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第1页共4页南昌大学2008～2009学年第一学期期末考试过程控制工程试卷B参考答案和评分标准一、填空题(每空1分，共20分)1.前馈-反馈控制系统；前馈-串级控制系统2.偏差；扰动（干扰）3.开关型；连续型；混合型4.线性阀；对数阀（等百分比）；快开阀；抛物线5.快速性；有效性；经济性；合理性6.调速；旁路7.能量平衡控制；约束条件控制；质量控制二、简答题(每题6分，共30分)1、答：当控制器处于积分饱和状态时，它的输出将达到最大或最小的极限值，该极限值已超出执行器的有效输入信号范围(对于气动薄膜控制阀来说，其有效输入信号范围一般为20～100kPa)。出现这种现象，对控制系统的工作是很不利的。因为当需要该控制器恢复工作状态(在取代控制系统中，控制器重新被选择器选中)时，它不能马上动作，必须待它的输出退出饱和区，返回到执行器的有效输入信号范围内后，才能使执行器开始动作。所以取代是不及时的，这样会对系统的工作带来严重的后果，甚至会造成事故。（4分）抗积分饱和的主要方法有限幅法和积分切除法等。（2分）2、答：前馈控制与反馈控制的主要区别有以下：反馈控制前馈控制1）控制的依据被控变量的偏差干扰量的大小2）检测的信号被控变量干扰量3）控制作用发生的时间偏差出现后偏差出现前4）系统结构闭环控制开环控制5）控制质量有差控制无差控制6）控制器通用PID专用控制器7）经济性和可靠性一种系统可克服多种干扰对每一种都要有一个控制系统（少1个扣1分）3、答：实现两个或两个以上的参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。通常为流量比值控制系统，用来保持两种物料的流量保持一定的比值关系。（2分）类型有：开环比值、单闭环和双闭环，以及变比值控制等。（4分）第2页共4页4、答：串级控制系统中副变量的选择原则是：(1)主、副变量间应有一定的内在联系，副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的变化；(2)通过对副变量的选择，使所构成的副回路能包含系统的主要干扰；（2分）(3)在可能的情况下，应使副回路包含更多的主要干扰，但副变量又不能离主变量太近；（2分）(4)副变量的选择应考虑到主、副对象时间常数的匹配，以防“共振”的发生（2分）5、答：所谓多冲量控制系统，是指在控制系统中，有多个变量信号，经过一定的运算后，共同控制一只执行器，以使某个被控的工艺变量有较高的控制质量。（4分）多冲量控制系统这个名称主要在锅炉的给水系统控制中应用比较广泛。（2分）三、分析题(共15分)解：1）控制阀A应选气开阀，则控制器应为反作用，B阀应选气闭。（3分）2）分程区域：为了保证安全，不使贮罐压力过高，能源中断时氮气阀A应该关闭，放空阀B打开，所以B阀应在小信号段，A阀在高信号段。（4分）3）系统方块图（4分）工作原理：A阀（充N2）采用气开式，B阀（放空）为气闭式，控制器为反作用。（1）向油罐注油时P↑→PC↓（0.06MPa）→A阀全关、B阀开→P↓；（2分）（2）从油罐抽油时P↓→PC↑（0.06MPa）→B阀全关、A阀开→P↑。（2分）四、计算题(共15分)解：1）控制系统的类型：两个双闭环比值控制系统的混合（2分）2）系统方块图（5分）第3页共4页（方块图中F1、F2、F3分别为天然气、水蒸汽和空气）3）天然气对水蒸气的比值系数：22'2max11max1311000.889311000snFKKF⎛⎞⎛⎞⎛⎞=×=×=⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠⎝⎠（4分）空气对水蒸气的比值系数：22'2max22max1.4311001.073314000anFKKF⎛⎞⎛⎞⎛⎞=×=×=⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠⎝⎠（4分）五、综合题(共20分)答：1）主要的控制系统：（12分）（1）锅炉汽包水位控制，作用：保持汽包内部的物料平衡，使给水量适应锅炉的蒸汽量，维持汽包中水位在工艺允许的范围内。（2）锅炉燃烧系统的控制，作用：a.满足燃烧所产生的热量，适应蒸汽负荷的需要；b.使燃料与空气量之间保持一定的比值，保证燃烧的经济性和锅炉的安全运行；c.使引风量和送风量相适应，保证炉膛负压在一定范围内。（3）过热蒸汽系统的控制，作用：使过热器出口温度保持在允许范围内，并保证管壁温度不超过工艺允许的温度。（4）锅炉水处理过程的控制，作用：避免污染。2）三冲量控制系统原理图（8分）第4页共4页