北京化工大學(xué)過(guò)程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用期末復(fù)習(xí)題

1、過(guò)程裝備控制技術(shù)復(fù)習(xí)大綱1.工業(yè)生產(chǎn)對(duì)過(guò)程裝備控制的基本要求；過(guò)程裝備控制的主要參數(shù)；流程工業(yè)的四大參量2.控制系統(tǒng)的組成，簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方框圖、各組成環(huán)節(jié)及其輸入、輸出、系統(tǒng)各參量的作用。（方框圖中具體實(shí)現(xiàn)控制作用的變量）3.控制系統(tǒng)的分類(lèi)：按給定值、按輸出信號(hào)的影響、按系統(tǒng)克服干擾的方式。4.控制系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的定義；階躍干擾下過(guò)渡過(guò)程的基本形式及其使用特點(diǎn)；評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)。5.被控對(duì)象特性的定義；連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程所遵循的兩個(gè)最基本的關(guān)系；單容液位對(duì)象的自衡特性；有自衡和無(wú)自衡作用單容液位對(duì)象的區(qū)別；被控對(duì)象特性的描述形式；一階被控對(duì)象；描述被控對(duì)象特性的參數(shù)及其對(duì)對(duì)象控制質(zhì)量的影響（區(qū)分

2、控制通道和干擾通道）6.單回路控制系統(tǒng)參數(shù)選擇的原則（被控變量、操縱變量、檢測(cè)變送環(huán)節(jié)）；基本的調(diào)節(jié)規(guī)律；位式、比例、積分、微分調(diào)節(jié)規(guī)律的調(diào)節(jié)原理（數(shù)學(xué)表達(dá)式）及其調(diào)節(jié)特點(diǎn)（簡(jiǎn)單水槽液位控制系統(tǒng)）；PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定：整定內(nèi)容、整定方法（臨界比例度法）。7.復(fù)雜控制系統(tǒng)的分類(lèi)；串級(jí)控制系統(tǒng)的工作原理、結(jié)構(gòu)組成（主環(huán)、副環(huán)、粗調(diào)、細(xì)、調(diào)）、工作特點(diǎn)、適用對(duì)象（串級(jí)控制系統(tǒng)的應(yīng)用示例）；主、副回路的選擇依據(jù)（讓主要干擾位于副回路）；8.前饋控制的控制原理（方框圖）；一種前饋?zhàn)饔弥荒芸朔环N干擾；前饋控制相較于反饋控制的特點(diǎn)；前饋-反饋控制系統(tǒng)9.系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差的含義及減小誤差的方

3、法；儀表的絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差與引用誤差；儀表的精度等級(jí)。（習(xí)題3-6）10.流量的概念；流量計(jì)的分類(lèi)和基本工作原理；壓差式流量計(jì)的工作原理；結(jié)構(gòu)上的核心部件；常見(jiàn)的節(jié)流裝置分類(lèi)。液位的概念；液位計(jì)的分類(lèi)；靜壓式和電容式液位計(jì)的工作原理11.變送器的作用、分類(lèi)；氣動(dòng)變送器和電動(dòng)變送器的區(qū)別；常用的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（電壓、電流和氣壓信號(hào)）；常見(jiàn)的氣動(dòng)元件和組件。12.安全火花的定義；自動(dòng)化儀表的防爆結(jié)構(gòu)類(lèi)型及各自特點(diǎn)；本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理。13.執(zhí)行器按工作能源的分類(lèi)；電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照輸入位移不同可分為角行程和直行程兩種；調(diào)節(jié)閥的理想流量特性和工作流量特性；常見(jiàn)的流量特性分類(lèi)及其使用特點(diǎn)；管道

4、串聯(lián)時(shí)調(diào)節(jié)閥的工作特性；調(diào)節(jié)閥的選型內(nèi)容；調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比。14.為什么經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)電-氣和氣-電轉(zhuǎn)換現(xiàn)象；常用的電-氣轉(zhuǎn)換部件；電氣轉(zhuǎn)換器及電氣閥門(mén)定位器的區(qū)別、作用及工作原理。15.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與常規(guī)模擬控制系統(tǒng)的異同點(diǎn)；計(jì)算機(jī)在過(guò)程控制中的應(yīng)用分類(lèi)。16.DDC是最基本的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)PID算法與模擬PID算法實(shí)現(xiàn)的區(qū)別；DDC的理想PID算法的三種表達(dá)式；DDC系統(tǒng)的概念及其主要特點(diǎn)。17.可編程控制器的特點(diǎn)、基本工作原理、編程表達(dá)方式。18.單回路控制系統(tǒng)應(yīng)用：側(cè)重于操縱變量的選擇。總體思路：注重概念，注重定性分析，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容題型：填空題（25x

5、1）判斷改錯(cuò)題（5x2）簡(jiǎn)答題（5x4）綜合分析計(jì)算題（4題,45分）TIP:樣題第四大題3小題(牛奶干燥)及課本習(xí)題1.6(換熱器出口溫度控制系統(tǒng))必考2005-2006過(guò)程裝備控制技術(shù)試卷一、填空題（25分）1、工業(yè)生產(chǎn)對(duì)過(guò)程裝備的基本要求是（ ）、（ ）和（ ）等。2、壓差式流量計(jì)的核心部件是（ ）常見(jiàn)的節(jié)流裝置有（ ）、（ ）、（ ）等。3、液位是指（ ），常用的液位計(jì)有（ ）、（ ）、（ ）等。4、在PID調(diào)節(jié)器中，需要整定的參數(shù)為（ ）、（ ）和（ ）。5、調(diào)節(jié)閥的選型主要包括（ ）、（ ）、（ ）和（ ）等內(nèi)容。6、計(jì)算機(jī)在過(guò)程控制中的應(yīng)用類(lèi)型一般可分為（ ）、（ ）、（ ）、（

6、 ）等幾種類(lèi)型。7、PLC的程序表達(dá)方式常采用（ ）、（ ）和（ ）等方法。二、判斷改正題（10分）1、一單純比例控制的液位對(duì)象，只要比例度選擇的合適，系統(tǒng)就能跟蹤并最終穩(wěn)定到設(shè)定值。()2、自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，滯后的存在總不利于調(diào)節(jié)的。（）3、時(shí)間常數(shù)越大，表示對(duì)象受干擾作用后，到達(dá)新穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間越短。（）4、控制系統(tǒng)中直接產(chǎn)生控制作用的是控制信號(hào)。（）5、串聯(lián)管路中，隨S值下降，調(diào)節(jié)閥的等百分比流量特性畸變趨近于直線特性。三、簡(jiǎn)答題（20分）1、何為調(diào)節(jié)器參數(shù)的工程整定法，并簡(jiǎn)述臨界比例度法進(jìn)行參數(shù)整定的過(guò)程。2、試簡(jiǎn)要分析計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與常規(guī)模擬控制系統(tǒng)的異同點(diǎn)。3、試簡(jiǎn)要分析本質(zhì)安全防

7、爆系統(tǒng)的防爆原理。4、何為單容液位對(duì)象的自衡作用，并簡(jiǎn)要分析產(chǎn)生自衡作用的原因。四、分析計(jì)算題（45分）1、如圖為一簡(jiǎn)單水槽液位控制系統(tǒng)，要求：（10分）（1）畫(huà)出本控制系統(tǒng)方框圖。（2）系統(tǒng)被控變量、控制變量和檢測(cè)變送環(huán)節(jié)各是什么？（3）系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的輸入、輸出量各是什么，屬哪種調(diào)節(jié)規(guī)律，并推導(dǎo)出節(jié)規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。2、聚合釜溫度與流量的串級(jí)控制系統(tǒng)，如圖所示，(10分)（1）畫(huà)出控制系統(tǒng)方框圖。（2）說(shuō)明該系統(tǒng)的主、副對(duì)象，主、副變量，主、副調(diào)節(jié)器各是什么？（3）分析系統(tǒng)不采用簡(jiǎn)單溫度控制而采用串級(jí)溫度、流量控制的原因。*3、如圖為一牛奶干燥過(guò)程流程圖，要保證產(chǎn)品質(zhì)量，需嚴(yán)格控制干燥器的溫

8、度，試分析：（15分）（1）影響干燥器溫度的因素有哪些？（2）合理選擇系統(tǒng)控制變量，并說(shuō)明原因。（3）畫(huà)出控制系統(tǒng)方框圖。4、檢定一只量程為5A的電流表，結(jié)果如下：（10分）輸入量/A12345示值/A1.101.983.104.085.02試求儀表各示值的絕對(duì)誤差、實(shí)際相對(duì)誤差、示值相對(duì)誤差和引用誤差。確定儀表的精度等級(jí)過(guò)程裝備控制技術(shù)試卷標(biāo)準(zhǔn)答案一、填空題（251）1、安全性；經(jīng)濟(jì)性；穩(wěn)定性2、節(jié)流裝置；孔板；噴嘴；文都利管3、容器內(nèi)液體介質(zhì)液面的高低；浮力式；靜壓式；電容式；光纖式；4、比例度；積分時(shí)間；微分時(shí)間5、閥的口徑選擇；型式選擇；固有流量特性選擇；材質(zhì)選擇6、直接數(shù)字控制系統(tǒng)；

9、監(jiān)督控制系統(tǒng)；分級(jí)控制系統(tǒng)；集散控制系統(tǒng)7、梯形圖；語(yǔ)句表；邏輯功能圖二、判斷改正題（52）判斷1分，改正1分1、錯(cuò)誤。單純的比例控制不可能消除余差。2、錯(cuò)誤?？刂仆ǖ赖臏罂偸遣焕?，但干擾通道中的容量滯后可以緩和干擾的影響，對(duì)控制系統(tǒng)有利。3、錯(cuò)誤。時(shí)間常數(shù)越大，表示對(duì)象受干擾作用后，到達(dá)新穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間越長(zhǎng)。4、錯(cuò)誤。控制系統(tǒng)中直接產(chǎn)生控制作用的是操縱變量。5、正確。三、簡(jiǎn)答題（45）1、所謂的工程整定法，就是避開(kāi)被控對(duì)象的特性和數(shù)學(xué)描述，在被控對(duì)象運(yùn)行時(shí)，直接在控制系統(tǒng)中，通過(guò)改變調(diào)節(jié)器參數(shù)，觀察被控變量的過(guò)渡過(guò)程，來(lái)獲取調(diào)節(jié)器參數(shù)的最佳數(shù)值。臨界比例度法整定參數(shù)的步驟是：首先將調(diào)節(jié)

10、器的積分、微分作用全部去除，在純比例作用調(diào)節(jié)比例度，直至得到等幅振蕩的階躍干擾過(guò)渡過(guò)程，此時(shí)的比例度和振蕩周期稱為臨界比例度和臨界周期，最后按照相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出調(diào)節(jié)器各參數(shù)的整定數(shù)值。臨界比例度法參數(shù)整定是以閉環(huán)系統(tǒng)得到4:1衰減比，且有合適的超調(diào)量為目標(biāo)的。2、計(jì)算機(jī)直接控制系統(tǒng)與常規(guī)模擬控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)相同，有關(guān)調(diào)節(jié)原理和調(diào)節(jié)過(guò)程也相同，都是基于“檢測(cè)偏差、糾正偏差”的控制原理。不同之處在于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，控制器對(duì)控制對(duì)象的參數(shù)、狀態(tài)信息的檢測(cè)和控制結(jié)果的輸出在時(shí)間上是斷續(xù)的，對(duì)檢測(cè)信號(hào)的分析計(jì)算是數(shù)字化的，而在模擬控制系統(tǒng)中則是連續(xù)的。3、本質(zhì)安全防爆型是指在正常和故障狀態(tài)下，電

11、路及設(shè)備產(chǎn)生的火花能量都不足于引起爆炸的防爆類(lèi)型。它由兩種場(chǎng)所、兩種電路組成，即安裝在危險(xiǎn)場(chǎng)所的本質(zhì)安全電路及安裝在非危險(xiǎn)場(chǎng)所的非本質(zhì)安全電路，兩者間采用防爆安全柵隔離。儀表的防爆性能是靠電路設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)和保證：采用低的工作電壓和小的工作電流；用防爆安全柵將危險(xiǎn)與非危險(xiǎn)場(chǎng)所電路隔開(kāi)；現(xiàn)場(chǎng)和控制室之間儀表的連接導(dǎo)線不得形成過(guò)大的分布電感和電容。4、單容液位對(duì)象的自衡作用是指當(dāng)輸入變量發(fā)生變化破壞了被控對(duì)象的平衡而引起輸出變量變化時(shí)，在沒(méi)有人為干預(yù)的情況下，被控對(duì)象的自身能重新恢復(fù)平衡的特性。產(chǎn)生的原因主要是出口閥的流量特性，即在流出變化量很小的情況下，流出量與液位成正比關(guān)系，即：q四、計(jì)算題1、（

12、1）（3分）（2）系統(tǒng)被控變量是水槽液位，控制變量是杠桿的位置移動(dòng)，檢測(cè)變送環(huán)節(jié)是浮球裝置。（3分）（3）系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的輸入是液位偏差e，輸出量是閥門(mén)開(kāi)度的變化，屬于典型的比例調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：（4分）2、（1）串級(jí)控制系統(tǒng)方框圖為：（4分）（2）系統(tǒng)的主對(duì)象是釜體對(duì)象，副對(duì)象是冷卻水流量對(duì)象；主變量是釜內(nèi)溫度，副變量是冷卻水流量；主控制器是溫度控制器，副控制器是流量控制器。（3分）（3）因系統(tǒng)控制的溫度對(duì)象滯后較大，尤其是帶有夾套傳熱，簡(jiǎn)單的單回路溫度控制系統(tǒng)難以達(dá)到控制要求。而采用串級(jí)控制，將主要干擾集中與副回路，可有效的克服干擾作用，提高控制質(zhì)量。（3分）3、（1）影響干燥

13、器溫度的主要因素有乳液流量、旁路空氣流量、加熱蒸汽量等。（5分）（2）綜合考慮通道的特性和工藝的可調(diào)整性，選擇旁路空氣流量為被控變量最為合適，其調(diào)節(jié)通道的滯后較小，調(diào)節(jié)的工藝性也最好。（5分）（3）控制框圖略（5分）4、(1)測(cè)量的絕對(duì)誤差為：X=X-A0，得到各示值的絕對(duì)誤差為：（2分）X1=0.1；X2=-0.02；X3=0.01；X4=0.08；X5=0.02；測(cè)量的相對(duì)誤差為：=X/X*100%，其中X為約定真值，若用輸入量代替，則為實(shí)際相對(duì)誤差；若用示值代替，則為示值相對(duì)誤差。據(jù)此可得到各示值的實(shí)際相對(duì)誤差為：（2分）1=10%、2=-1%、3=0.33%、4=2%、5=0.4%示值