过程控制习题集详解.docx
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过程控制习题集详解
过程控制习题集
一、判断题
1.过程控制系统中，需要控制的工艺设备（塔、容器、贮糟等）、机器称为被控对象。
（）
2.扰动量是作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。
（）
答案：
扰动量是除操纵变量外作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。
3.由调节器输出至被调参数间的所有环节称为干扰通道。
（）
答案：
由调节器输出至被调参数间的所有环节称为调节通道。
4.过程控制系统的偏差是指设定值与测量值之差。
（）
5.由控制阀操纵，能使被控变量恢复到设定值的物料量或能量即为操纵变量。
（）
6.按控制系统的输出信号是否反馈到系统的输入端可分为开环系统和闭环系统。
（）
7.在闭环控制系统中，按照设定值的情况不同，可分为定值控制系统、前馈控制系统、程序控制系统。
（）
答案：
在闭环控制系统中，按照设定值的情况不同，可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。
8.在一个定值控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态，也即被控变量变化率等于零的状态，称为系统的动态。
（）
答案：
在一个定值控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态，也即被控变量变化率等于零的状态，称为系统的静态，静态是一种相对静止状态。
9.对一个系统总是希望能够做到余差小，最大偏差小，调节时间短，回复快。
（）
10.时间常数越小，被控变量的变化越慢，达到新的稳态值所需的时间也越长。
（）
答案：
时间常数越大，被控变量的变化越慢，达到新的稳态值所需的时间也越长。
11.时间常数指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新稳态值的63.2%所需要的时间。
（）
12.对干扰通道时间常数越小越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易。
（）
答案：
时间常数越大越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易。
13.放大倍数K取决于稳态下的数值，是反映静态特性的参数。
（）
14.对象特性放大系数Κm是动特性，时间常数Tm和滞后时间τm是测量元件和变送器的静态特性。
（）
答案：
对象特性放大系数Κm是静特性，时间常数Tm和滞后时间τm是测量元件和变送器的动特性。
15.当调节过程不稳定时，可增大积分时间或加大比例度，使其稳定。
（）
16.比例调节过程的余差与调节器的比例度成正比，比例度越大则余差越大。
（）
17.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δK和临界周期TK，然后根据经验总结出来的关系，求出调节器各参数值。
（）
18.采用PID调节器的条件是对象纯滞后较大。
（）
答案：
采用PID调节器的条件是对象纯滞后不能太大，否则应考虑采用其他控制方法。
19.当生产不允许被调参数波动时，选用衰减振荡形式过渡过程为宜。
（）
答案：
当生产不允许被调参数波动时，选用非周期衰减过程为宜。
20.时间常数越小，对象受干扰后达到稳定值所需时间越短。
（）
21.化工过程中，通常温度控制对象时间常数和滞后时间都较短。
（）
答案：
化工过程中，通常温度控制对象时间常数和滞后时间都较大。
应合理选择检测点。
22.自动调节系统干扰通道放大倍数越大，则超调量越大；调节通道放大倍数越大，则超调量越小。
（）
23.对象特性时间常数越长，则过程反应越快，易引起较长的过渡时间。
（）
答案：
对象特性时间常数越长，则过程反应越慢，易引起较长的过渡时间。
24.纯滞后时间长，将使系统超调量增加，干扰通道中纯滞后对调节品质没有影响。
（）
25.目前国内生产调节阀主要有有线性、等百分比、快开3种流量特性。
（）
26.积分作用可以消除余差，但要求用在对象时间常数较小，系统负荷变化较小的控制过程中。
（）
27.串级调节系统可以用于改善纯滞后时间较长的对象，有超前作用。
（）
28.串级调节系统可以用于非线性对象，且负荷变化又较大的场合，用于改善对象特性。
（）
29.串级调节系统要求对主参数和副参数均应保证实现无差控制。
（）
答案：
串级调节系统一般对主参数有控制精度要求，副回路则以“先调”、“快调”、
“粗调”的形式起到克服干扰作用，提高串级调节系统的克服干扰能力，所以副参数不能保证无差控制。
30.凡是有两个以上的调节器相互连接，该调节系统就是串级调节系统。
（）
答案：
许多控制系统都是由两个以上的调节器相互连接，只有结构上有两个闭合回路；主副调节器串联，主调节器的输出作为副调节器的给定；副调节器的输出操纵调节阀动作，实现主调节器的定值控制的控制系统才是串级控制。
31.前馈控制是按照干扰作用的大小进行控制的，如控制作用恰到好处，一般比反馈控制要及时。
（）
32.前馈控制是根据被调参数和预定值之差进行的控制。
（）
答案：
前馈控制是按干扰量大小进行控制的。
33.比值系统中，两个需配比的流量中选择主受控变量是任意的。
（）
答案：
两个需配比的流量中，一般以生产中的主要物料量为主变量。
34.串级控制系统中主调节器以“先调”、“快调”、“粗调”克服干扰。
（）
答案：
串级控制系统中主调节器以“慢调”、“细调”作用，使主参数稳定在设定值上，副调节器则以“先调”、“快调”、“粗调”克服干扰。
35.串级控制系统起主导作用的参数是主参数，稳定主导参数的辅助参数叫副参数。
（）
36.工业控制中，经常采用单纯的前馈控制。
（）
答案：
工业控制中一般不采用单纯的前馈控制，经常采用前馈反馈控制系统，前馈控制只是对大的干扰进行超前控制。
37.采用前馈-反馈控制系统的优点是利用了前馈调节的及时性和反馈调节的静态准确性。
（）
38.前馈控制系统是开环控制系统，不能用PID控制，它是一种特殊的控制规律。
（）
39.串级控制系统两步整定法是主、副回路分别整定，第一步先整定副回路，第二步再整定主回路。
（）
40.单闭环比值控制系统对主物料来说是开环的，而对从物料来说是一个随动控制系统。
（）
41.串级控制系统对进入主回路的扰动具有较强的克服能力。
（）
答案：
串级控制系统对进入副回路的扰动具有较强的克服能力。
二、填空题
1.自动调节系统是具有被调参数（）反馈的（）系统。
它与其它系统的本质差别就在于调节系统有（）
2.调节阀的流量特性有（）、（）和（）流量特性。
3．被调介质流过阀门的（）与阀门（）之间的关系，称为调节阀的（）特性；若阀前后的压差保持不变时，上述关系称为（）特性；实际使用中，阀前后的压差总是变化的，此时上述关系为（）特性。
4．加热炉的燃料油系统应选用（）式调节阀；锅炉液位控制的冷水阀应采用（）式调节阀。
5．直通双座调节阀的不平衡力较直通单座调节阀（）,泄漏量（）。
6．某调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到合适的调节输出，在加入积分作用的过程中，应（）。
7．自动调节系统常用参数整定方法（），（），（），（）。
8．气动执行器由（）和（）两个部分组成。
9.对象的总滞后包括（）和（）二个部分。
10.生产过程对控制系统的要求可以归纳为（）、（）和（）三个方面。
11.国际电工委员会推荐的统一电信号标准，现场传输信号为（），控制室联络信号为（），信号电流与电压的转换电阻为（）。
12.过程控制系统的设计包括（）、（）、（）、仪表调校以及调节器参数整定等主要内容。
13.串级控制系统主、副调节器参数的常见整定方法有（）、（）、和（）。
14、集散控制系统三个基本组成部分为（）、（）和（）。
15.选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（增益）（）干扰通道的放大倍数（增益）。
16．控制对象的调节通道的动态特性对过渡过程的影响是:
调节通道时间常数愈大，则响应（），但调节通道时间常数过小，易产生（）问题；调节通道的纯滞后使过渡过程质量（）。
17．串级调节系统,一般情况下主回路选择（）或（）调节规律调节器，副回路选用（）调节规律调节器。
18、定值控制系统是按（）进行控制的，而前馈控制是按（）进行控制的；前者是（）环控制，后者是（）环控制。
前馈控制一般应用于扰动（）和扰动（）与扰动（）的场合。
19、过渡过程的品质指标有（）、（）、（）和（）等。
20、描述被控对象特性的参数是（）、（）和（）。
21、常用热电阻有（）热电阻和（）热电阻。
22、差压变送器可以用来测量（）、（）、（），和（）配套使用，可以测量（）。
23、调节阀的理想流量特性有（）、（）、（）和抛物线特性。
24、串级控制系统中，副回路具有（）的特点，主回路起着（）的作用，主副回路相互配合，大大提高系统的控制质量。
它的主回路是一个（），而副回路则是一个（）。
25、集散控制系统是一种分布型控制系统，其特点是信息管理（），而控制（），其控制规律的运算是通过（）实现的。
26．调节器的P值愈大，表示比例作用（），Ti值愈大，表示积分作用（），Td值愈大，表示微分作用（）。
27．简单控制系统由（）、（）、（）和（）四个环节组成。
28．检定0~1.6kgf/cm2的标准压力表，发现其最大绝对误差为0.0056kgf/cm2.因此，该表的基本误差为（），仪表实际的准确度等级为（）。
三、选择题
1.下列控制系统中，（）是开环控制系统。
A.定值控制系统B.随动控制系统C.前馈控制系统D.程序控制系统
2.（）设定值是已知的时间函数，即设定值按预定的时间程序变化，被控参数自动跟踪设定值。
A.定值控制系统B.随动控制系统C.前馈控制系统D.程序控制系统
3.（）不是典型过渡过程的基本形式。
A.发散振荡过程B.等幅振荡过程C.随机振荡过程D.非周期衰减过程
4.典型衰减振荡过程曲线最佳衰减比为（）。
A.4：
1B.10：
1C.4：
1～10：
1D.2：
1～10：
1
5.在自动控制系统研究中经常采用（）作为输入信号。
A.斜坡函数B.单位脉冲函数C.抛物线函数D.阶跃函数
6.在对象特性中，（）是静特性。
A.放大系数ΚB.时间常数TC.滞后时间τ
7.（）在阀芯行程比较小时，流量就比较大，随着行程的增加，流量很快地达到最大。
A.快开流量特性B.线性流量特性C.抛物线流量特性D.等百分比流量特性
8.双容对象特性与单容对象特性相比增加了（）。
A.纯滞后B.传送滞后C.测量滞后D.容量滞后
9.下列说法正确的是（）。
A.微分时间越长，微分作用越弱；B.微分时间越长，微分作用越强；
C.比例度越大，比例作用越强；D.积分时间越长，积分作用越强。
10.PID调节器变为纯比例作用，则（）。
A.积分时间置∞、微分时间置∞B.积分时间置0、微分时间置∞
C.积分时间置∞，微分时间置0D.积分时间置0，微分时间置0
11.某控制系统采用比例积分作用调节器。
某人用先比例后加积分的凑试法来整定调节器的参数。
若比例带的数值已基本合适，再加入积分作用的过程中，则（）
A.应适当减少比例带B.适当增加比例带
C.无需改变比例带D.与比例带无关
12.经验凑试法的关键是“看曲线，调参数”。
在整定中，观察到曲线振荡很频繁，需把比例度（）以减少振荡；当曲线最大偏差大且趋于非周期过程时，需把比例度（）。
A.增大B.减少C.减到最小D.置0
13.选择调节参数应尽量使调节通道的（C）
A.功率比较大B.放大系数适当小C.时间常数适当小D.滞后时间尽量大
14.对象特性的实验测取常用的方法是（）
A.阶跃响应曲线法B.频率特性法C.比例积分法D．最小二乘法
15.被调参数选择不应遵循的原则是（D）。
A.能代表工艺操作指标或能反映工艺操作状态B.可测并有足够大的灵敏度
C.独立可控D.尽量采用间接指标
16.控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫作（）。
A.负反馈B．正反馈C．前馈D．回馈
17.过渡过程品质指标中，余差表示（）。
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
18．引起被调参数偏离给定值的各种因素称（）。
A.调节B.扰动C.反馈D.给定
19.下列哪个参数不是描述对象特性的参数（A）。
A.tB.TC.KD.τ
20.前馈调节是根据（）来进行调节的。
A.给定值B.测量值C.扰动量D.反馈量
21.串级控制系统主回路是定值控制系统，副回路是（）控制系统。
A.比值B.定值C.程序D.随动
22.通常串级控制系统主调节器正反作用选择取决于（）。
A.调节阀B.副调节器C.副对象D.主对象
23．串级调节系统主调节输出信号送给（）。
A．调节阀B．副调节器C.变送器D.主对象
24.对于单回路调节系统，若调节器采用纯比例调节，且比例度=50%，检测被控参数的测量仪表量程为500°C，则当被控参数改变（）时，调节阀从全开到全关或相反。
A.500°CB.250°CC.1000°CD.800°C
25.关于前馈系统，正确的说法是（）。
A．是闭环调节B.一种前馈只能克服一种干扰
C.按偏差大小进行调节
26.串级控制系统参数整定步骤应为（）。
A.先主环，后副环B.先副环后主环C.只整定副环D.没有先后顺序
27.关于串级控制系统，不正确的说法是（）。
A.是两个单回路控制系统的串联B.串级系统的副回路是一个随动系统
C.主回路是一个定值系统D.有两个闭合回路
28.单纯的前馈调节是一种能对（）进行补偿的调节系统。
A.测量与给定之差B.被调参数的变化C.干扰量的变化D.设定值变化
29.某控制系统采用比例积分作用调节器。
某人用先比例后加积分的凑试法来整定调节器的参数。
若比例带的数值已基本合适，在加入积分作用的过程中，则（）。
A.应适当减小比例带B.应适当增加比例带C.无需改变比例带
30．调节系统中调节器正、反作用的确定是根据（）。
A．实现闭环回路的正反馈。
B．实现闭环回路的负反馈。
C．系统放大倍数恰到好处D．生产的安全性。
31.定值调节是一种能对（）进行补偿的调节系统。
A．测量与给定之间的偏差B．被调量的变化C．干扰量的变化
32.温度调节系统的调节规律，通常选用（）。
A. PIB.PDC.PID
33.流量、压力调节系统的调节规律，通常选用（）。
A.PIB.PDC.PID
34.要消除系统的稳态误差，调节系统的调节规律，通常选用（）。
A. PIB.PDC.P
35.单闭环比值调节系统中，当主流量不变而副流量由于受干扰发生变化时，副流量闭环系统相当于（）系统。
A.定值调节B.随动调节C.程序调节D.分程调节
四、简答题
1、试述热电阻测温原理，常用热电阻的种类有哪些？
并写出各自的分度号。
2、为什么说转子流量计是定压式流量计？
而差压式流量计是变压降式流量计？
3、什么是控制器的控制规律？
控制器有哪些基本控制规律？
4、试分析比例、积分、微分控制规律各自的特点，积分和微分为什么不单独使用？
5、PID调节器中，比例度P、积分时间常数TI、微分时间常数TD分别具有什么含义？
在调节器动作过程中分别产生什么影响？
若将TI取∞、TD取0，分别代表调节器处于什么状态？
6、试问直通调节阀的结构有哪些主要类型？
各使用在什么场合？
7、电动仪表怎样才能用于易燃易爆场所？
安全火花是什么意思？
8、什么是过程的滞后特性？
滞后有哪几种？
产生的原因是什么？
9、简单归纳控制系统设计的主要内容。
10、简述前馈控制的优点和缺点，针对该缺点请提出你的解决措施。
11、简述简单均匀控制系统和普通的单回路控制系统的区别。
12、热电偶测温时补偿导线的作用是什么？
为了让冷端温度恒定为0℃，还需进一步采取哪些补偿措施？
五、计算题
1、某测量范围是0---500℃的温度计出厂前校验结果如下表：
被校表读数
0
100
200
300
400
500
标准表读数
0
103
203
306
304
497
求：
该表的基本误差并确定它的精度等级。
2、某一标尺为0～1000℃的温度计出厂前经校验得到如下数据：
标准表读数/℃
0
200
400
600
800
1000
被校表读数/℃
0
201
402
604
806
1001
求：
1）该表最大绝对误差；
2）该表精度；
3）如果工艺允许最大测量误差为土5℃，该表是否能用？
3、某压力表的测量范围为0～10MPa，精度等级为1.0级。
试问此压力表允许的最大绝对误差是多少？
若用标准压力计来校验该压力表，在校验点为5MPa时，标准压力计上读数为5.08MPa，试问被校压力表在这一点上是否符合1级精度，为什么？
4、某DDZ-Ⅲ型温度变送器输入量程为200～1000℃，输出为4～20mA。
当变送器输出电流为10mA时，对应的被测温度是多少？
5、如果某反应器最大压力为1.0MPa，允许最大绝对误差为0.01MPa。
现用一台测量范围为0～1.6MPa，精度为1级的压力表来进行测量，问能否符合工艺要求？
若采用一台测量范围为0～1.0MPa，精度为1级的压力表，能符合要求吗？
试说明其理由。
6、甲的正常流量为240kg/h，仪表量程为0-360kg/h；乙的正常流量为120NM3/h，仪表量程为0-240NM3/h。
采用控制乙的单闭环比值控制系统，计算引入开方运算与不引入开方运算所分别设置的比值系数。
7、有一台温度变送器量程为100℃——500℃，输出为4mA——20mA，当温度从200℃
变化到400℃时，求变送器的输出变化范围。
8、有一台电动差压变送器配标准孔板测量流量，差压变送器的量程为16kPa，输出为4~20mA，对应的流量为0~40t/h。
工艺要求在30t/h时报警，问：
（1）差压变送器不带开方器时，报警值设定在多少mA？
（2）差压变送器带开方器时，报警值又设定在多少mA？
9、已知节流式流量计量程为80T/h，所配DDZIII型差压变送器的量程为40kPa，输出电流为4~20mA，表盘标尺长度为100mm。
流量达到60T/h时，控制系统报警。
问不带开方器时报警值设定在多少mA？
对应在标尺上的什么位置（距标尺起点）？
如何实现流量计输出的线性化？
10、已知节流式流量计量程为100T/h，所配DDZIII型差压变送器的量程为25KPa，输出电流为4~20mA，表盘标尺长度为100mm。
操作员设定流量超过75T/h时报警，问：
差压变送器在不带开方器和带开方器两种情况下，报警值设定在多少mA？
分别对应在标尺上的什么位置（距标尺起点）？
11、用带隔离罐的差压变送器测某储罐的液位，差压变送器的安装位置如图所示。
请导出变送器所测差压Δp与液位H之关系。
变送器零点需不需要迁移？
若要迁移，是正迁移还是负迁移？
12、用差压变送器测某储罐的液位，差压变送器的安装位置如图所示。
请导出变送器所测差压与液位之关系。
讨论变送器零点在什么条件下不需要迁移？
在什么条件下需要正迁移？
在什么条件下需要负迁移？
六、设计题
1、在蒸汽锅炉运行过程中，必须满足汽-水平衡关系，汽包水位是一个十分重要的指标。
当液位过低时，汽包中的水易被烧干引发生产事故，甚至会发生爆炸。
（1）试设计一个液位的简单控制系统，在图中画出控制方案图。
（2）确定调节阀的气开、气关形式，并说明原因。
（3）确定调节器的正、反作用方式，必须有详细的分析过程。
（4）画出该控制系统的方框图。
2、如图所示的反应釜进行的是吸热反应，为使化学反应持续进行，必须用热水通过加热套加热反应物料，以保证化学反应在规定的温度下进行。
如果釜内温度太低，不但会导致反映停止，还会使物料产生聚合凝固导致设备堵塞，为生产过程再次运行造成麻烦甚至损坏设备。
要求:
（1）设计一个釜内温度的简单控制系统，在图中画出控制方案图。
（2）确定调节阀的气开、气关形式，并说明原因。
（3）确定调节器的正、反作用方式，必须有详细的分析过程。
（4）画出该控制系统的方框图。
3、如图所示热交换器，将进入其中的冷却物料加热到设定温度。
工艺要求热物料温度的
，而且不能发生过热情况，以免造成生产事故。
（1）试设计一个简单控制系统，实现热物料的温度控制，在图中画出控制方案图。
（2）确定调节阀的气开、气关形式，并说明原因。
（3）确定调节器的正、反作用方式，必须有详细的分析过程。
（4）确定调节器的调节规律。
4、一个如图所示的换热器，用蒸汽将进入其中的冷水加热到一定温度，生产工艺要求热水温度维持恒定（Δθ≤±1℃），而且不能发生过热情况。
（1）试设计一简单温度控制系统，在图中画出控制方案图，并画出其方框图。
（2）确定调节阀的气开、气关形式，并说明原因。
（3）确定调节器的正、反作用方式，必须有详细的分析过程。
（4）确定调节器的调节规律。
5、在某生产过程中，通过加热炉对冷物料加热，根据工艺要求，需对热物料出口温度进行严格控制。
对系统分析发现，主要扰动为燃料压力波动。
（1）试设计一个热物料出口温度的串级控制系统，在图中画出控制方案图。
（2）为保证设备安全，炉温不能过高，确定调节阀的气开、气关形式。
（3）确定两台调节器的正反作用方式，必须有详细的分析过程。
（4）确定两台调节器应选择什么调节规律。
6、如图所示的氨冷器，用液氨冷却铜液，要求出口铜液温度恒定。
为保证氨冷器内有一定的汽化空间，避免液氨带入冰机造成事故，采用温度―液位串级控制。
要求：
（1）此串级控制系统的主副被控变量各是什么？
（2）在图中画出该串级控制方案图。
（3）确定气动调节阀的气开气关形式，并说明原因。
（4）确定主副调节器的正反作用，必须有详细的分析过程。
7、如图所示为一管式加热炉，由于工艺对原油出口温度控制精度要求很高，单回路控制满足不了要求，需采用原油出口温度与炉膛温度串级控制系统。
要求：
（1）画出该串级控制系统方案图。
（2）工艺要求原油出口温度不能发生过热情况，试选择调节阀的气开、气关形式，并说明原因。
（3）确定主、副调节器的正、反作用方式，必须有详细的分析过程。
（4）画出该控制系统的方框图。
8、如图所示的反应釜进行的是放热反应，而釜内温度过高会发生事故，因此采用夹套通冷却水来进行冷却，以带走反应过程中所产生的热量。
由于工艺对反应釜内温度控制精度要求很高，单回路控制满足不了要求，需用复杂控制方案。
要求：
（1）当冷却水压力波动是主要干扰
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