《自动化仪表与过程控制》练习题及参考答案

1、.：.；西南科技大学成教学院德阳教学点练习题及参考答案班级： 姓名： 学号： 成果：一、填空题1、过程控制系统普通由 控制器 、 执行器 、 被控过程 和丈量变送等环节组成。2、仪表的精度等级又称 准确度级 ，通常用 援用误差 作为判别仪表精度等级的尺度。3、过程控制系统动态质量目的主要有 衰减比n 、 超调量 和过渡过程时间；静态质量目的有 稳态误差e ss 。4、真值是指被测变量本身所具有的真实值，在计算误差时，普通用 商定真值 或 相对真值 来替代。5、根据运用的能源不同，调理阀可分为 气动调理阀 、 电动调理阀 和 液动调理阀 三大类。6、过程数学模型的求取方法普通有 机理建模 、 实

2、验建模 和混合建模。7、积分作用的优点是可消除 稳态误差(余差)，但引入积分作用会使系统 稳定性 下降。8、在工业消费中常见的比值控制系统可分为 单闭环比值控制 、 双闭环比值控制 和 变比值控制 三种。9、Smith预估补偿原理是预先估计出被控过程的 数学模型 ，然后将预估器并联在被控过程上，使其对过程中的 纯滞后 进展补偿。10、随着控制通道的增益K0的添加，控制造用 加强 ，抑制干扰的才干 最大 ，系统的余差 减小 ，最大偏向 减小 。11、从实际上讲，干扰通道存在纯滞后， 不影响 系统的控制质量。12、建立过程对象模型的方法有 机理建模 和 系统辨识与参数估计 。13、控制系统对检测变

3、送环节的根本要求是 准确 、 迅速 和 可靠 。14、控制阀的选择包括 构造材质的选择、 口径的选择 、 流量特性的选择 和 正反作用的选择。15、防积分饱和的措施有 对控制器的输出限幅 、限制控制器积分部分的输出和 积分切除法。16、假设对象扰动通道增益添加，扰动作用 加强 ，系统的余差 增大 ，最大偏向 增大 。17、在离心泵的控制方案中，机械效率最差的是 经过旁路控制 。二、名词解释题1、衰减比答：衰减比定义为：衰减比是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态目的。为保证系统足够的稳定程度，普通取衰减比为4:110:1。2、自衡过程答：当扰动发生后，无须外加任何控制造用，过程可以自发地趋于新的平

4、衡形状的性质称为自衡性。称该类被控过程为自衡过程。3、分布式控制系统答：分布式控制系统DCS，又称为集散控制系统，一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层体系构造、部分网络通讯的计算机综合控制系统。DCS的设计思想是“控制分散、管理集中三、简答题1、电气阀门定位器有哪些作用答：改善阀的静态特性改善阀的动态特性改动阀的流量特性用于分程控制用于阀门的反向动作2.简述串级控制系统的设计原那么。答：1副回路的选择必需包括主要扰动，而且应包括尽能够多的扰动；2主、副对象的时间常数应匹配；3应思索工艺上的合理性和实现的能够性；4要留意消费上的经济性。3. 简单控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么

5、？答：简单控制系统由一个被控对象，一个检测元件和变送器，一个调理阀和一个调理器组成。检测元件和变送器用于检测被控变量，并将检测到的信号转换为规范信号，输出到控制器。控制器用于将检测变送器的输出信号与设定值进展比较，得出偏向，并把偏向信号按一定的控制规律运算，运算结果输出到执行器。执行器是控制系统回路中的最终元件，直接用于改动支配量，以抑制干扰，到达控制的目的。4. 前馈控制和反响控制各有什么特点？为什么采用前馈-反响复合系统将能较大地改善系统的控制质量？答:前馈控制的特点是:根据干扰任务;及时;精度不高,实施困难;只对某个干扰 有抑制造用.反响的特点作用根据是偏向;不及时:精度高,实施方便,对

6、一切干扰都有抑制造用.由于两种控制方式优缺陷互补, 所以前馈-反响复合系统将能较大地改善系统的控制质量.5、PID调理器的参数、对控制性能各有什么影响？答：(1)比例增益反映比例作用的强弱，越大，比例作用越强，反之亦然。比例控制抑制干扰才干较强、控制及时、过渡时间短，但在过渡过程终了时存在余差；(2)积分时间反映积分作用的强弱，越小，积分作用越强，反之亦然。积分作用会使系统稳定性降低，但在过渡过程终了时无余差；(3)微分时间反映积分作用的强弱，越大，积分作用越强，反之亦然。微分作用能产生超前的控制造用，可以减少超调，减少调理时间；但对噪声干扰有放大作用。6、与反响控制系统相比，前馈控制系统有哪

7、些特点？答：(1)反响控制的本质是基于偏向来消除偏向，而前馈控制是基于扰动来消除扰动对被控量的影响；(2)反响控制是“不及时的，而前馈控制器可“及时动作；(3)反响控制属闭环控制，而前馈控制属开环控制；(4)反响控制对闭环内扰动均有校正作用，而前馈控制具有制定性补偿的局限性；(5)反响控制规律通常有P、PI、PD、PID等，而前馈控制规律比较复杂。7、简述“积分饱和景象产生的内因和外因。答：呵斥积分饱和景象的内因是控制器包含积分控制造用，外因是控制器长期存在偏向。在偏向长期存在的条件下，控制器输出会不断添加或减小，直到极限值引起积分饱和。8、如下图的压力容器，采用改动气体排出量以维持 容器内压

8、力恒定：(1)调理阀应选择气开式还是气关式？请阐明缘由。(2)压力控制器(PC)应为正作用还是反作用？请阐明缘由。答：(1)应选择气关式。由于在气源压力中断时，调理阀可以自动翻开，以使容器内压力不至于过高而出事故。(2) 调理阀应选择气关式，那么压力控制器(PC)应为反作用。当检测到压力添加时，控制器应减小输出，那么调理阀开大，使容器内压力稳定。或：当检测到压力减小时，控制器应增大输出，那么调理阀开小，使容器内压力稳定。9、在制药工业中，为了加强药效，需求对某种成分的药物注入一定量的镇定剂、缓冲剂，或参与一定量的酸、碱，使药物呈酸性或碱性。这种注入过程普通都在混合槽中进展。工艺要求消费药物与注

9、入剂混合后的含量必需符合规定的比例，同时在混合过程中不允许药物流量忽然发生变化，以免混合过程产生部分的化学副反响，为此设计如以下图所示的控制系统。 试分析：1图中停留槽的作用是什么？ 2图中有几个控制系统，分别是什么系统，各系统的作用如何？答: 停留槽的作用是稳定药物流量,防止其发生急剧变化.图中共有两个控制系统,一个是停留槽液位与出口流量的均匀控制系统,是药物流量缓慢变化;另一个是药物与添加剂的比值控制系统,坚持二者的比例关系.四、分析与计算题1、有一台温度变送器，量程为400600，输出为420mA，当温度从500变化到550时，变送器从多少变为多少？答：500时输出为：204500400

10、/600400412mA500时输出为：204550400/600400416mA即：当温度从500变化到2.某仪表的丈量范围为200-600，仪表的精度为0.5级，在600该仪表指示为604，问该仪表能否超差？答：某仪表的丈量范围为200-600，仪表的精度为0.5级，在600该仪表指示为604，问该仪表能否超差？6002000.5=4 该仪表不超差。 3.某丈量仪表的丈量范围是+200+500精度等级为为5.0，求当其示值为200和500时,被测点的真实温度真值大约为多少？3、答：某丈量仪表的丈量范围是+200+500,精度等级为为5.0，求当其示值为200和500时,被测点的真实温度真值

11、大约为多少？max=5.0%500-200=15示值为200时真值在185和215之间示值为500时真值在485和515之间4、如以下图所示的隔焰式隧道窑烧成带温度控制系统，烧成带温度是被控变量，燃料流量为支配变量。试分析：(1)该系统是一个什么类型的控制系统？画出其方框图；(2)确定调理阀的气开、气关方式，并阐明缘由。答：(1)该系统是一个串级控制系统，其方框图为：(2)当调理阀气源出现缺点失去气源时，为保证系统平安，应使阀门处于封锁位置，故调理阀采用气开式。5、如以下图所示的液体储罐，设进水口和出水口的体积流量分别是 和 ，输出变量为液位，储罐的横截面积为 。试建立该液体储罐的动态数学模型 。完好解答过程如下含评分规范：液位的变化满足动态物料平衡关系：液