过程装备控制技术及应用答案

过程装备控制技术及应用试题一、选择题（每题2分，共20分）1、闭环控制系统是根据___________信号进行控制的。A、被控量B、偏差C、扰动D、给定值2、DDZ-Ⅲ型仪表采用国际标准信号，现场传输信号是(4～20mADC)，控制联络信号为1～5VDC。(A)0～10mADC；(B)4～20mADC；(C)1～5VDC；(D)1～10VDC。3、对于PID调节器(I的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差)。(A)I的作用是减小动态偏差、D的作用是消除静态偏差；(B)I的作用是消除静态偏差、D的作用是消除动态偏差；(C)I的作用是消除动态偏差、D的作用是减小静态偏差；(D)I的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差。4、因为(微分动作)对于干扰的反应是很灵敏的。因此，它常用于温度的调节，一般不能用于压力、流量、液位的调节。(A)比例动作；(B)积分动作；(C)微分动作；(D)比例积分。5、调节系统中用临界比例带法整定参数的具体方法是(先将Ti置最大，TD置最小，δP置较大)。(A)先将Ti置最大，TD置最小，δP置较大；(B)先将Ti置最小，TD置最大，δP置较大；(C)先将Ti置最小，TD置最小，δP置较小；(D)先将Ti置最小，TD置最小，δP置较大。6、调节对象在动态特性测试中，应用最多的一种典型输入信号是(阶跃函数)。(A)阶跃函数；(B)加速度函数；(C)正弦函数；(D)指数函数。7、霍尔压力变送器是利用霍尔效应把压力作用下的弹性元件位移信号转换成(电动势)信号，来反应压力的变化。(A)电流；(B)相位；(C)电动势；(D)以上都是8、要使PID调节器为比例规律，其积分时间Ti和微分时间TD应设置为(∞、0)。(A)∞、∞；(B)∞、0；(C)0、0；(D)0、∞9、动态偏差是指调节过程中(被调量与给定值)之间的最大偏差。(A)被调量与调节量；(B)调节量与给定值；(C)被调量与给定值；(D)以上都不是10、需要知道对象的动态特性，才能进行参数整定的工程方法是___________。A、临界比例带法B、衰减曲线法C、响应曲线法D、广义频率法二、填空题（每空2分，共30分）1、工业生产对过程装备的基本要求是、、（安全性；经济性；稳定性）等2、在阶跃干扰作用下，自动控制系统的过度过程有哪几种基本形式、、、。①发散振荡过程②等幅振荡过程③衰减振荡过程④非振荡的单调过程3、表征被控对象特性的参数有哪些、、。（放大系数K，时间常数T和滞后时间τ）4、仪表的精度等级1.0级表明：允许引用误差为1.0%。5、浮力式液位计是根据浮力原理对液位进行测量，可分为、两种。（恒浮力式、变浮力式）6、液柱式压力计的种类很多，常用的有U形管压力计、、。（单管压力计微压计）三、简答题（每题5分，共30分）1、什么是闭环控制？什么是开环控制？答：闭环控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制，即操纵变量通过被控对象去影响被控变量，而被控变量又通过自动控制装置去影响操纵变量，从信号传递关系上看，构成了一个闭合回路。开环控制是指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制系统。即操纵变量通过被控对象去影响被控变量，但被控变量并不通过自动控制装置去影响操纵变量，从信号传递关系上看，未构成闭合回路。2、表示衰减振荡过程的控制指标有哪些？答：表示衰减振荡过程的控制指标有：①最大偏差A——指过渡过程中被控变量偏离设定值的最大值，即被控变量第一个波的峰值与给定值的差。②衰减比n——过渡过程曲线上同方向的相邻两个波峰之比。③回复时间（过渡时间）ts——指被控变量从过渡状态回复到新的平衡状态的时间间隔，即整个过渡过程所经历的时间。④差e(∞)——指过渡过程终了时被控变量新的稳态值与设定值之差。⑤振荡周期T——过渡过程的第一个波峰与相邻的第二个同向波峰之间的时间间隔，其倒数称为振荡频率。3、什么是被控对象的特性？表征被控对象特性的参数有哪些？它们的物理意义是什么？答：所谓被控对象的特性，是指当被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间的变化规律（包括变化的大小，速度），描述被控对象特性的参数有放大系数K，时间常数T和滞后时间τ。K——被控对象重新达到平衡状态时的输出变化量与输入变化量之比。由于放大系数K反映的是对象处于稳定状态下的输出和输入之间的关系，所以放大系数是描述对象静态特性的参数。T——时间常数是指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始速度变化，达到新的稳态值所需的时间。或当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新的稳态值的63.2%所需时间。时间常数T是反映被控变量变化快慢的参数，因此是对象的动态参数。τ——滞后时间是纯滞后τ0时间和容量滞后τc的总和。输入变量的变化落后于输入变量变化的时间称为纯滞后时间，纯滞后的产生一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间引起的。容量滞后一般是因为物料或能量的传递需要通过一定的阻力而引起的。滞后时间τ也是反映对象动态特性的重要参数。4、什么是双位控制，比例控制，积分控制，微分控制，它们各有什么特点？答：①位式控制器的输出只有几个特定的数值，或它的执行机构只有几个特定的位置。最常见的是双位控制。，它们输出只有两个数值（最大或最小），其执行机构只有两个特定的位置（开或关）。位式控制器结构简单，成本较低，易于实现，应用较普遍。但它的控制作用不是连续变化的，由它所构成的位式控制系统其被控变量的变化将是一个等幅振荡过程，不能使被控变量稳定在某一数值上。②积分控制（P）是指调节器的输出信号变化量与输入信号变化量e(t)成比例关系：，--比例放大系数，比例控制的伏点是反应快，控制及时，其缺点是当系统的负荷改变时，控制结果有余差存在，即比例控制不能消除余差，因此只在对被控变量要求不高的场合，才单独使用比例控制。③积分控制（I）：调节器输出信号的变化量与输入偏差的积分成正比，即：式中--积分速度，--积分时间。积分规律的特点是控制缓慢，但能消除余差。由于输出变化量总要滞后于偏差的变化，因此不能及时有效地克服扰动的影响，加剧了被控变量的波动，使系统难以稳定下来，故不单独使用积分控制规律。④微分控制（D）--指调节器输出信号的变化量与输入偏差的变化速度成正比。即--微分时间。微分控制规律的特点是有一定的超前控制作用，能抑制系统振荡，增加稳定性；由于其输出只与偏差的变化速度有关，而与偏差的存在无关，因此，不能克服确定不变的偏差。故也不单独使用。5、简述直接测量法与间接测量法的定义，指出它们的异同及使用场合？答：直接测量法—指被测量与单位能直接比较得出比值，或者仪表能直接显示出被测参数值的测量方法；间接测量法—通过测量与被测量有一定函数关系的其他物理量，然后根据函数关系计算出被测量的数值，称为间接测量法。相同之处在于都是对工业生产中一些物理量的测量，都包含测量三要素。不同之处在于直接测量测量过程简单方便，应用广泛；间接测量过程较复杂，只有在误差较大或缺乏直接测量仪表时才采用。6、本质安全防爆型系统是由哪些要素构成的？需要采取哪些措施才能保证整个系统达到防爆要求？答：本质安全防爆型系统是由安装载危险场所中的本质安全电路及安装载非危险场所中的非本质安全电路和防爆安全栅组成。采取措施以达到防爆要求的方法有：①本质安全防爆仪表采用低的工作电压和小的工作电流。②用防爆安全栅将危险场所和非危险场所的电路隔开。③在现场仪表导控制室仪表之间的连接导线不得形成过大的分布电感和电容。四、分析计算题（每题10分）1、在图1的换热器出口温度控制系统中，工艺要求热物料出口温度保持为某一设定值。①试画出该控制系统的方框图；②方框图中各环节的输入信号和输出信号是什么？整个系统的输入信号和输出信号又是什么？③系统在遇到干扰作用（如冷物料流量突然增大）时，该系统如何实现自动控制的？答：如图所示为该控制系统的方框图。该控制系统及各环节的输入、输出信号如图所示。整个系统的输入信号为：给定值Ts，干扰作用f，输出为热物料出口温度T，当冷物料流量增大，则出口温度T减小，TT检测后所得Tm减小，偏差信号e=Tm-Ts0，输入调节器后产生控制信号u，使执行器或调节阀加大阀门开度，使温度T升高，从而实现控制。2、有一电动比例调节器，器输入电流范围为4～20mA，输出电压范围是1－5V。试计算当比例度规定在40％时，输入电流变化4mA所引起的输出电压变化量为多少?解：∵maxminmaxmin0.4exxppp即42040.451u2.5uV即：输出电压变化量为2.5V