過程控制系統(tǒng)試卷及答案

過程掌握系統(tǒng)試卷及答案過程掌握系統(tǒng)試卷C卷一、填空題〔1.5分〕〔此題33分〕1、過程掌握系統(tǒng)一般由掌握器、執(zhí)行器、被控過程和測量變送等環(huán)組成。2、過程掌握系統(tǒng)由工程儀表和被控過程兩局部組成。3、壓力檢測的類型有三種，分別為：彈性式壓力檢測、應(yīng)變式壓力檢測、壓阻式壓力檢測。4、氣動執(zhí)行構(gòu)造主要有薄膜式和活塞式兩大類。5、依據(jù)使用的能源不同，調(diào)整閥可分為氣動調(diào)整閥、電動調(diào)整閥和液動調(diào)整閥三大類。6、過程數(shù)學(xué)模型的求取方法一般有機理建模、試驗建模和混合建模。7、積分作用的優(yōu)點是可消退穩(wěn)態(tài)誤差(余差)，但引入積分作用會使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。8、在工業(yè)生產(chǎn)中常見的比值掌握系統(tǒng)可分為單閉環(huán)比值掌握、雙閉環(huán)比值掌握和變比值掌握三種。9、造成積分飽和現(xiàn)象的內(nèi)因是掌握器包含積分掌握作用，外因是掌握器長期存在偏差。二、名詞解釋題〔5分〕〔此題15分〕1、過程掌握：指依據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過程的特點，承受測量儀表、執(zhí)行機構(gòu)和計算機等自動化工具，應(yīng)用掌握理論，設(shè)計工業(yè)生產(chǎn)過程掌握系統(tǒng)，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程自動化。2、串級掌握系統(tǒng)：值承受兩個掌握器串聯(lián)工作，主掌握器的輸出作為副掌握器的設(shè)定值，由副掌握器的輸入去操縱調(diào)整閥，從而對住被控變量具有更好的掌握效果。3、現(xiàn)場總線：是指將現(xiàn)場設(shè)備與工業(yè)掌握單元、現(xiàn)場操作站等互聯(lián)而成的計算機網(wǎng)絡(luò)，具有全數(shù)字化、分散、雙向傳輸和多分枝的特點，是工業(yè)掌握網(wǎng)絡(luò)向現(xiàn)場級進展的產(chǎn)物。三、簡答題〔8分〕〔此題32分〕1、什么是PID，它有哪三個參數(shù)，各有什么作用怎樣掌握？答：PID是比例-積分-微分的簡稱。其三個參數(shù)及作用分別為：比例參數(shù)KC，作用是加快調(diào)整，減小穩(wěn)態(tài)誤差。〔2〕積分參數(shù)Ki，作用是減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度〔3〕微分參數(shù)Kd，作用是能遇見偏差變化趨勢，產(chǎn)生超前掌握作用，削減超調(diào)量，削減調(diào)整時間。2、前饋與反響的區(qū)分有哪些？答：〔1〕掌握依據(jù)：反響掌握的本質(zhì)是“基于偏差來消退偏差”，前饋掌握是“基于擾動消退擾動對被控量的影響”。掌握作用發(fā)生時間方面：反響掌握器的動作總是落后于擾動作用的發(fā)生，是一種“不準時”的掌握；擾動發(fā)生后，前饋掌握器及時動作。掌握構(gòu)造方面:反響為閉環(huán)掌握，存在穩(wěn)定性問題，即使閉環(huán)環(huán)節(jié)中每個系統(tǒng)都是穩(wěn)定的，但閉環(huán)后穩(wěn)定與否，還需要進一步分析；前饋屬于開環(huán)掌握，各環(huán)節(jié)穩(wěn)定，系統(tǒng)必定穩(wěn)定。校正范圍方面：反響對各種擾動都有校核作用；前饋，只對被校核的前饋擾動有校正作用，其他則沒有。掌握規(guī)律方面：反響通常是PPIPDPID等典型規(guī)律；前饋掌握規(guī)律較為復(fù)雜，不好把握。3、掌握器正反方向推斷？答：所謂作用方向，就是指輸入作用后，輸出的變化方向。當(dāng)輸入增加時，輸出也增加，則成該環(huán)節(jié)為“正環(huán)節(jié)”，反之，當(dāng)輸入增加時，輸出削減，則稱“反作用”。具體步驟，推斷被控對象的正/反作用那個方向，主要由工藝機理確定。確定執(zhí)行器的正/反作用方向由安全工藝條件打算。確定廣義對象的正/反作用方向確定執(zhí)行器的正/反作用方向4、如下圖的壓力容器，承受轉(zhuǎn)變氣體排出量以維持容器內(nèi)壓力恒定：調(diào)整閥應(yīng)選擇氣開式還是氣關(guān)式？請說明緣由。壓力掌握器(PC)應(yīng)為正作用還是反作用？請說明緣由。答：(1)應(yīng)選擇氣關(guān)式。由于在氣源壓力中斷時，調(diào)整閥可以自動翻開，以使容器內(nèi)壓力不至于過高而出事故。(2)調(diào)整閥應(yīng)選擇氣關(guān)式，則壓力掌握器(PC)應(yīng)為反作用。當(dāng)檢測到壓力增加時，掌握器應(yīng)減小輸出，則調(diào)整閥開大，使容器內(nèi)壓力穩(wěn)定?；颍寒?dāng)檢測到壓力減小時，掌握器應(yīng)增大輸出，則調(diào)整閥開小，使容器內(nèi)壓力穩(wěn)定。四、分析與計算題〔第1小題8分，第2小題12分〕〔此題20分〕1、〔本小題8分〕如以下圖所示的隔焰式隧道窯燒成帶溫度掌握系統(tǒng)，燒成帶溫度是被控變量，燃料流量為操縱變量。試分析：(1)該系統(tǒng)是一個什么類型的掌握系統(tǒng)？畫出其方框圖；(2)確定調(diào)整閥的氣開、氣關(guān)形式，并說明緣由。答：(1)該系統(tǒng)是一個串級掌握系統(tǒng)，其方框圖為：(2)當(dāng)調(diào)整閥氣源消滅故障失去氣源時，為保證系統(tǒng)安全，應(yīng)使閥門處于關(guān)閉位置，故調(diào)整閥承受氣開式。2、〔本小題12分〕如以下圖所示的液體儲罐，設(shè)進水口和出水口q1qo，輸出變量為液位h，儲罐的橫截面積為A。試建立該液體儲罐的動態(tài)數(shù)學(xué)模型H(S)/Qt(S)過程掌握試題庫答案一，填空題1．一般一個簡潔掌握系統(tǒng)由〔檢測/變送〕裝置、〔被控對象〕、〔調(diào)整〕器和〔執(zhí)行〕機構(gòu)組成。2．過程掌握系統(tǒng)常用的參數(shù)整定方法有：〔閱歷法〕、〔衰減曲線法〕、〔穩(wěn)定邊界法/臨界比例度法〕和〔響應(yīng)曲線法〕。3．在PID調(diào)整器中，調(diào)整器的Kc越大，表示調(diào)整作用〔越強〕，Ti值越大，表示積分作用〔減弱〕，Td值越大表示微分作用〔增加〕。4．常見的過程計算機掌握系統(tǒng)分為以下幾種典型形式：〔操作指導(dǎo)掌握系統(tǒng)〕、直接數(shù)字掌握系統(tǒng)、〔監(jiān)視計算機掌握系統(tǒng)〕、〔集散掌握系統(tǒng)〕和現(xiàn)場總線掌握系統(tǒng)。5．在閉環(huán)掌握系統(tǒng)中，依據(jù)設(shè)定值的不同形式，又可分為定值掌握系統(tǒng)，隨動掌握系統(tǒng)和程序掌握系統(tǒng)。1〕定值掌握系統(tǒng)特點：設(shè)定值是〔固定不變〕；作用：保證在〔擾動〕作用下使被控變量始終保持在設(shè)定值上。2〕隨動掌握系統(tǒng)特點：設(shè)定值是一個〔變化量〕；作用：保證在各種條件下系統(tǒng)的輸出〔準時跟蹤設(shè)定值變化〕。3〕程序掌握系統(tǒng)特點：設(shè)定值是一個〔按肯定時間程序變化的時間函數(shù)〕；作用：保證在各種條件下系統(tǒng)的輸出〔按規(guī)定的程序自動變化〕。6．熱電偶溫度計的根本組成局部局部是〔熱電偶〕、〔測量儀表〕、〔連接熱電偶〕和〔測量儀表的導(dǎo)線〕。7．串級掌握系統(tǒng)能快速抑制進入〔副〕回路的擾動，改善〔主〕掌握器的廣義對象特性，容許〔副〕回路內(nèi)各環(huán)節(jié)的特性在肯定的范圍內(nèi)變動而不影響整個系統(tǒng)的掌握品質(zhì)。8定值掌握系統(tǒng)是按〔偏差〕進展掌握的，而前饋掌握是按〔擾動〕進展掌握的；前者是〔閉〕環(huán)掌握，后者是〔開〕環(huán)掌握。 9.保證控制系統(tǒng)成為負反響10.干擾量的變化11.正確，快速，牢靠12.改善動態(tài)性能13.微分二，選擇題1.由于微分調(diào)整規(guī)律有超前作用，因此調(diào)整器參加微分作用主要是用來〔C〕:A.抑制調(diào)整對象的慣性滯后〔時間常數(shù)T〕，容量滯后τcτ0.B.τ0.C.抑制調(diào)整對象的慣性滯后〔T〕，容量滯后τc定值調(diào)整是一種能對〔A〕進展補償?shù)恼{(diào)整系統(tǒng)。A．測量與給定之間的偏差B．被調(diào)量的變化CD.設(shè)定值的變化定值調(diào)整系統(tǒng)是〔X〕環(huán)調(diào)整，前饋系統(tǒng)是〔X〕環(huán)調(diào)整(B)。A．開，閉B．閉，開C．開，開D．閉，閉調(diào)整系統(tǒng)在純比作用下已整定好，參加積分作用后，為保證原穩(wěn)定度，此時應(yīng)將比例度〔A〕。A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小成分、溫度調(diào)整系統(tǒng)的調(diào)整規(guī)律，通常選用〔C〕。A.PIB.PDC.PID7..流量、壓力調(diào)整系統(tǒng)的調(diào)整規(guī)律，通常選用〔A〕A.PIB.PDC.PID8.液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律，通常選用〔D〕。A.PIB.PDC.PIDD.P9.A調(diào)整系統(tǒng)中調(diào)整器正、反作用確實定是依據(jù)(B)：A．實現(xiàn)閉環(huán)回路的正反響。B．實現(xiàn)閉環(huán)回路的負反響。C．系統(tǒng)放大倍數(shù)恰到好處D．生產(chǎn)的安全性。單純的前饋調(diào)整是一種能對〔C〕進展補償?shù)恼{(diào)整系統(tǒng)。A．測量與給定之間的偏差B．被調(diào)量的變化C．干擾量的變化定值調(diào)整是一種能對〔A〕進展補償?shù)恼{(diào)整系統(tǒng)。A．測量與給定之間的偏差B．被調(diào)量的變化C．干擾量的變化熱電偶溫度計〔C〕A)是利用兩個相互接觸金屬導(dǎo)體的溫差電動勢特性進展測溫的。B)是利用兩個相互接觸金屬導(dǎo)體的接觸電動勢特性進展測溫的。是利用兩個相互接觸金屬導(dǎo)體的溫差電動勢和接觸電動勢特性進展測溫的。是利用兩個非接觸金屬導(dǎo)體的溫差電動勢和接觸電動勢特性進展測溫的。下面的表達中哪一個是最為合理的〔D〕A)掌握系統(tǒng)的時間滯后現(xiàn)象主要是由于被控對象的慣性特性引起的。B)掌握系統(tǒng)的時間滯后現(xiàn)象主要是由于檢測裝置的安裝位置引起的。C)掌握系統(tǒng)的時間滯后現(xiàn)象對掌握系統(tǒng)的穩(wěn)定性無影響。D)以上三種表達都不完整。15.D16.DCS〔B〕A)比例、積分、微分掌握。B)分布式掌握系統(tǒng)。C)可編程序掌握器。D)以上三個都不正確。三．推斷1.×與DCS相比，F(xiàn)ieldbus的主要技術(shù)優(yōu)點之一是實現(xiàn)了掌握系統(tǒng)徹底的分散[√]熱電阻溫度計需要進展冷端補償才能正常工作。[×]PID前饋掌握系統(tǒng)是一種定值掌握，一般狀況下前饋掌握可以單獨使用。[×]用Smith補償器來處理大時延掌握對象時，不必要供給準確的對象數(shù)學(xué)模型。[×]被控對象特性是指被控對象輸入與輸出之間的關(guān)系。[√]串級掌握系統(tǒng)中的副掌握器給定值是由主掌握器的輸出打算的，所以副掌握器相當(dāng)于一個閉環(huán)定值掌握系統(tǒng)。[×][×][×]

衰減比n表示系統(tǒng)過渡過程曲線變化兩個周期后的衰減快慢。熱電阻溫度計和熱電偶溫度計一樣，測溫時需要進展溫度補償。一個單回路掌握系統(tǒng)由掌握器、執(zhí)行器、檢測變送裝置和被控對象組成。[√]12.在比值掌握系統(tǒng)中，一般選擇易調(diào)整的量為主變量，易測量的量為副變量。[×]DDC被控對象的動態(tài)特性是描述被控對象輸入輸出關(guān)系動態(tài)特征的。[√]

串級掌握系統(tǒng)適用于容量滯后較小的生產(chǎn)工藝過程。[×]前饋掌握系統(tǒng)一般可單獨使用，由于其掌握精度高，且不受外界干擾影響。[×]前饋掌握與定值掌握的原理一樣，都是以偏差進展調(diào)解的。[×]被控對象的存滯后時間常數(shù)是由于其自身的慣性特性引起的。[×]在串級掌握中，副掌握器的輸入值為主掌握器的輸出。 [√]四．簡答題什么是定值掌握系統(tǒng)？答案：定值掌握系統(tǒng)是指設(shè)定值恒定不變的掌握系統(tǒng)。定值掌握系統(tǒng)的作用是抑制擾動對被控變量的影響，使被控變量最終回到設(shè)定值或其四周.以后無特別說明掌握系統(tǒng)均指定值掌握系統(tǒng)而言。什么是隨動掌握系統(tǒng)？答案：隨動掌握系統(tǒng)的設(shè)定值是不斷變化的，隨動掌握系統(tǒng)的作用是使被控變量能夠盡快地,準確無誤地跟蹤設(shè)定值的變化而變化。什么是程序掌握系統(tǒng)？答案：程序掌握系統(tǒng)的設(shè)定值也是變化的，但它是一個的時間函數(shù)，即設(shè)定值按肯定的時間程序變化。什么是調(diào)整(被控)對象，給定值和偏差？答案：自動調(diào)整系統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備叫做調(diào)整對象或簡稱對象，而生產(chǎn)中要求保持的工藝指標(biāo)，稱為給定值。對于自動調(diào)整系統(tǒng)中，習(xí)慣承受給定值R減去測量值Y作為偏差e，即e=R-Y，給定值R大于測量值Y時為正偏差，而給定值R小于測量值Y簡述建立對象的數(shù)學(xué)模型兩種主要方法:〔每寫出1種方法的得2分〕答案：一是機理分析法：機理分析法是通過對對象內(nèi)部運動機理的分析，依據(jù)對象中物理或化學(xué)變化的規(guī)律(比方三大守恒定律等)，在無視一些次要因素或做出一些近似處理后推導(dǎo)出的對象特性方程。通過這種方法得到的數(shù)學(xué)模型稱之為機理模型，它們的表現(xiàn)形式往往是微分方程或代數(shù)方程。二是試驗測取法：試驗測取法是在所要爭論的對象上，人為施加肯定的輸入作用，然后，用儀器測取并記錄表征對象特性的物理量隨時間變化的規(guī)律，即得到一系列試驗數(shù)據(jù)或試驗曲線。然后對這些數(shù)據(jù)或曲線進展必要的數(shù)據(jù)處理，求取對象的特性參數(shù)，進而得到對象的數(shù)學(xué)模型。寫出一個帶有純時間滯后的一階慣性線性定常被控對象的傳遞函數(shù)表達式,說明個參數(shù)含義K——放大系數(shù)——滯后時間——慣性時間常數(shù)19.答：假設(shè)有一個輸入量作用于過程，通過過程后被放大K倍。20.答：時間常數(shù)越大，系統(tǒng)反響越慢，T越小，系統(tǒng)反響越快。21.答：當(dāng)輸入量輸入受控過程時，受控變量并沒有馬上動作，而是需要肯定的時間才發(fā)生變化。22.答：機理分析法是通過對過程內(nèi)部運行機理的分析，依據(jù)其物理或化學(xué)變化規(guī)律，在無視一些次要因素或做出一些近似處理后得到過程特性方程，其表現(xiàn)形式往往是微分方程或代數(shù)方程。這種方法完全依靠先驗學(xué)問，所得到的模型稱為理模型。機理分析法一般限于簡潔過程的數(shù)學(xué)模型建立。23.簡述用機理分析方法建立被控對象數(shù)學(xué)模型的步驟機理建模的一般步驟如下：依據(jù)實際工作狀況和生產(chǎn)過程要求，確定過程的輸入變量和輸出變量。依據(jù)過程的內(nèi)在機理，利用適當(dāng)?shù)亩ɡ矶?，建立原始方程。確定原始方程式中的中間變量，列寫出中間變量與其他因素之間的關(guān)系。消退中間變量，即得到輸入輸出變量的微分方程。假設(shè)微分方程是非線性的，則需要進展線性處理。標(biāo)準化，將于輸入有關(guān)的各項放在等號右邊，與輸出有關(guān)的各項放在等號左邊，并按降冪排序。簡述建立被控對象數(shù)學(xué)模型的試驗測試方法試驗測取法是在所要爭論的對象上，人為施加肯定的輸入作用，然后，用儀器測取并記錄表征對象特性的物理量隨時間變化的規(guī)律，即得到一系列試驗數(shù)據(jù)或試驗曲線。然后對這些數(shù)據(jù)或曲線進展必要的數(shù)據(jù)處理，求取對象的特性參數(shù)，進而得到對象的數(shù)學(xué)模型。建立被控對象數(shù)學(xué)模型的常用試驗測試方法有哪些？主要有階躍信號法和矩形脈沖法什么叫確定壓力、表壓及真空度它們的相互關(guān)系是怎樣的答案：確定壓力：確定真空下的壓力稱為確定零壓，以確定零壓為基準來表示的壓力叫確定壓力。表壓力：當(dāng)確定壓力大于大氣壓力時，確定壓力高于大氣壓力的數(shù)值稱為表壓力，簡稱表壓。真空度：當(dāng)確定壓力小于大氣壓力時，確定壓力低于大氣壓力的數(shù)值稱為真空度或負壓。簡述PIDcK、iT和dT答案：在PID調(diào)整器中，cK越大，表示調(diào)整作用越強，iT值越大，表示積分作用減弱，dT有一流量調(diào)整系統(tǒng)，信號傳輸管線很長，因此，系統(tǒng)產(chǎn)生較大的傳送滯后。有人設(shè)想給調(diào)整器后加微分器來改善系統(tǒng)特性，試問這種設(shè)想合理否？為什么？假設(shè)不合理，應(yīng)實行什么措施合理？答案：這種設(shè)想不合理，由于信號傳送滯后是純滯后，而微分作用不能克服純滯后。解決這一問題合理的措施是承受1：1繼動器加在信號傳輸線之間，以增大信號流速，從而減小傳輸滯后，改善系統(tǒng)特性。利用微分作用來抑制掌握系統(tǒng)的信號傳遞滯后的設(shè)想是否合理與正確？答案：這種設(shè)想不合理，由于信號傳送滯后是純滯后，而微分作用不能抑制純滯后。合理的措施是承受1：1繼動器加在信號傳輸線之間，以增大信號流速，從而減小傳輸滯后，改善系統(tǒng)特性。通常在什么場合下選用比例〔P〕，比