化工自动化及仪表习题集含答案.docx

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化工自动化及仪表习题集含答案

《化工自动化及仪表》课程习题集

一、单选题

1.利用各种检测仪表对主要工艺参数进行测量、记录或指示的，称为（）。

A．检测系统B．自动检测系统

C．自动问答系统D．自动化系统

2.测量元件安装位置不当，会产生纯滞后。

它的存在将引起过渡时间（）。

A减少B延长

C变化D不一定

3.在化工行业通常应用的流程图有很多种,下列（）不属于其使用的流程图。

A工艺流程图B能量流程图

C工艺管道及控制流程图D现金流量图

4.一阶环节的放大系数K是个（）参数。

A静态B输出

C输入D动态

5.方框间用带有（）的线段表示相互间的关系及检测控制信号的流向。

A箭头B液相

C汽相D直线

6.影响被控变量波动的外来因素，在自动控制中称为（）。

A控制器C对象

B操纵变量D干扰作用

7.在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做（）。

A主变量B被控对象或对象

C外来干扰D操纵变量

8.在化工工艺生产中要求被控变量的给定值不变，就需要采用（）。

A定值控制系统B自动跟踪系统

C均匀控制系统D程序控制系统

9.在化工生产中以下（）过渡过程是在生产上所不允许的。

A发散振荡过程B等幅振荡过程

C非周期衰减过程D衰减振荡过程

10.滞后时间是反映对象（）特性的重要参数。

A动态B时间

C静态D滞后

11.仪表的灵敏度和灵敏限（）。

A相同B大小一样

C等价D不相同

12.工业上（）不是常用的热电偶。

A双铂铑热电偶B镍铬—镍铝

C镍铬—铜镍D镍铁—康铜

13.减小随机误差常用的方法是（）。

A空白实验B对照实验

C多次平行实验D校准仪器

14.测试仪表数字显示器的最末位数字间隔所代表的被测参数变化量，指的是仪表的（）。

A分辨率B灵敏限

C线性度D干扰作用

15.化工上的流量大小指的是（）。

A体积流量B对象流量

C瞬时流量D平均流量

16.二次仪表指的是（）。

A模拟仪表B数字仪表

C一次仪表D显示仪表

17.虚拟显示仪表属于（）。

A新型显示仪表B电压型

C线性型D模拟型

18.信号变换电器在配接热电偶时还有参比端温度的自动（）功能。

A接入B补偿

C传送D定压

19.开方运算电路的作用是将来自差压变送器的差压信号转换成（）。

A体积流量B对象流量

C流量值D平均流量

20.以CPU为核心显示仪表属于（）。

A半人工仪表B自动仪表

C模拟仪表D新型显示仪表

21.比例控制（P）是依据（）来进行控制。

A“偏差大小”B数字仪表

C积分D微分

22.信号变换电器在配接热电偶时还有参比端温度的自动（）功能。

A接入B补偿

C传送D常态

23.实现了模拟仪表与计算机一体化的是（）控制器。

A电压型B新型号

C数字式D微分型

24.比例控制的优点是反应快、控制及时，其缺点是当系统的负荷改变时，控制结果有（）。

A余差B速度

C惯性D滞后时间

25.传感器的输出信号为单元组合仪表中规定的标准信号时，通常称为（）。

A变送器B控制器

C操作器D执行器

26.气动执行机构最为常用的是（）。

A圆柱式B薄膜式

C活塞式D电动式

27.在小口径、低压差的场合和一般使用（）阀。

A蝶型B双座型

C直通单座控制阀D角形

28.电动执行机构一般采用（）的方案组成。

A随动系统B补偿系统

C传送系统D定压系统

29.电/气阀门定位器是按（）的原理工作的。

A电压型B新型号

C力矩平衡D微分型

30.根据对象特性来选择控制规律时，（）控制适用于控制对象负荷变化大和对象滞后较大、工艺要求无偏差，控制质量要求较高的系统。

A比例积分微分B比例微分

C比例积分D比例

31.（）指先通过试验得到临界比例度δk和临界周期Tk，然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值。

A临界比例度法B微分比例

C积分式D衰减曲线法

32.构成复杂控制系统的基本单元是（）。

A复线型B自动化

C学习系统D简单控制系统

33.在自动控制系统中，用于调节被控变量的参数，称为（）。

A随动系统B操纵变量

C传送变量D控制对象

34.检测系统特性的影响主要表现为（）的作用。

A时间滞后B体积滞后

C容量滞后D随机滞后

35.串级控制系统中的主回路是（），副回路是随动控制系统。

A单向系统B定值控制系统

C随动控制系统D稳定过程

36.串级控制系统是在（）基础上发展起来的。

A简单控制系统B均匀控制系统

C积分控制系统D衰减控制系统

37.比值控制系统通常是（）比值控制系统。

A流量B自动

C系统D简单

38.前馈控制系统属于（）控制系统。

A变性原理B分批

C积分D开环

39.开关型选择性控制系统一般都用做系统的（）。

A限值保护B控制器

C执行器D控制对象

40.在多冲量控制系统中的冲量指（）。

A变量B执行对象

C输出变量D输入变量

41.现代控制理论是在（）基础上发展起来的。

A传统B相以论

C状态空间法D自动化

42.变增益控制系统的参数补偿是按（）工作方式进行的。

A开环B闭环

C系统D对象

43.自适应控制起始于20世纪（）年代。

A60B40

C50D70

44.模型参考自适应控制系统（MRACS）包含内外两个环路：

内环由控制器和对象组成一般的反馈回路，外环用于整定（）的参数。

A控制器B分批

C对象D输出对象

45.人工神经元网络就是利用物理器件来模拟生物（）的某些结构和功能。

A神经网络限B对象

C行为D控制对象

46.DDC表示（）。

A直接数学控制B直接数字控制

C直接数据控制D自动化

47.计算机控制系统中的数据采集是实时采集来自（）的被控变量的瞬时值。

A传感器B控制器

C系统D对象

48.DCS的（）结构已成为它的显著特征。

A批量B一体化

C集中D层次化

49.CENTUM-CS的操作站画面有（）三大类。

A控制器、分批、输出对象B操作画面、应用画面、组态画面

C操作画面、输入画面、组态画面D输出画面、应用画面、组态画面

50.现场总线是一种计算机网络，这个网络上的每个节点都是（）仪表。

A智能化B数字

C电子D电位

二、简答题

51.仪表的位号由哪几部分组成？

各表示什么意义？

52.对象建立数学模型的对象实验测取法有那几种？

各自有何优缺点？

53.什么是自动控制系统的方块图？

54.请简述建立对象数学模型的目的？

55.什么是自动控制系统的过渡过程?

在阶跃扰动作用下，其过渡过程有哪些基本形式?

56.请简要说明物位测量的意义及目的？

57.何为节流现象?

标准的节流体有哪几种?

58.用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿?

59.何为智能检测仪表?

它有什么特点?

60.电子平衡电桥的测量原理是什么？

怎样测出温度的？

61.什么是比例积分控制规律?

它有什么特点?

62.试述DDZ—Ⅲ电动控制器的特点。

63.数字阀具有什么特点?

64.什么叫气动执行器的气开式与气关式？

65.气动执行器的安装和维护应该注意什么？

66.被控变量的选择原则是？

67.请简述衰减曲线法的具体方法及使用条件。

68.请简要回答机理分析法中的微分方程建立的步骤。

69.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?

70.串级控制系统有哪些特点?

主要使用在哪些场合?

71.预测控制系统有何特点?

72.请简述增益调度自适应控制系统工作原理。

73.新型控制系统具有什么样的主要特征？

74.计算机控制系统的组成及特点?

75.FCS具有什么样的特点？

三、填空题2

（略）……

答案

一、单选题

1.B

2.B

3.D

4.A

5.A

6.D

7.B

8.A

9.A

10.A

11.D

12.D

13.C

14.A

15.C

16.D

17.A

18.B

19.C

20.D

21.A

22.B

23.C

24.A

25.A

26.B

27.C

28.A

29.C

30.A

31.A

32.D

33.B

34.A

35.B

36.A

37.A

38.D

39.A

40.A

41.C

42.A

43.C

44.A

45.A

46.B

47.A

48.D

49.B

50.A

二、简答题

51.在自动控制系统中，构成一个回路的每一个仪表都有自己的仪表位号。

仪表位号由字母代号组合和回路编号两部分组成。

仪表位号中第一位字母表示被测变量，后续字母表示仪表的功能。

回路编号中第一位数表示工序号，后续数字表示顺序号。

52.

（1）阶跃反应曲线法

通过调节量的一个阶跃变化寻找对象的动态特性。

优点：

简单易行。

缺点：

精度低。

（2）矩形脉冲波法

通过调节量的周期变化（矩形波），获取对象的动、静态特性。

优点：

能反应条件波动时的结果。

缺点：

不能用于大滞后系统。

共同点:

都是在对象上人为地外加干扰作用即测试信号。

53.自动控制系统的方块图是由传递方块、信号先（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。

其中每一个方块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特征的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。

采用方块图可直观的显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。

54.

（1）控制系统的方案设计；

（2）控制系统的调试和控制器参数的确定；

（3）制定工业过程操作优化方案；

（4）新型控制算法和方案的确定；

（5）计算机仿真与过程培训系统；

（6）设计工业过程的故障诊断。

55.对于任何一个控制系统，扰动作用是不可避免的客观存在。

系统受到扰动作用后，其平衡状态被破坏，被控变量就要发生波动，在自动控制作用下，经过一段时间，使被控变量回复到新的稳定状态。

把系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间的过程称为系统的过渡过程。

过渡过程中被控变量的变化情况与干扰的形式有关。

在阶跃扰动作用下，其过渡过程曲线有以下几种形式：

发散振荡过程、非振荡发散过程、等幅振荡过程、衰减振荡过程、非振荡衰减过程。

56.若采用物位的测量，可以正确获知容器设备中所储物料的体积或重量；监视或控制容器内的介质物位，使它保持在一定的工艺要求的高度，或对它的上、下限位置进行报警，以及根据物位来连续监视或调节容器中流入与流出物料的平衡。

所以，一般测量物位有两种目的：

一种是对物位测量的绝对值要求非常准确，借以确定容器或储存库中的原料、辅料、半成品或成品的数量；另一种是对物位测量的相对值要求非常准确，要能迅速正确反映某一特定水准面上的物料相对变化，用以连续控制生产工艺过程，即利用物位仪表进行监视和控制。

57.流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。

标准的节流件有：

标准孔板、标准喷嘴和标准文丘里管。

58.采用补偿导线后，把热电偶的冷端从温度较高和不稳定的地方，延伸到温度较低和比较稳定的操作室内，但冷端温度还不是o℃。

而工业上常用的各种热电偶的温度—热电势关系曲线是在冷端温度保持为o℃的情况下得到的，与它配套使用的仪表也是根据这一关系曲线进行刻度的，由于操作室的温度往往高于o℃，而且是不恒定的，这时，热电偶所产生的热电势必然偏小，且测量值也随冷端温度变化而变化，这样测量结果就会产生误差。

因此，在应用热电偶测温时，又有将冷端温度保持为o℃，或者进行一定的修正才能得到准确的测量结果。

这样做，就称为热电偶的冷端温度补偿。

59.智能检测仪表就是在普通压力或差压传感器的基础上增加微处理器电路而形成的仪表。

具有特点：

（1）可进行远程通信，利用手持通信器，可对现场变送器进行各种运行参数的选择与标定，

（2）精确度高，使用与维修方便，（3）通过编制各种程序，使变送器具有自修正、自补偿、自诊断及错误方式告警等多种功能，因而提高了变送器的精确度，简化了调整、校准与维护过程；（4）使变送器与计算机、控制系统直接对话，（5）长期稳定工作能力强，每五年才需校验一次。

60.电子平衡电桥是根据电桥平衡原理工作的，测量桥路为平衡电桥。

当温度变化时，对应的热电阻阻值发生变化，原有电桥失去平衡，通过自动调整，可使电桥重新处于平衡状态，利用平衡电桥测出热电阻的变化，就能测出待测温度。

61.在比例控制的基础上，再加上积分控制作用，便构成比例积分控制规律，其输出与输入P的关系为：

。

积分控制规律的特点是控制缓慢，但能消除余差。

比例积分控制规律的特点是控制既及时，又能消除余差。

62.DDZ—Ⅲ电动控制器特点：

（1）采用国际电工委员会（IEC）推荐的统一标准信号；

（2）广泛采用集成电路，可靠性高，维修量少；

（3）全系统统一采用24VDC电源供电，有蓄电池作为备用电源,单元仪表无须单独设置电源；

（4）功能齐全，结构合理；

（5）整套仪表可构成安全火花型防暴系统。

63.高分辨率；高精度；反应速度快，关闭特性好；直接与计算机相连；没有滞后、线性好，关闭特性好。

64.随着送往执行器的气压信号的增加，阀逐渐打开的称为气开式，反之称为气关式。

65.特别应注意：

（1）位置选择应注意方便安装维修,为便于维护检修，气动执行器应安装在靠近地面或楼板的地方；

（2）环境温度：

+60ºC~-40ºC；

（3）尽量直立安装在水平管道上，其它安装方式应加设支撑架；

（4）控制阀前后一般应安装手动截止阀，以便维修；

（5）安装前应进行清洗；

（6）阀的公称通径与管道公称通径不同时，两者之间应加一段异径管。

同时定期维护检修。

注意观察密封与磨损情况；

（7）通过控制阀的流体方向在阀体上有箭头标明，不能装反。

66.

（1）工艺过程的重要参数，被控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反映工艺操作状态，一般是工艺过程中较重要的变量；

（2）在工艺系统中易受干扰变化，需要经常调节的参数；

（3）尽可能选用直接指标作为被控参数，必要时可用与直接指标有单值对应关系的间接指标作为被控变量。

（4）被控变量应方便检测，并有足够的灵敏度；

（5）适当考虑系统测控代价，且必须考虑工艺合理性和国内仪表产品现状；

（6）被控变量应是独立可控的。

67.具体方法：

首先在纯比例控制（Ti=0，TD=）条件下通过试验选择适宜的比例度s使系统呈现4：

1的衰减比；其次再根据所得的比例度和衰减周期通过经验公式计算实际参数值、Ti、TD。

使用条件：

干扰作用不太频繁；干扰作用的规律性较强。

68.微分方程建立的步骤如下：

⑴根据实际工作情况和生产过程要求，确定过程的输入变量和输出变量；

⑵依据过程的内在机理，利用适当的定理定律，建立原始方程式；

⑶确定原始方程式中的中间变量，列写中间变量与其他因素之间的关系；

⑷消除中间变量，即得到输入、输出变量的微分方程；

⑸若微分方程是非线性的，需要进行线性化处理；

⑹标准化。

即将与输入有关的各项放在等号右边，与输出有关的各项放在等号左边，并按幂排序。

69.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。

70.串级控制系统的主要特点为：

（1）在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统；

（2）系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量}

（3）由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了干扰对主变量的影响；

（4）系统对负荷改变时有一定的自适应能力。

串级控制系统主要应用于：

对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。

71.它具有如下的特点：

（1）从控制方式上来预测系统，从基本思想上优于PID控制。

（2）预测系统的预测和优化模式是对传统最优控制的修正，使建模简化且考虑了不确定性及其它复杂性因素，使之能适合复杂工业过程的控制，也是其首先广泛应用于过程控制领域。

（3）预测控制对数学模型要求不高且模型的形式是多样化的；能直接处理具有纯滞后过程；具有良好的跟踪性能和较强的抗扰动能力；对模型误差具有较强的鲁棒性。

72.工作原理是直接检测引起参数变动的环境条件（辅助变量f），直接查找预先设计好的表格选择控制器的增益，以补偿系统受环境等条件变化而造成对象参数变化的影响。

这种方法的关键是找出影响对象参数变化的辅助变量f，并找到辅助变量f与最佳控制器增益的对应关系。

73.

（1）被控过程是多输入多输出的多变量系统,且变量之间互相耦合；

（2）被控过程的数学模型难以精确获得或具有明显的时变性；

（3）控制算法丰富,不只局限于PID形式,系统的目的不是简单地实现输出控制；

（4）控制工具不再是简单的模拟式控制器,而是采用各种大、中、小、微型计算机。

74.它主要由传感器、过程输入输出通道、计算机及其外设、操作台、执行器等组成。

它以可靠性，可维护性，实时性，性能价格比优为其设计的思想。

具有如下的特点：

（1）随着生产规模的扩大，模拟控制盘越来越长，这给集中监视和操作带来困难；而计算机采用分时操作，用一台计算机可以代替许多台常规仪表，在一台计算机上操作与监视则方便了许多；

（2）计算机控制系统，由于其所实现功能的软件化，复杂控制系统的实现或控制方案的修改可能只需修改程序、重新组态即可实现；

（3）计算机控制系统可以通过通信网络而互通信息，实现数据和信息共享，能使操作人员及时了解生产情况，改变生产控制和经营策略，使生产处于最优状态；

（4）计算机具有记忆和判断功能，它能够综合生产中各方面的信息，在生产发生异常情况下，及时做出判断，采取适当措施，并提供故障原因的准确指导，缩短系统维修和排除故障时间，提高系统运行的安全性，提高生产效率。

75.FCS具有特点包括：

（1）全数字化的现场通信网络；

（2）开放型的互联网络；

（3）采用数字信号传输取代模拟信号传输；

（4）增强了系统的自治性，系统控制功能更加分散。

三、填空题2

（略）……