《過程控制與自動化儀表》 試卷及答案 試卷一

試卷一一、填空題（每空1分，共20分）1．所謂自動控制，就是在沒有人直接參與的情況下，利用控制裝置，對生產過程、工藝參數、目標要求等進行，使之按照預定的方案達到要求的指標。2．按輸入量變化的規(guī)律分類，自動控制系統(tǒng)可以分為系統(tǒng)、系統(tǒng)、系統(tǒng)。3．過程控制系統(tǒng)的要求、、經濟性。4.在經典控制理論中，主要有，和根軌跡法等幾種分析方法。5.對數幅頻特性L(ω)或它的漸近線大多與lgω成關系。因此，若以L(ω)為縱軸，lgω為橫軸，則其圖線將為。6.熱電阻Cu50中的“Cu”是指，“50”是指7.電容式壓力變送器由測量部件、和三部分組成。8.執(zhí)行器按其能源形式分為液動、、三大類。9.DCS是指。10．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，容許回路內各環(huán)節(jié)的特性在一定的范圍內變動而不影響整個系統(tǒng)的控制品質。二、選擇題（每題2分，共20分）1、控制系統(tǒng)時域分析中，最常用的典型輸入信號是()。A.階躍函數B.脈沖函數C.斜坡函數D.正弦函數2、與開環(huán)控制相比較閉環(huán)控制的特征是（）A.系統(tǒng)有執(zhí)行元件 B.系統(tǒng)有控制器C.系統(tǒng)有放大元件 D.系統(tǒng)有反饋環(huán)節(jié)3、積分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移θ(ω)=()。A.90°B.90°C.0°D.180°4、根據對象特性來選擇控制規(guī)律時，對于控制通道滯后小，負荷變化不大，工藝參數不允許有余差的系統(tǒng)，應當選用()控制。A.比例B.比例積分C.比例微分D.比例積分微分5．如果系統(tǒng)不穩(wěn)定，則系統(tǒng)()A.不能工作B.可以工作，但穩(wěn)定誤差很大

C.可以工作，但過渡時間很長D.可以正常工作6．.電—氣閥門定位器將4-20MA的標準信號轉換為（）的標準氣壓信號。A、0.04MA-0.02MA B0.02MA-0.1MA C、0.01-0.05MA D0.03-0.15MA7．測4~20mA電流信號時用以下哪些工具：（）A.螺絲刀 B.萬用表 C.校驗儀（氣壓） D.試電筆8．液位調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)規(guī)律，通常選用（）。A.PI B.PD C.PID D.P9.在理想流量特性中（）亦稱為對數流量特性。A.直線流量特性 B.等百分比流量特性 C.快開流量特性 D.拋物線流量特性10.在計算機控制系統(tǒng)中，計算機的輸入和輸出信號是（）。A.模擬信號 B.數字信號 C.4~20mA的標準信號 D.什么信號都行三、判斷題（每題1分，共10分）1.有的儀表所用電壓是直流電，有的用交流電。（）2.溫度變送器是用來測量介質溫度的。（）3.質量流量與體積流量相同。（）4.引起自動調節(jié)系統(tǒng)被調量波動的因素叫干擾。（）5.在自動調節(jié)中，PID調節(jié)器主要靠比例作用避免過分振蕩，靠積分作用消除靜態(tài)偏差，靠微分作用減少動態(tài)偏差。（）6.串級調節(jié)系統(tǒng)就是將調節(jié)系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)串聯(lián)起來。（）7調節(jié)器的輸出值隨測量值增加而增加的稱為正作用（）8.為了消除余差，應引入微分調節(jié)作用來克服。（）9.計算機控制系統(tǒng)就是自動控制系統(tǒng)。（）10.在自控系統(tǒng)中，安全柵處于現(xiàn)場儀表與控制室儀表之間。（）四．簡答題（每題5分，共20分）1.什么是定值控制系統(tǒng)？2.求取下圖所示電路的傳遞函數。（為輸入信號，為輸出信號）3.簡述PID調節(jié)器、和的作用是什么？4.簡述熱電偶溫度計組成部分。五、某單位負反饋系統(tǒng)（設其為最小相位系統(tǒng)），校正前、后的開環(huán)對數幅頻特性（漸進線）如圖所示。（10分）（1）寫出校正前、后的開環(huán)傳遞函數、；（2）求出串聯(lián)校正裝置的傳遞函數，并設計此調節(jié)器的線路（不用設置參數）。（3）判斷出校正前、后系統(tǒng)的相位裕量的變化趨勢；（4）分析校正對系統(tǒng)動、穩(wěn)態(tài)性能（、、）的影響。六、如圖所示為一液位控制系統(tǒng)示意圖。試畫出該液位控制系統(tǒng)的方框圖，并指出被控對象、被控變量、操縱變量及可能影響被控變量的擾動各是什么？為了維持水位恒定，控制器正作用情況下，調節(jié)閥的氣開、氣關型式如何選擇？（10分）七、某換熱器的溫度控制系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過渡過程曲線如圖所示。試分別求出最大偏差、余差、衰減比、振蕩周期和過渡時間（給定值為200℃）。

試卷一答案一、填空題（每空1分，共20分）1．所謂自動控制，就是在沒有人直接參與的情況下，利用控制裝置，對生產過程、工藝參數、目標要求等進行自動控制的調節(jié)與控制，使之按照預定的方案達到要求的指標。2．按輸入量變化的規(guī)律分類，自動控制系統(tǒng)可以分為定值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)。3．過程控制系統(tǒng)的要求安全性、穩(wěn)定性、經濟性。4.在經典控制理論中，主要有時域分析法，頻率特性法和根軌跡法等幾種分析方法。5.對數幅頻特性L(ω)或它的漸近線大多與lgω成線性關系。因此，若以L(ω)為縱軸，lgω為橫軸，則其圖線將為直線。6.熱電阻Cu50中的“Cu”是指銅，“50”是指0℃時電阻值50歐姆7.電容式壓力變送器由測量部件、轉換電路和放大電路三部分組成。8.執(zhí)行器按其能源形式分為液動、氣動、電動三大類。9.DCS是指集散控制系統(tǒng)。10．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，容許副回路內各環(huán)節(jié)的特性在一定的范圍內變動而不影響整個系統(tǒng)的控制品質。二、選擇題（每題2分，共20分）1、控制系統(tǒng)時域分析中，最常用的典型輸入信號是(A)。A.階躍函數B.脈沖函數C.斜坡函數D.正弦函數2、與開環(huán)控制相比較閉環(huán)控制的特征是（D）A.系統(tǒng)有執(zhí)行元件 B.系統(tǒng)有控制器C.系統(tǒng)有放大元件 D.系統(tǒng)有反饋環(huán)節(jié)3、積分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移θ(ω)=(B)。A.90°B.90°C.0°D.180°4、根據對象特性來選擇控制規(guī)律時，對于控制通道滯后小，負荷變化不大，工藝參數不允許有余差的系統(tǒng)，應當選用(B)控制。A.比例B.比例積分C.比例微分D.比例積分微分5．如果系統(tǒng)不穩(wěn)定，則系統(tǒng)(A)A.不能工作B.可以工作，但穩(wěn)定誤差很大

C.可以工作，但過渡時間很長D.可以正常工作6．.電—氣閥門定位器將4-20MA的標準信號轉換為（B）的標準氣壓信號。A、0.04MA-0.02MA B0.02MA-0.1MA C、0.01-0.05MA D0.03-0.15MA7．測4~20mA電流信號時用以下哪些工具：（B）A.螺絲刀 B.萬用表 C.校驗儀（氣壓） D.試電筆8．液位調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)規(guī)律，通常選用（D）。A.PI B.PD C.PID D.P9.在理想流量特性中（B）亦稱為對數流量特性。A.直線流量特性 B.等百分比流量特性 C.快開流量特性 D.拋物線流量特性10.在計算機控制系統(tǒng)中，計算機的輸入和輸出信號是（B）。A.模擬信號 B.數字信號 C.4~20mA的標準信號 D.什么信號都行三、判斷題（每題1分，共10分）1.有的儀表所用電壓是直流電，有的用交流電。（√）2.溫度變送器是用來測量介質溫度的。（╳）解釋：溫度變送器的作用是將熱電偶或熱電阻的電勢或電阻信號轉換成DC1-5V電壓或DC4-20VmA電流標準信號。3.質量流量與體積流量相同。（╳）解釋：質量流量是體積流量與密度的乘積4.引起自動調節(jié)系統(tǒng)被調量波動的因素叫干擾。（√）5.在自動調節(jié)中，PID調節(jié)器主要靠比例作用避免過分振蕩，靠積分作用消除靜態(tài)偏差，靠微分作用減少動態(tài)偏差。（√）6.串級調節(jié)系統(tǒng)就是將調節(jié)系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)串聯(lián)起來。（╳）解釋：串級調節(jié)系統(tǒng)由兩個單回路構成，主調節(jié)器的輸出作為副調節(jié)器的給定。7調節(jié)器的輸出值隨測量值增加而增加的稱為正作用（√）8.為了消除余差，應引入微分調節(jié)作用來克服。（╳）解釋：為了消除余差，應引入積分調節(jié)作用來克服9.計算機控制系統(tǒng)就是自動控制系統(tǒng)。（√）10.在自控系統(tǒng)中，安全柵處于現(xiàn)場儀表與控制室儀表之間（√）四．簡答題（每題5分，共20分）1.什么是定值控制系統(tǒng)？答案：定值控制系統(tǒng)是指設定值恒定不變的控制系統(tǒng)。定值控制系統(tǒng)的作用是克服擾動對被控變量的影響，使被控變量最終回到設定值或其附近.以后無特殊說明控制系統(tǒng)均指定值控制系統(tǒng)而言。2.求取下圖所示電路的傳遞函數。（為輸入信號，為輸出信號）答案：3.簡述PID調節(jié)器、和的作用是什么？答案：在PID調節(jié)器中，越大，表示調節(jié)作用越強，值越大，表示積分作用減弱，值越大表示微分作用增強。4.簡述熱電偶溫度計組成部分。答案：熱電偶溫度計的基本組成部分有：熱電偶、測量儀表、連接熱電偶和測量儀表的導線。五、下圖所示為某單位負反饋系統(tǒng)校正前、后的開環(huán)對數幅頻特性（漸進線）（此為最小相位系統(tǒng)）。（10分）（1）寫出校正前、后的開環(huán)傳遞函數、；（2）求出串聯(lián)校正裝置的傳遞函數，并設計此調節(jié)器的線路（不用設置參數）。（3）判斷出校正前、后系統(tǒng)的相位裕量的變化趨勢；（4）分析校正對系統(tǒng)動、穩(wěn)態(tài)性能（、、）的影響。答案：（1）

（2）在式中

此為PI調節(jié)器。其電路圖如所示。若選取

則

(取

)由

有，

(取

)(3)

(4)①穩(wěn)態(tài)性能：校正后，系統(tǒng)由O型變?yōu)镮型，對階躍信號由有靜差為無靜差，穩(wěn)態(tài)性能明顯改善。②穩(wěn)定性：由于PI調節(jié)器的增益，增益減小，使相位裕量

有所增加(

由

)，穩(wěn)定性改善，

與Ｎ均有減小。由此例可見，適當降低增益，可彌補PI校正對穩(wěn)定性的消極影響。③快速性：由

，快速性變差。六、下圖為一液位控制系統(tǒng)示意圖。試畫出該液位控制系統(tǒng)的方框圖，并指出被控對象、被控變量、操縱變量及可能影響被控變量的擾動各是什么？為了維持水位恒定，控制器正作用情況下，調節(jié)閥的氣開、氣關型式如何選擇？（10分）答案：方框圖被控對象為液位控制系統(tǒng)中的貯槽，被控變量為液位，操縱變量為液位控制系統(tǒng)流出貯槽的流量qo，可能影響被控變量的擾動液位控制系統(tǒng)中流入到貯槽的流量qi。為了維持水位恒定，控制器正作用情況下分析：操作變量為流出貯槽的流量qo，調節(jié)閥設定選擇氣開閥，則出料