过控教材试卷及答案

、一井试卷、填空题（每空1分，共20分）1．所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置，对生产过程、工艺参数、目标要求等进行 ，使之按照预定的方案达到要求的指标。2•按输入量变化的规律分类，自动控制系统可以分 系统、 系统、 系统。过程控制系统的要求 、 、经济性。在经典控制理论中，主要有 , 和根轨迹法等几种分析方法。对数幅频特性L（^）或它的渐近线大多与lge成 关系。因此，若以L（劲为纵轴，TOC\o"1-5"\h\zlge为横轴，则其图线将为 。热电阻Cu50中的“Cu”是指 ，“50”是指 。电容式压力变送器由测量部件、 和 三部分组成。执行器按其能源形式分为液动、 、 三大类。DCS是指 。串级控制系统能迅速克服进入 回路的扰动，改善 控制器的广义对象特性，容许 回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系统的控制品质。二、选择题（每题2分，共20分）1、控制系统时域分析中，最常用的典型输入信号是（ ）。A.阶跃函数 B.脉冲函数C.斜坡函数 D.正弦函数2、与开环控制相比较闭环控制的特征是（ ）A.系统有执行元件 B.系统有控制器C.系统有放大元件 D.系统有反馈环节3、积分环节的频率特性相位移。⑹）=（ ）。A.90° B.-90。 C.0° D.-180。4、 根据对象特性来选择控制规律时，对于控制通道滞后小，负荷变化不大，工艺参数不允许有余差的系统，应当选用（ ）控制。A.比例 B.比例积分 C.比例微分 D.比例积分微分5、如果系统不稳定，则系统（ ）A.不能工作 B.可以工作，但稳定误差很大C.可以工作，但过渡时间很长D.可以正常工作电一气阀门定位器将4-20MA的标准信号转换为（ ）的标准气压信号。A、0.04MA-0.02MAB0.02MA-0.1MAC、0.01-0.05MAD0.03-0.15MA测4〜20mA电流信号时用以下哪些工具：（ ）A.螺丝刀 A.螺丝刀 B.万用表C.校验仪（气压） D.试电笔TOC\o"1-5"\h\z液位调节系统的调节规律，通常选用（ ）。A.PI B.PD C.PID D.P在理想流量特性中（ ）亦称为对数流量特性。D.抛物线流量特性A.直线流量特性 B.等百分比流量特性C.D.抛物线流量特性在计算机控制系统中，计算机的输入和输出信号是（ ）。A.模拟信号 A.模拟信号 B.数字信号C.4~20mA的标准信号D.什么信号都行三、判断题（每题1分，共10分）有的仪表所用电压是直流电，有的用交流电。（ ）TOC\o"1-5"\h\z温度变送器是用来测量介质温度的。（ ）质量流量与体积流量相同。（ ）引起自动调节系统被调量波动的因素叫干扰。（ ）5•在自动调节中，PID调节器主要靠比例作用避免过分振荡，靠积分作用消除静态偏差，靠微分作用减少动态偏差。（）6•串级调节系统就是将调节系统的各个环节串联起来。（ ）7调节器的输出值随测量值增加而增加的称为正作用（ ）8•为了消除余差，应引入微分调节作用来克服。（ ）计算机控制系统就是自动控制系统。（ ）在自控系统中，安全栅处于现场仪表与控制室仪表之间。（ ）四．简答题（每题5分，共20分）1•什么是定值控制系统？2.求取下图所示电路的传递函数。（u2.求取下图所示电路的传递函数。（u为输入信号,u为输出信号）o3.简述PID调节器K。、Ti和Td的作用是什么？4.简述热电偶温度计组成部分。

五、某单位负反馈系统（设其为最小相位系统），校正前、后的开环对数幅频特性（渐进线）如图所示。（10分）（1） 写出校正前、后的开环传递函数G（s）、G（s）；12（2） 求出串联校正装置的传递函数G（s），并设计此调节器的线路（不用设置参数）。c（3） 判断出校正前、后系统的相位裕量丫的变化趋势；（4）分析校正对系统动、稳态性能（b、t、e）的影响。sss六、如图所示为一液位控制系统示意图。试画出该液位控制系统的方框图，并指出被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的扰动各是什么？为了维持水位恒定，控制器正作用情况下，调节阀的气开、气关型式如何选择？（10分）七、某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图所示。试分别求出最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间（给定值为200°C）。（10分）

试卷一答案一、填空题（每空1分，共20分）1．所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置，对生产过程、工艺参数、目标要求等进行自动控制的调节与控制，使之按照预定的方案达到要求的指标。按输入量变化的规律分类，自动控制系统可以分为定值控制系统、随动控制系统、 _系统。过稈控制系统的要求安全性、稳定性、经济性。在经典控制理论中，主要有时域分析法，频率特性法和根轨迹法等几种分析方法。对数幅频特性L（rn）或它的渐近线大多与lge成线性关系。因此，若以L（劲为纵轴，lge为横轴，则其图线将为—直线 。热电阻Cu50中的“Cu”是指铜，“50”是指0°C时申阻值50欧姆。电容式压力变送器由测量部件、 转换电路和放大电路三部分组成。执行器按其能源形式分为液动、气动、电动三大类。DCS是指集散控制系统。串级控制系统能迅速克服进入_副回路的扰动，改善上控制器的广义对象特性，容许回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系统的控制品质。二、选择题（每题2分，共20分）1、 控制系统时域分析中，最常用的典型输入信号是（A）。A.阶跃函数 B.脉冲函数C.斜坡函数 D.正弦函数2、 与开环控制相比较闭环控制的特征是（D）A.系统有执行元件 B.系统有控制器C.系统有放大元件 D.系统有反馈环节3、积分环节的频率特性相位移e（rn）=（ B）。A.90° B.-90。 C.0° D.-180。4、 根据对象特性来选择控制规律时，对于控制通道滞后小，负荷变化不大，工艺参数不允许有余差的系统，应当选用（B）控制。A.比例 B.比例积分 C.比例微分 D.比例积分微分5、 如果系统不稳定，则系统（A）A.不能工作 B.可以工作，但稳定误差很大C.可以工作，但过渡时间很长D.可以正常工作电一气阀门定位器将4-20MA的标准信号转换为（B）的标准气压信号。A、0.04MA-0.02MAB0.02MA-0.1MAC、0.01-0.05MAD0.03-0.15MA7.测4〜20mA电流信号时用以下哪些工具：（B）A.螺丝刀 A.螺丝刀 B.万用表C.校验仪（气压） D.试电笔液位调节系统的调节规律，通常选用（液位调节系统的调节规律，通常选用（D）。A.PI B.PD C.PID在理想流量特性中（B）亦称为对数流量特性。A.直线流量特性 B.等百分比流量特性C.快开流量特性在计算机控制系统中，计算机的输入和输出信号是（B）。D.PD.抛物线流量特性A.模拟信号 A.模拟信号 B.数字信号C.4~20mA的标准信号D.什么信号都行三、判断题（每题1分，共10分）1•有的仪表所用电压是直流电，有的用交流电。（7）2•温度变送器是用来测量介质温度的。（X）解释：温度变送器的作用是将热电偶或热电阻的电势或电阻信号转换成DC1-5V电压或DC4-20VmA电流标准信号。3.质量流量与体积流量相同。（X）解释：质量流量是体积流量与密度的乘积4•引起自动调节系统被调量波动的因素叫干扰。（7）5•在自动调节中，PID调节器主要靠比例作用避免过分振荡，靠积分作用消除静态偏差，靠微分作用减少动态偏差。（7）6•串级调节系统就是将调节系统的各个环节串联起来。（X）解释：串级调节系统由两个单回路构成，主调节器的输出作为副调节器的给定。7调节器的输出值随测量值增加而增加的称为正作用（7）8•为了消除余差，应引入微分调节作用来克服。（X）解释：为了消除余差，应引入积分调节作用来克服计算机控制系统就是自动控制系统。（7）在自控系统中，安全栅处于现场仪表与控制室仪表之间（7）四．简答题（每题5分，共20分）1•什么是定值控制系统？答案：定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统。定值控制系统的作用是克服扰动对被控变量的影响，使被控变量最终回到设定值或其附近•以后无特殊说明控制系统均指定值控制系统而言。求取下图所示电路的传递函数。（u为输入信号，u为输出信号）ioi023.简述PID调节器Kc、Ti和Td的作用是什么？答案：在PID调节器中，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。简述热电偶温度计组成部分。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。

五、下图所示为某单位负反馈系统校正前、后的开环对数幅频特性（渐进线）（此为最小相位系统）。（10分）（1） 写出校正前、后的开环传递函数G（s）、G（s）；12（2） 求出串联校正装置的传递函数G（s），并设计此调节器的线路（不用设置参数）。c（3） 判断出校正前、后系统的相位裕量丫的变化趋势；（4）分析校正对系统动、稳态性能（b、t、e）的影响。（4）分析校正对系统动、稳态性能（b、t、e）的影响。sss答案：1)10(0.1s+l)(0.02s+l)30s(0.02s+l)2)则‘怨"忌2曲二曲（取则‘怨"忌2曲二曲（取6.2KQ )在式中疋=°3丁=0.1眄此为pi调节器。其电路图如所示。若选取氐二U]=—= 017 =}.6^F由“恥】有 ，(取)Fi=ISO0-arctan(0.1x70)-arctan(0.02x70)=43.6°2丿匕=180°-90°-arctan(0.02x30)=59.0°（4）①稳态性能：校正后，系统由O型变为I型，对阶跃信号由有静差为无静差，稳态性能明显改善。稳定性：由于PI调节器的增益疋=°勺，增益减小，使相位裕量F有所增加（卩由5』5°T59.0° ），稳定性改善，”与n均有减小。由此例可见，适当降低增益，可弥补PI校正对稳定性的消极影响。快速性：耳由7°血，快速性变差。六、下图为一液位控制系统示意图。试画出该液位控制系统的方框图，并指出被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的扰动各是什么？为了维持水位恒定，控制器正作用情况下，调节阀的气开、气关型式如何选择？（10分）答案：方框图被控对象为液位控制系统中的贮槽，被控变量为液位，操纵变量为液位控制系统流出贮槽的流量q°，可能影响被控变量的扰动液位控制系统中流入到贮槽的流量％。为了维持水位恒定，控制器正作用情况下分析：操作变量为流出贮槽的流瓯，调节阀设定选择气开阀，则出料阀开度增加，液位下降，因此对象的放大倍数为负；液位升高，检测变送环节的输出增加，则检测变送环节放大倍数为正；控制阀选择为气开阀，则放大倍数也为正；为保证控制系统负反馈，则应选择控制器放大倍数为正，即正作用控制器。符合条件，则调节阀选择气开阀。七、某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图所示。试分别求出最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间(给定值为200°C)。(10分)答案：最大偏差A=30C余差C=5C衰减比n=(230-205)/(210-205)=5振荡周期T=15s过渡时间ts=22ss一、填空题（每空1分，共20分）设有反馈环节的控制系统，称 系统；不设反馈环节的，则称 系统。过程控制系统性能好坏的评价指标可概括为 、 、 。在延迟时间很小的情况下，延迟环节可用 环节来代替。系统在前向通路中含有 环节将使系统的稳定性严重变差；而 环节则可改善系统的稳定性。系统的开环对数幅频特性的 段，表征着系统的动态性能；而 段，则表征着系统的稳态性能。TOC\o"1-5"\h\z变送器信号传送和供电的方式有三种，即 、 、 。如果热电偶两接触点温度相同，则回路总的热电动势为 。用来测量瞬时流量的仪表称为 ，测量累积流量的仪表称为 。串级控制系统的参数整定方法有两种： 和 。比值控制系统主要有单闭环比值控制系统、 和 。二、选择题（每空2分，共30分）1、微分环节的频率特性相位移0（®）=（ ）。A.90° B.-90。 C.0° D.-180。2、系统的稳态误差，除了比例增益外，主要取决于系统中的（ ）A.积分环节多少 B.惯性环节C.比例微分环节 D.振荡环节3、阻尼比0<Z<1时的振荡环节对单位阶跃的响应为（ ）A.按指数规律上升 B.等幅振荡C.减幅振荡 D.单调上升曲线4、PD控制规律指的是（ ）。A.比例、微分 B. 比例、积分C.积分、微分 D. 比例、积分、微分5、对数频率特性曲线横坐标轴单位长度代表（ ）A.两倍频程 B.一倍频程 C. 十倍频程D.半倍频程6、对数幅频特性中，低频渐近线不为零分贝的环节有（ ）A.惯性B.比例微分C.振荡D.积分7、反应器、压缩机、锅炉都可以作为自动控制系统中的（ ）D.操纵介质D.Kg/m2公斤D.操纵介质D.Kg/m2公斤/米2D.P8、压力的单位是（ ）。A.N牛顿 B.Kg公斤 C.Pa帕斯卡9、 流量、压力调节系统的调节规律，通常选用（）。A.PI B.PD C.PID10..DCS的中文含意是：（ ）B.集散控制系统。D.B.集散控制系统。D.以上三个都不正确。C.可编程序控制器三、选择题（每题1分，共10分）热电阻应采用两线制。（ ）电磁流量计可以测量气体介质流量。（ ）3．铜电阻的测温范围比铂电阻测温范围宽。（ ）4．在闭环自动调节系统中，反馈是不可缺少的。（ ）5．调节器的比例度越大，则放大倍数越大，比例调节作用越强。（ ）6．在串级调节系统中，主回路是个定值调节系统，而副回路是个随动系统。（ ）7．调节器的输出值随测量值增加而减少的称为反作用。（ ）8．当调节过程不稳定时，可增大积分时间或加大比例度，使其稳定。（ ）9．计算机控制只需要程序。（ ）10．自动调节系统的给定值是根据生产要求人为设定的。（ ）四、简答题（每题5分，共20分）什么是随动控制系统？2•求取下图所示电路的传递函数。（Ui为输入信号，Uo为输出信号）* II3•通常在什么场合下选用比例（P），比例积（PI），比例积分微分（PID）调节规律?热电偶有哪几种冷端补偿方法?

五、如图所示的系统为最小相位系统，求（1）穿越频率®；（2）系统的相位稳定裕量丫,c六、如图所示为一温度控制系统示意图。试画出该温度控制系统的方框图，并指出被控对象、被控变量、操纵变量各是什么？为了维持出口温度恒定，且不允许温度超高，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。（10分）七、如图所示为脱乙烷塔控制流程图，试说明图中各种测量仪表功能。（10分）加热蒸汽丄、再沸器*脫乙烷塔LICA.202；加热蒸汽丄、再沸器*脫乙烷塔LICA.202；试卷二答案一、填空题(每空1分，共20分)设有反馈环节的控制系统，称为闭环系统;不设反馈环节的，则称为开环系统。过程控制系统性能好坏的评价指标可概括为稳、准、快。在延迟时间很小的情况下，延迟环节可用小惯性环节来代替。系统在前向通路中含有积分环节将使系统的稳定性严重变差;而比例微分环节则可改善系统的稳定性。系统的开环对数幅频特性的低频段，表征着系统的动态性能；而中频段，则表征着系统的稳态性能。变送器信号传送和供电的方式有三种，即四线制、三线制、两线制。如果热电偶两接触点温度相同，则回路总的热电动势为0(零)。用来测量瞬时流量的仪表称为流量计，测量累积流量的仪表称为计量表。串级控制系统的参数整定方法有两种：两步整定法和一步整定法。比值控制系统主要有单闭环比值控制系统、 双闭环比值控制系统和变比值控制系统。二、选择题(每空2分，共30分)1、微分环节的频率特性相位移0(®)=( A )。A.90° B.-90。 C.0° D.-180。2、系统的稳态误差，除了比例增益外，主要取决于系统中的(A)A.积分环节多少 B.惯性环节C.比例微分环节C.比例微分环节D.振荡环节3、 阻尼比0<Z<1时的振荡环节对单位阶跃的响应为(C)A.按指数规律上升B.等幅振荡C.减幅振荡 D.单调上升曲线4、 PD控制规律指的是(A)。A.比例、微分 B.比例、积分C.积分、微分 D.比例、积分、微分5、对数频率特性曲线横坐标轴单位长度代表(C)A.两倍频程B.一倍频程C.十倍频程D.半倍频程对数幅频特性中，低频渐近线不为零分贝的环节有(D)A.惯性B.比例微分C.振荡D.积分D.操纵介质D.Kg/mD.操纵介质D.Kg/m2公斤/米2A.被控变量 B.被控对象 C.控制系统压力的单位是(C)。A.N牛顿 B.Kg公斤 C.Pa帕斯卡流量、压力调节系统的调节规律，通常选用(A)。A.PI B.PD C.PIDD.PA.PI B.PD C.PIDD.P10..DCS的中文含意是：(B)B.集散控制系统。D.B.集散控制系统。D.以上三个都不正确。C.可编程序控制器三、选择题(每题1分，共10分)热电阻应采用两线制。(X)

解释：热电阻应采用三线制。电磁流量计可以测量气体介质流量。（X）解释：电磁流量计所测介质必须是导电性液体，所以不能测量气体介质流量。3．铜电阻的测温范围比铂电阻测温范围宽。（X）解释：铂电阻的测温范围比铜电阻测温范围宽。在闭环自动调节系统中，反馈是不可缺少的。（7）调节器的比例度越大，贝y放大倍数越大，比例调节作用越强。（X）解释：调节器的比例度越大，则放大倍数越小，比例调节作用越弱。在串级调节系统中，主回路是个定值调节系统，而副回路是个随动系统。（7）调节器的输出值随测量值增加而减少的称为反作用。（7）8．当调节过程不稳定时，可增大积分时间或加大比例度，使其稳定。（7）9.计算机控制只需要程序。（X）解释：计算机控制需要硬件和软件。10．自动调节系统的给定值是根据生产要求人为设定的。（7）四、简答题（每题5分，共20分）1.什么是随动控制系统？答案：随动控制系统的设定值是不断变化的，随动控制系统的作用是使被控变量能够尽快地准确无误地跟踪设定值的变化而变化。2•求取下图所示电路的传递函数。（Ui为输入信号，Uo为输出信号）uo答案：农］q&+iis+1uo答案：农］q&+iis+1由分压公式求取）尽G上式中，此为一惯性微分环节。3•通常在什么场合下选用比例（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，纯滞后不太大而工艺要求不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间常数较小，系统负载变化不大（需要消除干扰引起的余差），纯滞后不大（时间常数不是太大）而被调参数不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，纯滞后不太大，不允许有余差的对象。4.热电偶有哪几种冷端补偿方法？答案：冷端温度冰浴法、查表修正法、校正仪表零点法、补偿电桥法。五、如下图所示的系统为最小相位系统，求（1）穿越频率®；（2）系