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过程控制工程试题一、填空题（每空1分，共20分）：1．随着控制通道的增益K0的增加，控制作用增强，克服干扰的能力最大，系统的余差减小，最大偏差减小。2．从理论上讲，干扰通道存在纯滞后，不影响系统的控制质量。3．建立过程对象模型的方法有机理建模和系统辨识与参数估计。4．控制系统对检测变送环节的基本要求是准确、迅速和可靠。5.控制阀的选择包括结构材质的选择、口径的选择、流量特性的选择和正反作用的选择。6．防积分饱和的措施有对控制器的输出限幅、限制控制器积分部分的输出和积分切除法。7．如果对象扰动通道增益fK增加，扰动作用增强，系统的余差增大，最大偏差增大。8．在离心泵的控制方案中，机械效率最差的是通过旁路控制。二、简答题（每题6分，共24分）：1、电气阀门定位器有哪些作用答：①改善阀的静态特性②改善阀的动态特性③改变阀的流量特性④用于分程控制⑤用于阀门的反向动作2.简述串级控制系统的设计原则。答：（1）副回路的选择必须包括主要扰动，而且应包括尽可能多的扰动；（2）主、副对象的时间常数应匹配；（3）应考虑工艺上的合理性和实现的可能性；（4）要注意生产上的经济性。3.简单控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：简单控制系统由一个被控对象，一个检测元件和变送器，一个调节阀和一个调节器组成。检测元件和变送器用于检测被控变量，并将检测到的信号转换为标准信号，输出到控制器。控制器用于将检测变送器的输出信号与设定值进行比较，得出偏差，并把偏差信号按一定的控制规律运算，运算结果输出到执行器。执行器是控制系统回路中的最终元件，直接用于改变操纵量，以克服干扰，达到控制的目的。4.前馈控制和反馈控制各有什么特点？为什么采用前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质？答:前馈控制的特点是:根据干扰工作;及时;精度不高,实施困难;只对某个干扰有克服作用.反馈的特点作用依据是偏差;不及时:精度高,实施方便,对所有干扰都有克服作用.由于两种控制方式优缺点互补,所以前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质.三、(10分)一个如图1所示的换热器,用蒸汽将进入其中的冷物料加热到一定温度,生产工艺要求热物料出口温度维持恒定(1T℃).试设计一简单温度控制系统,选择被控量和操纵量，画出其结构原理图，并选择调节器的控制规律。答：被控量为了流体出口温度，操纵量为蒸汽流量，调节器应选择PID调节规律。系统结构原理图如下图所示：四、(25分)图2为管式加热炉温度控制系统。试确定：1．这是一个什么系统？画出其方框图。2．调节阀的作用形式；主、副调节器的正反作用；3．分析系统的可能经受的扰动及主要扰动；4．简述进料流量增大时的控制过程；5．如果进料流量是注意扰动，上述系统应如何改进？答：1、这是个串级控制系统；系统方块图如下2、调节阀为气开式，副调节器应为反作用，主调节器也应为反作用3、可能经受的扰动有被加热物料的流量、温度、成分的变化，燃料油的管道压力、流量、成分的变化及环境温度的变化。主要扰动应该是燃料油管道压力的波动。4、若进入加热炉的进料流量发生变化而影响到炉出口温度变化时，则由主调节器首先起控制作用，此时副回路虽不能直接克服扰动，但副回路的存在改善了过程特性，缩短了控制通道，因此控制质量有所提高。副控制器执行器副对象主变量设定值主干扰主对象主控制器－+－+副干扰主测量、变送副测量、变送副变量副回路主回路凝液蒸汽TC5、此时应该选择炉膛温度作为副变量,组成串级控制系统,如下图所示:五、（11分）如图所示为锅炉液位双冲量控制系统。试问：当供水压力波动较大时该方案是否能够满足控制要求?说明理由.如果不能,请设计出改进的方案.答：当供水压力波动较大时，由于主要扰动没有能够及时的克服，所以该方案不能满足控制要求。此时应该选择供水流量作为副变量，以水位为主变量，蒸汽压力为前馈信号，组成前馈串级复合控制系统。改进的方案如右图所示六、（10分）在制药工业中，为了增强药效，需要对某种成分的药物注入一定量的镇定剂、缓冲剂，或加入一定量的酸、碱，使药物呈酸性或碱性。这种注入过程一般都在混合槽中进行。工艺要求生产药物与注入剂混合后的含量必须符合规定的比例，同时在混合过程中不允许药物流量突然发生变化，以免混合过程产生局部的化学副反应，为此设计如下图所示的控制系统。试分析：1图中停留槽的作用是什么？2图中有几个控制系统，分别是什么系统，各系统的作用如何？答:停留槽的作用是稳定药物流量,防止其发生急剧变化.图中共有两个控制系统,一个是停留槽液位与出口流量的均匀控制系统,是药物流量缓慢变化;另一个是药物与添加剂的比值控制系统,保持二者的比例关系.TCTC燃料油进料出料凝液蒸汽TCLC蒸汽汽包省煤器给水∑PCPFFC