工业仪表及自动化综合.docx

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工业仪表及自动化综合

一、填空题

1．弹性式压力计是根据（弹性元件的变形）和所受压力成比例的原理工作的。

2.DDZ－Ⅱ型调节仪表现场传输电流信号为（0～10mA），DDZ－Ⅲ型调节仪表现场传输电流信号为（4～20mA）。

3.在（不考虑控制阀前后压差变化）时得到的控制阀流量特性称为理想流量特性。

4.确定调节阀的气开、气关特性时主要考虑（生产安全）因素。

5.控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器叫做（被控对象）。

6.过渡过程终了时，被控变量所达到的新的稳态值与（设定值）之间的差值叫做（余差）。

7.比例积分调节规律的显著特点是（过渡过程结束时无余差）。

8．一个简单的自动控制系统主要由（检测元件及变送器）、（控制器）、（调节对象）和（执行器）四部分组成，其中（控制器）是控制系统的核心，调节对象是控制系统的核心。

9.PID控制器参数工程整定方法有（经验法）、（临界比例度法）和（衰减曲线法）三种。

10．压力有（绝对压力）、（表压力）和（真空压力）三种表示方法，一般压力仪表所测得的压力是指表压力。

11.热电偶参比端温度补偿的方法主要有（计算法）、（冰浴法）、机械调零法和补偿电桥法。

12.调节器的控制规律是指（控制器的输出信号随输入信号变化的规律）。

13.仪表的（变差）是指外界条件不变的情况下，仪表的正反行程对应同一测量值的仪表读数之间的差值。

14.在自动化领域内，把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为控制系统的（静态）。

15.在不考虑控制阀前后压差变化时得到的流量特性称为（理想）流量特性。

16比例控制规律的显著特点是（调节及时、有力，但存在余差）。

17.电动电子电位差计是根据（电压补偿）原理进行工作的。

18.由于介质的输送需要一段时间而引起的滞后叫（纯滞后或传递滞后）。

19.建立被控对象数学模型的主要方法有（机理建模）和（实验建模）两类。

20.调节阀所能控制的最大流量Qmax与最小流量Qmin的比值称为调节阀的（可调比）。

21.（比例积分）调节规律的显著特点是过渡过程结束时无余差。

22.应用最为广泛的调节规律是（比例积分）,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。

23．一个简单的自动控制系统主要由（检测元件及变送器）、控制器、调节对象和执行器四部分组成。

24.PID控制器参数（工程）整定方法有经验法、临界比例度法和衰减曲线法三种。

25．压力有绝对压力、表压和真空压力三种表示方法，一般压力仪表所测得的压力是指（表压力或真空压力）。

26.温度检测方法按测温元件和被测介质接触与否可分成（接触式）和（非接触式）两大类。

27.写出常见的三种流量测量仪表，如（靶式流量计）、（转子流量计）、（差压流量计）以及电磁流量计、旋涡流量计或超声波流量计、椭圆齿轮流量计等。

（答对三种即可）。

28.热电偶参比端温度补偿的方法主要有计算法、冰浴法、（机械调零法）和（补偿电桥法）。

29.定值控制系统的过渡过程主要有发散振荡、单调发散、等幅振荡、（衰减振荡）和单调衰减等五种形式。

30.过渡过程的响应可分为（自衡的非振荡过程）、无自衡的非振荡过程、自衡的振荡过程和具有反向特性的过渡过程四种。

31.在自动控制系统中，能够测量某物理量的大小并把它转化为一种特定信号的自动化装置是（检测与变送器）。

32.串级调节系统中，主回路是一个（定值）调节系统。

33.在计算机控制系统中，计算机的输入和输出信号都是（数字）信号。

34.在调节系统的品质指标中，被调参数偏离给定值的最大数值叫做（最大动态偏差）。

35.数字显示仪表是直接以（数字量）显示被测参数值大小的仪表。

36.当来自调节器或阀门定位器的信号压力增大时，推杆向下动作的执行机构叫做（正作用）执行机构。

37.串级调节系统中，副回路是一个（随动）调节系统。

38.电-气转换器能够把0-10mA或4-20mA的电流信号转换成（20-100KPa）的气信号。

39.（控制器）是整个计算机控制系统的核心装置，其它设备都在它指挥下工作。

40.热电阻温度计是利用测量元件的（电阻）随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。

41.电子电位差计的测量桥路是（不平衡）电桥。

42.前馈调节是按（干扰）的大小进行调节的。

二、选择题

1．自动控制系统中，通常用（A）表示压力控制器

A．PC    B．LC    C．TC    D．FC

2．某台温度测量仪表的测温范围为100～600oC，校验该表时得到的最大绝对误差为3oC，该仪表的精度等级应确定为（B）

A．0.5级   B．1.0级   C．1.5级   D．2.5级

3．下列表达式中，（B）表示比例积分调节规律

A．P＝Kpe            B．

C.    

    D. 

4．串联管路中S为（C）时，阀门理想流量特性与工作流量特性一致

A．0.618      B.0.1     C．1     D．0.5

5．过渡过程品质指标中，余差C表示（A）

A.新稳态值与给定值之差    B．测量值与给定值之差

C．调节参数与被调参数之差  D．超调量与给定值之差

6.K是反映对象（A）的参数

A．放大能力   B.动态特性   C．静态特性    D.抗干扰能力

7．控制系统的反馈信号使得原来信号减小的叫做（A）

A．负反馈   B．正反馈   C．前馈   D．回馈

8.一般认为，经过（A）的时间，动态过程就基本结束了

A.3-4T  B.T  C.5T  D.10T

9.某测温仪表范围为200--1000℃，根据工艺要求，温度指示值不允许超过±6℃，则应选仪表的精度等级为（A）

A.0.5级  B.1.0级  C.1.5级  D.2.5级

10.一台测温仪表,其测温范围为600--1100℃,已知其最大绝对误差±6℃,则其精确等级为（B）

A.1.0级  B.1.5级  C.1.2级  D.2.5级

11.分程调节系统，通常有（B）控制阀

A.一只  B.二只 C.三只 D.四只

12．下列流量计不属于速度型流量计的是（C）

A．压差式流量计B．电磁式流量计

C．椭圆齿轮流量计D．涡轮流量计

13．不属于控制器的基本控制规律的是（A）

A．分程控制位式控制B．比例控制

C．积分控制  D．微分控制

14.下述关于前馈的表述，不正确的是（C）

A.是开环调节B.一种前馈只能克服一种干扰

C.是按偏差大小进行调节的D.有动态和静态前馈

15．在如图所示的水槽液位控制系统中，（C）是被调参数

A.进水流量B.出水流量

C.水槽液位D.水槽

16．下列（A）不是描述对象特性的参数

A.过渡时间B.时间常数C.放大系数D.滞后时间

17．下列元件不属于标准节流装置的有（D）

A．标准孔板B．喷嘴

C．文丘里管D．圆缺孔板

18．下面关于补偿导线说法不正确的有（B）

A．补偿导线与对应的热电偶在0～100℃的温度范围内有相同的热电特性

B．补偿导线无极性

C．不同的热电偶用的补偿导线也不同

D．热电偶测温时若使用了补偿导线只是将冷端延伸到温度比较恒定的地方

19.对于如图所示的蒸汽加热器温度控制系统，若被加热的物料过热时易分解，则（A）。

A.调节阀选气开阀，调节器选正作用

B.调节阀选气关阀，调节器选正作用

C.调节阀选气开阀，调节器选反作用

D.调节阀选气关阀，调节器选反作用

20．用差压式压力计测量气体的流量时，取压点应在（A）。

A．节流装置的上半部B．节流装置的侧面

C．节流装置的下半部D．节流装置的水平装置

21．（C）调节系统中，一只调节器可以控制多只调节阀。

A.串级B.均匀C.分程D.选择

22．对于如图所示的冷凝器温度控制系统，若被冷却的物料温度不能太低，否则易结晶，则

（A）。

A.调节阀选气开阀，调节器选正作用

B.调节阀选气关阀，调节器选正作用

C.调节阀选气开阀，调节器选反作用

D.调节阀选气关阀，调节器选反作用

23．当生产短期内处于不正常情况时，为了做到既不停车又能对生产进行自动保护，人们常常采用（B）控制系统。

A．串级B.选择性C.多冲量D.均匀

24．衰减比n是一个很重要的调节系统品质指标，为了得到理想的控制效果，一般衰减比n取（B）为宜。

A.4:

1-8:

1B.4:

1-10:

1C.5:

1-8:

1D.5:

1-10:

1

25．（C）调节阀适用于强酸、强碱、强腐蚀介质，也能用于高粘度及有悬浮颗粒流体的调节。

A.直通单座调节阀B.直通双座调节阀

C.隔膜调节阀D.蝶阀

26．图中四条曲线分别表示调节阀的四种理想流量特性，其中曲线（A）表示快开流量特性。

A.1B.2C.3D.4

27．工业生产中的控制系统中最常用的调节参数是（B）。

A.压力B.流量C.温度D.转速

28．（B）调节器是使用最多、应用最广的调节器，它用在调节通道滞后较小、负荷变化不大、工艺参数不允许有余差的场合。

A.比例B.比例积分C.比例微分D.比例积分微分

29．电子平衡电桥与热电阻组成测温系统，当热电阻突然短路时，仪表会出现现象是（B）。

A．指针向终点移动B．指针向始点移动

C．指针保持原状态D．指针无规律抖动

30．在描述对象特性的参数中，（C）是描述对象静态特性的参数。

A.过渡时间B.时间常数C.放大系数D.滞后时间

31．电子电位差计的起始点为0℃，当输入端的输入电势为0时，仪表指针应指在（B）。

A．始点B．室温C．终点D．任意位置

32．对于换热器的下列两种控制方案，正确的说法是（C）。

A．（a）为前馈控制，（b）为反馈控制

B．（a）控制比（b）及时

C．（a）可克服多种干扰，（b）只能克服一种干扰

D．（a）是开环控制，（b）是闭环控制

33．在选择调节参数时，从静态特性考虑，下述对于放大系数的说法正确的是（C）。

A.对调节通道的放大系数和干扰通道的放大系数要求是一样的

B.对象干扰通道的放大系数越大越好

C.应选择使调节通道放大系数大的变量作为调节参数

D.对象调节通道的放大系数越小越好

34．在一个简单的水槽液位自动控制系统中，（A）为调节对象。

A.水槽B.液位C.调节阀D.调节器

35．某对象的特性参数滞后时间τ和时间常数T都较大，则该对象可能是（A）。

A.温度B.压力C.流量D.液位

36．对于控制通道来讲，放大系数K较大，则（A）。

A．调节变量对被控变量的影响大

B．控制作用对扰动的补偿能力弱

C．余差较大

D．系统稳定性较好

37．DDZ–Ⅲ型仪表现场传输信号为4～20mADC，而控制室的联络信号为电压，那么电流与电压之间的转换电阻为（B）。

A．200ΩB．250ΩC．500ΩD．750Ω

38．在串联管道的工作流量特性中，s表示调节阀全开时阀上差压与系统总差压之比，随着s值的减小，等百分比流量特性渐渐接近于（A）流量特性。

A.直线B.快开C.抛物线D.理想

39．在（B）调节系统中，多个参数信号经过一定的运算后，共同控制调节阀。

A.均匀B.多冲量C.选择D.分程

40．在自动控制系统中，（C）能够根据调节器送来的信号改变阀门的开启度。

A.测量元件B.调节对象C.调节阀D.控制器

三、判断题

1．两只压力表的绝对误差相等，标尺范围较大的表精度较高。

（ √ ）

2．电子电位差计与自动平衡电桥都可配用热电偶测温。

（X  ）

3．化工过程中，控制系统大部分是随动控制系统。

（　X）

4．并联管路中，随S值下降，等百分比特性畸变趋近于直线特性。

（√　）

5．时间常数越大，表示对象受到干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越短。

（X  ）

6．仪表的灵敏度数值越大，仪表越灵敏。

（ √ ）

7．调节阀所能控制的最小流量Qmin等于该控制阀的泄漏量。

（ X ）

8．受控制器操纵，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量叫做操纵变量。

（  √）

9．自动控制系统的过渡过程，当系统受到干扰作用后，被控变量上下波动，且波动幅度逐渐减小，经过一段时间最终能稳定下来的叫做衰减振荡过程。

（√ ）

10．过渡过程曲线上同方向第一个波的峰值与第二个波的峰值之比叫做周期比。

（ X ）

11．自动控制系统的动态是被控变量随时间而变化的不平衡状态。

（  √ ）

12．在工艺管道及控制流程图上设备间的连线与方块图中线段的含义相同。

（ X ）

13．反馈信号的作用方向与设定信号相同、即偏差信号为给定值与测量值之和，这种反馈叫做负反馈。

（ X ）

14.生产上不允许被调参数有波动的情况下，可采用非周期衰减形式的过渡形式的过渡过程。

（√）

15.间常数越大，表示对象受到干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越短。

（× 应改为:

所需时间越长 ）

16.压力表的绝对误差相等，标尺范围较小的表精度较高。

（× 应改为:

精度较低）

17.电子电位差计与自动平衡电桥都可以配用热电偶测温。

（×自动平衡电桥不可配用热电偶测温 ）

18.采用阀门定位器可以改善阀门的工作特性。

（√）

19．在自动控制系统方块图中，作用于对象的输入信号有两个，一个是调节信号，另一个是干扰信号。

（√）

20.串级均匀调节系统与串级调节系统在系统结构上是不相同的。

（×）

21．在调节系统的品质指标中，最大偏差与超调量在任何时候都完全相等。

（×）

22．若组成热电偶回路的两种金属材料相同，则不论热电偶两端温度是否相同，回路中的总电势为零。

（√）

23．电子电位差计和电子自动平衡电桥的测量桥路都是平衡电桥。

（×）

24．调节阀的阀芯向下移动时，阀芯与阀座间的流通面积减小的称为反装调节阀。

（×）

26．在选择串级调节系统调节器的正反作用时，可以先确定主调节器后确定副调节器，也可以先确定副调节器后确定主调节器。

（×）

27．在常规控制系统中，如果用计算机来代替常规控制器，就可以构成计算机控制系统。

（√）

28．在分析和设计调节系统时，为了安全和方便，通常采用的干扰形式是阶跃干扰。

（√）

29．热电偶产生的热电势只与两接点的温度有关，与组成热电偶的材料无关。

（×）

30．调节阀的阀芯向下移动时，阀芯与阀座间的流通面积减小的称为正装调节阀。

（√）

31．自动控制系统的调节对象有可能只是某一段管道。

（√）

32．在研究对象特性时，同一对象有调节通道和干扰通道之分，不同通道的对象特性可能是不同的。

（√）

33．在计算机控制系统中，能够将数字信号转换为模拟信号的是A/D转换器。

（×）

34．有信号压力时阀关、无信号压力时阀开的气动执行器为气开式。

（×）

35．在相同的输入作用下，时间常数越大，被控变量的变化速度越快。

（×）

36．在单回路控制系统的方块图中，每个方块都只有一个输入和一个输出。

（×）

37．对于同一被调参数的调节来讲，前馈调节和反馈调节是不能同时存在的。

（×）

38．有信号压力时阀关、无信号压力时阀开的气动执行器为气关式。

（√）

39．弹性式压力计是利用弹性元件受压后产生弹性变形的原理来测量压力的。

（√）

40．工业生产中的控制系统都把产品直接质量指标作为被调参数。

（×）

41．选择气动执行器的气开气关型式主要是考虑被调介质的工艺条件及流体特性。

（×）

42．在自动控制系统的方块图中，各方块之间的连线与工艺流程图上的物料线是完全相同的。

（×）

43．对微分作用而言，假如偏差固定，即使数值很大，微分作用也没有输出。

（√）

四、简答题

1.用热电偶测温，在使用补偿导线时要注意些什么？

答：

1、注意型号相配；2、注意极性连接正确。

2.热电阻与什么仪表配套使用？

为什么要采用三线制接法？

答：

热电阻与电子自动平衡电桥或动圈式仪表配套使用；采用三线制接法是为了减少导线电阻随环境温度变化而引起的误差。

3.比例微分控制器、比例积分控制器的特点分别是什么？

答：

比例微分控制器能够提前控制，克服容量滞后；比例积分控制器能够消除余差。

4.何为比例控制器的比例度？

答：

控制器输入的变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数；

即：

5．什么是三冲量控制系统?

为什么要引入三个冲量?

答：

三冲量控制系统主要是指锅炉汽包液位控制系统中，分别引入汽包液位、蒸汽流量和给水流量三个信号，经过一定的运算后，共同控制一只控制阀（给水阀）。

液位信号是该系统的被控变量，是反映锅炉汽包工作状态的主要工艺指标，也是为了保证锅炉安全工作的必要指标。

引入蒸汽流量信号的目的是为了及时克服蒸汽流量波动对汽包液位的影响，并有效地克服由于“假液位”现象而引起的控制系统的误动作。

引入给水流量信号的目的是为了将给水流量作为副变量，利用串级控制系统中副回路克服干扰的快速性来及时克服给水压力变化对汽包液位的影响。

6.什么是多冲量控制系统?

答：

所谓多冲量控制系统，是指在控制系统中，有多个变量信号，经过一定的运算后，共同控制一只执行器，以使某个被控的工艺变量有较高的控制质量。

多冲量控制系统这个名称主要在锅炉的给水系统控制中应用比较广泛。

7．什么是分程控制系统?

主要应用在什么场合?

答：

分程控制系统就是一个控制器的输出信号被送往两个或两个以上的控制阀，每个控制阀都只在控制器的某段信号范围内工作。

分程控制系统的应用场合主要有：

（1）用于扩大控制阀的可调范围，改善控制品质；

（2）用于控制两种不同的介质流量，以满足工艺生产的要求，（3）用作生产安全的防护措施。

8．什么是生产过程的软保护措施?

与硬保护措施相比，软保护措施有什么优点?

答：

所谓生产的软保护措施，就是当生产短期内处于不正常情况时，无须像硬保护措施那样硬性使设备停车，而是通过一个特定设计的自动选择性控制系统，以适当改变控制方式来达到自动保护生产的目的。

这样就可以减少由于停车而带来的巨大经济损失。

9．前馈控制主要应用在什么场合?

答：

前馈控制主要用于下列场合：

（1）干扰幅值大而频繁，对被控变量影响剧烈，单纯反馈控制达不到要求时；

（2）主要干扰是可测不可控的变量；（3）对象的控制通道滞后大，反馈控制不及时，控制质量差时，可采用前馈一反馈控制系统，以提高控制质量。

10．什么是前馈控制系统?

它有什么特点?

答：

按扰动变化大小进行控制的系统称为前馈控制系统。

前馈控制系统的主要特点有：

（1）前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时、有效；

（2）前馈控制是属于“开环”控制系统；（3）前馈控制使用的是视对象特性而定的“专用”控制器，又称前馈补偿装置；（4）一种前馈作用只能克服一种干扰。

11．什么叫比值控制系统?

答：

实现两个或两个以上的参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。

通常为流量比值控制系统，用来保持两种物料的流量保持一定的比值关系。

12．均匀控制系统的目的和特点是什么?

答：

均匀控制系统的目的是为了解决前后工序的供求矛盾，使两个变量之间能够互相兼顾和协调操作。

均匀控制系统的特点是其控制结果不像其他控制系统那样，不是为了使被控变量保持不变，而是使两个互相联系的变量都在允许的范围内缓慢地变化。

13.什么是简单控制系统?

答：

所谓简单控制系统，通常是指由一个被控对象、一个检测元件及传感器（或变送器）、一个控制器和一个执行器所构成的单闭环控制系统，因此有时也称为单回路控制系统。

14．被控变量的选择原则是什么?

答：

被控变量的正确选择是关系到系统能否达到预期控制效果的重要因素，它的选择的一般原则是：

（1）被控变量应能代表一定的工艺操作指标或是反映工艺操作状态的重要变量；

（2）被控变量应是工艺生产过程中经常变化，因而需要频繁加以控制的变量；（3）被控变量应尽可能选择工艺生产过程的直接控制指标，当无法获得直接控制指标信号，或其测量或传送滞后很大时，可选择与直接控制指标有单值对应关系的间接控制指标;（4）被控变量应是能测量的，并具有较大灵敏度的变量；（5）被控变量应是独立可控的；（6）应考虑工艺的合理性与经济性。

15.操纵变量的选择原则是什么?

答：

（1）操纵变量应是工艺上允许加以控制的可控变量;

（2）操纵变量应是对被控变量影响诸因素中比较灵敏的变量，即控制通道的放大系数要大一些，时间常数要小一些，纯滞后时间要尽量小;（3）操纵变量的选择还应考虑工艺的合理性和生产的经济性。

16.试述自动控制系统中常用的控制规律及其特点和应用场合。

答：

控制系统中常用的控制规律有比例（P）、比例积分（PI）、比例积分微分（PID）控制规律。

比例控制规律是控制器的输出信号与它的输入信号（给定值与测量值的偏差）成比例。

它的特点是控制及时，克服干扰能力强，但在系统负荷变化后，控制结果有余差。

这种控制规律适用于对象控制通道滞后较小、负荷变化不大、对控制要求不高的场合。

比例积分控制规律是控制器的输出信号不仅与输入信号成比例，而且与输入信号对时间的积分成比例。

它的特点是能够消除余差，但是积分控制作用比较缓慢、控制不及时。

这种控制规律适用于对象滞后较小、负荷变化不大、控制结果不允许有余差存在的系统。

比例积分微分控制规律是在比例积分的基础上再加上微分作用，微分作用是控制器的输出与输入的变化速度成比例，它对克服对象的容量滞后有显著的效果。

这种控制规律适用于对象容量滞后较大、负荷变化大、控制质量要求较高的系统。

17.控制器参数整定的任务是什么?

工程上常用的控制器参数整定有哪几种方法?

答：

控制器参数整定的任务是：

根据已定的控制方案，来确定控制器的最佳参数值（包括比例度

积分时间

微分时间

），以便使系统能获得好的控制质量。

控制器参数整定的方法有理论计算和工程整定两大类，其中常用的是工程整定法。

属于控制器参数的工程整定法主要有临界比例度法、衰减曲线法和经验凑试法等。

18.试简述临界比例度法及其特点。

答：

临界比例度法是在纯比例运行下通过试验，得到临界比例度和临界周期T。

，然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值。

这种方法比较简单、易于掌握和判断，适用于一般的控制系统。

但是不适用于临界比例度小的系统和不允许产生等幅振荡的系统，否则易影响生产的正常进行或造成事故。

19.试简述衰减曲线法及其特点？

答：

衰减曲线法是在纯比例运行下通过使系统产生衰减震荡，得到衰减比例度

和衰减周期

（或上升时间

），然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值。

这种方法比较简便，整定质量高，整定过程安全可靠，应用广泛，但对于干扰频繁，记录曲线不规则的系统难于应用。

20.描述简单对象特性的参数有哪些?

各有何物理意义?

答：

描述对象特性的参数分别是放大系数K、时间常数T、滞后时间

。

放大系数K放大系数K在数值上等于对象处于稳定状态时输出的变化量与输入的变化量之比，即

由于放大系数K反映的是对象处于稳定状态下的输出和输入之间的关系，所以放大系数是描述对象静态特性的参数。

时间常数T时间常数是指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，达到新的稳态值所需的时间。

或当对象