過程控制系統(tǒng)試卷及答案

過程掌握系統(tǒng)試卷及答案過程掌握系統(tǒng)試卷C卷一、填空題〔1.5分〕〔此題33分〕1、過程掌握系統(tǒng)一般由掌握器、執(zhí)行器、被控過程和測量變送等環(huán)組成。2、過程掌握系統(tǒng)由工程儀表和被控過程兩局部組成。3、壓力檢測的類型有三種，分別為：彈性式壓力檢測、應變式壓力檢測、壓阻式壓力檢測。4、氣動執(zhí)行構造主要有薄膜式和活塞式兩大類。5、依據使用的能源不同，調整閥可分為氣動調整閥、電動調整閥和液動調整閥三大類。6、過程數學模型的求取方法一般有機理建模、試驗建模和混合建模。7、積分作用的優(yōu)點是可消退穩(wěn)態(tài)誤差(余差)，但引入積分作用會使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。8、在工業(yè)生產中常見的比值掌握系統(tǒng)可分為單閉環(huán)比值掌握、雙閉環(huán)比值掌握和變比值掌握三種。9、造成積分飽和現象的內因是掌握器包含積分掌握作用，外因是掌握器長期存在偏差。二、名詞解釋題〔5分〕〔此題15分〕1、過程掌握：指依據工業(yè)生產過程的特點，承受測量儀表、執(zhí)行機構和計算機等自動化工具，應用掌握理論，設計工業(yè)生產過程掌握系統(tǒng)，實現工業(yè)生產過程自動化。2、串級掌握系統(tǒng)：值承受兩個掌握器串聯工作，主掌握器的輸出作為副掌握器的設定值，由副掌握器的輸入去操縱調整閥，從而對住被控變量具有更好的掌握效果。3、現場總線：是指將現場設備與工業(yè)掌握單元、現場操作站等互聯而成的計算機網絡，具有全數字化、分散、雙向傳輸和多分枝的特點，是工業(yè)掌握網絡向現場級進展的產物。三、簡答題〔8分〕〔此題32分〕1、什么是PID，它有哪三個參數，各有什么作用怎樣掌握？答：PID是比例-積分-微分的簡稱。其三個參數及作用分別為：比例參數KC，作用是加快調整，減小穩(wěn)態(tài)誤差。〔2〕積分參數Ki，作用是減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度〔3〕微分參數Kd，作用是能遇見偏差變化趨勢，產生超前掌握作用，削減超調量，削減調整時間。2、前饋與反響的區(qū)分有哪些？答：〔1〕掌握依據：反響掌握的本質是“基于偏差來消退偏差”，前饋掌握是“基于擾動消退擾動對被控量的影響”。掌握作用發(fā)生時間方面：反響掌握器的動作總是落后于擾動作用的發(fā)生，是一種“不準時”的掌握；擾動發(fā)生后，前饋掌握器及時動作。掌握構造方面:反響為閉環(huán)掌握，存在穩(wěn)定性問題，即使閉環(huán)環(huán)節(jié)中每個系統(tǒng)都是穩(wěn)定的，但閉環(huán)后穩(wěn)定與否，還需要進一步分析；前饋屬于開環(huán)掌握，各環(huán)節(jié)穩(wěn)定，系統(tǒng)必定穩(wěn)定。校正范圍方面：反響對各種擾動都有校核作用；前饋，只對被校核的前饋擾動有校正作用，其他則沒有。掌握規(guī)律方面：反響通常是PPIPDPID等典型規(guī)律；前饋掌握規(guī)律較為復雜，不好把握。3、掌握器正反方向推斷？答：所謂作用方向，就是指輸入作用后，輸出的變化方向。當輸入增加時，輸出也增加，則成該環(huán)節(jié)為“正環(huán)節(jié)”，反之，當輸入增加時，輸出削減，則稱“反作用”。具體步驟，推斷被控對象的正/反作用那個方向，主要由工藝機理確定。確定執(zhí)行器的正/反作用方向由安全工藝條件打算。確定廣義對象的正/反作用方向確定執(zhí)行器的正/反作用方向4、如下圖的壓力容器，承受轉變氣體排出量以維持容器內壓力恒定：調整閥應選擇氣開式還是氣關式？請說明緣由。壓力掌握器(PC)應為正作用還是反作用？請說明緣由。答：(1)應選擇氣關式。由于在氣源壓力中斷時，調整閥可以自動翻開，以使容器內壓力不至于過高而出事故。(2)調整閥應選擇氣關式，則壓力掌握器(PC)應為反作用。當檢測到壓力增加時，掌握器應減小輸出，則調整閥開大，使容器內壓力穩(wěn)定。或：當檢測到壓力減小時，掌握器應增大輸出，則調整閥開小，使容器內壓力穩(wěn)定。四、分析與計算題〔第1小題8分，第2小題12分〕〔此題20分〕1、〔本小題8分〕如以下圖所示的隔焰式隧道窯燒成帶溫度掌握系統(tǒng)，燒成帶溫度是被控變量，燃料流量為操縱變量。試分析：(1)該系統(tǒng)是一個什么類型的掌握系統(tǒng)？畫出其方框圖；(2)確定調整閥的氣開、氣關形式，并說明緣由。答：(1)該系統(tǒng)是一個串級掌握系統(tǒng)，其方框圖為：(2)當調整閥氣源消滅故障失去氣源時，為保證系統(tǒng)安全，應使閥門處于關閉位置，故調整閥承受氣開式。2、〔本小題12分〕如以下圖所示的液體儲罐，設進水口和出水口q1qo，輸出變量為液位h，儲罐的橫截面積為A。試建立該液體儲罐的動態(tài)數學模型H(S)/Qt(S)過程掌握試題庫答案一，填空題1．一般一個簡潔掌握系統(tǒng)由〔檢測/變送〕裝置、〔被控對象〕、〔調整〕器和〔執(zhí)行〕機構組成。2．過程掌握系統(tǒng)常用的參數整定方法有：〔閱歷法〕、〔衰減曲線法〕、〔穩(wěn)定邊界法/臨界比例度法〕和〔響應曲線法〕。3．在PID調整器中，調整器的Kc越大，表示調整作用〔越強〕，Ti值越大，表示積分作用〔減弱〕，Td值越大表示微分作用〔增加〕。4．常見的過程計算機掌握系統(tǒng)分為以下幾種典型形式：〔操作指導掌握系統(tǒng)〕、直接數字掌握系統(tǒng)、〔監(jiān)視計算機掌握系統(tǒng)〕、〔集散掌握系統(tǒng)〕和現場總線掌握系統(tǒng)。5．在閉環(huán)掌握系統(tǒng)中，依據設定值的不同形式，又可分為定值掌握系統(tǒng)，隨動掌握系統(tǒng)和程序掌握系統(tǒng)。1〕定值掌握系統(tǒng)特點：設定值是〔固定不變〕；作用：保證在〔擾動〕作用下使被控變量始終保持在設定值上。2〕隨動掌握系統(tǒng)特點：設定值是一個〔變化量〕；作用：保證在各種條件下系統(tǒng)的輸出〔準時跟蹤設定值變化〕。3〕程序掌握系統(tǒng)特點：設定值是一個〔按肯定時間程序變化的時間函數〕；作用：保證在各種條件下系統(tǒng)的輸出〔按規(guī)定的程序自動變化〕。6．熱電偶溫度計的根本組成局部局部是〔熱電偶〕、〔測量儀表〕、〔連接熱電偶〕和〔測量儀表的導線〕。7．串級掌握系統(tǒng)能快速抑制進入〔副〕回路的擾動，改善〔主〕掌握器的廣義對象特性，容許〔副〕回路內各環(huán)節(jié)的特性在肯定的范圍內變動而不影響整個系統(tǒng)的掌握品質。8定值掌握系統(tǒng)是按〔偏差〕進展掌握的，而前饋掌握是按〔擾動〕進展掌握的；前者是〔閉〕環(huán)掌握，后者是〔開〕環(huán)掌握。 9.保證控制系統(tǒng)成為負反響10.干擾量的變化11.正確，快速，牢靠12.改善動態(tài)性能13.微分二，選擇題1.由于微分調整規(guī)律有超前作用，因此調整器參加微分作用主要是用來〔C〕:A.抑制調整對象的慣性滯后〔時間常數T〕，容量滯后τcτ0.B.τ0.C.抑制調整對象的慣性滯后〔T〕，容量滯后τc定值調整是一種能對〔A〕進展補償的調整系統(tǒng)。A．測量與給定之間的偏差B．被調量的變化CD.設定值的變化定值調整系統(tǒng)是〔X〕環(huán)調整，前饋系統(tǒng)是〔X〕環(huán)調整(B)。A．開，閉B．閉，開C．開，開D．閉，閉調整系統(tǒng)在純比作用下已整定好，參加積分作用后，為保證原穩(wěn)定度，此時應將比例度〔A〕。A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小成分、溫度調整系統(tǒng)的調整規(guī)律，通常選用〔C〕。A.PIB.PDC.PID7..流量、壓力調整系統(tǒng)的調整規(guī)律，通常選用〔A〕A.PIB.PDC.PID8.液位調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)規(guī)律，通常選用〔D〕。A.PIB.PDC.PIDD.P9.A調整系統(tǒng)中調整器正、反作用確實定是依據(B)：A．實現閉環(huán)回路的正反響。B．實現閉環(huán)回路的負反響。C．系統(tǒng)放大倍數恰到好處D．生產的安全性。單純的前饋調整是一種能對〔C〕進展補償的調整系統(tǒng)。A．測量與給定之間的偏差B．被調量的變化C．干擾量的變化定值調整是一種能對〔A〕進展補償的調整系統(tǒng)。A．測量與給定之間的偏差B．被調量的變化C．干擾量的變化熱電偶溫度計〔C〕A)是利用兩個相互接觸金屬導體的溫差電動勢特性進展測溫的。B)是利用兩個相互接觸金屬導體的接觸電動勢特性進展測溫的。是利用兩個相互接觸金屬導體的溫差電動勢和接觸電動勢特性進展測溫的。是利用兩個非接觸金屬導體的溫差電動勢和接觸電動勢特性進展測溫的。下面的表達中哪一個是最為合理的〔D〕A)掌握系統(tǒng)的時間滯后現象主要是由于被控對象的慣性特性引起的。B)掌握系統(tǒng)的時間滯后現象主要是由于檢測裝置的安裝位置引起的。C)掌握系統(tǒng)的時間滯后現象對掌握系統(tǒng)的穩(wěn)定性無影響。D)以上三種表達都不完整。15.D16.DCS〔B〕A)比例、積分、微分掌握。B)分布式掌握系統(tǒng)。C)可編程序掌握器。D)以上三個都不正確。三．推斷1.×與DCS相比，Fieldbus的主要技術優(yōu)點之一是實現了掌握系統(tǒng)徹底的分散[√]熱電阻溫度計需要進展冷端補償才能正常工作。[×]PID前饋掌握系統(tǒng)是一種定值掌握，一般狀況下前饋掌握可以單獨使用。[×]用Smith補償器來處理大時延掌握對象時，不必要供給準確的對象數學模型。[×]被控對象特性是指被控對象輸入與輸出之間的關系。[√]串級掌握系統(tǒng)中的副掌握器給定值是由主掌握器的輸出打算的，所以副掌握器相當于一個閉環(huán)定值掌握系統(tǒng)。[×][×][×]

衰減比n表示系統(tǒng)過渡過程曲線變化兩個周期后的衰減快慢。熱電阻溫度計和熱電偶溫度計一樣，測溫時需要進展溫度補償。一個單回路掌握系統(tǒng)由掌握器、執(zhí)行器、檢測變送裝置和被控對象組成。[√]12.在比值掌握系統(tǒng)中，一般選擇易調整的量為主變量，易測量的量為副變量。[×]DDC被控對象的動態(tài)特性是描述被控對象輸入輸出關系動態(tài)特征的。[√]

串級掌握系統(tǒng)適用于容量滯后較小的生產工藝過程。[×]前饋掌握系統(tǒng)一般可單獨使用，由于其掌握精度高，且不受外界干擾影響。[×]前饋掌握與定值掌握的原理一樣，都是以偏差進展調解的。[×]被控對象的存滯后時間常數是由于其自身的慣性特性引起的。[×]在串級掌握中，副掌握器的輸入值為主掌握器的輸出。 [√]四．簡答題什么是定值掌握系統(tǒng)？答案：定值掌握系統(tǒng)是指設定值恒定不變的掌握系統(tǒng)。定值掌握系統(tǒng)的作用是抑制擾動對被控變量的影響，使被控變量最終回到設定值或其四周.以后無特別說明掌握系統(tǒng)均指定值掌握系統(tǒng)而言。什么是隨動掌握系統(tǒng)？答案：隨動掌握系統(tǒng)的設定值是不斷變化的，隨動掌握系統(tǒng)的作用是使被控變量能夠盡快地,準確無誤地跟蹤設定值的變化而變化。什么是程序掌握系統(tǒng)？答案：程序掌握系統(tǒng)的設定值也是變化的，但它是一個的時間函數，即設定值按肯定的時間程序變化。什么是調整(被控)對象，給定值和偏差？答案：自動調整系統(tǒng)的生產設備叫做調整對象或簡稱對象，而生產中要求保持的工藝指標，稱為給定值。對于自動調整系統(tǒng)中，習慣承受給定值R減去測量值Y作為偏差e，即e=R-Y，給定值R大于測量值Y時為正偏差，而給定值R小于測量值Y簡述建立對象的數學模型兩種主要方法:〔每寫出1種方法的得2分〕答案：一是機理分析法：機理分析法是通過對對象內部運動機理的分析，依據對象中物理或化學變化的規(guī)律(比方三大守恒定律等)，在無視一些次要因素或做出一些近似處理后推導出的對象特性方程。通過這種方法得到的數學模型稱之為機理模型，它們的表現形式往往是微分方程或代數方程。二是試驗測取法：試驗測取法是在所要爭論的對象上，人為施加肯定的輸入作用，然后，用儀器測取并記錄表征對象特性的物理量隨時間變化的規(guī)律，即得到一系列試驗數據或試驗曲線。然后對這些數據或曲線進展必要的數據處理，求取對象的特性參數，進而得到對象的數學模型。寫出一個帶有純時間滯后的一階慣性線性定常被控對象的傳遞函數表達式,說明個參數含義K——放大系數——滯后時間——慣性時間常數19.答：假設有一個輸入量作用于過程，通過過程后被放大K倍。20.答：時間常數越大，系統(tǒng)反響越慢，T越小，系統(tǒng)反響越快。21.答：當輸入量輸入受控過程時，受控變量并沒有馬上動作，而是需要肯定的時間才發(fā)生變化。22.答：機理分析法是通過對過程內部運行機理的分析，依據其物理或化學變化規(guī)律，在無視一些次要因素或做出一些近似處理后得到過程特性方程，其表現形式往往是微分方程或代數方程。這種方法完全依靠先驗學問，所得到的模型稱為理模型。機理分析法一般限于簡潔過程的數學模型建立。23.簡述用機理分析方法建立被控對象數學模型的步驟機理建模的一般步驟如下：依據實際工作狀況和生產過程要求，確定過程的輸入變量和輸出變量。依據過程的內在機理，利用適當的定理定律，建立原始方程。確定原始方程式中的中間變量，列寫出中間變量與其他因素之間的關系。消退中間變量，即得到輸入輸出變量的微分方程。假設微分方程是非線性的，則需要進展線性處理。標準化，將于輸入有關的各項放在等號右邊，與輸出有關的各項放在等號左邊，并按降冪排序。簡述建立被控對象數學模型的試驗測試方法試驗測取法是在所要爭論的對象上，人為施加肯定的輸入作用，然后，用儀器測取并記錄表征對象特性的物理量隨時間變化的規(guī)律，即得到一系列試驗數據或試驗曲線。然后對這些數據或曲線進展必要的數據處理，求取對象的特性參數，進而得到對象的數學模型。建立被控對象數學模型的常用試驗測試方法有哪些？主要有階躍信號法和矩形脈沖法什么叫確定壓力、表壓及真空度它們的相互關系是怎樣的答案：確定壓力：確定真空下的壓力稱為確定零壓，以確定零壓為基準來表示的壓力叫確定壓力。表壓力：當確定壓力大于大氣壓力時，確定壓力高于大氣壓力的數值稱為表壓力，簡稱表壓。真空度：當確定壓力小于大氣壓力時，確定壓力低于大氣壓力的數值稱為真空度或負壓。簡述PIDcK、iT和dT答案：在PID調整器中，cK越大，表示調整作用越強，iT值越大，表示積分作用減弱，dT有一流量調整系統(tǒng)，信號傳輸管線很長，因此，系統(tǒng)產生較大的傳送滯后。有人設想給調整器后加微分器來改善系統(tǒng)特性，試問這種設想合理否？為什么？假設不合理，應實行什么措施合理？答案：這種設想不合理，由于信號傳送滯后是純滯后，而微分作用不能克服純滯后。解決這一問題合理的措施是承受1：1繼動器加在信號傳輸線之間，以增大信號流速，從而減小傳輸滯后，改善系統(tǒng)特性。利用微分作用來抑制掌握系統(tǒng)的信號傳遞滯后的設想是否合理與正確？答案：這種設想不合理，由于信號傳送滯后是純滯后，而微分作用不能抑制純滯后。合理的措施是承受1：1繼動器加在信號傳輸線之間，以增大信號流速，從而減小傳輸滯后，改善系統(tǒng)特性。通常在什么場合下選用比例〔P〕，比