、简述下图所示系统的工作原理，画出控制系统的框图并写明每一框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。

2、如下图所示液位过程的输入量为q1，流出量为q2,、q3，液位h为被控参数，C为容量系数，并设R1、R2、R3均为线性液阻。要求： 1）列写该过程的微分方程组。 2）画出该过程框图。

3）求该过程的传递函数G0(s)=H(s)/Q(s)。

3、如下图所示，q1为过程的流入量，q2为流出量，h为液位高度，C为容量系数。若以q1为过程的输入量，h为输出量（被控量），设R1、R2为线性液阻，求过程的传递函数G0(s)=H(s)/Q1(s)。

4、已知两个水箱串联工作，如下图所示，其输入量为q1，流出量为q2、q3，h1，h2分别为两个水箱的水位，h2为被控参数，C1、C2为其容量系数，假设R1、R2、R12、R3为线性液阻。要求：

1）列写该液位过程的微分方程组。 2）画出该过程的框图。

3）求该过程的传递函数G0(s)=H2(s)/Q1(s)。

六、设计题

如下图所示的换热器，用蒸汽将进入其中的冷水加热到一定温度。生产工艺要求热水温度维持在一定范围（-1℃≤ΔT≤+1℃），试设计一个简单的温度控制系统，并指出调节器类型。

蒸汽

冷水 q 热水 冷凝水

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