过程控制复习资料

闭环控制系统和开环控制系统有什么不同？答：开环控制系统中控制装置与被控对象之间只有顺向作用，而无反向联系；开环控制系统较为简单不能保证消除误差，抗干扰能力差，控制精度不高。

闭环控制系统的输出信号通过反馈环节返回到输入端；根据偏差控制被测量可以偏差减小或消除，闭环系统较为复杂，闭环控制系统使系统的稳定性变差。

自动控制系统主要哪几部分组成？各组成部分在系统中的作用是什么？答：一般自动控系统包括被控对象，检测变送单元，控制器、执行器1、被控对象：是植被控制的工业设备或装置。

2、检测变送单元：测量被控变量，并按一定规律将其转化为标准信号，输出作为测量值，即把被控变量转化为测量值。

3、控制器：被控变量的测量值与设定值进行比较得出的偏差信号，并控制某种预定的控制变量进行运算，给出控制信号。

4、执行器：接收控制器送来的控制信号直接改变操纵变量按设定值的不同自动控制系统可以分为哪几类？答：按设定值的不同，将自动控制系统分为三大类1、定值控制系统2、随动控制系统3、程序控制系统对系统运行的基本要求是什么？过程控制系统的单项性能指标有哪些？他们分别表示了对系统哪一方面的性能要求？答：基本要求包括静态和动态两个方面，一般可以归纳为稳准快，过渡过程的单项性能指标1、衰减比n放映了系统的稳定性2、超调量与最大动态偏差Emax，衡量过渡过程动态准确性3、回复时间Ts衡量控制系统快速性4、余差描述静态准确性的指标一阶自衡非振荡过程的特性参数有哪些（过程特性的一般分析）？各有何物理意义？答：一阶自衡非振荡过程的特性参数有K、T、To K：放大系数T：时间常数To:纯滞后时间什么是控制器的控制规律，常规控制的基本控制规律有哪些？他们各有什么特点？答：控制器的控制规律是指控制器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律常规控制器的基本控制规律有比例控制P积分控制I和微分控制D各种控制规律的特点：1、比例控制规律，控制速度很快，输出输入成正比，不具备消除偏差的性质是有差调节。

过程控制复习资料* 过程控制系统课后习题解答(不完全版注：红⾊为未作答题⽬)1.1过程控制系统中有哪些类型的被控量？答：被控量在⼯业⽣产过程中体现的物流性质和操作条件的信息。

如：温度、压⼒、流量、物位、液位、物性、成分。

1.2过程控制系统有哪些基本单元组成？与运动控制系统有⽆区别？答：被控过程或对象、⽤于⽣产过程参数检测的检测仪表和变送仪表、控制器、执⾏机构、报警保护盒连锁等其他部件构成。

过程控制系统中的被控对象是多样的，⽽运动控制系统是某个对象的具体控制。

1.3简述计算机过程控制系统的特点与发展。

答：特点：被控过程的多样性，控制⽅案的多样性，慢过程，参数控制以及定值控制是过程控制系统的主要特点。

发展：⼆⼗世纪六⼗年代中期，直接数字控制系统(DDC )，计算机监控系统(SCC );⼆⼗世纪七⼗年代中期，标准信号为4?20mA 的DDZ 川型仪表、DCS 、PLC ;⼋⼗年代以来，DCS 成为流⾏的过程控制系统。

1.4衰减⽐n 和衰减率①可以表征过程控制系统的什么性能？答：⼆者是衡量震荡过程控制系统的过程衰减程度的指标。

1.5最⼤动态偏差与超调量有何异同之处？答：最⼤动态偏差是指在阶跃响应中，被控参数偏离其最终稳态值的最⼤偏差量，⼀般表现在过渡过程开始的第⼀个波峰，最⼤动态偏差站被控量稳态值的百分⽐称为超调量，⼆者均可作为过程控制系统动态准确性的衡量指标。

2.2通常描述对象动态特性的⽅法有哪些？答：测定动态特性的时域⽅法；测定动态特性的频域⽅法；测定动态特性的统计相关⽅法。

2.4单容对象的放⼤系数 K 和时间常数T 各与哪些因素有关，试从物理概念上加以说明，并解释 K , T 的⼤⼩对动态特性的影响？答： T 反应对象响应速度的快慢，T 越⼤，对象响应速度越慢，动态特性越差。

K 是系统的稳态指标，K 越⼤，系统的灵敏度越⾼，动态特性越好。

2.5对象的纯滞后时间产⽣的原因是什么？答: 被控参数位置有⼀段距离，产⽣纯滞后时间。

3－6 什么是直接参数和间接参数？这两者有什么关系？选择被控参数应遵守哪些基本原则？答：问题一：直接参数是指直接反映生产过程中产品的产量和质量的参数。

间接参数是间接反映产品产量和质量的参数。

问题二：间接参数与直接参数有单值的函数对应关系。

问题三：１）选择对产品的产量和质量、安全生产、经济运行和环境保护具有决定性作用的、可直接测量的工艺参数为被控参数２)当不能用直接参数作为被控参数时,应该选择一个与直接参数有单值函数关系的间接参数作为被控参数３)被控参数必须具有足够高的灵敏度４）被控参数的选取，必须考虑工艺过程的合理性和所使用仪表的性能3－7选择控制参数时，为什么要从分析过程特性入手?为什么选过程控制通道的放大系数K0要适当大一些,时间常数T0要小一些，而扰动通道K f要尽可能小一些，T f要大？答:问题一：在生产过程中往往有几个参数可作为控制参数，选择不同的控制参数,就相当于选择不同的过程特性，而过程的动态、静态特性直接影响着控制系统的稳态性能、动态性能和暂态性能.问题二：控制通道的静态放大系数K0越大,表示控制作用越灵敏，克服扰动的能力越强，控制效果越显著.时间常数T0的大小反映了控制作用的强弱，反映了控制器的校正作用克服扰动对被控参数影响的快慢。

若控制通道时间常数T0太大,则控制作用太弱，被控参数变化缓慢，控制不能及时，系统过渡过程时间长，控制质量下降，所以希望T0要小一些.扰动通道K f越大则系统的稳态误差也越大，这表示在相同的阶跃扰动作用下,稳态下被控参数将偏离给定值越大，这样显著地降低控制质量，所以选择K f要尽可能小一些。

时间常数T f的增大，扰动作用于控制回路的过渡时间加长，但是由于过渡过程乘上一个1/T f的数值，使整个过渡过程的幅值减小T f倍，从而使其超调量随着T f的增大而减小，因而T f要大。

3－9在过程控制系统设计中，测量变送中常遇到的有哪些主要问题？怎样克服或尽量减小纯滞后、测量滞后及信号传送迟延问题？答：问题一：常遇到两种问题：1、有些检测和变送器有一定的时间常数，将造成所谓的测量滞后和传送滞后问题；2、有些测量变送器的阻尼较小，测量信号中将叠加大量高频噪声信号，将引起控制质量恶化的问题。

过程控制复习重点热点偶：当两种不同的导体或半导体连接时，若两个接点温度不同，回路中会出现热电动势，并产生电流；通常将一端温度T0维持恒定，称为冷端或自由端。

另外一端放在需要测温的地方，称为热端或工作端。

温度补偿:只有当热电偶冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数;热电偶的冷端温度补偿：只有将冷端温度保持为0℃，或者进行一定的修正才能得到准确的测量结果。

热电阻：在中、低温区，热电偶输出的热电动势很小；而在中、低温区，用热电阻比用热电偶做为测温元件时的测量精确度更高；热电阻特点：性能稳定、测量精度高，一般可在-270～900℃范围内使用（推荐在150℃以下时选用）。

1习题1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种什么热电偶的分度号在什么情况下要使用补偿导线答:a.当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时,若两个接点温度不同,回路中就会出现热电动势,并产生电流.b.铂极其合金,镍铬-镍硅,镍铬-康铜,铜-康铜.c.分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列.d.在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时,自动补偿冷端温度变化,以保证测量精度,为了节约,作为热偶丝在低温区的替代品.1-2热电阻测温有什么特点为什么热电阻要用三线接法答:a.在-200到+500摄氏度范围内精度高,性能稳定可靠,不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低,存在非线性.b. 在使用平衡电桥对热电阻进行测量时,由电阻引出三根导线,一根的电阻与电源E相连接,不影响电桥的平衡,另外两根接到电桥的两臂内,他们随环境温度的变化可以相互抵消.（在中、低温区，热电偶输出的热电动势很小；而在中、低温区，用热电阻比用热电偶做为测温元件时的测量精确度更高；热电阻特点：性能稳定、测量精度高，一般可在-270～900℃范围内使用（推荐在150℃以下时选用）。

）1-3说明热电偶温度变送器的基本结构.工作原理以及实现冷端温度补偿的方法.在什么情况下要做零点迁移答:a.结构:其核心是一个直流低电平电压-电流变换器,大体上都可分为输入电路.放大电路及反馈电路三部分.b.工作原理:应用温度传感器进行温度检测其温度传感器通常为热电阻,热敏电阻集成温度传感器.半导体温度传感器等,然后通过转换电路将温度传感器的信号转换为变准电流信号或标准电压信号.c.由铜丝绕制的电阻Rcu安装在热电偶的冷端接线处,当冷端温度变化时,利用铜丝电阻随温度变化的特性,向热电偶补充一个有冷端温度决定的电动势作为补偿.桥路左臂由稳压电压电源Vz(约5v)和高电阻R1(约10K欧)建立的恒值电流I2流过铜电阻Rcu,在Rcu上产生一个电压,此电压与热电动势Et串联相接.当温度补偿升高时,热电动势Et下降,但由于Rcu增值,在Rcu两端的电压增加,只要铜电阻的大小选择适当,便可得到满意的补偿.d.当变送器输出信号Ymin下限值(即标准统一信号下限值)与测量范围的下限值不相对应时要进行零点迁移.1-4什扰共模干扰为什么会影响自动化仪表的正常工作怎样才能抑制其影响么叫共模干扰和差模干扰为什么工业现场常会出现很强的共模干答:共模干扰:电热丝上的工频交流电便会向热电偶泄漏,使热电偶上出现几伏或几十伏的对地干扰电压,这种在两根信号线上共同存在的对地干扰电压称为~.差模干扰:在两根信号线之间更经常地存在电磁感应、静电耦合以及电阻泄漏引起的差模干扰.工业上会出现共模干扰是因为现场有动力电缆,形成强大的磁场.造成信号的不稳.共模干扰是同时叠加在两条被测信号线上的外界干扰信号,是被测信号的地和数字电压表的地之间不等电位,由两个地之间的电势即共模干扰源产生的.在现场中,被测信号与测量仪器间相距很远.这两个地之间的电位差会达到几十伏甚至上百伏,对测量干扰很大使仪表不能正常工作有时会损坏仪表.共模干扰在导线与地(机壳)之间传输,属于非对称性干扰,共模干扰幅度大.频率高.还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大.消除共模干扰的方法包括:(1)采用屏蔽双绞线并有效接地(2)强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽(3)布线时远离高压线,更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线(4)不要和电控锁共用同一个电源(5)采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV).2.1 什么是调节器的调节规律？PID 调节器的数学表达式是怎样的？比例、积分、微分三种调节规律有何特征？为什么工程上不用数学上理想的微分算式？规律：确定调节器的动态特性称为调节器的调节规律，是调节器的输入信号与输出信号之间的动态关系。

过控复习题库一、判断1、集散控制系统的特点是结构分散、控制集中。

（）2、设计数字控制器时，采样周期应远大于对象的时间常数。

（）3、串级控制系统主回路——随动控制系统，副回路——定值控制系统。

（）4、红外线气体分析仪可以测量双原子气体。

（）5、设计数字控制器时，采样周期应远大于对象的扰动周期。

（）6、对于非线性被控过程调节阀应选用直线特性。

（）7、使用热电耦测温时冷端温度补偿是对冷端温度 t000的补偿。

（）8、采用热电阻测量温度时，应采用三线制接法。

（）9、系统对控制通道的要求是放大系数要大、时间常数适当、纯滞后尽可能小。

（）10、气动执行机构可看做一个惯性关节。

（）11、过程控制系统投运顺序：控制器投运、检测系统投入运行、调节阀手动遥控。

（）12、对于由几个一阶环节组成的过程应尽量设法使几个时间常数相等。

（）13、PID控制中微分的作用是提高稳定性。

（）14、前馈控制是基于偏差控制的。

（）15、在分程控制中，调节阀流量特性的选择应尽量选用对数调节阀，且应有一定的重叠区。

（）16、串级控制系统调节器参数整定方法中，当主、副过程时间常数相差较大时，采用逐步整定法。

（）17、串级控制系统调节器参数整定原则：先副后主、先比例后积分。

（）18、PID控制中积分的作用是提高精度。

（）19、安装流量测量仪表时，节流件端面与管道轴线应垂直，孔板尖锐测应迎着流向。

（）20、红外线气体分析仪可以测量惰性气体。

（）21、微分调节可消除余差，它是依据偏差是否存在来进行调节的。

（）22、工程上比例度就是放大倍数。

（）23、在使用压力检测仪表时，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。

（）24、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。

（）25、纯滞后就是指容量滞后。

（）26、执行机构为正作用表示调节阀为气开式，和阀体安装无关。

（）27、比值控制是实现两种物料温度之比的控制。

（）28、静压式液位计是测量不可压缩液体高度的仪表。

1. 过程控制系统中，需要控制的工艺设备(塔、容器、贮糟等)、机器称为被控对象。

（√）2. 扰动量是作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。

（×）答案：扰动量是除操纵变量外作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。

3. 由调节器输出至被调参数间的所有环节称为干扰通道。

（×）答案：由调节器输出至被调参数间的所有环节称为调节通道。

4. 过程控制系统的偏差是指设定值与测量值之差。

（√）5. 由控制阀操纵，能使被控变量恢复到设定值的物料量或能量即为操纵变量。

（√）6. 按控制系统的输出信号是否反馈到系统的输入端可分为开环系统和闭环系统。

（√）7. 在闭环控制系统中，按照设定值的情况不同，可分为定值控制系统、前馈控制系统、程序控制系统。

（×）答案：在闭环控制系统中，按照设定值的情况不同，可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。

8. 在一个定值控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态，也即被控变量变化率等于零的状态，称为系统的动态。

（×）答案：在一个定值控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态，也即被控变量变化率等于零的状态，称为系统的静态，静态是一种相对静止状态。

9. 对一个系统总是希望能够做到余差小，最大偏差小，调节时间短，回复快。

（√）10. 时间常数越小，被控变量的变化越慢，达到新的稳态值所需的时间也越长。

（×）答案：时间常数越大，被控变量的变化越慢，达到新的稳态值所需的时间也越长。

11. 时间常数指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新稳态值的63.2 %所需要的时间。

（√）12. 对干扰通道时间常数越小越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易。

（×）答案：时间常数越大越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易。

13. 放大倍数K 取决于稳态下的数值，是反映静态特性的参数。

（√）14. 对于控制通道来说希望τ越大越好，而对扰动通道来说希望τ适度小点好。

第一章1.过程控制系统的组成调节器、调节阀、被控过程、检测变送2.过程控制系统的分类1）按系统的结构特点分类反馈控制系统、前馈控制系统、前馈—反馈控制系统2)按给定值信号的特点分类定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统3.过程控制系统的质量指标系统是衰减震荡的过程、衰减比和衰减率、余差、调节时间，峰值时间第二章1.数学模型的建立方法解析法：根据过程的内在机理，通过静态与动态物料平衡关系，建立数学模型的方法自衡过程和无自衡过程。

2.实验法a.阶跃响应法，试验时需要注意的问题1)试验测定前，被控过程应处于相对稳定的工作状态2)输入阶跃信号的幅值不能过大，也不能过小3)分别输入正负阶跃信号，并测取其响应曲线作对比4)在相同的条件下重复测试几次b.矩形响应法3.混合法第三章1.变送器的类型和特点差压变送器、温度变送器、流量变送器、液位变送器温度变送器的分类是直流毫伏变送器、热电隅温度变送器（热电效应）、热电阻温度变送器温度变送器的特点：（1）采用低漂移，高增益的运算放大器作为主要放大器，具有线路简单和良好的可靠性，稳定性及各项技术性能。

（2）在配热电隅和热电阻的变送器中采用线性化电路，使其输出电流I与被测温度呈线性关系，测量精度高（3）线路中采用了安全火花防暴技术措施，可用于易燃易爆场合（4）采用DC24V集中供电，实现了二线制接线方式液位变送器迁移的原因：差压变送器安装位置与容器液相取压点不在同一个平面上。

2.仪表的选择1)量程的选择2）仪表等级的选择3.仪表的应用1）零点的调整：将变压器的测量起始点由零点迁移到某一点正值或负值2)量程的调整的目的：使变压器输出的信号的上限值Ymax与输入测量信号上限值Ymax相对应。

意义：工程应用中变送器进行零点迁移与量程调整可以提高其灵敏度。

第四章1.理解调节器在控制系统的工作原理2.调节器的分类1）按使用的能源：气动调节器和电动调节器2）按结构形式来分：基地式调节器、单元组合调节器、组装式调节器3）按信号类型：模拟调节器和数字式调节器3.调节器作用方式的选择4.调节规律对控制系统的影响PID调节器参数对系统的影响1）比例度是反映比例控制作用强弱的一个参数。

1、过程控制是根据工业生产过程的特点，采用测量仪表执行机构计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程系统，实现工业生产过程自动化。

2、过程控制有多种方案，包括单回路控制系统前馈控制系统3、控制系统按照结构特点可分为反馈控制系统前馈控制系统复合控制系统。

按给定值信号特点分为定值控制系统、随动控制系统。

4、防爆技术的种类包括隔爆型本安型正压型油浸型充砂型等5、过程控制中压力检测方法有应变片式，压阻式，弹性式，液柱式。

6、半导体热敏电阻包括正温度系数PTC 负温度系数NTC 临界温度电阻CTR。

7、节流流量计基于节流变压降原理，由节流件、导压管及差压检测仪表组成。

8：物位测量方法静压式浮力式电气式超声波式。

9：过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模。

10调节阀由阀芯阀体组成《11调节阀的流量特性有直线流量特性、对数（等百分比）流量特性、抛物线流量特性和快开流量特性四种。

12：DCS的设计思想是控制分散、管理集中。

13：在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭环比值控制和变比值控制三种。

14、Smith预估补偿原理是预先估计出被控过程的数学模型，然后将预估器并联在被控过程上，使其对过程中的纯滞后进行补偿。

15、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环节组成。

16、仪表的精度等级又称准确等级，通常用引用误差作为判断仪表精度等级的尺度。

17、过程控制系统动态质量指标主要有衰减比n 、超调量σ和过渡过程时间ts。

静态质量指标有稳态误差ess。

18、真值是指被测变量本身所具有的真实值，在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。

19、绝对误差是指仪表输出信号所代表的被测值与被测参数真值之差20、引用误差是绝对误差与仪表量程的百分比。

21、^22、调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀、和液动调节阀三大类23、积分作用的优点是可消除稳态误差（余差），但引入积分作用会使系统稳定性下降。

过程控制的特点：1、控制对象复杂，控制要求多样2、控制方案丰富3、控制多属慢过程参数控制4、定值控制是过程控制的一种主要形式5、过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成系统阶跃响应的综合性能指标—偏差积分（偏差积分IE 、绝对偏差积分IAE 、平方偏差积分ISE 、时间与绝对偏差乘积积分ITAE ）不能保证控制系统具有合适的衰减率DDZ 定义：电动单元组合仪表变送器：将各种不同的检测信号转换成为标准信号输出压力测量的表示方法有绝对压力、表压、压差、负压流量：指单位时间内流过管道某一截面的流体数量，即瞬时流量流量按原理分有节流式、速度式、容积式、电磁式2-17 什么叫标准节流装置？试述差压式流量计测量流量的原理；并说明哪些因素对差压式流量计的流量测量有影响？解答：1）标准节流装置：包括节流件和取压装置。

2）原理：基于液体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。

3）影响因素：P47○1流量系数的大小与节流装置的形式、孔口对管道的面积比m 及取压方式密切相关；○2流量系数的大小与管壁的粗糙度、孔板边缘的尖锐度、流体的粘度、温度及可压缩性相关；○3 流量系数的大小与流体流动状态有关。

椭圆齿流量计精度最高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？解答：1）比例控制及时、反应灵敏，偏差越大，控制力越强；但结果存在余差。

2）积分控制可以达到无余差；但动作缓慢，控制不及时，不单独使用。

3）微分控制能起到超前调节作用；但输入偏差不变时，控制作用消失，不单独使用。

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？解答：P741）控制器的比例度P 越小，它的放大倍数p K 就越大，它将偏差放大的能力越强，控制力也越强，反之亦然，比例控制作用的强弱通过调整比例度P 实现。

2）比例度不但表示控制器输入输出间的放大倍数，还表示符合这个比例关系的有效输入区间。

过程控制系统知识点总结）一、概论1、过程控制概念：五大参数。

过程控制的定义：工业中的过程控制是指以温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。

2、简单控制系统框图。

控制仪表的定义：接收检测仪表的测量信号，控制生产过程正常进行的仪表。

主要包括：控制器、变送器、运算器、执行器等，以及新型控制仪表及装置。

控制仪表的作用：对检测仪表的信号进行运算、处理，发出控制信号，对生产过程进行控制。

3、能将控制流程图（工程图、工程设计图册）转化成控制系统框图。

4、DDZ -Ⅲ型仪表的电压信号制，电流信号制。

QDZ-Ⅲ型仪表的信号制。

它们之间联用要采用电气转换器。

5、电信号的传输方式，各自特点。

电压传输特点：1). 某台仪表故障时基本不影响其它仪表； 2). 有公共接地点；3). 传输过程有电压损耗，故电压信号不适宜远传。

电流信号的特点：1).某台仪表出故障时，影响其他仪表；2).无公共地点。

若要实现仪表各自的接地点,则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。

6、变送器有四线制和二线制之分。

区别。

1、四线制：电源与信号分别传送，对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求。

2、两线制：节省电缆及安装费用，有利于防爆。

活零点，两条线既是信号线又是电源线。

7、本安防爆系统的2个条件。

1、在危险场所使用本质安全型防爆仪表。

2、在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅，以限制流入危险场所的能量。

第一个字母：参数类型 T ——温度（Temperature ） P ——压力（Pressure ） L ——物位（Level ） F ——流量（Flow ） W ——重量（Weight ） 第二个字母：功能符号 T ——变送器（transmitter ） C ——控制器（Controller ） I ——指示器（Indicator ） R ——记录仪（Recorder ） A ——报警器（Alarm ）加热炉8、安全栅的作用、种类。

1、试述串级控制系统的的工作原理,它有哪些特点?2、某加热炉出口温度控制系统，经运行后发现扰动主要来自燃料流量波动，试设计控制系统克服之，如果发现扰动主要来自原料流量波动，应如何设计控制系统以克服之？画出带控制点工艺流程图和控制系统框图。

3、为什么一些液位控制系统中，减小控制器的增益反而使系统出现持续震荡，是从理论角度分析之。

4、液位均匀控制系统与简单液位控制系统有什么异同？那些场合需要采用液位均匀控制系统？5、某加热炉出口温度控制系统中，副被控变量是炉膛温度，温度变送器的量程都选用0--500℃，控制阀选用气开阀。

经调试后系统已经正常运行，后因副回路的的温度变送器损坏，该用量程为200--300℃的温度变送器，问对控制系统有什么影响？6、题5中，如果损坏的是主回路温度变送器，问改用量程为200--300℃的温度变送器，对控制系统有什么影响？如何解决？7、某反应器由A和B两种物料参加反应，已知，A物料时供应有余，B物料可能供用不足，他们都可测可控。

采用差压变送器和开方器测量它们的流量，工艺要求正常工况时，Fa=300Kg/h,Fb=600Kg/h,拟用DDZ-III型仪表，设计双闭环（相乘方案）控制系统，确定乘法器的输入电流，画出控制系统框图和带控制点的工艺流程图。

8、题7中，控制系统已正常运行，后因两台差压变送器均损坏，改用相同量程的变送器（注：量程能够满足工艺要求），试问控制系统应作什么改动？为什么？9、什么情况下前馈控制系统需要设置偏置信号？应如何设置？10、某加热炉出口温度控制系统，原采用出口温度和燃料油流量的串级控制方案，为防止阀后压力过高造成脱火事故，是设计有关控制系统，说明该控制系统是如何工作的？1．调节器的Kc值愈大，表示调节作用（），Ti值愈大，表示积分作用（），Td值愈大表示微分作用（）。

答案：越强;减弱;增强。

2．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）（）。

过程控制工程课程一单选题 (共39题，总分值39分 )1. 测量门的厚度，前10次测量得到平均值为9.5，第11次测量值为9.3，则第11次测量的误差为（）（1 分）A. -0.2B. 0.2C. 0.1D. 以上都不是2. 把一个BCD码转换为一个整数值的梯形图指令的操作码是（）（1 分）A. B-IB. I-BCDC. BCD-ID. I-R3. 差压流量计把差压转换成流量依据了（）（1 分）A. 波努利方程B. 流体连续行方程C. 以上都是D. 以上都不是4. 在管道上安装孔板时，如果将方向装反将会造成（）（1 分）A. 差压计倒指示B. 差压计指示变小C. 差压计指示变大D. 对差压计指示无影响5. 带相敏整流器交流电桥测量电感时，电源极性改变后，输出极性（）（1 分）A. 跟着改变B. 不会改变C. 由电感的变化方向决定D. 以上都不是6. 利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（）（1 分）A. 两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B. 两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C. 两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D. 两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片7. 光栅零点一般用来（）（1 分）A. 对光栅计数清零B. 标定绝对位置C. 运动方向识别D. 运动超程保护8. DS18B20是（）传感器。

（1 分）A. 温度B. 压力C. PH值D. 湿度9. OR指令的作用是（）（1 分）A. 用于单个常开触点与前面的触点串联连接B. 用于单个常闭触点与上面的触点并联连接C. 用于单个常闭触点与前面的触点串联连接D. 用于单个常开触点与上面的触点并联连接10. 若被测介质的实际温度为500℃，仪表的示值为495℃，则仪表的相对误差为（）（1 分）A. ±1%B. 1%C. ±111. 下列具有非线性输出特性的传感器是（）（1 分）A. 光电编码器B. 光栅C. 变面积时自感变压器D. 变间隙时自感变压器12. 用超声波测物位，声波在传播过程中衰减程度与（）（1 分）A. 声频高低无关B. 只与传播距离有关C. 声频高低、传播距离及介质中的粉尘多少等有关13. 根据工作原理，PLC储存空间一般包括系统程序存储区、（）存储区和用户程序存储区。

1, 测量温度的方法：接触式，非接触式。

2, 热电偶：当两种不同导体货半导体连接成闭合回路时，若两个节点温度不同，回路中就会出现热电动势并产生电流。

3, 第三导体定律：除热电偶A, B两种导体外，又插入第三种导体C组合成闭合回路，只要插入的第三种导体的两个接点温度相等，它的接入对回路毫无影响。

4, 测量某一点压力及大气压力之差，当这点的压力高于大气压力时，此差值称为表压。

5, 利用弹性元件受压产生变形可以测量压力。

常用的弹性测压元件有：弹簧管（常用）, 水纹管及膜片三类。

6, 流量检测仪表：节流式流量计(在管道中放入肯定的节流元件，依据节流元件的推力或在节流元件前后形成的压差测量)分为：压差, 靶式, 转子流量计。

7, 热导式气体分析仪是一种物理式的气体分析仪。

依据不同气体具有不同的热传导实力这一特性，通过测定混合气体的导热系数，推算出其中某些成分含量。

（0度时H2为7.150，He为7.150）8, 调整器的作用：把测量值和给定值进行比较，依据偏差大小，按肯定的调整规律产生输出信号，推动执行器，对生产过程进行自动调整。

9, 调整规律：他的输出量及输入量（偏差信号）之间具有什么样的函数关系。

10, 比例调整特点：对干扰有及时而有力的抑制作用，但存在静态误差，是一种静差调整。

11, 积分调整特点：能够消退静差，即当有偏差存在时积分输出将随时间变化，当偏差消逝时输出能保持在某一值上不变。

但动作过于缓慢，过渡过程时间长，易造成系统不稳定。

12, 微分调整器：能在偏差信号出现或变化瞬间，马上依据变化趋势，产生调整作用，是偏差尽快的消退于萌芽状态之中。

但对静态片差毫无抑制实力，不能单独运用。

13, 在PID三作用调整器中，微分作用主要爱用来加快系统动作速度，削减超调，克服震荡。

积分作用主要用来消退静态误差。

将比例, 积分, 微分三种调整规律结合在一起，即可达到快速灵敏，又可达到平稳精确，只要协作得当便可得到满足的调整效果。

过程控制工程复习资料一、填空题1．过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程或被控对象、测量变送器等环节组成。

2、调节阀按能源不同分为三类：气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀。

3、自动控制系统按工作原理可分为三类：反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈控制系统。

按给定值特点分类可分为三类：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。

4、过程控制系统方案设计的基本要求是：安全、稳定、经济。

5、过程数学模型的求取方法有三种，分别是：机理法建模、系统辨别法建模、混合法（机理分析+系统辨别）建模。

6、理想流量特性有四类，分别是直线、对数、抛物线、快开。

7、定比值控制系统包括：开环比值控制系统、单闭环比值控制系统和双闭环比值控制系统。

8、控制器参数整定法有：经验法、临界比例度法、衰减振荡法、响应曲线法。

9、根据实践经验的总结发现，除少数无自平衡的对象以外，大多数对象均可用一阶、二阶、一阶加纯滞后、二阶加纯滞后这四种典型的动态特性来加以近似描述。

为进一步简化，也可以将所有的对象的动态特性都简化为一阶加纯滞后的形式，用传递函数可以表示为：（）。

其中K表示对象的静态放大系数，T表示对象的时间常数，表示纯滞后时间。

10、调节器的比例度δ越大，则放大倍数Kc越小，比例调节作用就越弱，过渡过程曲线就越平稳，但余差也越大。

积分时间T i越小，则积分速度越大，积分特性曲线的斜率越大，积分作用越强，消除余差越快，微分时间T d越大，微分作用越强。

11、定值控制系统是按测量与给定偏差大小进行调节的，而前馈调节是按扰动量大小进行调节的；前者是闭环调节，后者是开环调节。

采用前馈-反馈调节的优点是利用前馈调节的及时性和反馈调节的静态准确性。

12、防止几分饱和有哪三种方法：限幅法、外反馈法、积分切除法。

13、测量变送器的要求：准确、快速、可靠。

14、在串级控制系统中，调节器参数的整定方法有：逐次逼近法、两步整定法、一步整定法。

二、选择题1、下列控制系统中，哪些是开环控制(C)，哪些是闭环控制（ABD）A、定值控制B、随动控制C、前馈控制D、程序控制2、对某PI控制系统，为了防止积分饱和，采取下列措施，问哪一条是不起作用的（D）C、采用高低阻幅器 B、采用调节器外部积分反馈法C、采用PI-P调节器D、采用PI-D调节器3、如果甲乙两个广义调节对象的动态特性完全相同（如均为二阶对象），甲采用PI作用调节器，乙采用P作用调节器。

过程控制必考点,期末复习必备17．什么是串级控制系统？它有什么特点？什么情况下采⽤串级控制？答：串级控制系统是由其结构上的特征⾯得出的。

它是由主、副两个控制器串接⼯作的，主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出操纵控制阀，以实现对主变量的定值控制。

它的特点有：①能迅速克服进⼊副回路的⼲扰。

②能改善被控对象的特征，提⾼了系统克服⼲扰的能⼒。

③主回路对副对象具有“鲁棒性”，提⾼了系统的控制精度。

串级控制系统主要就⽤于：对象的滞后和时间常数很⼤，⼲扰作⽤强⾯频繁，负荷变化⼤，对控制质量要求较⾼的场合。

18．串级控制系统中⼼副回路和主回路各起什么作⽤？为什么？答：在系统结构上，串级控制系统是由两个串联⼯作的控制器构成的双闭环控制系统。

⼀个闭环系统在⾥⾯，称为副环或副回路，在控制系统中起“粗调”的作⽤；⼀个闭环在外⾯，称为主环或主回路，⽤来完成“细调”的任务，以保证被控变量满⾜⼯艺要求。

由于串级控制系统由两套检测变送器、两个调节阀、两个被控对象和⼀个调节阀组成，其中两个调节阀器串联起来⼯作，前⼀个调节器的输出作为后⼀个调节器的给定值，后⼀个调节器的输出才送给调节阀。

因此⼀个是粗调，⼀个是细调。

1.串级控制系统的主要特点及其应⽤场合①能迅速克服进⼊副回路的⼲扰②能改善被控对象的特性，提⾼系统克服⼲扰的能⼒③主回路对副对象具有“鲁棒性”，提⾼了系统的控制精度“鲁棒性”⼜称“强壮性”，系统的控制品质对对象变化越不敏感，则称该系统的“鲁棒性”越好。

凡可利⽤上述特点之⼀来提⾼系统的控制品质的场合，都可以采⽤串级控制系统，在被控对象的容量滞后⼤、⼲扰强、要求⾼的场合，采⽤串级控制可以获得明显的效果。

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、什么是串级控制系统? 试画出其典型⽅框图。

过程控制题型：选择，判断，填空，简答，计算（以下为复习课提及考点）1.控制系统的性能指标：工业过程对控制的要求，可以概括为准确性、稳定性和快速性2.求调节时间ts，余差，稳定值即y（∞）ts:（反映快速性）被控变量进入新稳态值的±5%（也有的规定为±2%）；余差：（反映准确性）稳态值(实际)与设定值（目标）之差；衰减比：n=B1/B2.衰减率：nBBBBB/11121121-=-=-=ψ；动态偏差：为被控量偏离设定值的最大偏差值（图中A）超调为A/y(∞)*100%.【例】某化学反应器工艺规定操作温度为(900±10)℃。

考虑安全因素，控制过程中温度偏离设定值最大不得超过80℃。

现设计的温度控制系统在最大阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如下图所示。

则该系统的过渡过程的最大偏差、衰减比、余差和过渡时间各为多少？并回答该控制系统能否满足题中所给的工艺要求？最大偏差A = 950-900 = 50℃衰减比n = (950-908)：(918-908) = 4.2：1余差C = 908-900 =8℃过渡时间t = 47min题中要求该系统控制过程中温度偏离设定值最大不得超过80℃，而实际该系统过渡过程中偏离设定值的最大幅值仅为50℃，因此能够满足题中所给的工艺要求。

3. 判断自衡与非自衡1）自衡的定义：对象受到干扰作用后，平衡状态被破坏 ，无须外加任何控制作用，依靠对象本身自动平衡的倾向，逐渐地达到新的平衡状态的性质，称为平衡能力；2）非自衡的定义：对象受到干扰作用后，平衡状态被破坏 ，被调量以固定的速度一直变化下去而不会自动地平衡在新的平衡点，称为无平衡能力。

*注：积分1/s 具有积累存储功能(越来越大、发散)，能分解出1/s 因子的为非自衡；如：1/（s^2+s+5）为自衡，1/(s^2+s)=1/s(s+1)为非自衡。

4. 切线法进行对象拟合题型1求参数题型2画图s e TS K S G τ-+=1)(，u y y K ∆-∞=)0()(（u 为阶跃输入幅值，一般为单位阶跃u=1），τ为纯延迟。