过程控制基础试卷A

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《过程控制基础》期末试卷A

一、 填空题（每空1分，共36分）

1、一般过程控制系统是由 被控对象 和 测量变送器 、 控制器 、 控制阀 四个基本环节组成。

班级 姓名 学号 2、在过程控制系统中，按设定值的形式不同将控制系统分为定值控制系统

、 随动控制系统 、 程序控制系统 三种类型，锅炉汽包水位控制系统是定值 控制系统。 3、对过程控制系统的基本要求是 稳定性 、 准确性 和 快速性 。 4、过渡过程的质量指标主要有 最大偏差A 、 衰减比n 上升时间峰值之间和过渡时间 、

振荡周期T 、 余差C 。

5、常规控制器的控制规律有 比例 、 比例积分 比例微分 、 比例积分微分 。

6、过程控制系统中，被控变量的选择方法有 直接参数法 和 间接参数法 。 7、控制阀的理想流量特性有 直线流量特性 、 等百分比流量特性 、 快开流量特性 、 抛物线流量特性 。 8、测量误差主要由 仪表本身误差 、 环境条件引起误差 、 测量中的动态误差 三个部分组成。 9、克服测量滞后的主要方法有 选择快速的测量元件 、

正确选择安装位置 和 正确使用微分单元 。 10、控制器参数的工程整定方法有 经验凑试法 、 衰减曲线法 、 看曲线调参数 。 11、复杂过程控制系统主要有 串级 、 均匀 、 比值 三种。

二、 过程控制系统的各组成环节在系统中的作用分别是什么？（6分） 什么是控制系统的过渡过程？

答：过程控制系统中的控制器所起的作用是判断和运算，控制阀的作用是执行，测量变送器的作用是检测。 一个过程控制系统在外部因素的作用下，从原有稳定状态过渡到另一个稳定状态的过程是过渡过程。

三、图1表示的是一个水位控制系统。①画出相应的控制方块图；（5分）②指出系统的被控变量、操纵变

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量、被控对象、扰动量、控制器是什么？（5分）

锥阀浮球进水连杆出水

水箱

图1 水位控制系统原理

被控变量：液位 操纵变量：进水量 被控对象：水箱 扰动量：进水量和出水量 控制器：连杆 希望液位高度 四、化简图2方块图，并求传递函数Y(s)/X(s)。（10分）

连杆 锥阀 水箱 浮球 H2(s)X(s)G1(s)H1(s)图2 方块图

G2(s)G2(s)Y(s)多练出技巧 巧思出硕果

五、图3所示为一锅炉汽包液位控制系统的示意图，要求锅炉不能烧干。①试画出该系统的方块图。（3分）②判断控制阀的气开、气关形式，确定控制器的正、反作用。（4分）③简述当加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时，该控制系统是如何克服扰动的？（3分）

蒸汽汽包LTLC加热室冷水

图3 锅炉汽包液位控制系统

2)气关式,Kv<0

3)因为KmKoKvKc<0,又因为控制阀，选择气关式，Kv<0,当冷水流量增加时，蒸汽流量也增加，即当输入增加时，输出也增加，所以Ko>0，综上所述，可知Kc>0,所以控制器正作用。

4）当加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时，液位降低，液位测量变送器将检测到的液位值转换成电信号送到控制器，控制器经过比较，运算后得出偏差小于零，控制器输出控制信号，是阀门开度增大，增加进水量，使液位最终达到设定值。

六、对于图4所示的加热器串级控制系统。要求：①画出该控制系统的方块图，并说明主变量、副变量分别是什么？主控制器、副控制器分别是哪个控制器？（6分）②若工艺要求加热器温度不能过高，否则易发生事故，试确定控制阀的气开、气关形式。（2分）③确定主、副控制器的正、反作用。（4分）

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蒸汽FTFCTCTT冷物料热物料冷凝水图4 加热器串级控制系统

1）主变量：热物料管道出口温度。副变量：蒸汽流量。主控制器：TC。副控制器：FC 2）气关形式

3）副控制器：因为KmKoKvKc<0,又因为控制阀，选择气开式，Kv>0,当阀门开度增大时，蒸汽流量增加，所以Ko>0，因为Km一定大于零，综上所述，可知Kc<0,所以副控制器反作用。

主控制器：因为当蒸汽流量增大时，热蒸汽提供热量增加，所以热物料管道出口温度增加，所以Ko>0，由此可知，Kc<0,即控制器反作用。

七、什么是前馈控制系统？（5分）前馈控制系统与反馈控制系统各有什么特点？（6分）

反馈控制是根据被控变量出现的偏差大小来进行控制的，通常所见的单回路控制系统属于反馈控制，反馈控制的特点在于控制器是在被控变量出现偏差后，控制器才开始作用，以补偿扰动对被控变量的影响。如扰动虽已发生，但被控变量还未变化时，控制器则不会有任何控制作用，因为，反馈控制作用总是落后于扰动作用，控制很难达到及时。

在这样的一种控制系统中，一旦出现扰动，控制器将直接根据所测得的扰动大小和方向，按一定规律实施控制作用，补偿扰动对被控变量的影响，由于扰动发生后，在被控变量还未出现变化时，控制器就已经进行控制，所以这种控制为“前馈控制”。

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