过程控制复习题

一 填空题一 填空题 1 在自动控制系统中 能够测量某物理量的大小并把它转化为一种特定信号的自动化装置 是 2 过渡过程终了时 被调参数所达到的新的稳态值与给定值之差叫做 3 在研究对象的动态特性时 将 看作对象的输出量 而将干扰作用和调 节作用看作对象的输入量 4 液柱式压力计是将被测压力转换成 进行测量的 5 模拟式显示仪表是以仪表的指针 或记录笔 的 来模拟显示被测参 数的连续变化 6 信号传输采用电流传送 电流接收串联制方式的是 型仪表 7 气动执行器的辅助装置 是利用反馈原理来改善执行器的性能 使执 行器能按调节器的控制信号实现准确的定位 8 简单调节系统也称为 通常是指由一个测量元件 变送器 一个调 节器 一个调节阀和一个对象所构成的单闭环调节系统 9 串级调节系统中 主回路是一个 调节系统 10 在计算机控制系统中 计算机的输入和输出信号都是 信号 11 在调节器参数整定时 若系统不允许产生等幅振荡 则 法不适用 否则 容易影响生产的正常进行或造成事故 12 在调节系统的品质指标中 被调参数偏离给定值的最大数值叫做 13 在计算机控制系统中 能够将数字信号转换为模拟信号的是 14 转子流量计采用的是 的流量测量方法 15 节流现象是指流体流经装有节流装置的管道时 流体的 产生差异的现 象 16 数字显示仪表是直接以 显示被测参数值大小的仪表 17 DDZ 型仪表的现场传输信号是 18 当来自调节器或阀门定位器的信号压力增大时 推杆向下动作的执行机构叫做 作用执行机构 19 串级调节系统中 副回路是一个 调节系统 20 在自动控制系统中 能够测量某物理量的大小并把它转化为一种特定信号的自动化装 置是 21 在自动控制系统中 需要控制其工艺参数的生产设备或机器称为 22 所谓研究对象的动态特性 就是要找出描述对象动态特性的 23 仪表的精度等级与仪表 的大小有关 24 DDZ 型角行程电动执行器输入信号为 4 20mA 的电流信号 输出轴的有效位移为 转角 25 在 DTL 121 调节器中 手动操作信号是加到 26 为了实现两流量之间的比值关系 即 可以对的测量值乘以某一系数 12 KQQ 1 Q 作为流量调节器的给定值 这种方案称为 2 Q 27 直接数字控制系统简称 它是最基本的计算机控制系统 28 配热电偶的动圈仪表的外接电阻为 29 信号传输采用电流传送 电流接收的串联制方式的是 型仪表 30 是指该火花的能量不足以对其周围可燃介质构成点火源 31 按照给定值分类 电视台的天线接收系统属于 控制系统 32 在研究对象的动态特性时 将 看作对象的输出量 而将干扰作用和 调节作用看作对象的输入量 33 在热电偶测温回路中 只要引入线 不会影响热电偶所产生的热 电势数值 34 电子电位差计是根据 原理工作的 35 用节流装置测量流量时 在差压变送器的输出信号送往调节器之前 一般要加 以使测量信号线性化 36 DDZ 型角行程电动执行器中 把伺服电动机的高速 小转矩输出功率转 变为低速 大转矩的输出功率 37 电 气转换器能够把 0 10 mA 或 4 20 mA 的电流信号转换成 的气信号 38 是整个计算机控制系统的核心装置 其它设备都在它指挥下工作 39 为了实现两流量之间的比值关系 即 可以将与的测量值相除 作 12 Q QK 2 Q 1 Q 为比值调节器的测量值 这种方案称为 40 在进行调节器的参数整定时 法先通过试验得到临界比例度和临界 周期 然后根据经验总结出来的关系求出调节器各参数 41 调节系统在阶跃干扰作用下的过渡过程中 如果被调参数在给定值附近来回波动 且 波动幅度保持不变 这种过渡过程称为 过程 42 在研究对象的动态特性时 把调节作用至被调参数的信号联系称为 43 热电阻温度计是利用 随温度变化而变化的特性来进行温度测量 的 44 电子电位差计的测量桥路是 电桥 45 DDZ 型调节器有自动 保持 四种工作状态 46 电 气转换器能够把 0 10 mA 或 4 20 mA 的电流信号转换成 的气信号 47 在选择调节参数确定控制方案时 一般希望 通道的放大系数大一些 48 前馈调节是按 的大小进行调节的 49 在锅炉液位的三冲量调节系统中 三冲量是指液位 蒸汽流量和 50 直接数字控制系统简称 它是最基本的计算机控制系统 判断题 判断下列各题 在题后的括号内 对的打判断题 判断下列各题 在题后的括号内 对的打 错的打 错的打 1 K 型热电偶测温时如果采用 E 型的电子电位差计则会产生很大的测量误差 2 在控制系统中 被控变量是被控制的物理装置或物理过程 3 对理想微分作用而言 假如偏差固定 即使数值很大 微分作用也没有输出 4 设计串级控制系统时应该把所有干扰包括在副环中 4 开环控制是一种没有反馈的简单控制 5 等幅振荡是过渡过程基本形式之一 如果系统出现等幅振荡 则该系统是稳定的 6 对于干扰通道 时间常数越大则越有利于调节 7 串级控制系统的整定都是先整定主环再整定副环 8 在控制系统的方块图中 被控变量总是随着给定值增加而增加 1 一个简单控制系统由那几部分组成 各有什么作用 2 举例说明一个简单控制系统 指出在该控制系统中的被控制系统的被控变量 操纵变量 和扰动变量 3 常见的过程动态特性的类型有哪几种 可用什么传递函数来近似描述他们的动态特性 说明一下名词术语的含义 被动对象 被控变量 操纵变量 扰动 干扰 量 设定 给 定 值 偏差 答 答 被控对象 自动控制系统中 工艺参数需要控制的生产过程 设备或机器等 被控变量 被控对象内要求保持设定数值的工艺参数 操纵变量 受控制器操作的 用以克服干扰的影响 使被控变量保持设定值的物料 或能量 扰动量 除操作变量外 作用于被控对象并引起被控变量变化的因素 设定值 被控变量的预定值 偏差 被控变量的设定值与实际值之差 图示是以反应温度控制系统示意图 两种物料进入反映 通过改变进入夹套的冷却 水流量来控制反应器内的温度保持不变 图中 表示温度变送器 便是温度控制器 试画出该温度控制系统的方块图 并指出该控制系统中的被控对象 被控变量 操作变量 及可能影响被控变量变化的扰动各是什么 答 答 反应器温度控制系统中被控对象为反应器 被控变量为反应器内温度 操作变量为冷却水流量 干扰为 物料的流量 温度 浓度 冷却水的温度 压力及搅拌器的转速 反应器的温度控制系统的方块图如图所示 K Ts 1 1 根据实践经验的总结发现 除少数无自衡的对象以外 大多数对象均可用 这 4 种典型的动态特性来加以近似描述 2 为了进一步简化 也可以将所有的对象的动态特性都减化为 的形式 用传递函 数可以表示为 3 在对象传递函数表达式 W s 中 K 表示对象的 T 表示对象的 表示 对象的 答 答 1 一阶 二阶 一阶加纯滞后 二阶加纯滞后 2 一阶加纯滞后 W s 3 静态放大系数 时间常数 纯滞后时间 6 416 41 什么是简单控制系统 试画出简单控制系统的典型方块图 答 答 所谓简单控制系统 通常是指由一个被控对象 一个检测元件及传感器 或变送器 一个调节器和一个执行器所构成的单闭环控制系统 有时也称为单回路控制系统 简单控制系统的典型方块图如图 6 34 所示 图 6 34 6 436 43 被控对象 调节阀 调节器的正 反作用方向各是怎样规定的 答 答 被控对象的正 反作用方向规定为 当操纵变量增加时 被控变量也增加的对象属于 正作用 反之 被控变量随操纵变量的增加而降低的对象属于 反作用 调节阀的作用方向由它的气开 气关型式来确定 气开阀为 正 方向 气关阀为 反 方向 如果将调节阀的输入偏差信号定义为测量值减去给定值 那么当偏差增加时 其输出也 增加的调节器称为 正作用 调节器 反之 调节器的输出信号随偏差的增加而减小的称 为 反作用 调节器 图 6 38 所示为加热炉温度控制系统 根据工艺要求 出现故障时炉子应当熄火 试说明调 节阀的气开 气关型式 调节器的正 反作用方式 并简述控制系统的动作过程 e s 答 答 故障情况下气源压力为零 应切断燃料 以确保炉子熄火 故要求调节阀为气开式 气源中断时关闭 当炉温增高时 要求燃料量减少 即减小调节阀开度 由于是气开阀 所以要求调节 器输出减小 应选用反作用调节器 控制系统的动作过程为 进料 温度 调节器输出 调节阀开度 燃料量 炉温 反之 由于各 种原因引起炉温 调节器输出 调节阀开度 燃料量 炉温 什么是比例 积分 微分调节规律 在自动控制中起什么作用 答 答 比例调节依据 偏差的大小 来动作 它的输出与输入偏差的大小成比例 比例调节 及时 有力 但有余差 它用比例度 来表示其作用的强弱 愈小 调节作用愈强 比例作用太强时 会引起振荡 积分调节依据 偏差是否存在 来动作 它的输出与偏差对时间的积分成比例 只有 当余差消失时 积分作用才会停止 其作用是消除余差 但积分作用使最大动偏差增大 延长了调节时间 它用积分时间 T 来表示其作用的强弱 T 愈小 积分作用愈强 但积分 作用太强时 也会引起振荡 微分调节依据 偏差变化速度 来动作 它的输出与输入偏差变化的速度成比例 其效果 是阻止被控变量的一切变化 有超前调节的作用 对滞后大的对象有很好的效果 它使调 节过程偏差减小 时间缩短 余差也减小 但不能消除 它用微分时间 Td 来表示其作用 的强弱 Td 大 作用强 但 Td 太太 也会引起振荡 调节器参数整定的任务是什么 工程上常用的调节器参数整定有哪几种方法 答 答 调节器参数整定的任务是 根据已定的控制方案 来确定调节器的最佳参数值 包括 比例度 积分时间 Ti 微分时间 Td 以便使系统能获得好的调节质量 调节器参数整定的方法有理论计算和工程整定两大类 其中常用的是工程整定法 属于调节器参数的工程整定法主要有临界比例度法 衰减曲线法和经验凑试法等 1 如图所示的测温系统中 热电偶的分度号为 K 当被测实际温度是 600 时 仪表指示 为多少 10 分 25 50 XWC K 20 600 K 铜导线 温度 2050550560570580590600610 K mV 0 7982 022 22 77223 19823 62424 05024 476 24 902 25 327 解 设电子电位差计读数为 T 则输入电子电位差计的电势为 E入 E T 20 铜导线上不产生电势 因而输入显示仪表的电势 E入 E 600 50 3 分 于是有 E T 20 E 600 50 3 分 即 E T 0 E 600 50 E 20 0 24 902 2 022 0 798 23 678 mV 2 分 由所附分度表可知 在 570 580 之间 每 1 对应的 mV 值为 0 0426 所以有 23 678 23 624 0 0426 1 3 即仪表示值为 T 570 1 3 571 3 2 调节器的比例度 积分时间 微分时间变化对系统过渡过程分别有何影响 答 比例度是反映比例控制作用强弱的一个参数 比例度越大 表示比例控制作用越弱 过渡过 程曲线越平坦 但余差也越大 反之 比例度越小 则正好相反 如果比例度过 小可能出现发散振荡 积分时间是表示积分控制作用强弱的参数 积分时间越大 积分速度越慢 积分作用 不明显 余差消除得慢 反之相反 微分时间是表示微分作用强弱的参数 微分时间增加 会克服对象的滞后 改善系统 的控