函授《过程控制》习题集王丽华.docx
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函授《过程控制》习题集王丽华
南京工业大学继续教育学院
《过程控制》习题集
2011学年第一学期使用班级：
H化本081、HY自升本101、HY自升本091
习题集1
一、填空题
1．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（测量元件及变送器）。
2．过渡过程终了时，被调参数所达到的新的稳态值与给定值之差叫做（余差）。
3．在研究对象的动态特性时，将（被调参数）看作对象的输出量，而将（干扰作用和调节作用）看作对象的输入量。
4．自动调节系统方块图中,给定值R,测量值M和偏差e三者之间的关系是（E=R-M）。
5．积分时间愈（短），积分作愈强。
6.可用一阶微分方程式描绘其动态特性的对象称为（一阶对象）。
二、单项选择题
1．在如图所示的水槽液位控制系统中，（C）是被控变量。
A.进水流量
B.出水流量
C.水槽液位
D.水槽
2．下列（A）不是描述对象特性的数。
A.过渡时间B.时间常数C.放大系数D.滞后时间
3．下列关于积分饱和的说法，错误的是（D）。
A.调节器处于开环工作状态是出现积分饱和现象的必要条件
B.调节器具有积分作用才会出现积分饱和现象
C.积分饱和状态时，调节器的输出将达到最大或最小的极限值
D.只有在选择性调节系统中才会出现积分饱和现象
4．串级调节系统中，副回路一般采用（A）调节规律。
A.比例B.比例积分C.比例微分D.比例积分微分
5．如图所示为丙烯冷却器的控制方案示意图，图中所采用的控制系统为（D）控制系统。
A.串级
B.均匀
C.分程
D.选择
6．在合成纤维锦纶生产中，熟化罐的温度是一个重要的参数，其期望值是一已知的时间函数，则熟化罐的温度控制系统属于（D）。
A.定值控制系统B.随动控制系统C.正反馈控制系统D.程序控制系统
三、判断改错题（判断下列各题，在题后的括号内，对的打“√”，错的打“×”。
）
1．每个控制系统都有相应的方块图，同一形式的方块图只能代表一个控制系统。
（×）
2．当对象的动态特性可以用二阶微分方程表示时，该对象就称为二阶对象。
（√）
3．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。
（×）
4.几乎所有的自动控制系统都是负反馈系统。
（√）
5.调节器由比较点和调节规律方块组成。
（√）
6．对象在受到阶跃干扰后，被调参数开始变化很慢，后来才逐渐加快，最后又变慢直至接近稳定值，这种现象叫做传递滞后。
（×）
7．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。
（×）
四、计算分析题
1．简单控制系统的定义是什么?
画出简单控制系统的典型方块图。
简单控制系统是由一个调节器、一个变送器（测量仪表）、一个执行器（调节阀）和一个被控物理对象所组成的控制系统。
方块图如下图所示。
2．常用的调节器的调节规律有哪些?
各有什么特点?
适用于什么场合?
常用的调节规律有位式调节、PI调节、PD调节和PID调节等。
位式调节具有结构简单、成本较低、易于实现的有点，主要应用于工业生产的液位控制、压力控制、温度控制等系统。
PI调节可以消除偏差，但调节动作缓慢，常用于干扰量较大的控制过程中。
PD调节可快速进行调解，常用于温度、成份等滞后较大的控制系统中，可改善控制过程的动态特性。
（2分）
PID调节既能快速进行调节，又能消除余差，具有较好的调节性能，被广泛应用。
测验作业题1
1．简单控制系统的定义是什么?
画出简单控制系统的典型方块图。
2.什么是串级控制系统？
它是怎样组成的？
试画出串级控制系统的典型方块图。
3．如图所示的反应器温度控制系统。
冷却水通过夹套内，以带走反应产生的热量。
试问：
（1）这是一个什么类型的控制系统？
试画出它的方块图。
（2）如果反应器温度不允许过高，否则易发生事故，试确定调节阀的气开、气关型式。
（3）确定主、副调节器的正、反作用。
（4）如果主要干扰是冷却水压力波动，试简述其控制过程。
4.什么是反馈、正反馈、负反馈，什么是传递函数？
5.被控对象、执行器及调节器的正反作用是如何规定的？
6.什么是一个自动控制系统的调节对象、被调参数、给定值、调节作用、调节参数、调节介质？
试举例说明。
习题集2
一、填空题
1．液柱式压力计是将被测压力转换成（液柱高度）进行测量的。
2．串级调节系统中，主回路是一个（定值）调节系统。
3．转子流量计采用的是（恒压降、变节流面积）的流量测量方法。
4．在热电偶测温回路中，只要引入线（两端温度相同），不会影响热电偶所产生的热电势数值。
5．热电偶测温不仅与被测端温度有关，且还决定于（冷端）的温度。
二、单项选择题
1．化工生产中，为了使贮罐中的油品不被空气中的氧气氧化，常常采用“氮封”的方法，为了维持氮封压力，一般采用（C）控制方案。
A．前馈B.选择性C.分程D.串级
2．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
3．用某台测温仪表测温，其测温范围为200～1200℃，根据工艺要求，温度指示值的误差不得超过±7℃，则此台测温仪表的精度等级至少为（B）。
A．1.0级B．0.5级
C．0.7级D．1.5级
4．在工艺控制流程图中，符号表示（B）。
A.温度控制器B.温度变送器C.组分变送器D.组分控制器
5．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
6．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
7．若用电子电位差计配热电偶测温，如果热端温度上升3℃，而冷端温度也升高3℃，则仪表指示（A）。
A．升高3℃B．下降3℃
C．下降6℃D．不变
8．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
三、判断题（判断下列各题，在题后的括号内，对的打“√”，错的打“×”。
）
1.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。
（×）
2．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。
（√）
3.电子电位差计和自动平衡电桥都可配用热电偶测温。
（×）
4.采用阀门定位器可以改善阀门的工作特性。
（√）
5.两支压力表的绝对误差相等，标尺范围较小的表精度较高。
（×）
四、计算分析题
1．请画出锅炉汽包液位双冲量控制方案示意图，并说明双冲量液位控制方案怎样克服虚假液位？
锅炉汽包液位的双冲量控制系统如图所示。
当蒸汽负荷的变化引起液位大幅度波动时，蒸汽流量信号的引入起着超前调节的作用，它可以在液位还未出现波动时提前使调节阀动作从而减少因蒸汽负荷量的变化而引起的液位波动。
2．如图所示的测温系统中，当热电偶热端温度为600℃时，电子电位差计的指示是多少？
附K热电偶分度表
温度（℃）
10
20
30
570
580
600
热电势（mV）
0.397
0.798
1.203
23.624
24.050
24.902
设仪表指示值为T℃
从热电偶热端温度为600℃可知热电偶输出电势为E（600，30）
而补偿导线产生的电势为E补=E（30,20）
由于K热电偶的补偿导线应为铜—镍铜，即铜为正极，而镍铜为负极
所以图中补偿导线是接反的
所以输入电子电位差计的总电势为E入=E（600,30）-E（30，20）
而电子电位差计接收到的电势E=E（T,10）
所以有：
E（T,10）=E（600,30）-E（30,20）
即E（T,0）=E（600,30）-E（30,20）+E（10,0）
=24.902-1.203-1.203+0.798+0.397
=23.691（mV）
由所附分度表可知，在570℃～580℃之间，每1℃对应的mV值为0.043
所以有（24.050-23.691）÷0.043=8.4℃
即实际温度T=580-8.4=571.6℃
3．如图所示的反应器温度控制系统。
冷却水通过夹套内，以带走反应产生的热量。
试问：
（1）这是一个什么类型的控制系统？
试画出它的方块图。
（2）如果反应器温度不允许过高，否则易发生事故，试确定调节阀的气开、气关型式。
（3）确定主、副调节器的正、反作用。
（4）如果主要干扰是冷却水压力波动，试简述其控制过程。
（1）这是一个温度-流量串级控制系统。
方块图如图所示。
（2）在气源中断时为防止反应器温度过高，应保证冷却水不断流进，故应采用气关型的调节阀，为“－”方向。
（3）主调节器的作用方向：
当主变量反应器温度增加时，要求冷却水的调节阀开大，副变量冷却水流量增加时，要求冷却水的调节阀关小，因此主调节器采用“正”作用。
副调节器的作用方向：
由于冷却水量增加时，副变量冷却水流量是增加的，即副对象为“＋”方向。
已知调节阀为“－”方向，故副调节器应该是“正”作用的。
（4）设冷却水压力增加，则冷却水流量增加，由于FC为“正”作用，其输出增加，而调节阀为气关型，故调节阀关小，使冷却水流量减小，及时克服了由于冷却水压力波动对冷却水流量的影响，从而减少甚至消除了冷却水压力波动对反应器温度的影响。
另外，如果冷却水压力波动影响到了反应器温度，假设反应器温度升高，则“正”作用的主调节器TC的输出增加，副调节器FC的给定值增加，由于FC为“正”作用，因此FC输出降低，气关型的调节阀开大，冷却水流量增加，使反应器温度降低，从而得到了精确的控制。
测验作业题2
1.某台测温仪表的测温范围为0-500摄氏度，校验该表时得到的最大绝对误差是正负3摄氏度，试确定该仪表的精度等级。
2.如图所示的测温系统中，当热电偶热端温度为600℃时，电子电位差计的指示是多少？
附K热电偶分度表
温度（℃）
10
20
30
570
580
600
热电势（mV）
0.397
0.798
1.203
23.624
24.050
24.902
3.热电偶温度计是利用什么原理来测温的？
为什么要进行冷端温度补偿？
冷端温度补偿的方式有那几种？
4.差压式流量计是由哪些部分组成的？
利用什么原理来测量流量？
，在安装使用时要注意哪些事项？
5.什么是正迁移和负迁移？
它们之间有什么不同？
零点迁移的实质是什么？
6.热电阻温度计是利用什么原理来测温的？
热电阻温度变送器和热电偶温度变送器的输入信号各是什么？
输出信号又是什么？
习题集3
一、填空题
1．电-气转换器能够把0~10mA或4~20mA的电流信号转换成（0.02~0.1MPa）的气信号。
2．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。
3．在进行调节器的参数整定时，（临界比例度）法先通过试验得到临界比例度和临界周期，然后根据经验总结出来的关系求出调节器各参数。
4．当来自调节器或阀门定位器的信号压力增大时，推杆向上动作的执行机构叫做（反）作用执行机构。
5．确定调节阀的（气开气关形式）主要考虑生产安全因素。
二、单项选择题
1．下述关于调节参数的说法，错误的是（D）。
A．调节参数是对被调参数有影响的因素中比较灵敏的参数
B．调节参数应是可控的
C．调节参数是对象的输入量之一
D．选择调节参数时应使调节通道时间常数大一些
2．如图所示，曲线A、B、C表示了差压式液位计测容器的液位时零点迁移的情况，那么曲线C代表是（B）。
A.正迁移
B.负迁移
C.无迁移
D.A、B、C答案都不正确
3.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（C）。
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
4．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．1
B．2
C．3
D．4
5．DDZ–Ⅲ型调节器的下列切换中，（D）不是无平衡无扰动切换。
A．自动→软手动B．硬手动→软手动
C．硬手动→自动D．自动→硬手动
6．下列（D）不属于速度式流量仪表。
A．差压式流量计B．转子流量计
C．涡轮流量计D．椭圆齿轮流量计
三、判断改错题（判断下列各题，在题后的括号内，对的打“√”，错的打“×”。
）
1．在防爆措施方面，DDZ-Ⅱ和DDZ-Ⅲ型仪表都是采用安全火花防爆型措施。
（×）
2．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。
（√）
3．采用阀门定位器可以改善阀门的工作特性。
（√）
4．零点迁移的实质是测量范围的平移，它并不改变量程大小。
（√）
5．电子电位差计测量桥路中的R2的阻值对于不同分度号的热电偶，其大小是相同的。
（×）
6．电子电位差计的量程电阻越大，仪表的量程就越大。
（√）
四、计算分析题
1．计算机控制系统是由那两部分组成的？
工业控制计算机有哪几种构成方案？
试说明其中DCS的基本构成和特点。
计算机控制系统由工业控制计算机和被控对象两部分组成。
计算机控制系统主要包括以下几种：
单回路调节器、单片机、总线模式工控机、可编程控制器、集散控制系统。
DCS通常有三部分组成：
过程控制操作级（是集散系统的核心）完成数据采集、操作控制功能；集中控制监控级，完成数据的记录、报表打印、报警处理等功能；综合控制管理级，执行工厂的集中管理和控制。
DCS的主要特点是硬件积木化、软件模块化。
2.一台正作用的PI调节器，当δ=100%，TI=2分，在t=t0时刻加入如图所示的阶跃信号，试画出调节器在如图所示的输入下的输出波形图。
（调节器的起始工作点为3mA）
解:
当t=t0时，调节器的输出为
I=I0+（1/δ）×Δe
=3+（1/1）×2=5mA
当t=t0+TI=t0+2时，调节器的输出为
I=I0+2×（1/δ）×Δe
=3+2×（1/1）×2=7mA
根据计算值画出波形图如图所示
测验作业题3
1．计算机控制系统是由那两部分组成的？
工业控制计算机有哪几种构成方案？
试说明其中DCS的基本构成和特点。
2.一台正作用的PI调节器，当δ=100%，TI=2分，在t=t0时刻加入如图所示的阶跃信号，试画出调节器在如图所示的输入下的输出波形图。
（调节器的起始工作点为3mA）
3.比例度、积分时间、微分时间这三者大小对系统过渡过程分别有哪些影响？
4.在自动控制系统中，电动执行器能完成什么功能？
其输入信号和输出信号分别是什么？
5.电-气转换器和电-气阀门定位器各能完成什么功能？
6.什么叫集散控制系统的硬件组态？
什么是集散控制系统的软件组态？
软件组态有那几种方式？
包括哪些内容？
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