2018过程自动化控制华东理工

1、第二部分：题型介绍及答题要求一、填空例1：串级控制系统有 2 个被控变量，有 主 回路和 副 回路；其中 副 回路具有较强迅速的抗扰动能力，其控制器正反作用选择是和 特性有关。例2：被控变量是指 ， 操纵变量是指 ， 偏差是指 ，被控对象是指 。二、简答题例1：简述控制通道与扰动通道的概念，并说明两个通道对过程特性参数的不同要求。控制通道：操纵变量q(t)对被控变量c(t)的作用途径扰动通道：扰动变量f(t)对被控变量c(t)的作用途径控制通道的响应曲线：当操纵变量q(t)做阶跃变化（扰动f(t)不变）时被控变量的时间特性c(t)扰动扰动通道的响应曲线：当变量f(t)做阶跃变化（控制作用q(t

2、) 不变）特时被控变量的时间性c(t例2、阐述气开阀与气关阀的特点，并说明控制系统设计时选择气开阀与气关阀的依据。气开阀：供气量越大，阀门开度越大，而在失气时则全关，称FC型。气关阀：供气量越大，阀门开度越小，而在失气时则全开，称FO型。选择依据：从工艺生产安全考虑例3、描述控制系统的单项性能指标有哪些？并说明各自的概念？三、综合题综合题包括计算题与设计题，具体见后。第三部分：复习题解答一、基本概念1、根据曲线进行凑试的控制器参数整定方法称为 衰减曲线法 。2、简单均匀控制与简单控制相比， 。3、PI控制器积分时间是指在输入作阶跃变化时输出达到纯比例输出的 2 倍所对应的时间。4、广义对象包括

3、哪些 通常将过程、执行器、检测元件与变送器的组合_，不包括控制装置。5、前馈控制要求主要扰动 控制装置 。6、在阶跃扰动作用下过渡过程有衰减振荡等哪些形式。发散振荡、单调发散、等幅振荡、衰减振荡、单调衰减；7、设定值保持不变的反馈控制系统称为定值控制系统，其主要任务是：抗拒外界干扰、使被控变量恢复到预期的常量。8、设定值变化的控制系统称为什么？随动控制系统其主要任务是什么？输出（指示值）应迅速和正确的随着输入值而变化（测量值）。9、差压式流量计利用节流件前后的_差压_和 流速的关系测得流量。10、闭环控制系统与开环控制系统的概念及特点。 反馈控制（闭环控制）：控制器按照被控变量与设定值的偏差来

4、进行控制。 存在的问题：当被控变量偏离设定值，产生偏差后才进行控制，使得控制作用滞后。 前馈控制（开环控制）：控制器根据扰动或设定值的变化按补偿原理进行工作。 特点：扰动产生后，被控变量还未变化之前， 根据扰动的大小施加控制，控制超前11、希望控制通道的放大系数怎么样，时间常数14、孔板流量计压差增加一倍，则体积流量为原来的多少倍？密度增加一倍，则体积流量为原来的多少倍？1.414倍15阐述仪表允许误差的概念，并说明仪表精度等级的概念。16一般马路上交通信号红绿灯的周期变化控制属于哪种控制？程序控制系统设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即根据需要按一定时间程序变化。17、涡轮流量计、

5、涡街流量计、椭圆齿轮流量计、电磁流量计，哪种属于容积式流量计？18、在串级控制系统设计时，副控制器的控制规律一般选什么？并说明理由。串级控制系统中对副变量的要求不严。在控制过程中，副变量是不断跟随主控制器的输出变化而变化的，所以副控制器一般采用比例控制规律就行了，必要时引入适当的积分作用，而 微分作用一般是不需要的19、前馈控制属于开环控制还是闭环控制？前馈控制（开环控制）：控制器根据扰动或设定值的变化按补偿原理进行工作23、串级控制系统的副回路应包括所有扰动？24、测量仪表精度等级数值越小，则代表仪表的测量越准确。25、CIPS是分散控制系统的简称。计算机集成过程系统26、数字式控制器中的A

6、/D起到将模拟量转换成数字量的功能。27、均匀控制是通过阀门定位器来实现的。28、 变送器量程迁移、零点迁移会改变其输入输出特性曲线的斜率？29、定值控制系统中控制器采用内、外设定方式中的哪一种？30、在串级控制系统设计时，主、副变量的选择原则是什么？主变量的选择原则与简单控制系统中被控变量的选择原则是一样的。副变量的选择原则是：(1) 主、副变量问应有一定的内在联系，副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的变化；(2) 通过对副变量的选择，使所构成的副回路能包含系统的主要干扰；(3) 在可能的情况下，应使副回路包含更多的主要二、综合题1、一台精度等级为0.5级，量程范围为0600的电子电位差

7、计。试问：（1）它的最大允许绝对误差是多少？校验时，如最大绝对误差为5，问此表是否合格？如果某反应器最大压力为0.6MPa，允许最大绝对误差为±0.02MPa。（1）现用一台测量范围是01.5 MPa，精度为1.5级的压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求？不符合工艺上的误差要求。解：（1）因为反应器最大压力为0.6MPa，仪表示值最大值取2倍为1.2MPa，所以01.5 MPa的仪表可用，当选用测量范围为01.5 MPa ，精度为1.5级的压力表来进行测量时，允许的最大绝对误差为（2）若采用一台测量范围是01.0 MPa，精度为1.5级的压力表来进行测量，问能符合误差要求吗？

8、试说明其理由。因为反应器最大压力为0.6MPa，仪表示值最大值取4/3倍为0.8MPa，所以01.0 MPa的仪表可用。当选用测量范围为01.0 MPa ，精度为1.5级的压力表来进行测量时，允许的最大绝对误差为符合工艺上的误差要求。插入点正行程实测（mA）反行程实测（mA）0 %（4mA）4.004.0025%（8mA）8.067.9950%（12mA）12.0711.9975%（16mA）16.0516.01100%（20mA）20.0020.003、在1151系列电容式差压变送器调校实验中，得到如下一组数据：（1）最大绝对误差是多少？（2）最大回差是多少?（3）确定该差压变送器的精度等级

9、。（4）如果运行一段时间后测得最大绝对误差变为0.12mA,问该仪表是否还符合原来的精度等级。4、一台温度比例控制器，测温范围为0-1000， 控制器的输出信号变化范围为4mA-20mA。当温度 给定值由600 变动到650时，其输出由8mA变到12mA。试求该控制器的比例度及比例增益。该控制器是属于正作用还是反作用控制器，为什么?例题：一台比例作用的温度控制器，其温度的变化范围为400800，控制器的输出范围是420mA。当温度从600变化到700时，控制器相应的输出从8mA变为12mA，试求该控制器的比例度。解：这说明在这个比例度下，温度全范围变化（相当于400 ）时，控制器的输出从最小变

10、为最大，在此区间内，e和u是成比例的。进料出料5、已知某夹套反应器如图所示，反应大量放热， 要求控制反应器内的温度，所以要调节冷却水的流量维持反应温度，要求把温度控制为40，在供气中断时保证冷却。如图a所示。（1）指出本例中被控对象、被控变量、操纵变量以及扰动。（2）如果夹套进水量在t=0min时产生一个阶跃 信号，夹套反应器的温度对象近似为一阶滞后环节，其变化情况如图b。试采用阶跃扰动法求取K、T、的值，并写出数学方程式。（3）请画出该夹套反应器内容器温度控制系统的带检测控制点的流程图以及方块图。（4）应该选择何种测温元件？为什么？（5）如果该温度控制系统原先稳定在40处。在某个阶跃扰动下的

11、过渡过程曲线如图c，试求出最大偏差、余差、衰减比、回复时间。（6）针对图c，如果要求将衰减比整定为4:1，且要求消除余差，请说出你的整定方法以及选用的控制规律。6：某台DDZ-型比例积分控制器，该控制器为正 作用，其比例度为200%，积分时间为2分。稳态时， 输出为7mA。某一瞬间输入突然增加了0.5mA,试问经过4分钟后输出将由7mA变化到多少？解：根据题意已知根据题意及公式把数据代入公式可得所以7：某比例调节器输入信号为420mA, 输出信号为15V, 当比例度为60%时，输入变化6 mA所引起的输出变化量是多少？解：根据题意可得可解得8、为了测定某直接蒸气加热器的过程特性，在t0时刻突然

12、将加热蒸汽量从25m3/h增加到28m3/h，热物料出口温度的阶跃响应曲线如图所示。求取该过程放大系数、时间常数和滞后时间。解：（1）由温度响应曲线可知放大系数时间常数T=6-2=5（min） 时滞9。设大、小两个调节阀的最大流通能力分别为CAmax=100，CBmax=4，可调范围RA=RB=30，两个阀均为气开阀，试求两个阀并联后的可调范围。解：因为故，可得小阀的最小流通能力为当大、小阀并联组合在一起时，阀的最小流通能力为0.133，最大流通能力为104，所以调节阀的可调范围为分程后阀的可调范围比用单个阀的可调范围约增大了26.1倍，大大扩展了可调范围。10：下图所示的加热炉温度-压力串级

13、控制系统，试画出该系统的方块图，并分别确定主、副控制器的正、反作用。图8-6加热炉温度-压力串级控制系统图8-7加热炉温度-压力串级控制系统方块图解答：(1)阀的气开、气关特性（应如何选择？）依据安全原则，当供气中断时，应使控制阀处于全关闭状态，不致烧坏加热炉，所以应选气开阀(2)控制器的正、反作用（如何确定？）副控因为： 制器所以：副控制器应选反作用。主控因为： 制器所以：主控制器应选反作用。若两者一致，则选正作用。11、下面是管式加热炉的两种控制方案，（1）有什么不同？（2）如果被加热原料的流量是主要扰动，用下图来控制发现控制质量较差，而该扰动可测不可控，针对这种情况，试设计一复杂控制系统

14、来解决？画出设计方案带检测控制点的流程图以及方块图。（3）如果燃料油的热值变化较大，试设计一合理的控制系统。举例：下面是管式加热炉的一种控制方案，如果被加热原料的流量是主要扰动，用下图来控制发现控制质量较差，而该扰动可测不可控，针对这种情况，试设计一复杂控制系统来解决？画出设计方案带检测控制点的流程图以及方块图。在某一工况下，如果被加热原料的流量是主要扰动，用前图所示的简单控制系统来控制发现控制质量较差，而该扰动可测不可控，针对这种情况，可设计一前馈反馈控制系统来解决，系统带检测控制点的流程图如下：解：系统方块图如下：例题：如图所示为一锅炉汽包液位控制系统的示意图，要求锅炉不能烧干。（1）确定控制阀的气开、气关型式，确定控制器的正、反作用，并简述当加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时，该控制系统是如何克服干扰的？ LTLC加热室 冷水汽包（2）如果冷水阀前后压力波蒸汽动较大，请设计一个以汽包液位为主变量、冷水压力为副变量的串级控制系统。要求画出带控制点的工艺流程图，确定主、副控制器的正、反作用，简要说明该系统是如何克服扰动影响的。解：（1）因为：从安全的角度考虑，锅炉汽包内的液位不能过低