过程控制习题.docx
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过程控制习题
第一章单回路反馈调节系统
1.设计单回路调节系统，被调变量和调节变量的选择原则是什么？
2.调节通道、干扰通道特性可以用哪些特征参数来表示，各参数对过渡过程有何影响？
3.为什么大的负荷变化或工况变化有时会影响系统的调节质量？
怎样解决？
4.测量滞后、信号传递滞后常常对调节质量产生不良影响，一般可用哪些方法克服？
5.在自控系统设计系统中，调节阀特性选择原则是什么？
6.在单回路中调节器的调节规律是根据什么原则确定的？
为什么要对调节器参数进行整定，通常有哪些方法？
各参数的变化对过渡过程的影响有哪些规律？
7.为什么有的流量（或压力）调节系统不稳定时在调节器与与调节阀之间家一个一阶滞后环节会变好？
8.组成单回路调节系统时，如何考虑各环节的时间常数匹配？
9.自动调节系统间为什么会产生相关？
你知道哪些克服方法？
10.由手动向自动切换后如何快速判断切换是无扰动的？
调节系统投运前应做好哪些准备工作？
11.用反应曲线法、衰减曲线法整定调节器参数的要点是什么？
12.根据给出条件，试分析下列被调对象中影响被调变量温度T2的因素。
12题图
a．Q1、P1不可控，P2较稳，对象滞后较小时，设计一单回路调节系统；
b．若仅P2被动较大但对象滞后较大时，设计一调节系统。
13.设槽内液位高度H为被调变量，试根据不同工艺要求选调节变量：
（1）若要求槽内物料对以后工序能稳定供料时；
13题图
（2）若要求物料在槽内有一定停留时间时；
（3）若要求来多少物料就需处理多少物料时。
14.设调节系统的干扰、调节二通道传递函数为Gf=KfWf,且无零点。
P=KpWp,为只分析对象特性影响，令Wf=Wp;调节器为正比例作用，比例度为求：
（1）调节系统静差；并说明干扰KfKp对的影响关系。
（2）若调节、干扰通道特性都为二阶的；调节器仍为比例作用，设过渡过程衰减比为n：
1时，其偏差Ymax与Kf、Kp及n的关系如何？
15.某单回路温度调节系统，调节器的，T1=1时有满意的过渡过程，经过一段的运行时间由于变送器损坏，将原量程为100的换一个200的，问；
（1）调节器仍为原整定参数，能否得到与原来差不多的过渡过程？
与原来比有何变化？
（2）需怎样调整才能得到与原来差不多的过渡过程？
能否得到原调节精度？
16.对于介质压力和温度都较高的流量调节系统，为克服与密封件的磨擦及不平衡力的影响，需装阀门定位器，但系统却因此产生振荡（定位起本身没问题）这时应采取什么措施？
为什么？
17.工艺设备不变的情况下自控人员可以通过哪些环节改善广义对象的特性？
举例说明。
18.用量程为1200mm水柱的气动差变作液位变送器，工作特性为线性的气动调节阀流量范围为0~10。
求变送器及调节阀的放大倍数。
19.已知用QDZ型仪表组成的调节系统中，流过调节阀的介质密度为，工艺系统两个压力稳定点内压力差为；阀全开时，阀上压降为，选定其流通能力C=100，理想流量特性为对数的，求正常生产流量为情况下，调节阀的放大倍数。
20.DDZ-型仪表的温度调节系统，如图所示。
20题图反应釜温度控制系统
釜内温度50左右，工艺要求控制精度，调节阀理想特性为线性，管路阻力分配系数S=0.8，全开流量为100理想可调节范围。
试
（1）选用测温元件及温度变送器量程：
理想线性发开度（R0=30）公式：
k=
（2）计算流量在；时绝对测量变送器的绝对放大倍数；
（3）计算调节阀的绝对放大倍数。
21.若一个自控系统，在比例控制的基础上分别增加：
（1）适当的积分作用；
（2）适当的微分作用。
试问：
（1）这两种情况下对系统的稳定性、最大动态偏差、残差分别有何影响？
并说明原因。
（2）为了得到相同的系统稳定性，应如何调整比例度，并说明理由。
（3）试总结调节器P、PI、PD和PID动作规律对系统控制质量的影响。
22.有哪些方法可以解决系统中调节阀处于小开度产生振荡？
23.蒸汽加热器出口温度调节系统，气动调节器在手动输出蒸汽流量为，出口温度稳定在200，当手动输出阶跃为时，蒸汽流量为11出口温度经18分钟稳定在21；又当手动输出稳定在，而开大手阀A，物料流量增加出口温度经分钟后稳定在195。
试计算调节通道和干扰通道的绝对放大倍数及时间常数的近似值。
23题图蒸汽加热器出口温度调节系统
24．一个废热回收换热器，如图所示。
热流体是从反应器出来的产物，其温度为300+25。
试设计一个简单调节系统，并用两种方式定量的计算讨论你所设计系统的调节质量，对这个换热器进行了一次特性测试，当热流体从稳定流量增加了50后测得t2的变化情况如下：
时间（min）
0
0.25
0.5
0.75
1.0
1.5
2
3
5
10
15
20
温度t2（c）
0
0.1
0.4
0.7
1.1
2.0
3.0
4.4
6.6
9.0
9.7
9.9
10
25.实验设备如图所示，线性调节阀流量范围压力变送器量程为0~0.3kg/;流量差变量程1000mmH2O（相当流量为0~1.0Nm/h）再实验时在稳态下，阀信号由0.7~0.8kg/,结果压变输出由0.6~0.68kg/,开方器输出由650~750mm水柱，问：
25题图压力容器实验装置
（1）压变信号与阀信号间的绝对，相对放大倍数各是多少？
调节阀的、压力变送器、压力罐的绝对和相对放大倍数各是多少？
（2）罐内压力变化多少？
26.画出下列调节系统的方框图，其中调节器传函为Gc调节阀为Gv调节通道Gp为变送器为Gm;P0为干扰，干扰通道函数为Gf.
（a）（b）
（c）（d）
26题图压力、流量系统
27.已知列管式换热器温度调节系统如图，设温度对象的传函为：
Gp（s）=K0/（T1S+1）（T2S+1）,调节器PID规律，调节阀Gv=Kv/Tvs+1，温变
Gm（S）=Km/（Tm1S+1）（Tm2S+1）.若干扰通道与通道特性相同，试画出下面两种情况的方框图
干扰来自蒸汽压力波动；干扰来自进料温度T1波动。
27题图管式换热器温度调节系统
28、试画出图示液面调节系统方块图。
设备部分传递函数分别为调节器Gc，变送器Cm调节阀膜头Gv阀开度为Xv压力为P1P2及液位高度H2，入口流量Q，对出口流量Q2的影响关系为
28题图压力容器液位控制系统
29、气动调节阀的执行机构的正、反作用是如何定义的？
在结构上有何不同？
调节阀的气开、气关形式如何实现的？
（画简图表达出来）在使用时应根据什么原则选择？
30、调节阀流量系数C是什么含义？
如何根据C值选择调节阀口径？
什么是调节阀的可调比？
串联管路、并联管路的S100值对调节阀的可调比有何影响？
31、什么是调节阀的结构特性、固有流量特性（理想流量特性）、和工作流量特性（安装流量比特性）？
32、某一线性被控过程的控制系统中调节阀与工艺管道串联使用，其全开时阀阻比S100=0.5，试决定调节阀的流量特性。
33、试确定下列控制系统中调节阀的开关形式及调节器的正、反作用。
33题图
34、一个间歇生产的夹套式反应釜，放热反应，用冷冻盐水量控制釜内温度在10摄氏度左右，（测量元件带有金属保护管）工艺要求控制误差（动、静态）越小越好。
人工操作用改变盐水量对釜内温度响应曲线如图，其釜内温度过高容易发生冲料事故，盐水压力和温度变化对釜内温度影响较大，试设计一个单回路调节系统，且确定调节器正反作用及调节阀开关形式。
调节器作用规律并说明理由画出调节系统方块图选用测温元件各类及变送器量程。
34题图
35、在所有单闭环控制回路均为开环时某一控制过程的开环增益矩阵为
试推导出其相对增益矩阵，并选出最好的变量配对，并分析此时过程是否需要解耦。
第二章串级、比值、均匀调节系统
1、说明串级调节、比值调节、均匀调节特点及应用场合。
2、为什么采用串级调节可以改善对象特性，工作频率的提高取决于什么？
3、为什么用串级调节克服幅值大、频率高的干扰效果比单闭环回路系统好？
4、串级系统的设计原则有哪些？
5、怎样选择串级调节系统中主、副调节器的调节规律？
试证明只要主调节器有积分作用就可以消除主变量余差？
6、串级调节系统中若副对象时间常数太小，整个系统稳定性不好时你有哪些解决方法？
7、试证明串级调节系统中主副调节器正反作用可用下面两格判断式确定：
（副调节器+）（调节器+）（副对象+）=（—）（主调节器+）（副对象+）=（—）
8、说明以DTL—12仪表组成的串级调节系统投运步骤。
9、用衰减曲线法如何整定串级调节系统，主副调节器之参数？
10、填空
（1）串级调节系统中，一般副对象的时间常数应当比主对象（），对（）变量的选择是设计串级调节的关键。
（2）串级系统中，副回路对进入其中的干扰具有（）能力，因此设计时要把（）干扰包括回路内，并在参数整定时把副调节器的比例度整得（），以使系统的抗干扰（）使这类干扰对主变量的影响（）。
（3）当对象的容量滞后（），用单回路调节不能满足质量要求时，可用串级调节，可选择一个（）的辅助变量组成副回路使对象的等效（）缩小，以提高系统的工作频率。
（4）一般采用流量为副参变量的串级调节系统，是因为在引入副回路后，系统对进入副回路的压力或流时波动具有（）的反应速度和（）的克服能力，而且对改善调节（）有利，对于被控制变量调节品质要求（）、对象（）较大、干扰影响（）等场合宜采用。
（5）在串级均匀调节系统中，必须对（）回路选择合适的（）规律及（）。
因（）作用规律对过度过程的影响与均匀调节的目的是相违背的，故（）采用。
12、炼油厂催化剂化装置中，反应后结焦的催化剂通过加料器由热风将它由提升管进入再生器（见图），工艺要求一次风量必须随压力的变化快速、准确的矫正。
但对压力的调节质量要求不高，组成了压力一一流量串级调节系统。
问：
此系统中主、副对象特性有什么特点？
此系统投运、进行参数整定时应非常注意什么？
对主、副回路工作频率有何要求？
12题图炼油厂催化剂化装置
13、某氨厂合成塔用热点T1与敏点T2组成串级调节系统如图所示系统投运后，不论怎样调整调节器参数，主、副变量记录曲线都几乎同步等形波动，如曲线图示。
且调节质量很差，经实测主、副对象的时间常数分别为T2=13分，T1=15分。
试分析原因。
13题图氨厂合成塔温度控制系统
14、某炼油厂用初馏塔顶温度与回流量组成串级调节系统，如图。
该系统副回路单独投运时，比较平稳，而切入串级后，只要在主调上稍加一些微分，其输出电流表指针就激烈波动，甚至整个调节系统都不稳定了。
经了解，δ%主=30%T1=5分钟过程曲线尚好。
其后又加微分作用，但一点都加不上去，稍一动微分旋钮，输出就激烈摆动（调节器本身没有问题）系统应采用何种投运步骤才对？
主调节器的δ%，Td应为多少才合适？
14题图
15、某炼油厂加热炉，为保证物料出口温度稳定，设置了入图示调节系统。
该系统投运后经参数整定，确定δ%主=40%，δ%副=10%，得到记录曲线如图a所示。
主变量平稳，但副变量波动剧烈。
后来据说为了安全，从新调整了调节器参数，得到如图b所示过程曲线。
问：
那种整定正确？
为什么？
为使调节系统在大的扰动下能安全运行，应采取什么措施为好？
15题图炼油厂加热炉温度与回流量组成串级调节系统
16、试确定下列调节系统中调节阀的开关形式及主、副调节器的正反作用。
16题图
17、某厂脱丁烷塔提馏段温度调节系统如图。
系统投运后出现：
当蒸
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