過程控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)題

過朝制系統(tǒng)復(fù)習(xí)題

一.選擇題（每題2分，共10題，共20分）

1.過程控制系統(tǒng)由幾大部份組成，它們是：（C）

A.傳感器、變送器、執(zhí)行器B.控制器、檢測裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)閥門

C.控制器、檢測裝置、執(zhí)行器、被控對象D.控制器、檢測裝置、執(zhí)行器

2.在簡單控制系統(tǒng)中，接受偏差信號的環(huán)節(jié)是（B）。

A.變送器B.控制器,C.控制閥D.被控對象

3.串級控制系統(tǒng)主、副對象的時間常數(shù)之比，T01/T02=（）為好，主、副回路怡能發(fā)

揮其優(yōu)越性，確保系統(tǒng)高質(zhì)量的運行C

A.3-10B.2~8C.1~4D.1~2

4.過渡過程品質(zhì)指標(biāo)中，余差表示（）。

A.新穩(wěn)態(tài)值與給定值之差B.測量值與給定值之差

C.調(diào)節(jié)參數(shù)與被調(diào)參數(shù)之差D.超調(diào)量與給定值之差

5.PID調(diào)節(jié)器變?yōu)榧儽壤饔?，則（

A.積分時間置8、微分時間置8B.積分時間置C、微分時間置8

C.積分時間置8,微分時間置0D.積分時間置0,微分時間置0

6.（）在閥芯行程比較小時，流量就比較大，隨著行程的增加，流量很快地達(dá)到最大。

A.快開流量特性B.線性流量特性

C.拋物線流量特性D.等百分比流量特性

7.閉環(huán)控制系統(tǒng)是根據(jù)（）信號進(jìn)行控制的。

A.被控量B偏差C擾動D.給定值

8.衡量控制準(zhǔn)確性的質(zhì)量指標(biāo)是（）。

A衰減比B.過渡過程時間C.最大偏差D.余差

9.對象特性的實驗測取常用的方法是（）。

A.階躍響應(yīng)曲線法B.頻率特性法C.比例積分法D.最小二乘法

10.用于迅速啟閉的切斷閥或者兩位式調(diào)節(jié)閥應(yīng)選擇（）的調(diào)節(jié)閥。

A.快開特性B.等百分比特性C.線性D.拋物線特性

11.調(diào)節(jié)具有腐蝕性流體，可選用（）閥。

A.單座閥B.雙座閥C.蝶閥D.隔膜閥

12.調(diào)節(jié)閥接受調(diào)節(jié)器發(fā)出的控制信號，把（）控制在所要求的圍，從而達(dá)到生產(chǎn)過程的

自動控制。

A.控制變量B.被控變量C.擾動量D.偏差

13.串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)主調(diào)節(jié)輸出信號送給（）。

A.調(diào)節(jié)閥B.副調(diào)節(jié)器C.變送器D.主對象

14.在階躍擾動作用下,過程控制系統(tǒng)的過渡過程浮現(xiàn)的形式如下，（）是一種穩(wěn)定控制

系統(tǒng)

A.發(fā)散振蕩過程B.等幅振蕩過程C.衰減振蕩過程D.非振蕩發(fā)散過程

15.串級控制系統(tǒng)參數(shù)整定步驟應(yīng)為（）。

A.先主環(huán)，后副環(huán)B.先副環(huán)后主環(huán)C.只整定副環(huán)D.沒有先后順序

16.引起被調(diào)參數(shù)偏離給定值的各種因素稱（）。

A.調(diào)節(jié)B.擾動C.反饋D.給定

17.依據(jù)所測物理量的不同，控制系統(tǒng)可分為（）。

A.壓力控制系統(tǒng)、物位控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)等

B.指示型、記錄型、訊號型、遠(yuǎn)傳指示型、積累型等

C.離散型和連續(xù)型

D.以上都不對

18.在簡單的控制系統(tǒng)中，擾動主要針對（）環(huán)節(jié)。

A.測量變送B.控制器C.控制閥D.被控對象

19.經(jīng)驗湊試法的關(guān)鍵是"看曲線,調(diào)參數(shù)".在整定中，加，察到曲線最大偏差大且趨=非周

期過程時，需把比例度（）。

A.增大B.減少C.減到最小D.置0

20.選擇被控變量的首要原則是（）。

A.直接質(zhì)量指標(biāo)B.間受質(zhì)量指標(biāo)C.靈敏度高的變量D.容易測量的變量。

21.某單回路反饋控制系統(tǒng)，控制器采用PID器，欲減小系統(tǒng)的余差，可以采取如下措施

()

A.增大比例系數(shù)B.增大積分常數(shù)C.A、B均可D.減小比例系數(shù)。

22.對于一階對象特性，通?？梢杂?A)來表示。

A.放大倍數(shù)K、時間常數(shù)TB.放大倍數(shù)K、滯后時間TC.時間常數(shù)T、滯后

時間TD,放大倍數(shù)K、時間常數(shù)T、滯后時間T

23.開關(guān)量的輸出普通不用于控制(B

A.報警器B.調(diào)節(jié)閥C.指示燈D.繼電器

24.流量、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律，通常選用(A)。

A.PIB.PDC.PID

25.要消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差,調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律，通常選用(A)。

A.PIB.PDC.PD.以上都不對

26.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律,通常選用(C)。

A.PIB.PDC.PIDD.以上都不對

27.某控制系統(tǒng)采用比例積分作用調(diào)節(jié)器。某人用先比例后加積分的湊試法來整定調(diào)節(jié)器的

參數(shù)。若比例帶的數(shù)值已基本合適，在加入積分作用的過程中，則(B)。

A.應(yīng)適當(dāng)減小比例帶B,應(yīng)適當(dāng)增加比例帶C.無需改變比例帶

28.調(diào)節(jié)系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器正、反作用的確定是根據(jù)（B）:

A.實現(xiàn)閉環(huán)回路的正反饋B.實現(xiàn)閉環(huán)回路的負(fù)反饋C.系統(tǒng)放大倍數(shù)

恰至IJ好處D.生產(chǎn)的安全性。

29.串級控制系統(tǒng)參數(shù)整定步驟應(yīng)為（B）。

A.先主環(huán)，后副環(huán)B.先副環(huán)后主環(huán)C,只整定副環(huán)D.沒有先后順序

30.19.不是描述對象特性的參數(shù)有（A）。

A.tB.TC.KD.T

31.16.控制系統(tǒng)的反饋信號使得原來信號增強(qiáng)的叫作（B）。

A.負(fù)反饋B.正反饋C.前饋D.回饋

32.經(jīng)驗湊試法的關(guān)鍵是"看曲線，調(diào)參數(shù)"。在整定中，觀察到曲線振蕩很頻繁，需把

比例度（A）以減少振蕩

A.增大B.減少C.減到最小D.置0

33.經(jīng)驗湊試法的關(guān)鍵是"看曲線，調(diào)參數(shù)"。當(dāng)曲線最大偏差大且趨于非周期過程時，

需把比例度（B）。

A.增大B.減少C.減到最小D.置0

34.典型衰減振蕩過程曲線最佳衰減比為（C）。

A.4:1B.10:1C.4:1~10:1D.2:1~10:1

35.雙容對象特性與單容對象特性相比增加了（D）。

A.純滯后B.傳送滯后C.測量滯后D.容量滯后

二、判斷題（每題1分，共10題，共10分）

1.對于500℃以下的中、低溫，熱電偶輸出的熱電勢很小，容易受到干擾而測不許。普通使

用熱電阻溫度計來進(jìn)行中低溫度的測量。（）對

2.熱電阻的三線制接法：電阻測溫信號通過電橋轉(zhuǎn)換成電壓時，熱電阻的接線如用兩線接

法，接線電阻隨溫度變化會給電橋輸出帶來較大誤差，必須用三線接法。（）對

3.為了合理、經(jīng)濟(jì)使用儀表，儀表的量程不能選得太大，但為了保證測量精度，普通被測

壓力的最小值不低于儀表滿量程的1/3為宜。（）對

4.控制儀表又稱控制器或者調(diào)節(jié)器。（）對

5.對于慣性較大的對象，往往希翼能加快控制速度，此時可增加微分作用。（）對

6.微分作用能超前控制（）對

7.目前最常用的安全柵是齊納式安全柵安全柵和變壓器隔離式安全柵。（）對

8.響應(yīng)曲線法屬于閉環(huán)環(huán)整定方法。（）錯

9.當(dāng)對象的滯后較大，干擾比較劇烈、頻繁時，采用簡單控制系統(tǒng)往往控制質(zhì)量較差，滿足不了

工藝上的要求，這時，可考慮采用串級控制系統(tǒng).（）對

10、在燃燒比值控制系統(tǒng)中，燃料是從動量，空氣是主動量。（錯）

11.調(diào)節(jié)系統(tǒng)投運時，當(dāng)調(diào)節(jié)器的測量值與設(shè)定值相等（即無偏差）時，就可進(jìn)行手、自動

■操作。（錯）

12.串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以用于非線性對象，且負(fù)荷變化又較大的場合，用于改善對象特性。

（對）

13.對一個系統(tǒng)總是希翼能夠做到余差小，最大偏差小，調(diào)節(jié)時間短，恢復(fù)快。（對）

14.擾動量是作用于生產(chǎn)過程對象并引起被控變量變化的隨機(jī)因素。（錯）

15.過程控制系統(tǒng)中，需要控制的工藝設(shè)備（塔、容器、貯糟等）、機(jī)器稱為被控對象。（V）

16.擾動量是作用于生產(chǎn)過程對象并引起被控變量變化的隨機(jī)因素。（x）

答案：擾動量是除控制變量外作用于生產(chǎn)過程對象并引起被控變量變化的隨機(jī)因素。

17.由調(diào)節(jié)器輸出至被調(diào)參數(shù)間的所有環(huán)節(jié)稱為干擾通道。（x）

答案：由調(diào)節(jié)器輸出至被調(diào)參數(shù)間的所有環(huán)節(jié)稱為調(diào)藝通道。

18.過程控制系統(tǒng)的偏差是指設(shè)定值與測量值之差。（V）

19.由控制閥控制，能使被控變量恢復(fù)到設(shè)定值的物料量或者能量即為控制變量。（V）

20.按控制系統(tǒng)的輸出信號是否反饋到系統(tǒng)的輸入端可分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。（V）

21.在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，按照設(shè)定值的情況不同，可分為定值控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、程

序控制系統(tǒng)。（x）答案：在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，按照設(shè)定值的情況不同，可分為定值控制

系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)。

22.在一個定值控制系統(tǒng)中，被控變量不隨時間變化的平衡狀態(tài)，也即被控變量變化率等于

零的狀態(tài)，稱為系統(tǒng)的動態(tài)。（X）答案：在一個定值控制系統(tǒng)中，被控變量不隨時間變

化的平衡狀態(tài)，也即被控變量變化率等于零的狀態(tài)，稱為系統(tǒng)的靜態(tài)，靜態(tài)是一種相對靜止

狀態(tài)。

23.對一個系統(tǒng)總是希冀能夠做到余差小，最大偏差小，調(diào)節(jié)時間短，回復(fù)快。（V）

24.時間常數(shù)越小，被控變量的變化越慢，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間也越長。（x）

答案：時間常數(shù)越大，被控變量的變化越慢，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間也越長。

25.時間常數(shù)指當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量達(dá)到新穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需要的時

間。（V）

26.對干擾通道時間常數(shù)越小越好，這樣干擾的影響和緩，控制就容易。（x）

答案：時間常數(shù)越大越好，這樣干擾的影響和緩，控制就容易。

27.放大倍數(shù)K取決于穩(wěn)態(tài)下的數(shù)值，是反映靜態(tài)特性的參數(shù)。（V）

28.對象特性放大系數(shù)Km是動特性，時間常數(shù)Tm和滯后時間Tm是測量元件和變送器的

靜態(tài)特性。（x）

答案：對象特性放大系數(shù)Km是靜特性，時間常數(shù)Tm和滯后時間Tm是測量元件和變送

器的動特性。

29.當(dāng)調(diào)節(jié)過程不穩(wěn)定時，可增大積分時偶爾加大比例度，使其穩(wěn)定。（V）

30.比例調(diào)節(jié)過程的余差與調(diào)節(jié)器的比例度成正比，比例度越大則余差越大。（V）

31.臨界比例度法是在純比例運行下通過試驗,得到臨界比例度8K和臨界周期TK,然后

根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)出來的關(guān)系，求出調(diào)節(jié)器各參數(shù)值。（V）

32.采用PID調(diào)節(jié)器的條件是對象純滯后較大。（x）

答案：采用PID調(diào)節(jié)器的條件是對象純滯后不能太大，否則應(yīng)考慮采用其他控制方法。

33.當(dāng)生產(chǎn)不允許被調(diào)參數(shù)波動時，選用衰減振蕩形式過渡過程為宜。(X)

答案：當(dāng)生產(chǎn)不允許被調(diào)參數(shù)波動時，選用非周期衰減過程為宜。

34.時間常數(shù)越小，對象受干擾后達(dá)到穩(wěn)定值所需時間越短。(V)

35.化工過程中，通常溫度控制對象時間常數(shù)和滯后時間都較短。(x)

答案：化工過程中，通常溫度控制對象時間常數(shù)和滯后時間都較大。應(yīng)合理選擇檢測點。

36.自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)干擾通道放大倍數(shù)越大，則超調(diào)量越大；調(diào)節(jié)通道放大倍數(shù)越大，則超調(diào)

血小。(V)

37.對象特性時間常數(shù)越長，則過程反應(yīng)越快，易引起較長的過渡時間。(x)

答案：對象特性時間常數(shù)越長，則過程反應(yīng)越慢，易引遠(yuǎn)較長的過渡時間。

38.純滯后時間長，將使系統(tǒng)超調(diào)量增加，干擾通道中純滯后對調(diào)節(jié)品質(zhì)沒有影響。(V)

39.目前國生產(chǎn)調(diào)節(jié)閥主要有有線性、等百分比、快開3種流量特性。(V)

40.積分作用可以消除余差，但要求用在對象時間常數(shù)較小，系統(tǒng)負(fù)荷變化較小的控制過程

中。(V)

41.串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以用于改善純滯后時間較長的對象，有超前作用。(V)

42.串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以用于非線性對象，且負(fù)荷變化又較大的場合，用于改善對象特性。(V)

43.串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)要求對主參數(shù)和副參數(shù)均應(yīng)保證實現(xiàn)無差控制。(x)

答案:串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)普通對主參數(shù)有控制精度要求，副回路則以"先調(diào)"、"快調(diào)"、"粗

調(diào)"的形式起到克服干擾作用，提高串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)的克服干擾能力，所以副參數(shù)不能保證無

會制。

44.凡是有兩個以上的調(diào)節(jié)器相互連接，該調(diào)節(jié)系統(tǒng)就是串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)。（X）答案：許多

控制系統(tǒng)都是由兩個以上的調(diào)節(jié)器相互連接，惟獨結(jié)構(gòu)上有兩個閉合回路；主副調(diào)節(jié)器串聯(lián)，

主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定；副調(diào)節(jié)器的輸出控制調(diào)節(jié)閥動作，實現(xiàn)主調(diào)節(jié)器的定

值控制的控制系統(tǒng)才是串級控制。

45.比值系統(tǒng)中，兩個需配比的流量中選擇主受控變量是任意的。（x）答案：兩個需配比

的流量中，普通以生產(chǎn)中的主要物料量為主變量。

46.串級控制系統(tǒng)中主調(diào)節(jié)器以"先調(diào)"、"快調(diào)"、"殂調(diào)"克服干擾。（x）答案：串級控

制系統(tǒng)中主調(diào)節(jié)器以"慢調(diào)"、"細(xì)調(diào)”作用，使主參數(shù)穩(wěn)定在設(shè)定值上，副調(diào)節(jié)器則以“先

調(diào)‘、‘快調(diào)‘、‘粗周克奸抗

47串級控制系統(tǒng)起主導(dǎo)作用的參數(shù)是主參數(shù)，穩(wěn)定主導(dǎo)參數(shù)的輔助參數(shù)叫副參數(shù)。（V）

48.串級控制系統(tǒng)兩步整定法是主、副回路分別整定，第一步先整定副回路，第二步再整定

主回路。（V）

49.單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)對主物料來說是開環(huán)的，而對從物料來說是一個隨動控制系統(tǒng)。

（V）

50.串級控制系統(tǒng)對進(jìn)入主回路的擾動具有較強(qiáng)的克服能力。（x）

答案：串級控制系統(tǒng)對進(jìn)入副回路的擾動具有較強(qiáng)的克服能力。

三.簡答題（每題5分，共5題，共25分）

1、過程控制系統(tǒng)按其基本結(jié)構(gòu)形式可分為幾類？其中閉環(huán)系統(tǒng)中按設(shè)定值的不同形式又可

分為幾種？

答：過程控制系統(tǒng)按其基本結(jié)構(gòu)形式可分為閉環(huán)自動控制系統(tǒng)和開環(huán)自動控制系統(tǒng)。

在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，按照設(shè)定值的不同形式又可分為：（1）定值控制系統(tǒng)（2）隨動

控制系統(tǒng)⑶程序控制系統(tǒng)

2、試述熱電阻測溫原理,常用熱電阻的種類有哪些？R各為多少?

0

答：熱電阻溫度計是利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性來進(jìn)行溫度測量的，

只要設(shè)法測出電阻值的變化，就可達(dá)到溫度測量的目的。

工業(yè)上常用的熱電阻有：柏電阻，銅電阻。

目前工業(yè)上使用的笆電阻有兩種：一種是R=10。；此外一種是R=100。。

00

工業(yè)上使用的銅電阻也有兩種：一種是R=500；另一種是R=1000,

00

3、試述過程控制系統(tǒng)中常用的控制規(guī)律及其特點。

答：控制系統(tǒng)中常用的控制規(guī)律有比例（P）、比例積分（PD、比例積分微分（PID）控制規(guī)律。

比例控制規(guī)律是控制器的輸出信號與它的輸入信號（給定值與測量值的偏差）成比例。

它的特點是控制及時，克服干擾能力強(qiáng)，但在系統(tǒng)負(fù)荷變化后，控制結(jié)果有余差。

比例積分控制規(guī)律是控制器的輸出信號不僅與輸入信號成比例，而且與輸入信號對時

間的積分成比例。它的特點是能夠消除余差，但是積分控制作用比較緩慢、控制不及時。

比例積分微分控制規(guī)律是在比例積分的基礎(chǔ)上再加之微分作用，微分作用是控制器的

輸出與輸入的變化速度成比例，它對克服對象的容量滯后有顯著的效果。

4、何為控制閥的理想流量特性和工作流量特性？常用的調(diào)節(jié)閥理想流量特性有哪些？

答：閥先后壓差保持不變時的流量特性稱為理想流量特性；在實際使用過程中，閥先后

的壓差會隨閥的開度的變化而變化，此時的流量特性稱為工作流量特性。

常用的調(diào)節(jié)閥理想流量特性有：直線流量特性、等百分比（對數(shù)）流量特性、快開特

性。

5、控制器參數(shù)整定的任務(wù)是什么?工程上常用的控制器參數(shù)整定有哪幾種方法？

答：控制器參數(shù)整定的任務(wù)是：根據(jù)已定的控制方案，來確定控制器的最佳參數(shù)值［包括

比例度積分時間T1微分時間丁口），以便使系統(tǒng)能獲得好的控制質(zhì)量。

控制器參數(shù)的工程整定法主要有臨界比例度法、衰減曲線法和經(jīng)驗湊試法等。

6、什么是調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律？基本控制規(guī)律有哪幾種？各有什么特點？

答：調(diào)節(jié)器的輸出信號隨著它的輸入偏差信號變化的規(guī)律叫控制規(guī)律。

基本控制規(guī)律有：①雙位控制：輸出不是最大，就是最小，惟獨兩個位置。

②比例控制：控制作用及時，有余差。

③積分控制：具有消除余差的作用。

④微分控制：具有超前調(diào)節(jié)的作用。

7.串級系統(tǒng)有什么特點？

⑴對進(jìn)入副回路的干擾有很強(qiáng)的克服能力；

⑵改善了被控過程的動態(tài)特性，提高了系統(tǒng)的工作頻率：對進(jìn)入主回路的干擾控制效果也有改善；

⑶對負(fù)荷或者操作條件的變化有一定自適應(yīng)能力。

8.過閨空制系統(tǒng)有什么特點？

過程控制的特點：

⑴控制對象——被控過程復(fù)雜、控制要求多樣

⑵控制方案豐富多彩

⑶控制過程大多數(shù)屬于慢過程與參數(shù)控制

⑷定值控制是過程控制的主要形式

⑸過程控制系統(tǒng)由規(guī)化的、系列化的檢測與控制儀表或者自動化裝置組成

9.自動調(diào)節(jié)閥按照工作所用能源形式可分為哪幾種,各有什么特點？

電動調(diào)節(jié)閥：電源配備方便，信號傳輸快、損失小，可遠(yuǎn)距離傳輸"旦推力較小。

氣動調(diào)節(jié)閥：結(jié)構(gòu)簡單，可靠，維護(hù)方便，防火防爆；但氣源配備不方便。

液動調(diào)節(jié)閥：用液壓傳遞動力，推力最大；但安裝、維護(hù)麻煩，使用不多。

10.氣動調(diào)節(jié)閥主要由哪兩部份組成？各起什么作用？

答：氣動調(diào)節(jié)閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)（閥）兩部份組成。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)是推動裝置，它是將信號壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置。

控制機(jī)構(gòu)是閥門，它將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流通面積的大小。

11.什么叫氣動調(diào)節(jié)閥的氣開式與氣關(guān)式?起選擇的原貝?堤什么？

答：氣動調(diào)節(jié)閥在氣壓信號中斷后閥門會復(fù)位。

無壓力信號時閥全開，隨著信號增大，閥門逐漸關(guān)小的稱為氣關(guān)式。

反之，無壓力信號時閥全閉，隨著信號增大，閥門逐漸開大稱的為氣開式

閥門氣開氣關(guān)式的選擇原則：

當(dāng)控制信號中斷時，閥門的復(fù)位位置能使工藝設(shè)備處于安全狀態(tài)

12.簡單控制系統(tǒng)由哪幾部份組成？

答：簡單過程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成：指由一個測量變送器、一個控制器、一個執(zhí)行器（控制閥）

和一個對象（四個基本環(huán)節(jié)）所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)。

13.試分析比例、積分、微分控制規(guī)律各自的特點，積分和微分為什么不單獨使用？

1）比例控制及時、反應(yīng)靈敏，偏差越大,控制力越強(qiáng)；但結(jié)果存在余差。

2）積分控制可以達(dá)到無余差；但動作緩慢，控制不及歸，不單獨使用。

3）微分控制能起到超前調(diào)節(jié)作用；但輸入偏差不變時，控制作用消失，不單獨使用

14.簡單歸納控制系統(tǒng)設(shè)計的主要容。

1）控制系統(tǒng)方案設(shè)計；2）工程設(shè)計；

3）工程安裝和儀表調(diào)校；4）調(diào)節(jié)器參數(shù)整定。

14.什么是衰減曲線法？有何特點？解答：衰減曲線法是在純比例運行下通過使系統(tǒng)產(chǎn)生衰

減振蕩，得到衰減比例度5S和衰減周期TS（或者上升時間T升）,然后根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)出

來的關(guān)系求出控制器各參數(shù)值。這種方法比較簡便，整定質(zhì)量高，整定過程安全可靠，

應(yīng)用廣泛，但對于干擾撅繁，記錄曲線不規(guī)則的系統(tǒng)難于應(yīng)用。

四、計算題（30分，共3小題）

1.某換熱器的溫度控制系統(tǒng)，給定值為200℃,在階躍干擾作用下的過渡過程曲線如圖所示。

試求最大偏差、余差、衰減比、振蕩周期和過渡過程時間（±2%）。

解：最大偏差：

A=230-200=30℃;

轉(zhuǎn):C=205-200=5℃;

衰減比：n=yl:y3=(230-205):(210-205)=25:5=5:1

振蕩周期：T=20-5=15min

過渡時間：t=22min

2.某化學(xué)反應(yīng)器工藝加定的操作溫度為(900±10)℃,考慮安全因素，要求捽制過程中溫度偏

離設(shè)定值不得超過℃現(xiàn)設(shè)計的定值溫度控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如下

80o

圖,試求最大動態(tài)偏差、衰減比、振蕩周期，過渡過程時間(±2%)該系統(tǒng)能否滿足工藝要求？

解：最知感(窿：A=950—900=50℃

衰威比：n=950-908=42_=4.2

y918—90810

3

扁獺：T=45-5=40min

轉(zhuǎn)：C=908-900=8℃

過渡過程時間：47min

因為最大動態(tài)偏差50℃小于要求的80℃,所以該系統(tǒng)能滿足工藝要求。

3.某發(fā)酵過程工藝規(guī)定的操作溫度為(40±2)℃,考慮發(fā)酵效果，要求控制過程中溫度偏離給

定值最大不得超過6℃?，F(xiàn)設(shè)計的定值溫度控制系統(tǒng)，在階躍擾動作用下的過渡過程曲線如下圖，試

求最大偏差、衰減比、余差、過渡時間(±2%!)和振蕩周期，該系統(tǒng)能否滿足工藝要求？

解：

A=45—40=5℃

C=41—40=1CC

-V45—414..-

衰減比：n==—=4.1

-----y42-411

過渡過程時間：23min

:T=18—5=13min

因為最大動態(tài)偏差5℃小于要求的6℃,所以系統(tǒng)能滿足工藝要求。

4.某一標(biāo)尺為0~1000℃的溫度計，出廠前校驗數(shù)據(jù)如下：

標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/℃02004006008001003

被校驗表讀數(shù)/℃02014026048061001

求：該表⑴最大絕對誤差；Q)儀表的精度；⑶如果工藝要求允許最大誤差為±5。(：，該表是否能用？

解?

標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/℃02004006008001000

被校驗表讀數(shù)/℃02014026048061001

絕對誤差0+1+2+4+6+1

滿度相對誤差+0.1%+0.2%+0.4%+0.6%+0.1%

⑴最大絕對誤差：+6℃

(2戕表的精度：1級

(3妝腺工藝要求允許最大誤差為±5(,該表1=axSFS—=14°00=10(,不自強(qiáng)

max100100

5.如果某反應(yīng)器最大壓刀為LOMPa，允許的最大絕對誤差為O.OIMPa，現(xiàn)用一臺測量圍為

0~l.6MPa、精度為1級的壓力表進(jìn)彳捌I量，問：能否符合工藝要求？若用一臺測量圍為0~l.OMPa、

精度為1級的壓力表進(jìn)行測量，問：能否符合要求？

H解rT?.

測量圍為0~1.6MPa、清度為1級的壓力表的允許的最大絕對誤差為：

3=A'SFS—=15,1-6=0.016MPa，大于O.OIMPa,工聚求

max100100

測量圍為0~1.OMPa、靖度為1級的壓力表的允許的最大絕對誤差為：

』=A*SFS—=bl-0=0.01MPa，等于O.OIMPa，從允許的最大絕對誤差角度，能符合

max100100

工藝要求，但量程不符合！

6.如果某反應(yīng)器最大壓力為0.8MPa,允許的最大絕對誤差為0.OIMPa,現(xiàn)用一臺測量圍為

0-l.6MPa、精度為1級的壓力表進(jìn)行測量，問：能否符合工藝要求?若用一^測量圍為0-l.OMPa、

精度為1級的壓力表進(jìn)行測量，問：能否符合要求？

解：

測量圍為0~1.6MPa、靖度為1級的壓力表的允許的最大絕對誤差為：

J=a'Sr5—=hl*6=0.016MPa，大于O.OIMPa，不能符合工藝要求

max100100

測量圍為0~1.OMPa、清度為1級的壓力表的允許的最大絕對誤差為：

』=aX==0,01MPa，等于O.OIMPa，從允許的最大絕對誤差角度，能符合

max100100

工藝要求，量程也符合！

7.某溫度控制系統(tǒng)，控制溫度為800℃,要求絕對誤差不超過士7。（：，現(xiàn)選擇一臺測量圍為

0-1200℃,精度等級為1.0級的儀表，問：是否合適?如果不合適，應(yīng)如何選擇？

解：

測量圍為0~120(TC、精度等級為L0級的儀表，其最大誤差:

axS

A=p,=1X1200=12oC/12℃大于7°C,不合適

max100100

應(yīng)選擇測量圍為0~1200。。、精度等級為0。5級的儀表

axS0.5x1200,人

品「下廠二^636℃小于7。。合適

8.用差壓變送器測量某儲罐的液體，差壓變送器安裝位置如圖；導(dǎo)出變送器所測出的差壓值A(chǔ)p與

液位高度H之間的關(guān)系。變送器零點要不要遷移？如果遷移，遷移量？

解：

p=p+pgH+pgh：

⑴.01

p=p+Pgh；

022

Ap=p-p=pgH+g(ph-ph)

+-11122

H=0時，Ap=g(ph-ph)±0!需要零點遷移

1L22

H=0時，Ap=g(ph-ph))0!需要零點正遷移

1122

H=0時，編p=g(ph—ph)(0!需要零點負(fù)遷移

1122

(2降題p=p；h(h；需要負(fù)遷移，遷移量編p=pg(h—h)

121221

10.用帶隔離罐的差壓變送器測某儲罐的液位，差壓變送器的安裝位置如圖所示。請導(dǎo)出變送器所

測差壓Ap與液位H之關(guān)系。變送器零點需不需要遷移？若要遷移，是正遷移還是負(fù)遷移？

解：

PH

+=P19+h^g+PO

P=h2P2g+P0

△P=P+-P.=Hpxg-(h2-hjp2g

H=O時，AP<0,需遷移

負(fù)遷移

H.DDZ-DI控制器，比例度6=50%,積分時間T=0.2min,微分時間T。=2min,微分放大倍

數(shù)K廣10。假定輸出初始值為4mA;在t=0+時施加0.5mA的階躍信號，試寫出在該階躍信號作

用下比例、積分、微分輸出的表達(dá)式；計算t=12s時控制器的輸出信號值。

解：

比例輸出：編I=工.編I亭二工一.0.5=lmA

p6i0.5

積分輸出：編I=".-j編］.dt亭二■—-.0.5-~=1mA

16Ti0.50.260

I

出：△工=1X(K—1)].2^1=z>=1xf(10—1)e-(io/2)<12/60)]x0.5=9e-i=3.3mA

D6Di0.5

t=12s時控制器的輸出信號值

I=I+AI+AI+△二=9.3mA

00PTD

12.DDZ-DI控制器，比例度6=80%,積分時間T=0.4min,微分時間T=2.4min,微分放大倍

ID

數(shù)K=10。假定輸出初始值為6mA;在t=0+時施加0.4mA的階躍信號，試寫出在該階躍信號作

D

用下比例、積分、微分輸出的表達(dá)式；計算t=24s時控制器的輸出信號值。

解：

比例輸出：△工=1一△1n=°?4=0.5mA

p6i08

積分輸出：二1—1—Ai.dt=>=i0.4,0.5mA

6Ti080460

i

出：△[=14>(K-1)e-(K3/TD?t].Al=>=—1)e?(ic/0.4)(24/68]xO?4=4.5e-i=1?65mA

D6Di0.8

t=12s時控制器的輸出信號值

I=1+△工+△工+AI=7.85mA

00PTD

13.某比例積分控制器輸入、輸出均為4~20mA,若將比例度設(shè)為100%，積分時間％=2min,

穩(wěn)態(tài)時輸出為5mA,某瞬間，輸入驀地增加了0.2mA,試問經(jīng)過5min后，輸出將由5mA變化到

多少？

解：，對于比例輸入：控制器輸入、輸出均為4~20mA，比例度6=-L

K

P

K

某瞬間，輸入驀地增加了0.2mA,輸出增量△1=K.△1+T工.t

OPiTi

K1

AI=K.AI+.t=lx0.2+30.2x5=0.7mA

opiT12

I

則經(jīng)過5min后，輸出將由5mA變化到I=￡+0.7=5.7mAo

14.DDZ-m基型調(diào)節(jié)器，輸入信號階躍變化了0。5mA時，其輸出信號由6mA變化到7mA,

試求調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)K與比例度6。

P

解：DDZ-m基型調(diào)節(jié)器的輸入、輸出均為4~20mA，圻以：

/Ae0.5

6=JxlOO莒=>100%=50%；

Ap7-6

K-1-1-2

P6Oo50

15.一臺DDZ-DI型溫度控制器,測量的全量程為0~800℃,當(dāng)溫度階躍變化了40工時，控制

器的輸出由6mA變化至！]8mA,試求控制器的比例度6。

解：

，舶x-X)40/8001/20……

6二二?二—=0.4Z4Q]

加印)陶〃2(M)2/15

mifi

16.一臺DDZ-ni型溫度控制器，測量的全量程為0~1000℃,當(dāng)溫度階躍變化了40(時，控制

器的比例度6=50%,試求控制器的輸出變化。

解：

6=/e/(\A)

Ap/(P-P)

maxmin

6=50%,Ae=40

AAe/(xx)

Ap=------------

6/(p-p)

noxmin

40/1000=i28mA

0.5/16

17.、甲的正常流量為240kg/h，儀表量程為0-360kg/h;乙的正常流量為120NMj/h,

儀表量程為0-240NM3/ho采用控制乙的單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，計算引入開方運算與不引

入開方運算所分別設(shè)置的比值系數(shù)

答：Fl為甲流量，F(xiàn)2為乙流量

L引入開方器時：

”呦,出二。萬

K=學(xué)崇“H240240

2.不引入開方器時：

K=3A)=H”呦,出二。萬

240240

五、設(shè)計題（共1題，共15分）

1、在蒸汽鍋爐運行過程中，必須滿足汽-水平衡關(guān)系，汽包水位是一個十分重要的指標(biāo)。當(dāng)

液位過低時，汽包中的水易被燒干引起生產(chǎn)事故，甚至?xí)l(fā)生爆炸。（1）試設(shè)計一個液位

的簡單控制系統(tǒng)，在圖中畫出控制方案圖。（2）確定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式，并說明原

因。（3）確定調(diào)節(jié)器的正、反作用方式,必須有詳細(xì)的分析過程。（4）畫出該控制系統(tǒng)的

方框圖。

(1)控制方案圖如圖所示

<2)為了防止汽包中的水被燒干引發(fā)生產(chǎn)事故.啊節(jié)回選界氣美式?

(3)IT：正作用；調(diào)節(jié)向；反作用；薇控時霰：正作用

為了構(gòu)成負(fù)反饋控副系統(tǒng).LC必須選擇正作用詞節(jié)黝?

，4)控制系廄的方根圖如圖所示

，一他“、偏//―

----二一"?W.U----?摭打.

器■偷

-------------------------------1變送.

2、如圖所示的反應(yīng)釜進(jìn)行的是吸熱反應(yīng)，為使化學(xué)反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，必須用熱水通過加熱套

加熱反應(yīng)物料，以保訐化學(xué)反應(yīng)在規(guī)定的溫度下進(jìn)行。如果釜溫度太低，非但會導(dǎo)致反映停

止，還會使物料產(chǎn)生聚合凝固導(dǎo)致設(shè)備阻塞，為生產(chǎn)過程再次運行造成麻煩甚至損壞設(shè)備。

要求：

(1)設(shè)計一個釜溫度的簡單控制系統(tǒng)，在圖中畫出控制方案圖。

(2)確定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式，井說明原因。

(3)確定調(diào)節(jié)器的正、反作用方式，必須有詳細(xì)的分析過程。

(4)畫出該控制系統(tǒng)的方框圖。

2'Wr

(1)控制方求圉如陽所示

釬H9

-cb

2

(21為了防止反映停1L,并且不會使晌料產(chǎn)生疑公凝在￥僅設(shè)備第3.g節(jié)網(wǎng)選攆氣關(guān)

式?

13)TT：正作用；倜節(jié)腳：反作用；被控討象：正作用

為了構(gòu)成負(fù)反重性制系能，TC必須注彈正作用調(diào)節(jié)播?

4)控制系統(tǒng)的方根圖如圖所示

3、如圖所示熱交換器，將進(jìn)入其中的冷卻物料加熱到設(shè)定溫度。工藝要求熱物料溫度的，

而且不能發(fā)生過熱情況，以免造成生產(chǎn)事故。(1)試設(shè)計一個簡單控制系統(tǒng)，實現(xiàn)熱物料

的溫度控制，在圖中畫出控制方案圖。(2)確定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式，并說明原因。(3)

確定調(diào)節(jié)器的正、反作用方式，必須有詳細(xì)的分析過程。(4)確定調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律。

、丸

(1)控制方案圖如圖所示

2)力丁助止外捌科發(fā)生過培情況.洞節(jié),選悻氣開式?

3)TT-正作用：喝日修：正作用：褸控對象?正作用

為了構(gòu)點哂tie制系統(tǒng).n必就選擇反作用,節(jié)2r

%調(diào)節(jié)潮的爆悔：PID.

4、一個如圖所示的換熱器，用蒸汽將進(jìn)入其中的冷水加熱到一定溫度，生產(chǎn)工藝要求熱水

溫度維持恒定(△6w±l℃),而且不能發(fā)生過熱情況。(1)試設(shè)計一簡單溫度控制系統(tǒng)，在

圖中畫出控制方案圖，并畫出其方框圖。(2)確定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式，并說明原因。

(3)確定調(diào)節(jié)器的正、反作用方式，必須有詳細(xì)的分析過程。(4)確定調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律。

(1蛀制方案圖如圖所示

■冷駁水

(2)為了防止熱點發(fā)生過焦恰瓦.調(diào)節(jié)閨選擇氣開式，

3)TT：1F作用；M節(jié)用；正作用；瑜蒙二工作率

為了構(gòu)成負(fù)反黑建制系境,FC必須選掙反作用詞箕蜀?

141㈣萬目的,節(jié)規(guī)律：PID-

5、在某生產(chǎn)過程中，通過加熱爐對冷物料加熱，根據(jù)工藝要求，需對熱物料出口溫度進(jìn)行

嚴(yán)格控制。對系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，主要擾動為燃料壓力