化工仪表与自动化课程测试试题5份完整版的答案

《化工仪表与自动化》课程测试试题一

一、 填空题（36分）

1、 过程控制系统是由_控制器__、_执行器__、__测量变送__和_被控对象_等环节组成。

2、 过程控制系统中按被控参数的名称来分有__压力__、_流量___、_温度__、_液位_等控制系统。 3、 目前求取过程数学模型的方法有两种。其中一种是根据过程的内在机理，通过__物料_和_能量_物料平衡关系，用__机理建模__的方法求取过程的数学模型。

4、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___越小____;干扰通道容量滞后愈多,则调节质量__越差____;干扰通道的纯滞后对调节质量_有影响，纯滞后越大，质量越差__。

5、 选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（增益）大于__干扰通道的放大倍数（增益）。 6．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，再加入积分作用的后，应_减小调节器的放大倍数_,才能使稳定性不变。

7．描述控制系统的品质指标的参数有 最大偏差 、 衰减比 和 余差 等。

8．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_开放器___补偿。

9．仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是 0.02~0.1MPa ；电Ⅱ型标准信号范围是 4~20mA ；电Ⅲ型标准信号范围是 0~10mA 。

二、综合题（54分）

1、（10分）画出气关式类型执行器的两种简单结构示意简图；在控制系统中如何选择执行器类型？举例说明。 答：

在控制系统中，执行器是按安全原则选择类型的，也就是当控制信号中断时，要保证设备和操作人员的安全。如：加热炉温度控制，当燃料量为操纵变量时，其执行器应选择气开类型，当信号中断时，切断燃料，保证安全。

2、（14分）热电偶为什么要进行冷端温度补偿？有哪些冷端温度补偿方法？原理是什么？ 答：①因为各种显示仪表和热电偶分度表都是在热电偶冷端温度为零的时候做出的。但实际中热电偶冷端温度不等于零，且经常波动，这必然造成输出减少，所以要进行热电偶的冷端温度补偿。

1

②热电偶常用的冷端温度补偿方法有：冰浴法、公式计算法、仪表机械零点调整法、电桥补偿法和补偿热电偶

③

? 冰浴法：用冰槽使t0保持零度。

? 计算法：EAB（t，0）＝ EAB（t，t0）＋ EAB（t0，0） ? 仪表零点调整法：将仪表的机械零点调到t0

? 补偿电桥法：用电桥产生EAB（t0， 0）与EAB（t，t0）叠加，即可消除t0变化对测量的影响。 ? 补偿热电偶：用与测量热电偶同型号的热电偶进行补偿，用于多支热电偶。 3、（10分）控制器输入偏差是阶跃信号（见下图），请根据已知参数，画出P、PI的输出响应曲线。

（1）P输出，已知：比例度δ=50% （2）PI输出，已知：比例度δ=100%

积分时间Ti=1分

答：

4、(20分)下图为加热炉装置，工艺要求利用燃料量来控制炉出口介质温度t(简单控制系统)； ① 指出构成控制系统时的被控变量、控制变量、干扰量是什么？ ② 在下图中画出控制流程图； ③ 选择执行器的气开、气关类型以及控制器的作用方向； ④ 画出简单控制系统方框图；

⑤ 简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析调节动作过程）。

2

答：① 构成控制系统时的被控变量是出口介质温度；操纵变量是燃料量，干扰量是：进料流量和温度、燃料的压力、炉膛温度和压力以及环境温度。 ② 控制流程图见下图。

③ 执行器应选择气开类型，控制器为反作用方向。 ④ 简单控制系统方框图见下图。

⑤ 该系统克服干扰的过程：当干扰作用使温度t升高，测量大于给定，控制器输入偏差增大，其输出控制信号减少，气开阀关小，燃料量减少，塔顶温度下降，维持给定。

三、计算题：（10分）

计算下图各热电偶回路所产生的热电势（10分）。 注：A B----K型热电偶；AˊBˊ----K型热电偶补偿导线

C D---- S型热电偶； CˊDˊ----S型热电偶补偿导线；

3

答：1、E1=EAB(300,50)+ECD(50,25)=(12.207-2.002)+(0.299-0.142) =10.342 (mV) E2=ECD(300,50)-ECD(50,25) =(2.323-0.299)-(0.299-0.142) =1.867 (mV)

《化工仪表与自动化》课程测试试题二

一、 填空题（28分）

1．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__不稳定,引入微分作用是为了_克服容量滞后___。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_减小放到倍数___。

2.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_直线__、__等百分比___、__抛物线__和__快开_，流量特性的选择主要是与__广义对象__相匹配。 3. 与单回路控制系统相比，串级调节系统具有以下三个特点：

①(对于进入副回路的干扰有很强的克服能力 );②( 提高了工作频率 );③(具有)。

4.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,对被控变量的影响越小 ;干扰通道容量滞后愈多,则调节质量 越差 ;干扰通道的纯滞后对调节质量 有影响，纯滞后越大，质量越差 。

5．简单调节系统的基本特征是 闭合回路 和 负反馈 。 6．常用的标准节流件有 孔板 和 喷嘴 。

4

7. 热电偶的热电特性与 热电偶材料、两节点温度 __有关，与 热电偶几何尺寸 无关。 二、综合题(分)

1、（10分）画出气开式类型执行器的两种简单结构示意简图；控制系统在什么情况下选择气开类型执行器？举例说明。 答：①

②如：加热炉温度控制，当燃料量为操纵变量时，其执行器应选择气开类型，当信号中断时，切断燃料，保证安全。

2、（20分）在控制系统应用中，有哪些基本控制规律和组合控制规律？写出各自的表达式？它们各应用在什么场所？

答：①在控制系统应用中，基本调节规律有：P、I、D，基本组合调节规律有PI、PD、PID。 ②

③

P：自衡能力强，滞后小的对象且控制质量要求不高 PI：对象滞后小，负荷变化幅度大，要求无差

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PD：一阶滞后较大允许有余差的对象

PID：负荷变化大，容量滞后大，被控变量变化缓慢，质量要求高。

3、（12分）下图为电子电位差计结构原理图，请补充完整连接线（包括电源和电流及输入信号的方向），并回答：电子电位差计是根据什么原理工作的？在温度检测中与何种检测元件配套使用？指出调整零点、量程的电阻。

答：①电子电位差计是使用电压平衡原理工作。

②在温度检测中热电偶配套。下图是其线路图。

③起到零点调整的电阻是RG，起到量程调整的电阻是RM。

4、（10分）写出差压式流量计的基本方程式；说明公式中各个符号所代表的含义。答：

α——流量系数； Q——被测流体流量

ε——体膨胀校正系数 F0——节流件的开口面积

ρ1——被测流体的密度 △P——节流件前后差压

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三、计算题(20分)

1、（10分）计算下图液位差压变送器的量程、测量范围及迁移量。

已知：H=0～10m h=1.2m ρ=35kg/m3 g ≈10m/s2

答：ΔP=P+-P-=Hρg+hρg=3500H+4200 Pa

差压变送器：量程=35000 (Pa)测量范围=4200～39200 (Pa) 迁移量=4200 (Pa)

2、（10分）某压力仪表的测量范围是100～1100Pa，其精度为0.5级，则这台表的量程是多少？基本误差是多少？最大绝对误差是多少？允许误差是多少？ 答：①1000Pa②0.5%③±5Pa④0.5%

《化工仪表与自动化》课程测试试题三

一、 填空题（28分）

1、 检测仪表的基本组成有 测量 、 传动放大 和 显示 三个部分。

2、 在控制系统中，增加比例度，控制作用 减少 ；增加积分时间；控制作用 减少 ；增加微分时间，

控制作用 增加。

3、 按误差出现的规律，可将误差分为 系统 误差、 偶然 误差及 疏忽 误差。 4、 描述对象特性的三个参数是 放大系数 、 时间常数 和 滞后时间 。

5、 某温度表的精度为0.5级，其测量下限是50℃，上限是850℃。则此表的量程是 800 ；测量

范围是 50~850 ；允许基本误差是 0.5% ；最大绝对误差是 4 。 6、 热电偶温度计中常用的冷端温度补偿方法有 冷端温度保持0度法 、冷端温度修正法 、校正仪表

零点法 、 补偿电桥法 、 补偿热电偶法 五种。

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7、自动平衡电桥配热电阻测温时，采用 三线制 连接，其连接导线的电阻规定为

2x2.5_______________Ω。

二、综合题（62分）

1、（15分）比较电子电位差计与电子平衡电桥在测量原理和结构上有哪些异同点。 答：原理的相同点：都是利用滑动触点位置的变化来反映被测温度的大小。 结构的相同点： 放大器、可逆电机、同步电机、传动机构 结构的不相同点：检测元件、测量桥路。 原理的不相同点：

2、（15分）热电偶测温时，使用补偿导线的目的是什么？它能否进行冷端温度补偿？如不能应如何处理？

答：①使用补偿导线的目的是将热电偶的冷端从温度较高、波动较大的地方移到温度较低、且相对稳定的地方。

②如果只使用补偿导线还不能达到冷端温度补偿的目的，必须与其它方法配合起来使用。 ③具体方法如下：

热电偶常用的冷端温度补偿方法有：公式计算法、冰浴法、仪表机械零点调整法和电桥补偿法。 3、（12分）画出串级控制系统的方框图；分别说出副回路及主回路所起到的作用。

答：下图为串级控制系统的方框图；副回路是克服作用于副对象的干扰，使副被控变量基本稳定，减少对主变量的影响；而主回路主要克服作用于主对象的干扰，保证主被控变量稳定。

4、（20分）工艺要求利用回流量来控制塔顶温度t(简单控制系统)，为保证塔正常操作，回流量不允

许中断。 ① 指出构成控制系统时的被控变量、操纵变量、主要干扰是什么？ （4分） ② 在图上画出控制流程图并确定执行器类型； （5分）

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③ 选择控制器的作用方向； （3分） ④ 画出简单控制系统方框图； （4分）

⑤ 简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析控制动作过程）。（4分）

答：① 构成控制系统时的被控变量是塔顶温度；操纵变量是塔顶回流量，主要干扰量是：进料的流量

和温度，回流的温度和流量，加热蒸汽量等。 ② 控制图见下图，执行器为气关式。

③ 控制器为反作用方向。 ④ 简单控制系统方框图见下图

⑤ 该系统克服干扰的过程：当干扰作用使温度t升高，测量大于给定，控制器输入偏差增大，其输出控制信号增加，气开阀开大，回流量加大，塔顶温度下降，回复给定。 三、计算题（10分）

计算下图液位差压变送器量程、测量范围及迁移量(10分)。 已知：H=0～10m； ρ=35kg/m3； g≈10m/s2 。

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答：Δ

P=P+-P-=Hρg=3500H Pa

差压变送器

量程：35000 (Pa)测量范围：0～35000 (Pa)迁移量：0 (Pa)

《化工仪表与自动化》课程测试试题四 一、 填空题（32分）

1、表征控制规律的参数是 比例度 、 积分时间 及 微分时间 。

2、串级调节系统结构上有两个回路，分别称为 主 回路和 副 回路；有两个被调参数，分别称为 主参数和 副 参数；有 一 个调节参数。

3、弹簧管压力表是利用 弹簧 产生__位移___与被测压力相平衡来测量的。

4、不受被测介质物理性质影响的流量计是：___电磁流量计_____、____漩涡流量计______、椭圆齿轮流量计____（说出三种即可）。

5、 差压式流量计是利用_节流__原理进行测量流量的。

6、电容式液位传感器测量液位时，如测量高粘度导电介质则测量精度受__虚拟液位__的影响。 7、分度号为S型的热电偶，如果错接了K型热电偶的补偿导线则产生的热电势会 增加 。如果补偿导线的型号正确但正负接反，则产生的热电势会 减少 。

8、电容式差压变送器的测量部分是先将 差压 转变成 位移 ，然后再变成 __电容变化量_作为转换部分的输入。

二、综合题（58分）

1、（10分）均匀控制系统和一般控制系统的异同点有哪些？怎样实现均匀控制？

答：①均匀控制系统和一般控制系统的相同点：结构相同；不同点：目的和特点不同，其目的是为了解决前后工序的供求矛盾，使两个变量间能互相兼顾和协调操作，特点是使两个互相联系的变量都在允许的范围内缓慢地变化。

②均匀控制的实现可以从以下2方面来做：1）调节规律上采用P或PI，而不采用D调节，2）参数整定上比例度从小到大整定，且比例度（和积分时间）都较大。

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2、（8分）从保证控制质量的角度，控制阀设计中应考虑哪几个方面？阀的理想流量特性有哪几种形式？

答：①控制阀的设计应考虑：阀口径的选择、气开气关形式的选择和流量特性选择。 ②理想流量特性有4种形式：1） 直线特性2） 等百分比特性3） 快开特性 4） 抛物线特性

4、(20分) 某列管式蒸汽加热器，工艺要求出口物料温度稳定在（90±1）℃。已知主要干扰为蒸汽压力的波动。

（1） 确定被控变量，并选择相应的测量元件。 （2） 制定合理的控制方案。

（3） 如物料温度不允许过高，否则易裂解，试确定控制阀的气开、气关式。 （4） 画出控制流程图与方框图。

答：①被控变量为列管式蒸汽加热器物料出口温度，因测量温度较低但精度较高选择铂热电阻为测量元件。

②干扰为蒸汽压力，控制方案选用副参数为蒸汽压力主参数为物料出口温度的串级控制。③控制阀选用的气开式

④控制流程图与方框图如图

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5、（10分）某化学反应器工艺规定操作温度为400±2oC，考虑安全因素，调节过程中温度偏离给定值不得超过6oC。现设计运行的温度定值调节系统，在最大阶跃干扰下的过渡过程曲线如图所示。问该过程的最大偏差、余差、衰减比、过渡时间（按被控变量进入新稳态值的±2%为准）和振荡周期。 答：

由反应曲线可知：最大偏差A=45-40=5℃余 差C=41-40=1℃ 衰 减 比过渡时间：Ts=23min

三、计算题：（10分）

计算下图各热电偶回路所产生的热电势（10分）。

如图为S型热偶测温线路，由于疏忽将其中第二段补偿导线接反，求：①输入到显示仪表的总电势为多少？②由于第二段补偿导线接反引入的误差是多少？

答：①E1=ES(800,50)-ES(50,0) =(7.345-0.299)-0.299=6.747 (mV)

② E2=ECD(800,0)-6.747= 7.345-6.747 =0.598(mV)

《化工仪表与自动化》课程测试试题五

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一、 填空题（36分）

1、在阶跃扰动作用下，自动控制系统的过渡过程有__发散震荡__、等幅震荡___、非震荡衰减_ 和__衰减震荡__等基本形式。

2、自动控制系统按按设定值的不同形式可分为__定值控制系统__、_随动控制系统_____、__程序控制系统_等控制系统。

3、对象的数学模型就是_利用数学的表达式来描述对象的特点 ___。

4、液位变送器测量进行零点迁移时只改变__测量范围____，不改变__量程_____。

5、 在常用的热电偶温度计中，精度较高的是___S _热电偶，线性最好的是_K__ _热电偶，灵敏度较高的是__E _热电偶。

6．常用的热电阻材料是____铜、铂_______，分度号是_Cu50、Cu100_、Pt50、Pt100 _，线性好的是__铜_热电阻，它适于测量__低___温度。

7．描述对象特性的三个参数是放大倍数、时间常数、滞后时间 ，如果时间常数越大，系统的响应速度 越慢 ，系统的稳定性 越好 。

8．差压式流量计由 节流件 、 导压管 和 显示仪器 组成。常用的标准取压方式有 角接取压 和 法兰取压 。

9．指出你所知道的几种复杂控制系统串级控制系统、均匀控制系统、分程控制系统、选择控制系统、前馈控制系统、比值控制系统等。

二、综合题（54分）

1、（10分）在控制系统中如何得到执行器的类型？画出执行器类型的简单结构示意简图。 答：

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在控制系统中，执行器类型的获得是靠改变执行机构和调节机构的作用方向来得到的，一般情况下，对于大口径的执行器，执行机构采用正作用，靠改变调节机构的正反装来得到执行器的气开气关类型，对于小口径的执行器，调节机构选择正装，故只能靠改变执行机构的正反作用来得到执行器的气开气关类型

2、（14分）比较差压式流量计与转子式流量计的异同点。 答：①相同点：两者都是利用节流原理来测量流量。

②不同点： 差压式流量计 转子式流量计 节流件固定安装 节流件安装不固定 节流件前后差压变化 节流件前后差压固定 输入输出非线性 输入输出线性

4、(20分) 如图为釜式反应器，釜内温度通过改变冷却剂流量的方式来控制。 ① 指出构成控制系统时的被控变量、控制变量、干扰量是什么？ ② 如果冷却剂压力为主要干扰，选择控制方案，在下图中画出控制流程图； ③ 选择执行器的气开、气关类型； ④ 画出控制系统的方框图；

⑤ 简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析调节动作过程）。

答：① 构成控制系统时的被控变量是釜内温度。操纵变量是冷却剂流量，干扰量是：冷却剂压力和温

度、搅拌速度以及环境温度。 ② 控制流程图见下图1。 ③ 执行器应选择气关类型。 ④ 控制系统方框图见下图2。

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⑤ 该系统克服干扰的过程：当干扰作用使温度t升高，测量大于给定，控制器输入偏差增大，其输出控制信号减少，气关阀开大，冷却剂流量增加，釜内温度下降，维持给定。

图1

图2

三、计算题：（10分）

计算下图热电偶温度计所产生的热电势以及温度计所显示的温度（10分）。 注：C D---- S型热电偶；CˊDˊ----S型热电偶补偿导线；

答：① E=ECD(300,25) =(2.323-0.142) =2.181 (mV)

②因为电子电位差计有自动冷端温度补偿装置，所以测量不受环境温度影响，温度计所显示的温度为300℃。

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1． 对象（过程）的数学模型建立方法主要有机理演绎法和试验辨识法两种。 2． 控制系统的性能指标有单项指标和综合指标两种。

3． 热电偶主要用于测较高温度，而热电阻用于测中低温度，热电阻与测量桥路连接时，往往采用三线制线圈的连接方式。

4． 用于测流量的节流装置之一是孔板，利用流体流经此节流设置时产生的压力差而实现流量测量，它与流速成定量的关系。

5．被测介质为导电液体时，电容式物控计的内电阻（金属棒）要用绝缘物覆盖。 6．调节阀的理想测量特性有直线、对数和快开三种。

7．在工程上，简单控制系统的参数整定方法有临界比例度法、衰减曲线法和经验试凑法三种。

8．DDZ-III型仪表的供电电源为24V DC，DDZ-II型仪表的供电电源为220 V AC，DDZ-III型仪表的标准统一电信号为4~20 mA DC或1~5 V DC，而DDZ-II型的则是0~10 mA DC

9．应变器或压力传感器是基于应变效应进行测量的，即将物理变量转换成电阻值。 10．控制系统的单项性能指标有衰减比、超调量、残余偏差和调节时间。

11．电动调节阀由调节器和执行机构两部分组成，它有正转和反转两种工作方式。 12．用于测流量的节流装置有孔板、喷嘴和文丘里管三种标准形式。

13．温度变送器有三个品种，它们分别是：接触式变送器、非接触式温度变送器和智能式温度变送器。 14．基型控制器由量程单元和放大单元两大部分组成。 15．控制系统对偏差的定义是e =r（t）-y（t），而仪表对偏差的定义则是e = y（t）-r（t）。 16.简单控制系统主要由控制器、执行器、被控对象和测量变送四个基本环节组成。 17.电——气阀门定位器具有电气转换、改善阀门性能双重作用。

18.在确定系统的控制方案时，应使对象控制通道的放大系数 增大 ，时间常数 减小 ，纯滞后 减小 ；对象干扰通道的放大系数 减小 ，时间常数 增大。

19.电动薄膜执行机构的正作用是指输入信号压力增加时，推杆上移，控制阀的正装是指阀杆下移时，阀门开度减小，所构成的执行器为型式气关。

20．为了扩大控制阀的可调范围可采用分程控制系统。

21．控制器的积分时间减小，则积分作用增大，使控制系统的稳定性降低。

1. 子流量计的流体流动方向自下而上

2. DDZ-III型电动温度变送器与热偶配合使用，其输入回路连接时，要注意使冷端温度补偿电阻置于温度恒定性。 3. 某加热炉的炉温约为1100C，要求测量信号远传输至控制室的DDZ-III型控制器，应选用热电偶的温度检测元件和

热电偶变送器

4. 随动控制系统的给定值随机变化。

5. 设计一个分程控制系统，使其控制器的输出信号分成两段分别控制两个调节阀，为了提高系统的可调比，这两个调

节器应采用同向分程

6. 某控制系统有两个控制阀，控制器的输出送到这两个控制阀，这两个控制阀将工作在不同的信号段，这个控制系统

是一个分程控制系统

7. 在串级控制系统中，主回路属于定值控制系统，副回路属于随动控制系统，副调节器工作在外给定状态。 8. 热磁式氧气分析仪是利用氧的磁化率 其他气体的磁化率特性来测定混合气体中的含氧量。 A 远大于

B 等于 C 远小于

9. 电磁流量计是测量 介质体积流量的仪表

A非导电液体 B导电液体 C非导磁气体 D导磁气体

10. 采用DDZ-III型差压变送器来贮槽测量液位时，若差压变送器的安装位置低于贮槽底部，则在最低液位时，差压变

送器输出X值 X值>4mA DC 11. 此时差压变送器应作正迁移

12在单闭环比值控制系统中，从动量闭环控制系统属于随动和定值控制系统

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13.转子流量器是采用节流__A__原理来测量流量，液体流动方向_ E ___

A.恒压降变面积 B. ____ C.恒面积变压降 D.必须至上而下 E。必须至下而上 14.选择(超驰)控制是为了实现_B___而设计的控制系统，它属于极限控制的一种 A.分程控制 B.软保护 C.硬保护

15.模拟控制器若采用PI算法，请问其输出△u=Kc(e(t)+),是在__A__工作状态下实现 A.自动 B.软手动 C.硬手动 D.保持

16.若控制系统的稳定性较差时，可__B__PID控制器的比例度数值。或__A__积分时间常数T,使系统稳定性提高。 A增加 B减小 C.不变

1. 前馈控制系统是根据被控变量与设定值的偏差大小来进行控制的，此说法是否正确？为什么？ 错误。前馈控制系统是根据干扰量的大小来进行控制的

2. 比值控制系统中的流量比值Fu/F =K与所需设置的仪表比值系数K是不相同的。此说法是否正确？为什么？ 答：正确，当流量与检测信号呈非线性关系，当物料流量的比值K一定，流量与其检测信号呈平方关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈平方关系。

流量与检测信号呈线性关系，当物料流量的比值K一定、流量与其检测信号呈线性关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈线性关系

3. 判断下列系统图的控制方案是否合理？若不合理，请说明指正。改正目的控制系统为何种控制系统？ a 原料作为被控参数 反馈控制系统

b 同一管道上安装两个控制阀，同时调节前后两个相互矛盾的工艺参数 分程控制系统 C 调节阀应安装于从动量通道上即FsC下 单闭环比值控制系统

D 副控制器的测量变送应是测量锅炉温度而不是燃料流量，故FT应安装在锅炉上 串级控制系统 4. 试判断图属于何种控制系统？说明其理由，并画出相应的系统方框图。 前馈—反馈控制系统：

分程控制系统：系统有两个控制阀，控制器的输出送到这两个控制阀，这两个控制阀将工作在不同的信号段

VA PC VB 对象 PT

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5. 当调节器的设定值不变时，请判断以下两种说法哪个正确？为什么？（1）若流量值增加，调节器的输出也增加，则该调节器为正作用；（2）若流量值增加，调节器的输出减少，则该调节器为正作用。 （1）正确。输入量增加（或减小），输出量随之增加（或减小）时，调节器为正作用。

6. 系统在受到扰动而进行控制时，若其过滤过程不稳定，可通过增大积分时间Ti或加大比例度使其尽快稳定，这种说法是否正确？为什么？

错误。增大积分时间 ，Ti积分越弱，不利于消去余差。加大比例度会使比例作用消弱，不利于系统快速达到稳定。

1. 控制系统由哪几个部分组成？它们的输入输出分别是什么？（用常规符号表示）

控制器：输入e（t），输出u（t）； 执行器：输入u（t），输出q（t）； 被控过程：输入q（t），输出y（t）；测量变送：输入y（t0，输出z（t）。

2. 什么是控制通道和干扰通道？对不同通道的特性参数（K,T, τ）要求有什么不同？

答：控制通道：q(t) 对c(t) 的作用途径，要求KP适当大些，TP适当，τP尽量小 扰动通道：f(t)对c（t）的作用途径，要求KF小，TF大，对τF无要求。 3. 若被响应曲线来分，对象（过程）特性可分为哪几种？（响应曲线有四种）

4. 在电偶的参比端温度补偿方法有几种？

答：补偿导线法，冰浴法，查表法，补偿电桥法，机械调零法

5. 工程上常用的控制规律有哪几种？它们主要用于何种工况？（请写出控制P、PI、PD和PID控制算法的数学表达式，

并说明它们的使用场合。）

答：1.比例控制器P 控制质量要求不高，允许有余差的场合

u(t)?KCe(t)?u(0)

2.比例积分控制PI 不允许有余差的场合

u(t)?KC[e(t)?

1e(t)dt]?u(0) ?TI18

3．比例微分控制PD 用于过程容量滞后较大的场合

u(t)?KC[e(t)?TDde(t)]?u(0 dt4．比列积分微分控制PID 控制质量要求较高

u(t)?KC[e(t)?1de(t)e(t)dt?T]?u(0) D?TIdt6．简单控制系统的投运主要步骤及控制器参数工程整定方法？

投运主要步骤：1、熟悉系统的技术要求或性能指标2、建立控制系统的数学模型3、确定控制方案4、根据系统的动态和静态特性进行分析与综合5、系统仿真与实验研究6、工程设计7、工程安装8、控制器的参数整定 控制器参数工程整定方法：理论计算整定法、工程整定法、自整定法。

7．采用选择性控制系统的目的是什么？常用的选择性控制系统类型有哪些？ 目的：当操作条件到达安全极限时，实行保护

两种：选择调节器的输出信号 选择变送器的输出信号

8．在工程应用中，设计分程控制系统主要解决那两个方面的问题？根据调解阀的气开，气关形式分程控制系统可分为哪两种类型？

答：解决扩大执行器得可调范围和改善控制系统品质的问题 分为同向分程和异向分程

在某工业生产过程中，根据现场的生产特点和工艺要求，为了提高控制质量，设计一个前馈-反馈控制系统，已知过程？？？？控制通道和扰动通道的传递函数分别为

请简述前馈控制的特点，试写出前馈调节器的传递函数UFF

9．试分别说明什么是调节阀的流量特性、理想流量特性和工作流量特性？

答：调节阀流量特性：流过阀门的调解介质相对流量q/qmax与阀杆相对行程l/lmax之间的关系； 理想流量特性：控制阀的前后压差保持不变时得到的流量特性，既ΔF=常数， q/qmax~l/lmax 工作流量特性：控制阀的前后压差不能恒定时得到的流量特性，既Δp≠常数， q/qmax~l/lmax 10．被控变量选择的原则

答：1。尽量选择能反映产品质量的变量作为被控变量；

2．所选的被控变量能满足生产工艺稳定，安全，高效．所选的被控变量能满足生产工艺稳定，安全，高效的要求 3．必须考虑自动化仪表及装置的现状 操纵变量的选择应遵循的原则 1． 工艺上允许调节的变量。

2． 被控对象所有的输入变量中对被控变量影响最大的一个，即Kr尽量大些,Tr适当小些, τr尽量小些； 3． 不宜选择生产主要物料量作为操作量

五、计算题

1. 有一台DDZ三型比例调器，其输入电流是4—20mA，其输入电压范围是1—5V，计算当比例度为40%时输入电流变

化为4mA所引起的输出电压变化变化量并计算比例调节器的增益Kc。

?IP??u?Zmax?Zmin???20?4??40%?Umax?Umin??u4?5?1?

?u?2.5V KC?11??2.5 P40%

2、如何根据**工艺变量的要求来选择仪表的量程和精度？现检测出出口压力约（1.5Mpa

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工艺要求0.05Mpa，就地指示，可供选择的弹簧管压力的精度为：1.0，1.5，2.5，4.0级，量程为0~1.5，0~2.5，0~4.0Mpa，试选择压力表的量程和精度。

解：1.6X3/2=2.4MPa 量程：0—2.5MPa 0.05/2.5*100%=2% 1.5级 1.6X2=3.2MPa 量程：0—4MPa 0.05/4*100%=1.25% 1.0级

3用分度值Pt50的热电阻测量，却错查了Cu50分度表，得到的温度是143°C问实际温度是多少？要求一位小数 Cu50热电阻143度下为80.63欧 Pt=80.63

158?159?158?80.63?80.62??158.1

80.81?80.62

3、某一标尺为0~500度的温度计出厂前经过校验，其刻度标尺各点的测量结果值为： 校验表读数/度 0 100 200 300 400 500 标准表读数/度 0 103 198 303 406 495 （1） 确定仪表的允许误差及精度等级。

（2） 经过一段时间使用后重新校验时，仪表最大绝对误差正负8度，请问仪表是否还符合出厂时的精度等级。

400?406?100%??1.2% 1.5级

500?0?8?100%??1.6% 2.0级 不符合 2 ??500?0解 1 ??

4、在生产过程中，要求参与反应的A、B两种物料保持一定比值，若已知正常操作时，A物料流量q1=8.5 m3/h，采用孔板测量并配用差压变送器，其测量范围为0—10m3/h，B物料流量q2=0.25m3/h，相应的测量范围为0-300m3/h，根据要求设计**k=q1/q2比值的控制系统，要求在流量和测量信号分别成线性和非线性关系时，采用DDZ-III型仪表组成系统时的比值系数k。 解： 6、某台DDZ-III型比例积分控制器，比例度100%，积分时间为2分，稳态时输出为5mA………，输入突然增加了0.2Ma,试问经过5min后，输出变化为多少？

??11解：u(t)?Kc?e(t)?e(t)dt?u(0)?0.2?(1??5)?5?5.7 ??T2I??比值控制基本概念

目的：在工业生产过程当中，常需要将两种或两种以上的物料按一定的比例关系进行混合。比值控制的目的是为了实现几种物料按一定比例混合，使生产安全、正常地进行。（如在锅炉燃烧过程中，需要燃料量与空气按一定的比例进入炉膛。）

定义：实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。

均匀控制的目的 从控制方案出发，解决前后工序供求矛盾，达到前后兼顾协调工作（如使液位和流量均匀变化）。 ? 分程控制系统定义：

一个控制器的输出去操作两个或两个以上的执行器，分别按控制器的输出的不同范围工作的控制系统称为分程控制系统。 ? 目的：

① 扩大执行器可调范围，改善控制系统品质；

20

② 满足工艺上操作的特殊要求。 ? 特点：

多个执行器；分程工作。

六、综合题

下图是锅炉汽包液位控制系统，工艺要求该控制系统的被控变量恒定，而且无余差。 1、 根据给定值的情况，说明该系统为何种类型的控制系统 2、 画出该控制系统的方框图

3、 指出被控变量、操纵变量和系统的输入信号 4、 从安全考虑，确定控制阀的气开，气关型式 5、 确定控制器的正反作用，简述理由 6、 确定控制器的控制规律，简述理由

7、 试设计一锅炉液位控制系统，当蒸汽压力突然减少时，简述该控制系统的控制过程（要求用各变量间的关系来阐

述） 答案要点

1 该系统为定值控制系统 2方框图

5 由上知阀为气关型式，则阀为反作用反向，阀的开度越大，液位越高，则对象为正作用方向，要构成一个负反馈控制系统则调节器应为正作用。

6 因控制要求无余差须加积分，故用PI控制规律

7 蒸汽压力↓—锅炉气泡液位L↓—测量值↓—控制器输出↓—阀门开度↑—锅炉气泡液位L↑

方框图：

（对象）扰动通道 液体控制器 调节阀 （对象）控制通测量变送装 21

② 满足工艺上操作的特殊要求。 ? 特点：

多个执行器；分程工作。

六、综合题

下图是锅炉汽包液位控制系统，工艺要求该控制系统的被控变量恒定，而且无余差。 1、 根据给定值的情况，说明该系统为何种类型的控制系统 2、 画出该控制系统的方框图

3、 指出被控变量、操纵变量和系统的输入信号 4、 从安全考虑，确定控制阀的气开，气关型式 5、 确定控制器的正反作用，简述理由 6、 确定控制器的控制规律，简述理由

7、 试设计一锅炉液位控制系统，当蒸汽压力突然减少时，简述该控制系统的控制过程（要求用各变量间的关系来阐

述） 答案要点

1 该系统为定值控制系统 2方框图

5 由上知阀为气关型式，则阀为反作用反向，阀的开度越大，液位越高，则对象为正作用方向，要构成一个负反馈控制系统则调节器应为正作用。

6 因控制要求无余差须加积分，故用PI控制规律

7 蒸汽压力↓—锅炉气泡液位L↓—测量值↓—控制器输出↓—阀门开度↑—锅炉气泡液位L↑

方框图：

（对象）扰动通道 液体控制器 调节阀 （对象）控制通测量变送装 21

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