过程控制工程测试

《过程控制工程》课程测试试题一一、综合题（40分）1、过程控制系统是由______、______、______、______等环节组成。2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有_______、________、_______、_______、成份等控制系统。3、目前求取过程数学模型的方法有两种。其中一种是根据过程的内在机理，通过_____和_____等平衡关系，用________的方法求取过程的数学模型。4、控制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:干扰通道的时间常数愈大,对被控变量的影响____________;干扰通道容量滞后愈多,则调节质量____________;干扰通道的纯滞后对调节质量_______________________。5、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）。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，再加入积分作用的后，应_____________,才能使稳定性不变。7．某调节系统采用比例积分作用调节器，在加入微分作用以后，最大偏差A____余差C______调节时间ts______稳定性n_____。8．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；如果副回路采用差压法测流量，应采用_________装置补偿。9．简单均匀控制系统与液位定值控制系统的区别是—————————————————。10．防积分饱和的措施有哪三种：—————————————————————————。二、(10分)用DDZ-Ⅲ型仪表实现单闭环比值控制,若流量变送器(采用差压法测流量)量程为:G1max=5000kg/h,G2max=24000kg/h,工艺要求G1/G2=1/4,试绘制该控制系统原理图,并求出:(1)比值系数K=?(2)比值函数部件采用乘法器,求出相应的偏置电压V2=?(3)当G1=3000kg/h时,求出系统稳定后,G1、G2的变送器输出值。（注:DDZ-Ⅲ乘法器输入与输出关系为0V=14)1)(1(21VV三、（10分）如图所示压缩机分程控制系统中，正常工况时，通过调节V1的开度控制吸入罐的压力，为防止离心式压缩机的喘振，阀V1有最小开度V1min，当V1达到最小开度时如果吸入罐的压力仍不能恢复，则打开旁路控制阀V2。试确定压力调节器的正反作用方式，画出调节器输出与阀开度的关系曲线。四、（10分）如图所示压缩机选择性控制系统中，为防止吸入罐压力过低被吸瘪和防止压缩机喘振的双重目的，试确定该控制系统中调节阀V的气开气阀作用方式、控制器PC、FC的正反作用和选择器PY的类型。五、如图为某反应器带控制点的流程图。试问：(10分)(1)图中采用了哪些控制方案？(5分)(2)决定调节阀A、B的正反作用形式和调节器TC的作用方向，画出A和B的分程动作图。(10分)F1CF2CTC蒸汽A冷水B物料甲物料乙（20分）某工厂设计一台高压锅炉,作为全厂透平机和其它工艺设备的能源,该锅炉同时使用瓦斯气和燃料油为燃料,瓦斯气来多少,用多少,流量不稳定,最多只能提供所需能量的1/3左右,对于这样一台锅炉,你认为应设计哪些调节系统(不包括报警,联锁系统);并表明所有调节器,调节阀的作用型式。(注:要求调节系统的方案设计,应画在下面工艺流程图上。)《过程控制工程》课程测试试题二二、填空题（40分）1．控制系统引入积分作用是为了（）,但积分的引入会使系统（）,引入微分作用是为了（）。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（）。2.被调介质流过阀门的相对流量(Q/Qmax)与阀门相对行程(l/L)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。调节阀的流量特性有（）、（）和（），流量特性的选择主要是与（）相匹配。3.与单回路控制系统相比，串级调节系统具有以下三个特点：①();②();③()。4.控制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:干扰通道的时间常数愈大,对被控变量的影响();干扰通道容量滞后愈多,则调节质量();干扰通道的纯滞后对调节质量()。5．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（）,工作频率（）;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（）。6．某控制系统出现下述情况,为了获得最佳调节质量应采用什么控制算法来解决。(1)调节通道时间常数过小,应当（）;(2)调节通道时间常数过大,应当（）;(3)调节通道有较大的纯滞后,应当（）;(4)调节通道时间常数大于干扰通道的时间常数,应当（）。7.什么叫积分饱和（）？积分饱和对调节系统有什么的影响（）。8.定值调节系统是按（）进行调节的,而前馈调节系统是按（）进行调节的;前者是（）环调节,后者是（）环调节。二、(10分)试述下图所示离心式压缩机两种控制方案的特点,它们在控制目的上有什么不同?如果调节器采用PI作用,应采取什么措施(示意在图上)?（a）(b)三、(10分)如图所示一种乙稀精馏塔,塔底的选择性调节方案。2C丙稀气体用作为塔底在沸器的加热剂,释热后的丙稀呈液态,回收重复使用。改变再沸器传热量是用改变其传热面积来实现的,为此需要在排液管上安装调节阀,以控制再沸器丙稀测的凝液液面。为保证安全生产防止气态丙稀由液管中排出,设制了软保护系统,试确定调节器FC、TC及选择器,调节阀的作用型式;并说明实施时应注意的问题。四、(20分)如图所示比值控制系统，乘法器采用DDZ-Ⅲ气动仪表来实现，其乘法器运算已知：G1max=3600kg/h,G2max=2000kg/h；当系统稳定时测得：P1=16mA,P2=12mA，试计算该比值控制系统的（1）工艺操作比值k；（2）仪表比值系数K；（3）乘法器设定信号Ik。五、（20分）今有一个加热炉(如图所示)，原料油的出口温度单回路调节，无法满足工艺生产的要求，为此必须采用复杂控制系统。（a)当燃料油阀前压力为主要干扰时，应采用何种复杂控制系统？（b)当燃料油的热值为主要干扰时，应采用何种复杂控制系统？（c）当原料油流量为主要干扰时，应采用何种复杂控制系统？（d）工艺要求严格控制加热炉出口温度T,且又要避免加热炉的回火事故,应采用何种复杂控制系统？（要求：以上控制方案都示意在图上）《过程控制工程》课程测试试题三三、填空题（20分）１、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。2、串级控制系统能迅速克服进入（）回路的扰动，改善（）控制器的广义对象特性，容许（）回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系统的控制品质。二、（15分）已知一个2×2相关系统的传递函数矩阵为2.05.04.03.0，试计算该系统的相对增益矩阵，说明配对是否合理？然后按静态解耦方法进行解耦，求取静态解耦装置的数学模型。要求的目标矩阵为2.0003.0D三、（20分）前馈控制适用于什么场合？为什么它常与反馈控制构成前馈—反馈控制系统？对于扰动至测量值通道的传递函数为，控制作用对测量通道的传递函数为的前馈—反馈控制系统，试求前馈控制数学模型。四、（15分）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。设计控制乙的单闭环比值控制系统，画出流程图并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。五、（20分）如图示的加热炉，采用控制燃料气的流量来保证加热炉出口温度恒定。１．总进料量是主要扰动且不可控扰动时，设计合理的控制方案，画出其原理图和方框图，并作简要说明。２．当燃料气阀前压力是主要扰动且不可控扰动时，设计合理的控制方案，并作简要说明。《过程控制工程》课程测试试题一答案一、（40分）1题、（4分）回答要点：①控制器②执行器③测量变送④被控过程2题、（4分）回答要点：①压力②流量③液位④温度2题、（4分）回答要点：①物料②能量③机理建模4题、（4分）回答要点：①愈弱②愈好③无影响5题、（4分）回答要点：大于6题、（4分）回答要点：①减小调节器的放大倍数。7题、（4分）回答要点：①减小②不变③缩短④提高8题、（4分）回答要点：①PID②PI③P④开方器9题、（4分）回答要点：区别主要三条：①调节目的不同；②调节器参数整定不同；③工艺过程不同。10题、（4分）回答要点：三条措施是：①采用外反馈法；②采用限幅器的方法；③仪表内部线路切除。二、（20分）回答要点：①21max212max()GGkGG=0.64；②2410.64413.56VkV；③223000()1649.765000PmA，2130004()164824000PmA。三、（10分）回答要点：①PC1采用反作用；②V1采用气关阀；V2采用气开阀；③控制器输出与阀开度的关系曲线四、（10分）回答要点：①PC1采用正作用；②FC1采用正，调节阀采用气关阀；③选择器采用低选器。五、（20分）①锅炉汽包水位控制采用“双冲量控制系统”；②锅炉蒸汽出口温度控制采用“减温器出口温度与过热蒸汽出口温度串级控制系统”；③锅炉炉膛负压控制采用“瓦斯气前馈加反馈控制系统”；④锅炉燃烧系统控制采用“燃料与空气比值控制系统”。⑤锅炉燃烧系统控制采用“燃料油与瓦斯气分程控制系统”由于本题涉及知识面广，只要能按照以上方案设计大体要求即可得分。《过程控制工程》课程测试试题二答案（答案要注明各个要点的评分标准）一、（40分）1题、（5分）回答要点：①消除余差②不稳定③克服容量滞后④减小放大倍数2题、（5分）回答要点：①流量特性②理想特性③工作特性④线性、等百分比、快开；⑤广义对象3题、（5分）回答要点：①对于进入副回路的干扰有很强的克服能力；②提高了工作频率；③具有鲁棒性。4题、（5分）回答要点：①影响小②变好③无影响5题、（5分）回答要点：①慢②低③振荡④变差6题、（5分）回答要点：①采用PI②采用PD③采用Simth预估补偿器④采用串级控制系统等7题、（5分）回答要点：①调节器输出超出范围达到饱和；②是调节阀不能及时改变输出，造成事故。8题、（5分）回答要点：①偏差；②干扰；③闭环；④开环。二、（10分）回答要点：①（a）图表示压缩机的出口流量控制系统（b）图标是压缩机的防喘振控制系统；②采用外反馈法防止压缩机的喘振。三、（10分）回答要点：①LC采用正作用，FC采用反作用，TC采用反作用；②调节阀采用气开阀，选择器采用低选器。③采用外反馈法防积分饱和。四、（10分）回答要点：①211max()16416GmAG，1336004G222max()16412GmAG，2120002G210.43GkG②21max212max()0.75GGkGG③(164)(124)41016kImA五、（20分）①采用“燃料油流量与出口温度串级控制”；②采用“炉膛温度与与出口温度串级控制系统”；③采用“原油量加出口温度前馈加反馈控制系统”；④采用“出口温度与燃料量及阀后压力串级选择控制系统”。由于本题涉及知识面广，只要能按照以上方案设计的大体要求即可得分。《过程控制工程》课程测试试题三答案（答案要注明各个要点的评分标准）一、（20分）①（10分）定值控制系统是按（偏差）进行控制的，而前馈控制是按（扰动）进行控制的；前者是（闭）环控制，后者是（开）环控制。前馈控制一般应用于扰动（可测）和扰动（显著）与扰动（频繁）的场合。②（10分）串级控制系统能迅速克服进入（副）回路的扰动，改善（主）控制器的广义对象特性，容许（副）回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系统的