过程控制技术1

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1、过程控制系统试卷C卷一、填空题（每空1.5分）（本题33分）1、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。2、过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成。3、压力检测的类型有三种，分别为：弹性式压力检测、应变式压力检测、压阻式压力检测。4、气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类。5、根据使用的能源不同，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。6、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。7、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。8、在工业生产中常见

2、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。9、造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用，外因是控制器长期存在偏二、名词解释题（每小题5分）（本题15分）1、过程控制：指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程自动化。2、串级控制系统：值采用两个控制器串联工作，主控制器的输岀作为副控制器的设定值,由副控制器的输入去操纵调节阀，从而对住被控变量具有更好的控制效果。3、现场总线：是指将现场设备与工业控制单元、现场操作站等互联而成

3、的计算机网络,具有全数字化、分散、双向传输和多分枝的特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。三、简答题（每小题8分）（本题32分）1、什么是P1D,它有哪三个参数，各有什么作用?怎样控制？答：PID是比例■积分■微分的简称。其三个参数及作用分别为：（1）比例参数KC,作用是加快调节，减小稳态误差。（2）积分参数Ki,作用是减小稳态误差，提高无差度（3）微分参数Kd,作用是能遇见偏差变化趋势，产生超前控制作用，减少超调量，减少调节时间。2、前馈与反馈的区别有哪些？答：（1）控制依据：反馈控制的本质是“基于偏差来消除偏差二前馈控制是“基于扰

4、动消除扰动对被控量的影响二（2）控制作用发生时间方面：反馈控制器的动作总是落后于扰动作用的发生，是一种“不及时”的控制；扰动发生后，前馈控制器及时动作。（3）控制结构方面:反馈为闭环控制，存在稳定性问题，即使闭环环节中每个系统都是稳定的，但闭环后稳定与否，还需要进一步分析；前馈属于开环控制，各环节稳定，系统必然稳定。（4）校正范围方面：反馈对各种扰动都有校核作用；前馈，只对被校核的前馈扰动有校正作用，其他则没有。（5）控制规律方面：反馈通常是PPIPDPID等典型规律；前馈控制规律较为复杂，不好掌握。3、控制器正反方向判断？答：所谓作用

5、方向，就是指输入作用后，输出的变化方向。当输入增加时，输出也增加,则成该环节为“正环节”，反之，当输入增加时，输出减少，则称“反作用程具体步骤（1）,判断被控对象的正/反作用那个方向，主要由工艺机理确定。（2）确定执行器的正/反作用方向由安全工艺条件决定。（3）确定广义对象的正/反作用方向（4）确定执行器的正/反作用方向4、如图所示的压力容器，采用改变气体排出量以维持容器内压力恒定：（1）调节阀应选择气开式还是气关式？请说明原因。⑵压力控制器（PC）应为正作用还是反作用？请说明原因。答：（1）应选择气关式。因为在气源压力中断时，调节阀可

6、以自动打开，以使容器内压力不至于过高而出事故。(2)调节阀应选择气关式，则压力控制器(PC)应为反作用。当检测到压力增加时，控制器应减小输岀，则调节阀开大，使容器内压力稳定。或.当检测到压力减小时，控制器应增大输出，则调节阀开小，使容器内压力稳定。四、分析与计算题(第1小题8分，第2小题12分)(本题20分)1、(本小题8分)如下图所示的隔焰式隧道窑烧成带温度控制系统，烧成带温度是被控变量,燃料流量为操纵变里。试分析：(1)该系统是一个什么类型的控制系统？画出其方框图；Ti烧成带T2燃烧室(2)确定调节阀的气开、气关形式，并说明原因。答

7、：(1)该系统是一个串级控制系统，其方框图为：一次干扰1)2•次干扰D.设定值控制阀I_>1燃烧室>上控制器*副控制器副变斌烧成带副检测变送上检测变送(2)当调节阀气源出现故障失去气源时，为保证系统安全，应使阀门处于关闭位置，故调节阀采用气开式。2、(本小题12分)如下图所示的液体储罐，设进水口和出水口的体积流量分别是s•和qo,输出变量为液位〃，储罐的横截面积为A。试建立该液体储罐的动态数学模型器・答：液位的变化满足动态物料平衡关系：液罐内蓄液量的变化率=单位时间内液体流入量一单位时间内液体流岀量:（2分）以增量形式表示各变量偏离起始

8、稳态值的程度。即:（2分）A•坐也=qi-qo（式1）由重力场中无粘性不可压缩流体定常流动的伯努利方程:（2分）得：v=yj2gh（2分）=k^h对非线性项进行泰勒级数展开，并取线性部分:皿讥讥厂金山将