过程控制工程试题()考试题及其答案 太原理工

⑤用于阀门的反向动作

2.简述串级控制系统的设计原则。

答：（1）副回路的选择必须包括主要扰动，而且应包括尽可能多的扰动；（2）主、副对象的时间常数应匹配；（3）应考虑工艺上的合理性和实现的可能性；（4）要注意生产上的经济性。

3. 简单控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？

太原理工大学现代科技学院 过程控制工程 试卷 考试方式： 开卷 题号得分 一 二 三 四 五 六 总分 核分 评卷 得分 一、填空题（每空1分，共20分）： 1．随着控制通道的增益K0的增加，控制作用 增强 ，系统的余差 减小 。 2．从理论上讲，干扰通道存在纯滞后， 不影响 系统的控制质量。 3．建立过程对象模型的方法有 机理建模 和 系统辨识与参数估计 。 4．控制系统对检测变送环节的基本要求是 准确 、 迅速 和 可靠 。 5．防积分饱和措施有 对控制器的输出限幅 、限制控制器积分部分的输出和 积分切除法。 6．如果对象扰动通道增益Kf增加，扰动作用 增强 ，系统的余差 增大 ， 最大偏差 增大 。 7．在离心泵的控制方案中，机械效率最差的是 通过旁路控制 。 二、简答题（每题6分，共24分）： 1、电气阀门定位器有哪些作用 答：①改善阀的静态特性 ②改善阀的动态特性 ③改变阀的流量特性 ④用于分程控制

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答：简单控制系统由一个被控对象，一个检测元件和变送器，一个调节阀和一个调节器组成。检测元件和变送器用于检测被控变量，并将检测到的信号转换为标准信号，输出到控制器。控制器用于将检测变送器的输出信号与设定值进行比较，得出偏差，并把偏差信号按一定的控制规律运算，运算结果输出到执行器。执行器是控制系统回路中的最终元件，直接用于改变操纵量，以克服干扰，达到控制的目的。

4. 前馈控制和反馈控制各有什么特点？为什么采用前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质？

答:前馈控制的特点是:根据干扰工作;及时;精度不高,实施困难;只对某个干扰 有克服作用.反馈的特点作用依据是偏差;不及时:精度高,实施方便,对所有干扰都有克服作用.由于两种控制方式优缺点互补, 所以前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质.

三、(10分)一个如图1所示的换热器,用蒸汽将进入其中的冷物料加热到一定温度,生产工艺要求热物料出口温度维持恒定(?T?1℃).试设计一简单温度控制系统,选择被控量和操纵量，画出其结构原理图，并选择调节器的控制规律。

答：被控量为了流体出口温度，操纵量为蒸汽流量，调节器应选择PID调节规律。 动。

系统结构原理图如下图所示： 4、若进入加热炉的进料流量发生变化而影响到炉出口温度变化时，则由主调节器

首先起控制作用，此时副回路虽不能直接克服扰动，但副回路的存在改善了过程四、(25分) 图2为管式加热炉温度控制系统。试确定：

1．这是一个什么系统？画出其方框图。

蒸汽TC得 凝液2．调节阀的作用形式；主、副调节器的正反作用； 3．分析系统的可能经受的扰动及主要扰动；

密4．简述进料流量增大时的控制过程；

5．如果进料流量是注意扰动，上述系统应如何改进？ 答：1、这是个串级控制系统；系统方块图如下

封副干扰 主干扰 设定值 副变量 主控 副控 主变量 执行器 + 制器 + 制器 副对象 主对象 － － 线副回路 副测量、变送 主回路 主测量、变送 TC出料TC燃料油进料2、调节阀为气开式，副调节器应为反作用，主调节器也应为反作用

3、可能经受的扰动有被加热物料的流量、温度、成分的变化，燃料油的管道压力、流量、成分的变化及环境温度的变化。主要扰动应该是燃料油管道压力的波

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特性，缩短了控制通道，因此控制质量有所提高。

5、此时应该选择炉膛温度作为副变量,组成串级控制系统,如下图所示:

五、（11分）如图所示为锅炉液位双冲量控制系统。试问：当供水压力波动较大时

该方案是否能够满足控制要求?说明理由.如果不能,请设计出改进的方案. 答：当供水压力波动较大时，由于主要扰 蒸汽动没有能够及时的克服，所以该方案不能 满足控制要求。此时应该选择供水流量作 PF为副变量，以水位为主变量，蒸汽压力为 汽包LCP∑C前馈信号，组成前馈串级复合控制系统。 改进的方案如右图所示 省煤FC

器

给水

计算题（20分）已知对象控制通道阶跃响应曲线数据如下表所表示，调节量阶跃变化为Δu=50。

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 时间

1. 用一阶惯性环节加纯迟延近似对象，求出K、T和τ值。 2. 应用动态特性参数法选择PID调节器参数。

答：1.由实验数据画出对象的阶跃响应曲线为：

解：由图可得：

K??y?u?341?200.150?2.818,??2t0.39?t0.63?2*0.85?1.1?0.6min,T?2(t0.63?t0.39)?2(1.1?0.85)?0.5min

??K2.T?8180.5?5.64??0.85???0.85*5.64*0.6?2.87%所以，PID调节器参数为：TI?2??2*0.6?1.2min

TD?0.5??0.5*0.6?0.3min错误！未指定书签。 第 3 页 共 3页

/min 被调量 200.1 201.1 204.0 227.0 251.0 280.0 302.5 时间1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 /min 被调量 318.0 329.5 336.0 339.0 340.5 341.0

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