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1、過程控制工程課程測試試題綜合題（40 分）1、 過程控制系統(tǒng)是由 、 環(huán)節(jié)組成。2、 過程控制系統(tǒng)中按被控參數(shù)的名稱來分有 、成份等控制系統(tǒng)。3、目前求取過程數(shù)學模型的方法有兩種。其中一種是根據(jù)過程的內(nèi)在機理，通過和等平衡關(guān)系，用的方法求取過程的數(shù)學模型。4、 控制對象的干擾通道的動態(tài)特性對過渡過程的影響是：干擾通道的時間常數(shù)愈大,對被控變量的影響干擾通道容量滯后愈多,則調(diào)節(jié)質(zhì)量干擾通道的純滯后對調(diào)節(jié)質(zhì)量。5、 選擇控制方案時，總是力圖使調(diào)節(jié)通道的放大倍數(shù)（增益） 擾通道的 放大倍數(shù)（增益）。6某調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用比例積分作用調(diào)節(jié)器，先用純比例調(diào)整到合適的調(diào)節(jié)輸出，再 加入積分作用的后，應(yīng) 才能使穩(wěn)

2、定性不變。7 某調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用比例積分作用調(diào)節(jié)器，在加入微分作用以后，最大偏差A余差C 節(jié)時間ts穩(wěn)定性n。8 串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，一般情況下主回路選擇 或 節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器,副回路選用 節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器；如果副回路采用差壓法測流量，應(yīng)采用置補償。9. 簡單均勻控制系統(tǒng)與液位定值控制系統(tǒng)的區(qū)別是 10. 防積分飽和的措施有哪三種： O二、（10分）用DDZ-川型儀表實現(xiàn)單閉環(huán)比值控制，若流量變送器（采用差壓法測流量）量程為:G1max=5000kg/h, G2max=24000kg/h工藝要求 G1/G2=1/4,試繪制該控制系統(tǒng)原理圖，并求出：比值系數(shù)K=?（2）比值函數(shù)部件采用乘法器，求出相應(yīng)的偏置電壓V

3、2=? 當G1=3000kg/h時，求出系統(tǒng)穩(wěn)定后，GG2的變送器輸出值。（注:DDZ- m乘法器輸入與輸出關(guān)系為V。= M 一1）（V2 一 1）14三、（10分）如圖所示壓縮機分程控制系統(tǒng)中，正常工況時，通過調(diào)節(jié)V的開度控制吸入罐的 壓力，為防止離心式壓縮機的喘振，閥 V有最小開度Vmin,當V達到最小開 度時如果吸入罐的壓力仍不能恢復，則打開旁路控制閥 V2。試確定壓力調(diào)節(jié)器的 正反作用方式，畫出調(diào)節(jié)器輸出與閥開度的關(guān)系曲線。四、（10分）如圖所示壓縮機選擇性控制系統(tǒng)中，為防止吸入罐壓力過低被吸癟和防止壓縮機喘振的雙重目的，試確定該控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥 V的氣開氣閥作用方式、控制器PC、 F

4、C的正反作用和選擇器PY的類型。五、如圖為某反應(yīng)器帶控制點的流程圖。試問：（10分）（1）圖中采用了哪些控制方案？ （5分）（2）決定調(diào)節(jié)閥A、B的正反作用形式和調(diào)節(jié)器 TC的作用方向，畫出A和B的分 程動作圖。（10分）冷水（20分）某工廠設(shè)計一臺高壓鍋爐，作為全廠透平機和其它工藝設(shè)備的能源，該鍋爐同時使 用瓦斯氣和燃料油為燃料，瓦斯氣來多少，用多少,流量不穩(wěn)定，最多只能提供所需能量的1/3 左右，對于這樣一臺鍋爐，你認為應(yīng)設(shè)計哪些調(diào)節(jié)系統(tǒng)（不包括報警，聯(lián)鎖系統(tǒng)）；并表明所有調(diào) 節(jié)器,調(diào)節(jié)閥的作用型式。（注:要求調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方案設(shè)計，應(yīng)畫在下面工藝流程圖上。）過程控制工程課程測試試題二、 填空

5、題（ 40 分）1控制系統(tǒng)引入積分作用是為了（）, 但積分的引入會使系統(tǒng)（ ）, 引入微分作用是為了（ ）。某調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用比例積分作用調(diào)節(jié)器，先用純比例 調(diào)整到合適的調(diào)節(jié)輸出，在加入積分作用的過程中，應(yīng)（ ）。2. 被調(diào)介質(zhì)流過閥門的相對流量（Q/Qmax）與閥門相對行程（I/L）之間的關(guān)系,稱為調(diào)節(jié)閥的 （） 特性; 若閥前后的壓差保持不變時 , 上述關(guān)系稱為 （） 特性;實際使用中 , 閥前后的壓差總是變化的 , 此時上述關(guān)系為 （） 特性。調(diào)節(jié)閥的流量特性有（ ）、（）和（ ），流量特性的選擇主要是與（）相匹配。3. 與單回路控制系統(tǒng)相比，串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有以下三個特點： （）憶（）（）。

6、4. 控制對象的干擾通道的動態(tài)特性對過渡過程的影響是 : 干擾通道的時間常數(shù)愈大 , 對被控變量的影響 （ ）; 干擾通道容量滯后愈多 , 則調(diào)節(jié)質(zhì)量 （）;干擾通道的純滯后對調(diào)節(jié)質(zhì)量 （）。5控制對象的調(diào)節(jié)通道的動態(tài)特性對過渡過程的影響是: 調(diào)節(jié)通道時間常數(shù)愈大 ,則響應(yīng)（）, 工作頻率（ ）; 但調(diào)節(jié)通道時間常數(shù)過小 , 易產(chǎn)生（ ）問題; 調(diào)節(jié)通道的純滯后使過渡過程質(zhì)量（）。6某控制系統(tǒng)出現(xiàn)下述情況 , 為了獲得最佳調(diào)節(jié)質(zhì)量應(yīng)采用什么控制算法來解決。（1）調(diào)節(jié)通道時間常數(shù)過小 ,應(yīng)當（）;（2）調(diào)節(jié)通道時間常數(shù)過大 ,應(yīng)當（）;（3）調(diào)節(jié)通道有較大的純滯后, 應(yīng)當（）;（4）調(diào)節(jié)通道時間

7、常數(shù)大于干擾通道的時間常數(shù) , 應(yīng)當（）。7. 什么叫積分飽和（）？積分飽和對調(diào)節(jié)系統(tǒng)有什么的影響 （）。8. 定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)是按（ ）進行調(diào)節(jié)的 , 而前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)是按（ ）進行調(diào) 節(jié)的 ; 前者是（ ）環(huán)調(diào)節(jié) , 后者是（ ）環(huán)調(diào)節(jié)。二、（10 分）試述下圖所示離心式壓縮機兩種控制方案的特點，它們在控制目的上有什么不同？如果調(diào)節(jié)器采用PI作用，應(yīng)采取什么措施（示意在圖上）?(b)三、（10分）如圖所示一種乙稀精餾塔，塔底的選擇性調(diào)節(jié)方案。2C丙稀氣體用作為塔底在 沸器的加熱劑,釋熱后的丙稀呈液態(tài)，回收重復使用。改變再沸器傳熱量是用改變 其傳熱面積來實現(xiàn)的，為此需要在排液管上安裝調(diào)節(jié)閥，以控制

8、再沸器丙稀測的 凝液液面。為保證安全生產(chǎn)防止氣態(tài)丙稀由液管中排出，設(shè)制了軟保護系統(tǒng)，試確定調(diào)節(jié)器FC、TC及選擇器，調(diào)節(jié)閥的作用型式；并說明實施時應(yīng)注意的問題。四、（20分）如圖所示比值控制系統(tǒng)，乘法器采用DDZ-川氣動儀表來實現(xiàn)，其乘法器運算已知：Gmax=3600kg/h, G2max=2000kg/h；當系統(tǒng)穩(wěn)定時測得：P1=16mA, P2=12mA，試計算該比值控制系統(tǒng)的（1）工藝操作比值k；（2）儀表比值系數(shù)K；（3）乘法器設(shè)定信號Ik(I)五、（20分）今有一個加熱爐（如圖所示），原料油的出口溫度單回路調(diào)節(jié)，無法滿足工藝生產(chǎn)的 要求，為此必須采用復雜控制系統(tǒng)。（a）當燃料油閥前壓

9、力為主要干擾時，應(yīng)采用何種復雜控制系統(tǒng)？（b）當燃料油的熱值為主要干擾時，應(yīng)采用何種復雜控制系統(tǒng)？（c）當原料油流量為主要干擾時，應(yīng)采用何種復雜控制系統(tǒng)？（d）工藝要求嚴格控制加熱爐出口溫度 T,且又要避免加熱爐的回火事故，應(yīng)采用 何種復雜控制系統(tǒng)？（要求：以上控制方案都示意在圖上）過程控制工程課程測試試題三三、填空題（20分）1、定值控制系統(tǒng)是按（）進行控制的，而前饋控制是按（）進行控制的;前者是（）環(huán)控制，后者是（）環(huán)控制。前饋控制一般應(yīng)用于擾動（）和擾動（）與擾動（）的場合。2、 串級控制系統(tǒng)能迅速克服進入（）回路的擾動，改善（）控制器的廣義對象特性，容許（）回路內(nèi)各環(huán)節(jié)的特性在一定的范

10、圍內(nèi)變動而不影響整個系統(tǒng)的控制品質(zhì)。3 5 o o_15分）已知一個2X 2相關(guān)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣為爲繃試計算該系統(tǒng)的相對增益矩陣'說明配對是否合理？然后按靜態(tài)解耦方法進行解耦，求取靜態(tài)解耦裝置的數(shù)學模型。要求的目標矩陣為0.30D = |0 0.2 一三、（20分）前饋控制適用于什么場合？為什么它常與反饋控制構(gòu)成前饋一反饋控制系2統(tǒng)？對于擾動至測量值通道的傳遞函數(shù)為 3二一 ，.；.，控制作用對測量通道的4傳遞函數(shù)為;:_ -的前饋一反饋控制系統(tǒng)，試求前饋控制數(shù)學模型四、（15分）甲的正常流量為240kg/h，儀表量程為0-360kg/h ;乙的正常流量 為120NMh，儀表量程為0

11、-240NM/h。設(shè)計控制乙的單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，畫出 流程圖并計算引入開方運算與不引入開方運算所分別設(shè)置的比值系數(shù)。五、（20分）如圖示的加熱爐，采用控制燃料氣的流量來保證加熱爐出口溫度 恒定。1 總進料量是主要擾動且不可控擾動時，設(shè)計合理的控制方案，畫出其原理圖 和方框圖，并作簡要說明。2 當燃料氣閥前壓力是主要擾動且不可控擾動時，設(shè)計合理的控制方案，并作 簡要說明。過程控制工程課程測試試題一答案40 分）1題、（4分）回答要點： 控制器 執(zhí)行器 測量變送 被控過程2題、（4分）回答要點： 壓力 流量 液位溫度2 題、（ 4 分）回答要點：物料能量機理建模4 題、（ 4 分）回答要點：愈弱

12、愈好無影響5 題、（ 4 分）回答要點：大于6 題、（ 4 分）回答要點： 減小調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)。7 題、（ 4 分）回答要點： 減小 不變 縮短 提高8 題、（ 4 分）回答要點： PID PI P 開方器9 題、（ 4 分）回答要點：區(qū)別主要三條：調(diào)節(jié)目的不同； 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定不同； 工藝過程不同。10 題、（ 4分）回答要點：三條措施是：采用外反饋法； 采用限幅器的方法； 儀表內(nèi)部線路切除。、（ 20 分）回答要點： k =(GLGlmaX)2=0.64 ;G1 G2max V2 =k 4 1=0.64 4 1 =3.56V ；3000 2 P2 =()2 16 4 = 9.76mA ,

13、500030004 2R =()16 4 =8mA。24000(10分)回答要點： RC1采用反作用; V1采用氣關(guān)閥；V2采用氣開閥; 控制器輸出與閥開度的關(guān)系曲線四、（10分）回答要點： RC1采用正作用； FC1采用正，調(diào)節(jié)閥采用氣關(guān)閥； 選擇器采用低選器。五、（20分） 鍋爐汽包水位控制采用“雙沖量控制系統(tǒng)”； 鍋爐蒸汽出口溫度控制采用“減溫器出口溫度與過熱蒸汽出口溫度串級控制系統(tǒng)” 鍋爐爐膛負壓控制采用“瓦斯氣前饋加反饋控制系統(tǒng)”； 鍋爐燃燒系統(tǒng)控制采用“燃料與空氣比值控制系統(tǒng)”。 鍋爐燃燒系統(tǒng)控制采用“燃料油與瓦斯氣分程控制系統(tǒng)”由于本題涉及知識面廣，只要能按照以上方案設(shè)計大體要求

14、即可得分。過程控制工程課程測試試題二答案（答案要注明各個要點的評分標準）一、（ 40 分）1題、（5分）回答要點：消除余差 不穩(wěn)定 克服容量滯后 減小放大倍數(shù) 2題、（5分）回答要點：流量特性 理想特性 工作特性 線性、等百分比、快開； 廣義對象3題、（5分）回答要點：對于進入副回路的干擾有很強的克服能力;提高了工作頻率；具有魯棒性。4題、（5分）回答要點：影響小變好 無影響5題、（5分）回答要點：慢低振蕩 變差6 題、（ 5 分）回答要點：采用 PI采用 PD采用 Simth 預估補償器 采用串級控制系統(tǒng)等7題、（5分）回答要點： 調(diào)節(jié)器輸出超出范圍達到飽和； 是調(diào)節(jié)閥不能及時改變輸出，造成

15、事故。8題、（5分）回答要點： 偏差； 干擾； 閉環(huán)； 開環(huán)。二、（10分）回答要點： （ a）圖表示壓縮機的出口流量控制系統(tǒng)（b）圖標是壓縮機的防喘振控制系統(tǒng)；采用外反饋法防止壓縮機的喘振。三、（10分）回答要點： LC采用正作用，F(xiàn)C采用反作用，TC采用反作用; 調(diào)節(jié)閥采用氣開閥，選擇器采用低選器。 采用外反饋法防積分飽和。四、（10分）回答要點:（旦G1max)2 16 4=16mA,3043602max)2 16 4 = 12mA , G2k詈巾43 k=（色 ）2二0.75G1 G2max （16-4）（12-4） +10mA k 16五、（20分） 采用“燃料油流量與出口溫度串級控

16、制”； 采用“爐膛溫度與與出口溫度串級控制系統(tǒng)”； 采用“原油量加出口溫度前饋加反饋控制系統(tǒng)”； 采用“出口溫度與燃料量及閥后壓力串級選擇控制系統(tǒng)”由于本題涉及知識面廣，只要能按照以上方案設(shè)計的大體要求即可得分。過程控制工程課程測試試題二答案（答案要注明各個要點的評分標準）、（20 分） （ 10分）定值控制系統(tǒng)是按（偏差）進行控制的，而前饋控制是按（擾動） 進行控制的；前者是（閉）環(huán)控制，后者是（開）環(huán)控制。前饋控制一般應(yīng)用于 擾動（可測）和擾動（顯著）與擾動（頻繁）的場合。購（10分）串級控制系統(tǒng)能迅速克服進入（副）回路的擾動，改善（主）控制 器的廣義對象特性，容許（副）回路內(nèi)各環(huán)節(jié)的特性

17、在一定的范圍內(nèi)變動而不影 響整個系統(tǒng)的控制品質(zhì)。消除余差二、（15分）理想微分作用：汀 =丄一。由于理想微分作用對高頻分量要有巨大的放大能量，無法達到。因此，實際情況:1. 微分作用可以使系統(tǒng)開環(huán)頻率特性幅值比增大，相位提前。微分作用量適當， 可以使系統(tǒng)的穩(wěn)定域度提高，最大偏差減小，回復時間縮短；對溫度和成分控制 系統(tǒng)，往往引入微分控制。對真正的時滯，微分作用不能改善控制品質(zhì)。對噪聲 大的對象，微分作用會把這些高頻干擾放大的很厲害，將使系統(tǒng)的控制質(zhì)量降低 因此，對流量和液位控制系統(tǒng)，一般不引入微分作用。如實必要，須先將測量信 號濾波。2. 反微分作用常常用在噪聲很大的流量系統(tǒng)控制。三、（20分

18、）答：1 前饋控制是按擾動而進行控制的，因此，前饋控制常用于的場合：一是擾 動必須可測，否則無法實施控制；二是必須經(jīng)常有比較顯著和比較頻繁的擾動， 否則無此必要。三是存在對被控參數(shù)影響較大且不易直接控制的擾動。2.前饋控制是一種補償控制。一般來講，前饋控制無法全部補償擾動對被控 變量產(chǎn)生的影響。因此，單純的前饋控制系統(tǒng)在應(yīng)用中就會帶來一定的局限性。 為克服這一弊端，前饋控制常與反饋控制聯(lián)用，構(gòu)成前饋一反饋控制系統(tǒng)。對 最主要的、顯著的、頻繁的無法直接控制的擾動，由前饋來進行補償控制；對 無法完全補償?shù)臄_動影響，由反饋控制根據(jù)其對被控變量所產(chǎn)生的偏差大小來 進行控制。3 系統(tǒng)方塊圖如圖所示。根據(jù)補償性原理：20S + 12(10+1)，-，所以我們有前饋控制規(guī)律:10 + 1420E