自动化仪表及过程控制课后答案

第 1 章（P15）

1、基本练习题

（ 1）简述过程控制的特点。

Q：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，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控制；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？试用框图表示其一般组成。Q：1）过程控制是生产过程自动化的简称。它泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，是自动化技术的重要组成部分。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。2）组成框图：

（3）)单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？Q：各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。1）模拟仪表的信号：气动 0.02~0.1MPa、电动Ⅲ型：4~20mADC 或 1~5V DC。2）数字式仪表的信号：无统一标准。

（4）试将图 1-2 加热炉控制系统流程图用框图表

示。Q：是串级控制系统。方块图：

第一章 绪 论

? 本章提要

1. 2. 3. 4. 5.

过程控制系统的基本概念 过程控制的发展概况 过程控制系统的组成 过程控制的特点及分类

衡量过程控制系统的质量指标

? 授课内容

第一节 过程控制的发展概况

1. 基本概念

? 过程控制系统-----指自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位成分、粘度、湿度以及PH

值(氢离子浓度)等这样一些过程变量时的系统。(P3) ? 过程控制-----指工业部门生产过程的自动化。(P3)

2. 过程控制的重要性

? 进入90年代以来自动化技术发展很快，是重要的高科技技术。过程控制是自动化技术的重要组

成部分。在现代工业生产过程自动化电过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。 3. 过程控制的发展概况

? 19世纪40年代前后(手工阶段)：手工操作状态，凭经验人工控制生产过程，劳动生产率很低。 ? 19世纪50年代前后(仪表化与局部自动化阶段)：过程控制发展的第一个阶段，一些工厂企业实

现了仪表化和局部自动化。主要特点：检测和控制仪表-----采用基地式仪表和部分单元组合仪表(多数是气动仪表)；过程控

第一章 绪 论

? 本章提要

1. 2. 3. 4. 5.

过程控制系统的基本概念 过程控制的发展概况 过程控制系统的组成 过程控制的特点及分类

衡量过程控制系统的质量指标

? 授课内容

第一节 过程控制的发展概况

1. 基本概念

? 过程控制系统-----指自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位成分、粘度、湿度以及PH

值(氢离子浓度)等这样一些过程变量时的系统。(P3) ? 过程控制-----指工业部门生产过程的自动化。(P3)

2. 过程控制的重要性

? 进入90年代以来自动化技术发展很快，是重要的高科技技术。过程控制是自动化技术的重要组

成部分。在现代工业生产过程自动化电过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。 3. 过程控制的发展概况

? 19世纪40年代前后(手工阶段)：手工操作状态，凭经验人工控制生产过程，劳动生产率很低。 ? 19世纪50年代前后(仪表化与局部自动化阶段)：过程控制发展的第一个阶段，一些工厂企业实

现了仪表化和局部自动化。主要特点：检测和控制仪表-----采用基地式仪表和部分单元组合仪表(多数是气动仪表)；过程控

被控对象的数学模型

一、填空题(本大题共1小题,总计1分) 1.滞后时间又叫时滞，它是从输入产生变化的瞬间起，到它所引起的输出量开始变化的瞬间为止的___生变化的瞬间起，到它所引起的输出量开始变化的瞬间为止的___

二、选择题(本大题共31小题,总计62分) 1.当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始速度变化，达到新的稳态之所需的时间称为（ ）。

(A)时间常数 (B)滞后时间 (C)振荡周期 (D)过渡时间

2.被控对象可以存放物料量或能量的能力称为对象的（ ）。 (A)负荷 (B)容量 (C)时间常数 (D)惯性 3.被控对象在受到输入作用后，被控变量不能立即而迅速的变化，这种现象称为（ ）。 (A)滞后现象 (B)滞后时间 (C)容量滞后 (D)传递滞后

4.被控对象的传递滞后 ,输出变量的变化落后于输入变量变化的时间称为（ ）。 (A)滞后时间 (B)传递滞后 (C)滞后现象 (D)过渡滞后 5.被控对象的传递滞后也称为（ ）。

(A)容量滞后 (B)纯滞后 (C)过渡滞后 (D)系统滞后

6.一个具有容量滞后对象的反应曲如图所示，被控对

被控对象的数学模型

一、填空题(本大题共1小题,总计1分) 1.滞后时间又叫时滞，它是从输入产生变化的瞬间起，到它所引起的输出量开始变化的瞬间为止的___生变化的瞬间起，到它所引起的输出量开始变化的瞬间为止的___

二、选择题(本大题共31小题,总计62分) 1.当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始速度变化，达到新的稳态之所需的时间称为（ ）。

(A)时间常数 (B)滞后时间 (C)振荡周期 (D)过渡时间

2.被控对象可以存放物料量或能量的能力称为对象的（ ）。 (A)负荷 (B)容量 (C)时间常数 (D)惯性 3.被控对象在受到输入作用后，被控变量不能立即而迅速的变化，这种现象称为（ ）。 (A)滞后现象 (B)滞后时间 (C)容量滞后 (D)传递滞后

4.被控对象的传递滞后 ,输出变量的变化落后于输入变量变化的时间称为（ ）。 (A)滞后时间 (B)传递滞后 (C)滞后现象 (D)过渡滞后 5.被控对象的传递滞后也称为（ ）。

(A)容量滞后 (B)纯滞后 (C)过渡滞后 (D)系统滞后

6.一个具有容量滞后对象的反应曲如图所示，被控对

第二章 过程建模

? 本章提要

1. 过程建模的基本概念 2. 单容过程的数学模型的建立 3. 多容过程的数学模型的建立 4. 用响应曲线法辨识过程的数学模型 5. 用相关统计法辨识过程的数学模型 6. 用最小二乘参数估计方法的系统辨识

? 授课内容 第一节 基本概念

在过程控制系统的分析和设计中，过程的数学模型是极其重要的基础资料。所以，建立过程的数学模型对于实现生产过程自动化有着十分重要的意义。

一个过程控制系统的优劣，主要取决于对生产工艺过程的了解和建立过程的数学模型。

1. 基本概念

? 被控过程-----指指正在运行中的多种多样的工艺生产设备。(P11) ? 被控过程的数学模型-----指过程在各输入量（包括控制量和扰动量）作用

下，其相应输出量（被控量）变化函数关系的数学表达式。(P11) ? 过程模型的两种描述形式：

? ?

非参量形式：即用曲线或数据表格来表示（形象、直观，但对进行系统的设计和综合不方便）。 参量形式：即用数学方程来表示（方便，描述形式有：微分方程、传递函数、差分方程、脉冲响应函数、状态方程和观察方程等）。

? 过程控制系统方框图：

? 内部扰动（基本扰动）-----通常是一个可控性良好的输入量，选作为控制

第四章 过程控制仪表

? 本章提要

1. 2. 3. 4.

过程控制仪表概述 DDZ-Ⅲ型调节器 执行器

可编程控制器

? 授课内容 第一节 概述

? 过程控制仪表---是实现工业生产过程自动化的重要工具，它被广泛地应

用于石油、化工等各工业部门。在自动控制系统中，过程检测仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后，除了送至显示仪表进行指示和记录外，还需送到控制仪表进行自动控制，从而实现生产过程的自动化，使被控变量达到预期的要求。

? 过程控制仪表包括调节器（也叫控制器）、执行器、操作器，以及可编程调节器

等各种新型控制仪表及装置。 ? 过程控制仪表的分类：

? 按能源形式分类：液动控制仪表、气动控制仪表和电动控制仪表。

? 按结构形式分类：基地式控制仪表、单元组合式控制仪表、组件组装式控

制仪表、集散控制装置等。

[基地式控制仪表]以指示、记录仪表为主体，附加某些控制机构而组成。基地式控制仪表特点：—般结构比较简单、价格便宜．它不仅能对某些工艺变量进行指示或记录，而已还具有控制功能，因此它比较适用于单变量的就地控制系统。

目前常使用的XCT系列动圈式控制仪表和TA系列简易式调节器即属此类仪表。

[单元组合式控制仪表] 将整套仪表划分成能独立实现一

安徽建筑大学自动化自动化仪表与过程控制试卷及答案

注：学生不得在草稿纸上

答

题，答题不得超出框

安徽建筑大学自动化自动化仪表与过程控制试卷及答案

注

：学生不得在草稿纸上答题，答题不得超

出

框体。

安徽建筑大学自动化自动化仪表与过程控制试卷及答案

姓名：

×4＝3.8°所用的时间为9

注

：学生不得在草稿纸上答题，答题不得超

3．(10分)什么？控制系统的（1）被控变量、（入信号、（5）输出信号各是什么？

出

框体。

4．（15（1）画出控制系统方框图。

（2

安徽建筑大学自动化自动化仪表与过程控制试卷及答案

考试课程：

姓名：

1.某台DDZ-Ⅲ型温度比例控制器, 测温范围为200~1200℃。由800℃变化到850℃时, 其输出由12mA变化到16mA注：学生不得在草稿纸上答题，答题不得超

度δ是 (C)。 A．40%

B.25% C.20%

D.80%

A ）。 B.纯积分对象 C.一阶惯性对象 D.纯比例对象

2．热电偶测温系统采用补偿电桥后，相当于冷端温度温定在（A）。A.0℃ B.补偿电桥所处温度 C.补偿电桥平衡温度 D.环境温度 3出量Q为操纵变量时，其控制阀和控制器分别应如何选择作用方向？

A.气关式、正作用 B.气开式、

安徽建筑大学自动化自动化仪表与过程控制试卷及答案

注：学生不得在草稿纸上

答

题，答题不得超出框

安徽建筑大学自动化自动化仪表与过程控制试卷及答案

注

：学生不得在草稿纸上答题，答题不得超

出

框体。

安徽建筑大学自动化自动化仪表与过程控制试卷及答案

姓名：

×4＝3.8°所用的时间为9

注

：学生不得在草稿纸上答题，答题不得超

3．(10分)什么？控制系统的（1）被控变量、（入信号、（5）输出信号各是什么？

出

框体。

4．（15（1）画出控制系统方框图。

（2

安徽建筑大学自动化自动化仪表与过程控制试卷及答案

考试课程：

姓名：

1.某台DDZ-Ⅲ型温度比例控制器, 测温范围为200~1200℃。由800℃变化到850℃时, 其输出由12mA变化到16mA注：学生不得在草稿纸上答题，答题不得超

度δ是 (C)。 A．40%

B.25% C.20%

D.80%

A ）。 B.纯积分对象 C.一阶惯性对象 D.纯比例对象

2．热电偶测温系统采用补偿电桥后，相当于冷端温度温定在（A）。A.0℃ B.补偿电桥所处温度 C.补偿电桥平衡温度 D.环境温度 3出量Q为操纵变量时，其控制阀和控制器分别应如何选择作用方向？

A.气关式、正作用 B.气开式、

模拟试卷一

一.填空题(每小题 1 分,共 10 分)

1.自动调节系统方块图中，给定值、测量值M和偏差e三者之间的关系是 。

2.可用一阶微分方程式描绘其动态特性的对象称为 。 3.弹性式压力计是根据弹性元件的 和所受压力成比例的原理工作的。

4.DDZ-Ⅱ调节仪表表现传输信号为0--10mA DC，DDZ--Ⅲ型调节仪表现场传输信号为 。

5.调节阀所能控制的 的比值称为调节阀的可调比。

6.电动执行器有 行程(DJK型)和直行程两钟。 7.比例积分调节规律的显著特点是 结束时无余差。

8.应用最为广泛的调节规律是 , 它适用于调节通道滞后较小、负荷变化不大、工艺参数不允许

有余差的系统。

9.一种前馈作用能够克服 种干扰。

10. 最广泛的应用是在开关逻辑运算和顺序控制领域。

二.单项选择题(每小题1分，共15分) 1.控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫做( )

A.负反馈 B.正反馈 C.前馈 D.回馈 2.过度过程品质指标中，余差C表示