过程操纵试题库

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（适用于沈阳建造大学自动化专业期末考试）

一、填空题（本题共计10分，包括3小题，10个填空，每空1分）

1．普通一具简单操纵系统由（检测/变送）装置、（被控对象）、（调节）器和（执行）机构组成。

2．过程操纵系统常用的参数整定办法有：（经验法）、（衰减曲线法）、（稳定边界法/临界比例度法）和（响应曲线法）。

3．在PID调节器中，调节器的Kc越大，表示调节作用（越强），Ti值越大，表示积分作用（减弱），Td值越大表示微分作用（增强）。

4．常见的过程计算机操纵系统分为下列几种典型形式：（操作指导操纵系统）、直截了当数字操纵系统、（监督计算机操纵系统）、（集散操纵系统）和现场总线操纵系统。

5．在闭环操纵系统中，依照设定值的别同形式，又可分为定值操纵系统，随动操纵系统和程序操纵系统。

1）定值操纵系统

特点：设定值是（固定别变）；

作用：保证在（扰动）作用下使被控变量始终保持在设定值上。

2）随动操纵系统

特点：设定值是一具（变化量）；

作用：保证在各种条件下系统的输出（及时跟踪设定值变化）。

3）程序操纵系统

特点：设定值是一具（按一定时刻程序变化的时刻函数）；

作用：保证在各种条件下系统的输出（按规定的程序自动变化）。

6．热电偶温度计的基本组成部分部分是（热电偶）、（测量仪表）、（连接热电偶）和（测量仪表的导线）。

7．串级操纵系统能迅速克服进入（副）回路的扰动，改善（主）操纵器的广义对象特性，容许（副）回路内各环节的特性在一定的范围内变动而别妨碍整个系统的操纵品质。

8．定值操纵系统是按（偏差）举行操纵的，而前馈操纵是按（扰动）举行操纵的；前者是（闭）环操纵，后者是（开）环操纵。

二、挑选题（本题共计10分，包括5小题，每题2分）

1.由于微分调节规律有超前作用，所以调节器加入微分作用要紧是用来（C）:

A.克服调节对象的惯性滞后（时刻常数T），容量滞后τc和纯滞后τ0.

B.克服调节对象的纯滞后τ0.

C.克服调节对象的惯性滞后（时刻常数T），容量滞后τc.

2.定值调节是一种能对（A）举行补偿的调节系统。

A．测量与给定之间的偏差

B．被调量的变化

C．干扰量的变化

D.设定值的变化

3.定值调节系统是（X）环调节，前馈系统是（X）环调节(B)。

A．开，闭

B．闭，开

C．开，开

D．闭，闭

4.调节系统在纯比作用下已整定好，加入积分作用后，为保证原稳定度，此刻应

将比例度（A）。

A.增大

B.减小

C.别变

D.先增大后减小

5.成分、温度调节系统的调节规律，通常选用（C）。

A.PI

B.PD

C.PID

6..流量、压力调节系统的调节规律，通常选用（A）。

A.PI

B.PD

C.PID

7.液位调节系统的调节规律，通常选用（D）。

A.PI

B.PD

C.PID

D.P

8.调节系统中调节器正、反作用的确定是依照(B)：

A．实现闭环回路的正反馈。

B．实现闭环回路的负反馈。

C．系统放大倍数恰到好处

D．生产的安全性。

9.单纯的前馈调节是一种能对（C）举行补偿的调节系统。

A．测量与给定之间的偏差

B．被调量的变化

C．干扰量的变化

10.定值调节是一种能对（A）举行补偿的调节系统。

A．测量与给定之间的偏差

B．被调量的变化

C．干扰量的变化

11.热电偶温度计（C）

A)是利用两个相互接触金属导体的温差电动势特性举行测温的。

B)是利用两个相互接触金属导体的接触电动势特性举行测温的。

C)是利用两个相互接触金属导体的温差电动势和接触电动势特性举行测温的。

D)是利用两个非接触金属导体的温差电动势和接触电动势特性举行测温的。

12.下面的叙述中哪一具是最为合理的（D）

A)操纵系统的时刻滞后现象要紧是由于被控对象的惯性特性引起的。

B)操纵系统的时刻滞后现象要紧是由于检测装置的安装位置引起的。

C)操纵系统的时刻滞后现象对操纵系统的稳定性无妨碍。

D)以上三种叙述都别完整。

13.DCS的中文含意是：（B）

A)比例、积分、微分操纵。

B)分布式操纵系统。

C)可编程序操纵器。

D)以上三个都别正确。

三、推断题：推断下列陈述的对错。你以为正确的，在每道题后面的括号里打√，否则打×（本题共计20分，包括10题，每题2分）

1．与DCS相比，Fieldbus的要紧技术优点之一是实现了操纵系统完全的分散[√]2．热电阻温度计需要举行冷端补偿才干正常工作。[×]3．PID的含义是比例、积分和微分。[√]4．前馈操纵系统是一种定值操纵，普通事情下前馈操纵能够单独使用。[×]5．用Smith补偿器来处理大时延操纵对象时，别必要提供精确的对象数学模型。

[×]

6．被控对象特性是指被控对象输入与输出之间的关系。[√]7．串级操纵系统中的副操纵器给定值是由主操纵器的输出决定的，因此副操纵器相当于一具闭环定值操纵系统。[×]8．衰减比n表示系统过渡过程曲线变化两个周期后的衰减快慢。[×]9．热电阻温度计和热电偶温度计一样，测温时需要举行温度补偿。[×]

10．一具单回路操纵系统由操纵器、执行器、检测变送装置和被控对象组成。[√]11．在比值操纵系统中，普通挑选易调节的量为主变量，易测量的量为副变量。

[×]

12．DDC的中文含义是直截了当数字操纵。[√]13．被控对象的动态特性是描述被控对象输入输出关系动态特征的。[√]14．串级操纵系统适用于容量滞后较小的生产工艺过程。[×]15．前馈操纵系统普通可单独使用，因为其操纵精度高，且别受外界干扰妨碍。

[×]

16．前馈操纵与定值操纵的原理相同，基本上以偏差举行调解的。[×]17．被控对象的存滞后时刻常数是由于其自身的惯性特性引起的。[×]18．在串级操纵中，副操纵器的输入值为主操纵器的输出。[√]

四、简答题（本题共计15分，包括5小题，每题3分）

1．啥是定值操纵系统？

答案：定值操纵系统是指设定值恒定别变的操纵系统。定值操纵系统的作用是克服扰动对被控变量的妨碍，使被控变量最后回到设定值或其附近.往后无特别讲明操纵系统均指定值操纵系统而言。

2．啥是随动操纵系统？

答案：随动操纵系统的设定值是别断变化的，随动操纵系统的作用是使被控变量可以尽快地,准确无误地跟踪设定值的变化而变化。

3．啥是程序操纵系统？

答案：程序操纵系统的设定值也是变化的，但它是一具已知的时刻函数，即设定值按一定的时刻程序变化。

4．啥是调节(被控)对象，给定值和偏差？

答案：自动调节系统的生产设备叫做调节对象或简称对象，而生产中要求保持的工艺指标，称为给定值。关于自动调节系统中，适应采纳给定值R减去测量值Y作为偏差e，即e=R-Y，给定值R大于测量值Y时为正偏差，而给定值R小于测量值Y时为负偏差。

5．啥叫绝对压力、表压及真空度?它们的相互关系是怎么样的?

答案：

绝对压力：绝对真空下的压力称为绝对零压，以绝对零压为基准来表示的压力叫绝对压力。

表压力：当绝对压力大于大气压力时，绝对压力高于大气压力的数值称为表压力，简称表压。

真空度：当绝对压力小于大气压力时，绝对压力低于大气压力的数值称为真空度或

负压。

绝对压力、大气压、表压、真空度之间的相互关系如图所示。

6．

7．简述PID调节器cK、iT和dT的作用是啥？

答案：在PID调节器中，cK越大，表示调节作用越强，iT值越大，表示积分作用减弱，dT值越大表示微分作用增强。

8．有一流量调节系统，信号传输管线非常长，所以，系统产生较大的传送滞后。有人设想给调节器后加微分器来改善系统特性，试咨询这种设想合理否？为啥？若别合理，应采取啥措施合理？

答案：这种设想别合理，因为信号传送滞后是纯滞后，而微分作用别能克服纯滞后。

解决这一咨询题合理的措施是采纳1：1继动器加在信号传输线之间，以增大信号流速，从而减小传输滞后，改善系统特性。

9．利用微分作用来克服操纵系统的信号传递滞后的设想是否合理与正确？

答案：这种设想别合理，因为信号传送滞后是纯滞后，而微分作用别能克服纯滞后。合理的措施是采纳1：1继动器加在信号传输线之间，以增大信号流速，从而减小传输滞后，改善系统特性。

10．通常在啥场合下选用比例（P），比例积（PI）,比例积分微分（PID）调节规律？

答案：比例调节规律适用于负载变化较小，纯滞后别太大而工艺要求别高又允许有余差的调节系统。

比例积分调节规律适用于对象调节通道时刻常数较小，系统负载变化别大（需要消除干扰引起的余差），纯滞后别大（时刻常数别是太大）而被调参数别允许与给定值有偏差的调节系统。

比例积分调节规律适用于容量滞后较大，纯滞后别太大，别允许有余差的对象。11．试简述临界比例度法及其特点。

答案：临界比例度法是在纯比例运行下经过试验，得到临界比例度靠和临界周期Tk，然后依照经验总结出来的关系求出操纵器各参数值。

这种办法比较简单、易于掌握和推断，适用于普通的操纵系统。然而别适用于临界

比例度小的系统和别允许产生等幅振荡的系统，否则易妨碍生产的正常举行或造成事故。

12．试简述衰减曲线法及其特点。

答案：衰减曲线法是在纯比例运行下经过使系统产生衰减震荡，得到衰减比例度

s和衰减周期sT（或上升时刻升T），然后依照经验总结出来的关系求出操纵器各参数值。

这种办法比较简便，整定质量高，整定过程安全可靠，应用广泛，但关于干扰频

繁，记录曲线别规则的系统难于应用。

13．简述热电偶温度计组成部分及各部件的功能。（本题每写出1个组成部分得1分，每写出1个组成部分功能得1分）答案：热电偶温度计的基本组成部分有：热电偶、测量仪表、连接热电偶和测量仪表的导线。如下图所示

图题4（2）

热电偶是系统中的测温元件，测量仪表是用来检测热电偶产生的热电势信号的，能够采纳动圈式仪表或电位差计，导线用来连接热电偶与测量仪表。为了提高测量精度，普通都要采纳补偿导线和思考冷端温度补偿。14．串级操纵系统有哪些特点?要紧使用在哪些场合?

答案：串级操纵系统的要紧特点为：（每写出1个应用场合的得2分）

a)在系统结构上，它是由两个串接工作的操纵器构成的双闭环操纵系统；b)系统的目的在于经过设置副变量来提高对主变量的操纵质量；

c)由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前操纵的作用，因而减少了

干扰对主变量的妨碍；d)系统对负荷改变时有一定的自习惯能力。

串级操纵系统要紧应用于：对象的滞后和时刻常数非常大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对操纵质量要求较高的场合。

15．简述建立对象的数学模型两种要紧办法:（每写出1种办法的得2分）

答案：

一是机理分析法：机理分析法是经过对对象内部运动机理的分析，依照对象中物理或化学变化的规律(比如三大守恒定律等)，在忽略一些次要因素或做出一些近似处理后推导出的对象特性方程。经过这种办法得到的数学模型称之为机理模型，它们的表现形式往往是微分方程或代数方程。

二是实验测取法：实验测取法是在所要研究的对象上，人为施加一定的输入作用，然后，用仪器测取并记录表征对象特性的物理量随时刻变化的规律，即得到一系列实验数据或实验曲线。然后对这些数据或曲线举行必要的数据处理，求取对象的特性参数，进而得到对象的数学模型。

16．复合前馈操纵中的两种典型形式是啥？（4）

答案：前馈-反馈操纵和前馈-串级操纵。

17．热电偶有哪几种冷端补偿办法？（6）

答案：

a)冷端温度冰浴法

b)计算修正法

c)补偿电桥法

18．写出任意三种常用的操纵器参数整定办法（6）

答案：

a)经验法

b)稳定边界法

c)衰减曲线法

d)响应曲线法

e)衰减频率特性法（答出其中任意三种者得6分，每答出1种得2分）19．啥是串级操纵，它由哪些基本环节组成？

答案：将两台操纵器串联在一起，使被控量的操纵器的输出作为辅助操纵量操纵器的给定值，而辅助操纵器输出操纵一台操纵阀的操纵系统算是串级操纵系统。

串级操纵系统普通由主被控对象、副被控对象、操纵阀、主操纵器、副操纵器、主变送装置、副变送装置组成。

20．简述大时延操纵系统Smith预估补偿方案的特点。

答案：Smith预估补偿方案的特点是预估出过程在基本扰动下的动态特性，然后由预估器举行补偿，力图使被延迟了时刻的被调量超前反映到操纵器，使操纵器提早动作，从而明显的减小超调量和加速调节过程，改善操纵系统的品质。

21．简述啥是有自衡能力的被控对象。

答案：当被控对象受到干扰作用，平衡状态被破坏后，别需要外加操纵作用，能依赖自身达到新的平衡状态的能力称为有自衡能力，这种对象称为有自衡能力的被控对象。

22．前馈操纵适用于啥场合？

答案：前馈操纵是按扰动而举行操纵的，所以，前馈操纵常用于的场合：

a)一是扰动必须可测，否则无法实施操纵；

b)二是必须经常有比较显著和比较频繁的扰动，否则无此必要。c)三是存在对被控参数妨碍较大且别易直截了当操纵的扰动。23．分不讲明比例、积分、微分操纵对操纵系统的作用。

答案：比例操纵妨碍系统的动态特性和系统的稳定性；积分操纵的作用是能够消除系统余差；微分操纵能够提高系统的响应速度，克服对象容量滞后的妨碍。24．前馈操纵适用于啥样的场合？

前馈操纵是按扰动而举行操纵的，所以，前馈操纵常用于以下场合：1)扰动必须是可测的，否则无法实施操纵；2)必须经常有比较明显和频繁的扰动，否则没有必要；3)存在对被控参数较大而且别易直截了当操纵的扰动。25．为啥前馈操纵常与反馈操纵构成前馈—反馈操纵系统？

答案：前馈操纵是一种补偿操纵。普通来说，前馈操纵无法全部补偿扰动对被控变量所产生的妨碍。所以，单纯的前馈操纵系统在应用中就会带来一定的局限性。为克服这一弊端，前馈操纵常与反馈操纵联用，构成前馈—反馈操纵系统。对最要紧的、显著的、频繁的无法直截了当操纵的扰动，由前馈来举行补偿操纵；对无法彻底补偿的扰动妨碍，由反馈操纵依照其对被控变量所产生的偏差大小来举行操纵。26．操纵器的正反作用是怎么确定的？

五、计算题（本题共计15分，包括2小题）

1．（5分）某操纵系统用稳定边界法分不整定操纵器参数，已知临界比例度

%25=kδ，min5.4=kT，试分不确定用PI和PID作用时的操纵器参数。稳定边界法计算表如下。

解：

关于PI操纵器查表得：

55.0%252.22.2=?==kPδ

825.35.485.085.0=?==kITT

关于PID操纵器查表得：

55.0%252.22.2=?==kPδ

825.35.485.085.0=?==kITT585.05.413.013.0=?==kDTT

2．（5分）某操纵系统用4：1衰减曲线法分不整定操纵器参数。将积分时刻调至最大，微分时刻调至最小，对系统施加阶跃信号，通过调节后系统的衰减比为4：1，此刻记录下来的比例度56%sδ=和时刻参数5.1minsT=。试分不确定用PI和PID作用时的操纵器参数。4：1衰减曲线整定经验参数表如下。

解：

关于PI操纵器查表得：

1.21.256%0.67sPδ==?=0.50.55.1

2.55IkTT==?=

关于PID操纵器查表得：

0.80.856%0.48sPδ==?=0.30.35.11.53IkTT==?=0.10.15.10.51DsTT==?=

3．（10分）一具流量双闭环比值操纵系统如题5.2图所示。其比值用DDZ-Ⅲ型乘法器实现。已知31max26500/Qmh=，32max32000/Qmh=。求：

a)画出操纵系统的结构图。

b)当016ImA=时，比值操纵系统的比值K及比值系数'K分不为多少。c)待比值系统稳定时，测得116ImA=，试计算此刻的2I为多大。

题5.2图流量双闭环比值操纵系统原理图

解：1)

由于4160+?'=KI得()04/16(164)/160.75KI'=-=-=②

因此

1max2max

QKK

Q'=①2max1max

320000.750.9

26500

QKKQ'==?=②

2)

由仪表的比例系数定义，214'4ImAKImA

-=

-①

得：21'(4)4IKImAmA=-+②即：20.9(104)49.4ImA=?-+=②

4．一具比值流量操纵系统用DDZ-Ⅲ型乘法器来举行比值运算，其原理图如题3

图所示。流量用孔板配差压变送器来测量，但没有开方器，已知