过程控制系统与仪表练习题

第1章思考题与习题1-1过程控制有哪些主要特点？解答：1-2什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？解答：1-4说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？解答：1-5什么是定值控制系统?解答：1-6什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？解答：1-7试说明定值控制系统稳态与动态的含义。为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性？解答：1-8评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些？各自的定义是什么？解答：。第2章思考题与习题2-3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？解答：12-5有两块直流电流表，它们的精度和量程分别为1)1.0级，0～250mA2）2.5级，0～75mA现要测量50mA的直流电流，从准确性、经济性考虑哪块表更合适？2-11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？2-12试简述弹簧管压力计的工作原理。现有某工艺要求压力范围为1.2±0.05MPa，可选用的弹簧管压力计精度有1.0、1.5、2.0、2.5和4.0五个等级，可选用的量程规格有0～1.6MPa、0～2.5MPa和0～4MPa。请说明选用何种精度和量程（见附录E）的弹簧管压力计最合适？2-19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？2-22电磁流量计的工作原理是什么？它对被测介质有什么要求？2-24超声波流量计的特点是什么？2-28超声波液位计适用于什么场合？2第3章习题与思考题3-1什么是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？3-3比例控制为什么会产生余差？3-4试写出积分控制规律的数学表达式。为什么积分控制能消除余差？3-5什么是积分时间？试述积分时间对控制过程的影响。3-7比例控制器的比例度对控制过程有什么影响？调整比例度时要注意什么问题？3-9试写出比例、积分、微分（PID）三作用控制规律的数学表达式。3-10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？3-12DDZ-Ⅲ型控制器的软手动和硬手动有什么区别？各用在什么条件下？3-14PID调节器中，比例度P、积分时间常数IT、微分时间常数DT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IT取∞、DT取0，分别代表调节器处于什么状态？第4章思考题与习题4-1气动调节阀主要由哪两部分组成？各起什么作用？4-2试问调节阀的结构有哪些主要类型？各使用在什么场合？34-4什么叫调节阀的理想流量特性和工作流量特性？常用的调节阀理想流量特性有哪些？4-8什么叫气动调节阀的气开式与气关式？其选择原则是什么？4-9蒸气加热器对物料进行加热。为保证控制系统发生故障时，加热器的耐热材料不被烧坏，试确定蒸气管道上调节阀的气开、气关形式。4-11试述电/气转换器的用途与工作原理。4-14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？第5章思考题与习题5-1什么是被控过程的数学模型？5-2建立被控过程数学模型的目的是什么？过程控制对数学模型有什么要求？5-3建立被控过程数学模型的方法有哪些？各有什么要求和局限性？5-4什么是流入量？什么是流出量？它们与控制系统的输入、输出信号有什么区别与联系？5-5机理法建模一般适用于什么场合？5-6什么是自衡特性？具有自衡特性被控过程的系统框图有什么特点？5-7什么是单容过程和多容过程？45-9对图5-40所示的液位过程，输入量为1Q，流出量为2Q、3Q，液位h为被控参数，水箱截面为A，并设2R、3R为线性液阻。（1）列写液位过程的微分方程组；（2）画出液位过程的框图；（3）求出传递函数)()(1sQsH解答：5-10以1Q为输入、2h为输出列写图5-10串联双容液位过程的微分方程组，并求出传递函数)()(12sQsH。5-13应用直接法测定阶跃响应曲线时应注意那些问题？解答：P139（1）合理地选择阶跃输入信号的幅度（2）试验时被控过程应处于相对稳定的工况（3）要仔细记录阶跃曲线的起始部分（4）多次测试，消除非线性5-15实验测得某液位过程的阶跃响应数据如下：st01020406080100140180250300400500600…cmh000.20.82.03.65.48.811.814.416.618.419.219.6…当阶跃扰动为%20时：（1）画出液位的阶跃响应曲线；（2）用一阶惯性环节加滞后近似描述该过程的动态特性，确定K、T、。解答：略第6章思考题与习题6-1简单控制系统由几个环节组成？6-2简述控制方案设计的基本要求。56-3简单归纳控制系统设计的主要内容。6-4过程控制系统设计包括哪些步骤？6-7当被控过程存在多个时间常数时，为什么应尽量使时间常数错开？6-9调节阀口径选择不当，过大或过小会带来什么问题？正常工况下，调节阀的开度在什么范围比较合适？6-10选择调节阀气开、气关方式的首要原则是什么？6-11调节器正、反作用方式的选择依据是什么？6-12在蒸气锅炉运行过程中，必须满足汽-水平衡关系，汽包水位是一个十分主要的指标。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，为此设计如图6-28所示的液位控制系统。试确定调节阀的气开、气关方式和调节阀LC正、反作用；画出该控制系统的框图。解答：见图2－286-13在如图6-29所示的化工过程中，化学反应为吸热反应。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。为此设计如图6-29所示的温度控制系统。试确定调节阀的气开、气关方式和调节阀的TC正、反作用；画出该控制系统的框图。解答：6-22如图6-30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CT1，而且不能发生过热情况，以免造成生产事故。试设计一个简单控制系统，实现热物料的温度控制，并确定调节阀的气开、气关方式，调节器的正反作用方式，以及调节器的调节规律。