過程控制工程試題考試題及其答案

1、過程控制工程試題一、填空題（每空1分，共20分）：1 .隨著控制通道的增益Ko的增加，控制作用 增強(qiáng)，克服干擾的能力 最 大 ，系統(tǒng)的余差 減小、最大偏差 減小。2 .從理論上講，干擾通道存在純滯后，不影響 系統(tǒng)的控制質(zhì)量。3 .建立過程對象模型的方法有機(jī)理建模和系統(tǒng)辨識與參數(shù)估計(jì)。4 .控制系統(tǒng)對檢測變送環(huán)節(jié)的基本要求是準(zhǔn)確、迅速和可靠。5 .控制閥的選擇包括結(jié)構(gòu)材質(zhì)的選擇、 口徑的選擇、流量特性的選擇 和 正反作用的選擇。6 .防積分飽和的措施有 對控制器的輸出限幅、限制控制器積分部分的輸出和 積分切除法。7 .如果對象擾動通道增益Kf增加，擾動作用 增強(qiáng)，系統(tǒng)的余差 增大，最大偏差增大。

2、8 .在離心泵的控制方案中，機(jī)械效率最差的是 通過旁路控制。二、簡答題（每題6分，共24分）：1、電氣閥門定位器有哪些作用改善閥的靜態(tài)特性改善閥的動態(tài)特性改變閥的流量特性用于分程控制用于閥門的反向動作2.簡述審級控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則。答：（1）副回路的選擇必須包括主要擾動，而且應(yīng)包括盡可能多的擾動；（2）主、副對象的時(shí)間常數(shù)應(yīng)匹配；（3）應(yīng)考慮工藝上的合理性和實(shí)現(xiàn)的可能性；（4）要注意生產(chǎn)上的經(jīng)濟(jì)性。3 .簡單控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？答：簡單控制系統(tǒng)由一個被控對象，一個檢測元件和變送器，一個調(diào)節(jié)閥和一 個調(diào)節(jié)器組成。檢測元件和變送器用于檢測被控變量，并將檢測到的信號轉(zhuǎn)換 為標(biāo)

3、準(zhǔn)信號，輸出到控制器。控制器用于將檢測變送器的輸出信號與設(shè)定值進(jìn) 行比較，得出偏差，并把偏差信號按一定的控制規(guī)律運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果輸出到執(zhí) 行器。執(zhí)行器是控制系統(tǒng)回路中的最終元件，直接用于改變操縱量，以克服干 擾，達(dá)到控制的目的。4 .前饋控制和反饋控制各有什么特點(diǎn)？為什么采用前饋 -反饋復(fù)合系統(tǒng)將能較大地改善系統(tǒng)的控制品質(zhì)？答:前饋控制的特點(diǎn)是：根據(jù)干擾工作；及時(shí)；精度不高，實(shí)施困難；只對某個干擾 有克服作用.反饋的特點(diǎn)作用依據(jù)是偏差；不及時(shí)：精度高，實(shí)施方便，對所有干擾 都有克服作用.由于兩種控制方式優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)，所以前饋-反饋復(fù)合系統(tǒng)將能較 大地改善系統(tǒng)的控制品質(zhì).三、（10分）一個如圖1所示

4、的換熱器，用蒸汽將進(jìn)入其中的冷物料加熱到一定 溫度，生產(chǎn)工藝要求熱物料出口溫度維持恒定（占1 C）.試設(shè)計(jì)一簡單溫度控制 系統(tǒng)，選擇被控量和操縱量，畫出其結(jié)構(gòu)原理圖，并選擇調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律。答：被控量為了流體出口溫度，操縱量為蒸汽流量，調(diào)節(jié)器應(yīng)選擇PID調(diào)節(jié)規(guī)律。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如下圖所示：四、（25分）圖2為管式加熱爐溫度控制系統(tǒng)。試確定：1 .這是一個什么系統(tǒng)？畫出具方框圖。2 .調(diào)節(jié)閥的作用形式；主、副調(diào)節(jié)器的正反作用；3 .分析系統(tǒng)的可能經(jīng)受的擾動及主要擾動；4 .簡述進(jìn)料流量增大時(shí)的控制過程；5 .如果進(jìn)料流量是注意擾動，上述系統(tǒng)應(yīng)如何改進(jìn)？答：1、這是個審級控制系統(tǒng)；系統(tǒng)方塊圖如下2

5、、調(diào)節(jié)閥為氣開式，副調(diào)節(jié)器應(yīng)為反作用，主調(diào)節(jié)器也應(yīng)為反作用3、可能經(jīng)受的擾動有被加熱物料的流量、溫度、成分的變化，燃料油的管道壓 力、流量、成分的變化及環(huán)境溫度的變化。主要擾動應(yīng)該是燃料油管道壓力的 波動。4、若進(jìn)入加熱爐的進(jìn)料流量發(fā)生變化而影響到爐出口溫度變化時(shí)，則由主調(diào)節(jié) 器首先起控制作用，此時(shí)副回路雖不能直接克服擾動，但副回路的存在改善了 過程特性，縮短了控制通道，因此控制質(zhì)量有所提高。5、此時(shí)應(yīng)該選擇爐膛溫度作為副變量，組成審級控制系統(tǒng)，如下圖所示: 五、（11分）如圖所示為鍋爐液位雙沖量控制系統(tǒng)。試問：當(dāng)供水壓力波動較 大時(shí)該方案是否能夠滿足控制要求？說明理由.如果不能，請?jiān)O(shè)計(jì)出改進(jìn)

6、的方案.答：當(dāng)供水壓力波動較大時(shí)，由于主要擾 動沒有能夠及時(shí)的克服，所以該方案不能 滿足控制要求。此時(shí)應(yīng)該選擇供水流量作 為副變量，以水位為主變量，蒸汽壓力為 前饋信號，組成前饋審級復(fù)合控制系統(tǒng)。 改進(jìn)的方案如右圖所示六、（10分）在制藥工業(yè)中，為了增強(qiáng)藥效，需要對某種成分的藥物注入一定 量的鎮(zhèn)定劑、緩沖劑，或加入一定量的酸、堿，使藥物呈酸性或堿性。這種注 入過程一般都在混合槽中進(jìn)行。工藝要求生產(chǎn)藥物與注入劑混合后的含量必須 符合規(guī)定的比例，同時(shí)在混合過程中不允許藥物流量突然發(fā)生變化，以免混合 過程產(chǎn)生局部的化學(xué)副反應(yīng)，為此設(shè)計(jì)如下圖所示的控制系統(tǒng)。試分析：1圖中停留槽的作用是什么？2圖中有幾個控制系統(tǒng)，分別是什么系統(tǒng)，各系統(tǒng)的作用如何？答：