过控复习资料

1过控复习资料一、填空、选择、判断1、一个过程控制系统主要由被控对象、检测元件、变送器、调节器和调节阀等几部分组成，或者说一个过程控制系统由被控对象和检测控制仪表组成。2、闭环自动控制系统中，给定值R，测量值Z和偏差e三者之间的关系是e=R-Z3、集散控制系统的特点结构分散、控制分散、管理集中。4、定值控制系统是基于偏差进行控制的，而前馈控制系统是基于扰动进行控制的；前者是闭环控制，后者是开环控制。5、按过程控制系统的结构特点，过程控制系统可以分为反馈控制系统，前馈控制系统，复合控制系统。6、过程控制系统的控制过程多属慢过程、大惯性、非线性。7、仪表精度等级越高，价格越贵，维护要求也越高。8、精度是反映系统稳态误差大小的术语，精度越高，误差越小。9、弹性式压力表是利用弹性元件在被测介质的压力作用下产生弹性形变的原理而制成的；电气式压力表是将被测压力转化为电量的变化。10、活塞压力计的工作原理是静压平衡原理。11、使用热电偶测温时，冷端温度补偿的作用是保持冷端温度在0℃；使用补偿导线的作用是保持冷端温度恒定。使用热电阻测量温度时，应采用三线制接法。12、零点调整或零点迁移是调变送器输入输出特性的零点，包括零点正迁移和负迁移；量程调整是调变送器输入输出特性的斜率。（含义）13、差压式流量计是利用流体经过节流元件（孔板）前后产生的压力差来实现流量测量的（即节流原理）。安装孔板时，孔板中心必需和管道中心（轴线）重合，孔板端面与管道轴线垂直，孔板尖锐的一侧应迎着流向为入口侧。14、使用压力检测仪表测量压力时，为了保证测量精度，被测压力的最小值，一般应不低于仪表量程的1/3；在确定仪表量程时应留有余地，即测量较平稳压力时，压力表的上限值应为被侧压力最大值的4/3倍，测量波动较大压力时，压力表的上限值应为被侧压力最大值的3/2倍。15、电磁流量计既不是容积式流量计，也不是恒压降式流量计，而是一种速度式流量计。16、可燃气体报警探头不能用来检测氧气的浓度。17、红外线气体分析仪不能测量惰性气体和双原子分子气体。18、执行器按其能源型式可分为电动执行器、气动执行器、液动执行器三大类。19、电动执行机构可以看作一个比例环节，气动执行机构可以看作一个惯性2环节。20、气动执行器、电动执行器和液动执行器都是由执行机构和调节机构（阀）两部分组成；气动执行机构主要有薄膜式和活塞式两种结构形式。21、控制阀分为气开和气关两种，气关阀是有气便关，无气便开。22、调节阀的气开和气关型式决定于执行机构的正反作用和阀体的安装型式。23、正作用执行机构是输入气压信号增加时，阀杆向下移动；反之输入气压信号增加时，阀杆向上移动叫反作用执行机构。24、PID调节器的传递函数为)11()(sTsTsWDI，当TI=∞，TD=0，δ在任一中间位置，则调节器具有比例调节作用。在自动调节系统中可单独应用的是比例调节作用。25、积分时间愈大，积分作用愈弱，微分时间越大，微分作用越强。26、积分调节可消除余差，它是依据偏差是否存在来进行调节的。27、增大积分时间或增大比例度有助于提高系统的稳定性。比例度和放大倍数互为倒数。28、DDZ-Ⅲ型调节器由指示单元和控制单元两部分组成，它属于控制仪表。29、DDZ-Ⅲ型变送器的作用是将被测参数（温度、压力等）变换成统一的标准信号DC420mA、DC15V的仪表。30、PLC是可编程序控制器，PWM是可编程序调节器，DCS是集散控制系统31、控制系统中调节器正、反作用确定的根据是使闭环系统构成负反馈。32、化工生产过程控制大多采用定值调节系统。33、串级调节系统进行参数整定时，应先整定副回路，再整定主回路。34、分程控制系统是由一个调节器的输出信号同时控制两台以上的调节阀，这两个调节阀工作在不同的信号区间。35、过程控制系统投运顺序：检测系统投入运行、调节阀手动遥控、控制器投运。二、简答题（包括简单计算）1、某温度计的测温范围为08000，对应其测温范围的指针最大角位移为2700C，该温度计的灵敏度是多少？2、某温度仪表的测量范围为02000C，在正常工作情况下进行数次测量，其误差分别为：-0.20C、00C、0.10C、0.30C，该仪表的精度多少？精度等级属于哪一级？（我国自动化仪表的精度等级有0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等）3、利用铂铑30-铂铑6热电偶测量某介质温度，其冷端温度为100，测得热电动势为0.221mV，求该介质的实际温度。-2000200400600800ΔP（KPa）P出(KPa)10020CAB34、在分程控制中使用的两只调节阀的最大流通能力分别为CA=4，CB=100，其可调范围为RA=RB=30，当把两个调节阀当作一个调节阀使用时，试计算其可调范围。5、何谓自衡过程和非自衡过程？如图所示为某单容水箱液位开环控制阶跃响应特性，试问其为自衡过程还是非自衡过程？其液位初始值h0=12cm。在t0=2s时给系统突加阶跃扰动量x0=5，稳态时液位达到h()=18cm，试确定该单容水箱数学模型。6、何谓自衡过程和非自衡过程？如图所示为某被控过程的阶跃响应特性，试问其为自衡过程还是非自衡过程？并写出其数学模型。（设被控过程为一阶加滞后，且所加的阶跃信号幅值为x0=5）7、为什么前馈控制常与反馈控制构成前馈-反馈控制系统？如图为前馈-反馈控制系统，试求前馈控制规律Gd(s)。8、若被控过程的数学模型为ssesesW56.2012.35)(0，试设计Smith预估补偿器，并h0=121416t（s）h（cm）h()=18246810120113ty1554用系统框图表示此预估补偿系统如何实现？9、电气阀门定位器有哪些作用？10、为什么压力、流量的调节一般不采用微分规律？温度、成分调节多采用微分规律？11、按给定值信号的不同，过程控制系统可以分为哪几类？各自的特点是什么？12、确定控制器正反作用方式的原则与步骤。13、什么是控制通道和扰动通道？过程控制系统对它们的要求（K、T、τ）是什么？14、过程计算机控制系统相对于连续过程控制系统，它的特点是什么？15、串级控制系统的特点是什么？16、简单控制系统由哪几部分组成？各部分作用是什么？三、分析题1、精馏塔可以分离出较纯组分的产品，工艺要求塔釜温度控制在某范围内，蒸汽压力为主要扰动，故设计如图所示系统流程图。要求：1）指出该系统为何种控制系统？并绘出结构框图。2）指出控制量和被控量。3）确定调节阀的气开、气关形式及各调节器的正、反作用方式。2、如图所示某造纸厂网前箱温度控制系统。纸浆用泵从储槽送至混合器，在混合器内用蒸汽加热至某一温度，经过立筛、圆筛除去杂质后送到网前箱，工艺要求网前箱温度恒定，此过程中纸浆流量波动为主要扰动，故设计成如图所示串级控制系统。要求：1）绘出系统结构框图。2）指出控制量、主被控量和副被控量。3）确定调节阀的气开、气关形式及主、副调节器的正、反作用方式。5TTTC热物料冷物料蒸汽热水AB3、如图所示为民用自来水消毒控制系统流程图，工艺要求氯气的注入量和自来水量保持一定的比例关系，故设计如图所示控制系统。要求：1）指出该系统为何种控制系统？并绘出结构图。2）指出主动量、从动量及比值器。3）确定调节阀的气开、气关形式及调节器的正、反作用方式。（氯气不能过多）4、在有些生产过程中，许多存放着石油化工原料的储罐都建在室外，为保证这些原料与空气隔绝，常采用罐顶充氮的方法，保持储罐内的氮气压力成微正压。当储罐内原料增加时，及时使罐内氮气适量排空，并停止充氮气，其控制系统设计如下。要求：1）指出该系统为何种控制系统？并绘出结构框图。2）指出控制量和被控量。3）确定各调节阀的气开、气关形式及调节器的正、反作用方式。5、在某生产过程中，冷物料通过热交换器用热水和蒸汽对其进行加热，当用热水加热不能满足要求时，则再同时使用蒸汽加热，从而减少能源消耗，其温度控制系统设计如下。要求：1）指出该系统为何种控制系统？并绘出结构框图。2）指出控制量和被控量。3）确定各调节阀的气开、气关形式及调节器的正、反作用方式。66、如图为冷凝器温度前馈-反馈控制系统，工艺要求冷凝液温度不变。要求:1）绘出结构框图,并指出控制量、被控量及主要扰动量。2）确定调节阀的气开、气关形式及调节器的正、反作用方式。3）若实现完全补偿，确定前馈补偿器的传递函数。（冷凝器温度不宜过高）7、如图为炼油装置上加热炉的前馈-反馈控制系统，qB为燃料油流量，qF为进料流量，θ为加热炉出口温度，θ0为温度给定值，工艺要求保持加热炉出口温度θ恒定。要求：1）绘出结构框图,并指出控制量、被控量及主要扰动量。2）确定调节阀的气开、气关形式及调节器的正、反作用方式。3）若实现完全补偿，确定前馈补偿器的传递函数。8、在现代生活中，人们要求洗一个舒适的澡，根据各人对水温的的不同要求，可以分别调节如图所示水管中的热水量和冷水量，即当感到水温太高时，可以调节冷水量；当水温太低时，可以调节热水量，以满足各人对水温的要求。试设计一个分程控制系统，并简述其控制过程。△热水冷水TCCTTFTFFC^ΣqBBBBqFFθθ0B79、如图所示为用蒸汽加热的储槽加热器，进料量为q1，其初温为T1；出料量为q2，温度为T2。生产工艺要求储槽中的物料温度维持在某一值T上，当进料量q1不变，而初温T1波动较大时，试设计一个前馈-反馈过程控制系统，并确定全补偿时，前馈控制器的传递函数。（蒸汽不能过多）10、如图所示采用三个大容量的澄清池、过滤池和清水池进行污水处理，工艺要求控制清水池的水位稳定在某以高度上，在污水处理过程中污水流量经常波动，是诸干扰因素中最主要的一个扰动，要求：试设计一个串级控制系统四、计算题1、如图所示为两只水箱串联工作的双容过程，试求当其输入量为q1、输出量为q3时的数学模型。2、如上图所示为两只水箱串联工作的双容过程，试求当其输入量为q1、输出量为h2时的数学模型。3、已知对象传递函数为)5)(1(1)(0ssssW，试用稳定边界法整定比例调节∞T1T2q1q2T蒸汽澄清池过滤池清水池q1q2q3h1h2R1R2R38器的参数。4、已知对象传递函数为)2)(1(4)(0sssW，试用稳定边界法整定比例调节器的参数。5、已知模拟调节器的传递函数s08.0s17.01)s(Wc，采用数字PID算式实现，试分别写出相应的位置型PID和增量型PID算式（采样周期T=0.2s）。6、已知模拟调节器的传递函数s003.0s015.01)s(Wc，采用数字PID算式实现，试分别写出相应的位置型PID和增量型PID算式（采样周期T=0.2s）。