2017年春季学期四川农业大学《过程控制工程》复习题

《过程控制工程》复习题

一、选择题（请从下列选项中选出正确的一项）

1、下列不属于单回路反馈控制系统的是（ ） 选项A）被控对象 选项B）被测对象 选项C）测量变送

选项D）控制器和控制阀 答案：B

2、在工业控制中，使用最多的控制系统是（） 选项A）单回路反馈控制系统 选项B）串级控制系统 选项C）比值控制系统 选项D）前馈控制系统 答案：A

3、下列中对干扰通道特性对控制质量影响描述错误的是（） 选项A）Kf增加，余差增加，系统稳定性不变 选项B）Tf增加，过渡过程时间减小 选项C）Tf增加，振荡幅值减小 选项D）τf增加，余差减小 答案：D

4、下列中对控制对象特性对控制质量影响描述错误的是（） 选项A）一般希望放大倍数K0大些好，易于调节

选项A）一般希望控制通道时间常数小些好，但不能过小 选项C）控制通道时间常数越小越好，系统才灵敏 选项D）时间常数大，系统的工作频率低 答案：D

5、下列对操纵变量选择原则描述错误的是（） 选项A）操纵变量必须可控

选项A）选择通道放大倍数相对大的 选项C）选择干扰通道时间常数小一点的 选项D）选择通道的纯滞后尽量小 答案：C

6、下列中对控制通道特性对控制质量影响描述错误的是（） 选项A）K0增加，余差增加，系统稳定性不变 选项B）T0增加，过渡过程时间增加 选项C）T0增加，系统频率变慢 选项D）τ0增加，稳定程度大大降低 答案：A

6、下图的曲线中，哪一条是对数流量特性的是（）

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选项A）1 选项B）2 选项C）3 选项D）4 答案：B

7、在控制系统中，能准确、快速、及时地跟踪设定值的变化的系统属于（ ） 选项A）随动系统 选项B）定值系统 选项C）程序系统 选项D）以上都不是 答案：A

8、在过程控制系统中，系统的设定值保持不变的系统属于（ ） 选项A）随动系统 选项B）定值系统 选项C）程序系统 选项D）以上都不是 答案：B

9、在过程控制系统中，系统的设定值有规律变化的系统属于（ ） 选项A）随动系统 选项B）定值系统 选项C）程序系统 选项D）以上都不是 答案：C

10、用来表征生产设备或过程运行是否正常而需要加以控制的物理量是（ ） 选项A）被控对象 选项B）被控变量 选项C）操纵变量 选项D）测量值 答案：B

11、受控制器的操纵，使被控变量保持在设定值的物理量是（ ） 选项A）被控对象 选项B）设定值 选项C）操纵变量 选项D）测量值 答案：C

12、一阶环节的传递函数是（ ） 选项A）K/(Ts+l) 选项B）K/Tis

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选项C）K 选项D）Tds 答案：A

13、比例环节的传递函数是（ ） 选项A）K/(Ts+l) 选项B）K/Tis 选项C）K 选项D）Tds 答案：C

14、在一阶系统的特征参数中，（ ）是系统的静态参数 选项A）放大倍数K 选项B）时间常数T 选项C）滞后时间τ 选项D）传递函数 答案：A

15、在一阶过程控制系统中时间常数T定义为系统的输出量y(t)到达稳态值的（） 选项A）80% 选项B）63.2% 选项C）20% 选项D）40% 答案：B

16、在一阶过程控制系统中，（ ）决定了系统在响应结束时的稳态性能 选项A）时间常数T 选项B）输入值 选项C）滞后时间τ 选项D）放大倍数K 答案：D

17、在过程控制仪表中，控制器的放大倍数Kc是通过改变（ ）来设置的 选项A）量程 选项B）输出信号

选项C）控制器的比例度 选项D）输入信号 答案：C

18、在过程控制系统过渡过程的质量指标中，（ ）是表示过渡过程曲线超出新稳定值的最大值

选项A）最大偏差 选项B）超调量 选项C）衰减比 选项D）振荡周期 答案：B

19、在过程控制系统过渡过程的质量指标中，（ ）是描述被控变量偏离设定值最大程度的物理量

选项A）最大偏差 选项B）超调量

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选项C）衰减比 选项D）振荡周期 答案：A

20、在过程控制系统过渡过程的质量指标中，（ ）是衡量系统快速性的质量指标 选项A）最大偏差 选项B）超调量 选项C）衰减比 选项D）振荡周期 答案：D

21、一阶过程控制系统稳定条件是（ ）

选项A）特征根为正，微分方程系数都大于零 选项B）特征根为负，微分方程系数都大于零 选项C）特征根为正，微分方程系数都小于零 选项D）特征根为负，微分方程系数都小于零 答案：B

22、二阶过程控制系统稳定条件是（ ）

选项A）特征根实部为负，微衰减系数小于零，分方程系数都大于零 选项B）特征根实部为正，微衰减系数小于零，分方程系数都大于零 选项C）特征根实部为正，微衰减系数大于零，分方程系数都大于零 选项D）特征根实部为负，微衰减系数大于零，分方程系数都大于零 答案：D

23、二阶系统的衰减系数与系统的稳定性有很大关系，当衰减系数满足（ ）时，系统是稳定的

选项A）衰减系数=0 选项B）-1<衰减系数<0 选项C）衰减系数<-1 选项D）0<衰减系数<1 答案：D

24、二阶系统的衰减系数与系统的稳定性有很大关系，当衰减系数满足（ ）时，系统是稳定的

选项A）衰减系数=1 选项B）衰减系数<-1 选项C）衰减系数>1 选项D）0<衰减系数<1 答案：B

25、在比例控制器中，放大倍数Kc和控制器的比例度δ之间的关系是（ ） 选项A）δ越大，Kc也越大 选项B）δ越大，Kc越小 选项C）δ变化与Kc无关 选项D）δ与Kc都是定值 答案：B

26、在比例控制器中，在相同输入偏差下，放大倍数Kc和输出p(t)之间的关系是( )

选项A）Kc越大,输出p(t)越小

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选项B）Kc越大,输出p(t)不变 选项C）Kc越大,输出p(t)也越大 选项D）Kc越小,输出p(t)越大 答案：C

27、在过程控制系统中，若使控制变量最终不存在余差但系统的稳定性要下降应选用（ ）

选项A)比例控制器

选项B)比例积分控制器 选项C)比例微分控制器 选项D)比例积分微分控制器 答案：B

28、在过程控制系统中，既能使控制变量不存在余差又使系统具有超前性控制应选用（控制规律

选项A）P 选项B）PI 选项C）PID 选项D）PD 答案：C 29、在过程控制系统中，系统在稳态时，不管放大系数Kc有多大最终仍有余差可以选用（控制规律

选项A）P 选项B）PI 选项C)PID 选项D)PD 答案：B

30、在比例控制规律中，衰减系数与系统的稳定性之间的关系应满足（ ） A)衰减系数越大系统越稳定

B)衰减系数越大系统越不稳定 C)衰减系数与系统稳定无关 答案：A

31、下面对过程的控制质量没有影响的是（ ） A)控制通道放大倍数Ko B)扰动通道放大倍数Kf C)扰动通道时间常数 D)扰动通道纯滞后时间 答案：D 32、在单回路控制中，控制阀的结构形式的选择很重要，在高压差时选用（ ） A)角形控制阀 B)隔膜控制阀

C)三通控制阀 D)蝶阀 答案：A

33、在单回路控制中，控制阀的结构形式的选择很重要，在控制强腐蚀性介质时选用（ ）

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） ）

选项A)角形控制阀 选项B)隔膜控制阀

选项C)三通控制阀 选项D)蝶阀 答案：B

34、在单回路控制中，控制阀的结构形式的选择很重要，在分流或合流控制时选用（ ） 选项A)角形控制阀 选项B)隔膜控制阀

选项C)三通控制阀 选项D)蝶阀 答案：C

35、在单回路控制中，控制阀的结构形式的选择很重要，在大口径、大流量、低差压，而泄漏量要求不高时选用（ ） 选项A)角形控制阀 选项B)隔膜控制阀

选项C)三通控制阀 选项D)蝶阀 答案：D 36、为了使过程控制系统能够正常工作，则必须使系统的各个环节的静态放大系数相乘必须满足（ ）

选项A)等于 0 选项B)大于0 选项C)小于 0 选项D)不能确定 答案：C

37、在控制阀的正作用下，控制阀是气开式，则Kv满足（ ） 选项A)等于0 选项B)大于0 选项C)小于 0 选项D)不能确定 答案：B

38、在控制阀的负作用下，控制阀是气关式，则Kv满足（ ） 选项A)等于0 选项B)大于0 选项C)小于 0 选项D)不能确定 答案：C

39、控制器正作用时，其放大系数Kc满足( ) 选项A)Kc<0 选项B)Kc<-1 选项C)Kc>0 选项D)Kc=0 答案：C

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40、控制器负作用时，其放大系数Kc满足( ) 选项A)Kc<0 选项B)Kc<-1 选项C)Kc>0 选项D)Kc=0 答案：A

41、在控制器上对所求得的整定参数设置的顺序是（ ） 选项A)P,I,D

选项B)P,D,I 选项C)I,P,D 选项D)I,D,P 答案：A

42、在某温度控制系统中，采用4：1衰减曲线法整定控制器的参数，得δs=20%,当控制器为比例作用时，其整定参数值为（ ） 选项A)20％ 选项B)40％ 选项C)60％ 选项D)80％ 答案：A

43、过程控制设计中，系统设计的核心是（ ） 选项A)控制方案设计 选项B)工程设计

选项C)工程安装 选项D)仪表调校 答案：A

44、在控制器的参数整定中属于理论整定法得是（ ） 选项A)经验凑试法

选项B)衰减曲线法 选项C)响应曲线法 选项D)对数频率特性法 答案：D

45、在控制器的参数整定中属于工程整定法得是（ ） 选项A)对数频率特性法 选项B)根轨迹法 选项C)经验凑试法 答案：C

46、在某温度控制系统中，采用4：1衰减曲线法整定控制器的参数，得δs=20%,当控制器为比例积分作用时，其整定参数值为（ ） 选项A)24％ 选项B)12％ 选项C)36％ 选项D)48％ 答案：A

47、在某温度控制系统中，采用4：1衰减曲线法整定控制器的参数，得δs=20%,当控制器

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为比例积分微分作用时，其整定参数值为（ ） 选项A)20% 选项B)40%

选项C)16％ 选项D)32％ 答案：C

48、串级控制系统中控制器的作用正确的是（ ） 选项A)主粗副粗 选项B)主粗副细 选项C)主细副粗 选项D)主细副细 答案：C

49、串级控制系统系统中存在的一次扰动来源于它的（选项A)主回路 选项B)副回路

选项C)主副回路都有 选项D)不能确定 答案：A

50、串级控制系统系统中存在的二次扰动来源于它的（选项A)主回路

选项B)副回路 选项C)主副回路都有 选项D)不能确定 答案：C

51、串级控制系统系统中主环是一个（ ）系统 选项A)定值系统 选项B)随动系统 选项C)程序系统 选项D)分时系统 答案：A

52、串级控制系统系统中副环是一个（ ）系统 选项A)定值系统 选项B)随动系统 选项C)程序系统 选项D)分时系统 答案：B

53、串级控制系统中主回路的控制器包括（ ） 选项A)主控制器 选项B)副控制器 选项C)主、副控制器 选项D)不确定 答案：C

54、串级控制系统中主回路的对象是（ ） 选项A)主、副对象

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） ） 选项B)主对象 选项C)副对象 选项D)不确定 答案：A

55、串级控制系统中主、副环要满足（ ） 选项A)主定副随 选项B)主定副定 选项C)主随副定 选项D)主随副随 答案：A

56、串级控制系统中主控制器的正、反作用的选择顺序（A） 选项A)先副后主 选项B)先主后副 选项C)主、副同样 选项D)不确定

57、有2个阀门，流通能力分别为C1＝100，C2＝3，其可调范围均为R＝30，用于分程控制时，分程可调范围为（B） 选项A)750

选项B)1000 选项C)900 选项D)1250

58、对于对象的纯滞后时间较大，时间常数特别大的应采用（B）控制 选项A)分程控制 选项B)前馈控制 选项C)均匀控制 选项D)串级控制

二、作图题

1.请画出开环比值控制系统和单闭环控制系统的方框图 答案：

①开环比值控制系统

控制器 控制阀 测量变送 对象 F2 F1

②单闭环比值控制系统

K 控制器 控制阀 测量变送 对象 F2

测量变送 9 / 16

F1

2.一个双闭环比值控制系统如下图所示。其比值用DDZ-Ⅲ型乘法器来实现。请画出系统方框图。 答：

3.一比值控制系统用DDZ-Ⅲ型乘法器来进行比值运算(乘法器输出I’，其中I0与I1分别为乘法器的两个输入信号)，流量用孔板配差压变送器来测量，但没有加开方器，原理如下图所示，请画出其方框图。

答：

I0 I1

乘法器 控制器 控制阀 测量变送2 对象 F2 测量变送1 10 / 16

F1

三、解答题

1.下图为一水槽，其液位为L ，进水流量为F，试设计一入口流量与液位双冲量均匀控制系统。画出该系统的结构图，确定该系统中控制阀的开闭形式，控制器的正、反作用以及引入加法器时各信号所取的符号。

答：

①入口流量与液位双冲量均匀控制系统的结构图如下

②进入加法器的信号所取的符号为：IS为负值，IL、IF为正值。 ③选择控制阀为气开式，当流量或液位、流量和液位增加时，控制阀的开度要减小，此时I0增加，控制器的输入增大，其输出应减小，所以控制器选择反作用。

2. 通过分析判断下图所示的系统属于何种类型?画出它的方块图，并说明其工作原理。

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答：

①系统属于前馈－反馈控制系统 ②方框图

sp+控制器控制阀流量对象F2储液罐+F3加法器开方器测量变送开方器测量变送F1干扰通道③通过对进入储液罐的总流量F1+ F2，使出液量保持稳定。反馈控制系统根据总流量的大小调节F2，保持F3的稳定。前馈控制将F1的流量检测，与F2的检测值相加，作为控制器的输入。当F1增加，测量值增加，控制器的输入增加，此时要求F2下降，所以控制器输出减小，为反作用，控制阀为气开式，开度减小，F2的流量下降。

四、综合题

1.如图所示为锅炉燃烧系统选择性控制方案。它可以根据用户对蒸汽量的要求，自动调整燃料量和助燃空气量。不仅能维持两者的比值不变，而且能使燃料量与空气量的调整满足下述逻辑关系：当蒸汽用量增加时，先增加空气量后增加燃料量；当蒸汽用量减少时，先减燃料量后减空气量。根据上述要求，试确定图中控制阀的开闭形式、控制器正反作用及选择器的类型。

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答：

从安全出发两个控制阀均选择气开式。

对于PC－FC1串级系统，当燃料量由于扰动增大时，应该使阀门关小，此时FC1的测量值增大，输入增加，而输出应减小，所以FC1为负作用。

当蒸汽压力增加时，应减小燃料量，所以PC也为负作用；同样可知FC2为负作用。

当蒸汽压力降低（负荷增大时），PC输出增加，此时应该先增加空气量，所以上面的选择器应该为高选器。

当蒸汽压力升高时（负荷增减小时），PC输出减小，此时应该先减燃料量，所以下面面的选择器应该为低选器。

2. 如何选择控制变量? 答：

① 所选控制变量必须是可控的。

② 所选控制变量应是通道放大倍数比较大者，最好大于扰动通道的放大倍数。（2.5分）

③ 所选控制变量应使扰动通道时间常数越大越好，而控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小。

④ 所选控制变量其通道纯滞后时间应越小越好。

⑤ 所选控制变量应尽量使干扰点远离被控变量而靠近控制阀。

⑥ 在选择控制变量时还需考虑到工艺的合理性。一般来说，生产负荷直接关系到产品的产量，不宜经常变动，在不是十分必要的情况下，不宜选择生产负荷作为控制变量

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3.下图为热交换器出口温度控制系统，要求确定在下面不同情况下控制阀开、闭形式及控制器的正、反作用。

① 被加热物料在温度过高时会发生分解、自聚。

② 被加热物料在温度过低时会发生凝结。

③ 如果控制变量为冷却水流量，该地区最低温度在0℃以下，如何防止热交换器被冻坏。

答：

①控制阀气闭式，控制器的反作用。 ②控制阀气开式，控制器的正作用。

③控制阀气闭式，控制器的反作用。

4.单回路系统方块图如图所示。试问当系统中某组成环节的参数发生变化时，系统质量会有何变化?为什么?

答：

①当KC、KV、K0增加时，系统的余差减小，但系统稳定性下降。 ②T0增加时， 系统的工作频率降低，控制速度变慢。这样就不能及时地 克服干扰的影响，因而，系统的控制质量会越差。

③τ0增加时，使系统控制不及时，使动态偏差增大，而且还会使系统的稳定性降低。

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④Kf增加时，系统的余差也变大，即控制静态质量变差。Tf增加时，控制过程的品质会提高。τf增加时，质量没有影响。

5.下图为一管式炉原油出口温度与炉膛温度串级控制系统。要求：

① 选择控制阀的开、闭形式。 ② 确定主、副控制器的正、反作用。

③ 在系统稳定的情况下，如果燃料气压力突然升高，结合控制阀开、闭形式及控制器的正、反作用，分析该串级控制系统的工作过程。

答：

①根据安全要求，控制阀应选择气开式。

②副控制器：当炉膛温度超过给定值时，其输入为正值，此时要求阀的开度减小，即控制器输出减小，所以选负作用。主环控制器：当燃料气流量增加时，釜内温度升高，因此K01为正，应选择负作用。

③在系统稳定的情况下，如果燃料气压力突然升高，此时控制阀的开度还没有变化，所以燃料气流量增加，炉膛温度升高，测量变送的输出增加，副控制器的输入为正，副控制器为负作用，输出减小，控制阀为气开式，所以开度减小，使燃料气流量下降。燃料气流量增加，炉膛温度升高最终会使原油出口温度增加，测量变送的输出增加，主控制器的输入为正，主控制器为负作用，输出减小，副控制器的给定值减小，促使副环控制器对燃料气流量进一步调整。一直到原油出口温度回到给定值为止，控制阀处在一个新开度上。

6.均匀控制系统有些什么特点? 答：

③ 结构上无特殊性

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均匀控制是指控制目的而言，而不是由控制系统的结构来决定的。均匀控制系统在结构上元任何特殊性，它可以是一个单回路控制系统，也可以是一个串级控制系统的结构形式，或者是一个双冲量控制系统的结构形式。

③ 参数应变化，而且应是缓慢地变化

因为均匀控制是前后设备物料供求之间的均匀，所以表征这两个物料的参数都不应为某一固定的数值,两个参数都变化，且变化比较缓慢。那种试图把两个参数都稳定不变的想法是不能实现的。

③ 参数应限定在允许范围内变化

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均匀控制是指控制目的而言，而不是由控制系统的结构来决定的。均匀控制系统在结构上元任何特殊性，它可以是一个单回路控制系统，也可以是一个串级控制系统的结构形式，或者是一个双冲量控制系统的结构形式。

③ 参数应变化，而且应是缓慢地变化

因为均匀控制是前后设备物料供求之间的均匀，所以表征这两个物料的参数都不应为某一固定的数值,两个参数都变化，且变化比较缓慢。那种试图把两个参数都稳定不变的想法是不能实现的。

③ 参数应限定在允许范围内变化

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