过程控制系统试卷集

A试题一、填空题〔7小题，每空1分，共30分〕过程掌握系统可以简化为调整器和广义对象两大局部其中广义对象是 、 和 的组合。过程掌握系统依据被控变量的不同可分为 掌握系统掌握系统、掌握系统、 掌握系统和 掌握系统；依据被控变量的多少可分为 统和 掌握系统。评价过程掌握系统性能优劣的指标主要包括 、 和 三个方面。学模型是反映被控过程的输出量和输入量之间的数学表达式，其中，对于参数模型，常用 、 、 、 等表示。国产调整阀的流量特性有 特性、 特性和 特性三种。单回路掌握系统是一种基于 的闭环反响掌握，前馈掌握系统是一种依据 进展补偿的系统，对于削减被控参数 偏差最为有效。串级掌握系统中，主回路是 系统，副回路是 系统比值掌握系统的具体实现方案有 方案和 方案。在前馈—反响系统中，掌握系统的 回路打算，对被调参数影响最显著的主要干扰由 进展补偿。二、简答题〔6题，每题6分，共36分〕并指出其特点。什么是被控过程的静态数学模型和动态数学模型，两者之间有什么联系。掌握参数的选择应当遵守哪些原则？积分调整有何特点？的掌握系统是何种掌握系统。前馈掌握系统的有何特点？三、综合分析题〔第1题10分，第2,3题各12分，共34分〕1．两水槽串联工作，如下图，输入量为QQ，Q。h，h为两个水1 2 3 1 2槽的水位。C和C分别为两个水槽的横截面积即容量系数，三个阀门的液阻分别为R，1 2 1R，R，液位与流出量具有线性关系。选取2h为输出变量，不考虑管道传2 3 2输延迟，请依据流量平衡关系列写过程的微分方程组，并求取过程的传递函数G(s)

H(s)。2。Q(s)1R Q11h1水槽1

R Q22h2水槽2

R Q33精馏塔釜温度与蒸汽流量的串级掌握系统如以下图所示。生产工艺要求一旦发生事故规律及正、反作用方式。进料进料TCTT精馏塔FTFC蒸汽再沸器精馏产品以下图为加热炉掌握方案。要求：①画出掌握系统的框图；②说明该掌握系统的类型；TC原油FCTC原油FC燃料油过程掌握系统试卷A 一、填空(每空1分，共30分)：检测元器件 变送器 执行器 被控对象温度 压力 流量 液位 成份 单变量 多变量稳定性 准确性 快速性微分方程 差分方程 状态方程 传递函数直线 等百分比(对数) 快开6.(被调量的)偏差 干扰量(的大小) 动态定值掌握 随动掌握相乘 相除稳定性 馈(调整器)636ITAEJ

te(t)dtmin；该指标0对初始误差和随机误差不敏感，可起到限制过度时间的作用。型在过程到达平衡时的特例。K0

T0要适当小些纯滞后 时间越小越好干扰通道的放大倍数K 应尽可能小时间常数T0 f f应尽可能大，容量数尽可能多，干扰信号进入系统的位置尽可能远离被控参数而靠近调整阀；广义被控对象由几个一阶惯性组成，其各时间常数应尽可能错开，使其中一个比4.积分调整是一种无差调整，承受积分调整可以提高系统的无差度即提高系统的稳态掌握P虽然在肯定程度上可以提高系统的响应速度，但会加剧系统的不稳定程度。不变性原理就是指掌握系统的被调量与扰动量确定无关或者在肯定准确度下无关，也即被调量完全独立或根本独立；当D(t)0时，由y(t)0(i1,2,...,n)；基于不变性原i理设计的掌握系统是前馈掌握系统。馈掌握只能抑制可测而不行控的扰动；一种前馈掌握作用只能抑制一种干扰。1102,31234分)：1.解：依据动态流量平衡关系，可以列出如下增量方程：dh 11 QQ

〔2分〕dt C 1 21hQ 2

1 〔2分〕R2dh 12 QQ

〔2分〕dt C 2 32hQ3

2 〔2分〕R3消去中间变量，解得过程输入变量与输出变量之间的传递函数为G(s)

H(s) R1RR1RRCs1RCs13

〔2分〕Q(s)

RCC

s2(RCRC

)112.解:①

2 1 3 2

2 3 1 2

2 1 3 2TrTCTrTCFC调整阀蒸汽管道再沸器塔TFTTT②依据工艺，故障时，调整阀必需关闭来切断蒸汽供给，因此调整阀选择气开式，其〔2分〕③由于副被控参数是流量，因此副调整器承受PI且由于掌握通道的容量滞后比较大，主调整器承受PID〔2〕对于副环，阀门开主环，主调整器的正反作用只取决于主对象放大倍数的符号。主对象的输入信号为蒸汽〔即副参数〔即主参数〔4〕3解：FCTr TC

FT

F原油流量GPD加热 T炉TT① 〔6分〕〔2分〕〔2分〕TC会减小调整阀的开度进而减小燃料的供给〔2分〕B试卷一、填空题〔9130〕过程掌握系统主要由 化仪表两局部组成。自动化仪表主要完成对过程参数的 、 和 等任务。被控过程的数学模型有 数学模型和 数学模型之分。过程的输入变量至输出变量的信号联系称为通道， 至 信号联系成为掌握通道， 到 之间的信号联系称为干扰通道。被控过程的数学模型是反映被控过程的输出量和输入量之间的数学表达式，其中，对于非参数模型，常用 、 等表示。单回路掌握系统由 、 、 和 四个根本环节组成。过程掌握系统依据被控变量的给定值是否变化及如何变化可分为 掌握系统、 掌握系统、 掌握系统；依据系统的构造特点分为 掌握系统、 系统和 掌握系统。串级掌握系统中，主回路在过程掌握中起 的作用，副回路起 的作用。反响掌握的掌握作用发生在偏差消灭 ，前馈掌握的掌握作用发生在偏差消灭 。比值掌握系统中的非线性特性是指 的非线性特性，其根本解决方法是在 的输出端加上 、使最终输出信号与流量之间成 。二、简答题〔6题，每题6分，共36分〕象数学模型？衡量过程掌握系统性能优劣的综合性能指标中，IAE并指出其特点。被控参数的选择应当遵守哪些原则？比例调整有何特点？什么是比值掌握系统，比值掌握系统有哪几种类型。前馈—反响掌握系统的优点是什么？三、综合分析题〔共3题，第1题10分，第2,3题各12分，共34分〕1．两水槽并联工作，如下图，输入量为QQ，Q。h，h为两个水1 2 3 1 2槽的水位。C和C分别为两个水槽的横截面积即容量系数，三个阀门的液阻分别为R，1 2 1R，R，液位与流出量具有线性关系。选取2h为输出变量，不考虑管道传2 3 2输延迟，请依据流量平衡关系列写过程的微分方程组，并求取过程的传递函数G(s)

H(s)。2。Q(s)1R1R1Q1hQ21h2水槽1RR32水槽23某化学反响过程要求参与反响的两种物料保持F：F=4:3的比例，两物料的最大流1 2F=500m³/h，F=210m³/h，通过观看觉察A、B1max 2max流量计，计算比值系数K’(选用DDZ-III型仪表)③选择调整阀的开、闭形式和调整器的正反作用方式。以下图为加热炉掌握方案。要求：①画出掌握系统的框图；②说明该掌握系统的类型；③为什么该系统不是串级掌握系统；④前馈调整器应当承受何种掌握律。TC原油FC燃料油过程掌握系统B 一、填空(每空1分，共30分)：被控过程 自动检测 自动显示 自动掌握静态 动态掌握作用 输出变量 干扰作用 输出变量曲线 表格5.被控对象〔被控过程〕测量变送装置调整器调整阀6.定值 随动 程序反响前馈前馈—反响复合7.细调 粗调8.后 前9.测量变送器差压变送器开方器线性关系6分，共36分)：主要有三种，分别是机理法、试验法、机理法和试验法相结合的混合法。首先，依据〕，称为过估量。IAEJ0

e(tdtmin；该指标可以避开正负偏差相互抵消，使大小偏差都起到相应的积分作用。选择对产品的质量和产量、安全生产、经济运行和环境保护具有打算性作用的、可直控参数的选取，还需考虑工艺过程的合理性和国内外仪表生产的现状。比例调整动作快，抑制干扰力量强，且抑制偏差的力量随着偏差的增大而增加；比例仅可以减小系统的静差，而且可以降低系统的惯性，加快系统的响应速度。5．实现两个或两个以上参数符合肯定比值关系的掌握系统，称为比值掌握系统。常见比值掌握系统、串级和比值掌握组合的系统、具有规律关系的比值掌握系统。6.对被调参数影响最显著的主要干扰由前馈进展补偿，而其余次要的干扰可依靠反响来模型特性也要变化，可由反响掌握加以补偿，因此具有肯定的自适应力量。三、综合分析题(第110分，第2,3题各1234分)：解：依据动态流量平衡关系，可以列出如下增量方程：dh 11

Q

〔2〕分dt C1h

1 2hQ2dh

1 2 〔2〕分R21 2 QQ

〔2〕分dt C 2 32hQ3

2 〔2〕分R3消去中间变量，解得过程输入变量与输出变量之间的传递函数为G(s)

H(s) R2 3

〔2分〕Q(s) RRCCs2(RCRCRC

)s11 2 3 1 2 2 1 3 2 3 1解:①由于主、副流量都会发生变化，因此承受双闭环比值掌握方案。F1F1FT1FC1KFT2FC2F2②选择带开方器的差压式流量计。依据生产工艺要求K=F F〔4〕〔4〕

=3/4，折算成仪表的比值1max系数为：K=KF1max2max

4210③依据工艺要求，为了在故障时保证产品质量，应中选择气开式调整阀〔静态放大系〔4分〕3解：①FTTrTC FC

F原油流量GPD加热 T炉TT〔2分〕

〔5分〕〔2分〕④该系统相当于将前馈掌握器FC移动到了掌握回路内，此时，可以承受P掌握器，则对原油流量的变化仍能通过FC来转变燃料油的流量，起到静态前馈的作用，但是不能〔3分〕C试题一、填空题〔15空，每空2分，共30分〕过程掌握系统可以简化为调整器和 两大局部。余差为零的过程掌握系统称为 调整系统。建立被控过程数学模型的方法主要有三种，分别是试验法、 法和混合法。个掌握过程处于平衡状态当其受到干扰时其输出量在无人或者无掌握装置干预下，能够自动恢复到原来或者的平衡态，则称该过程具有 特性。响应曲线法是通过测取过程的 响应曲线或 响应曲线来辨识数学模型的。常用的调整器参数的工程整定方法中，属于开环整定方法的是 法。国产调整阀流量特性有直线特性、等百分比特性和 特性三种。串级掌握系统中，位于副回路的干扰称为 干扰。基于 组成的自动掌握系统称为前馈掌握系统。在前馈—反响掌握系统中，系统的稳定性由 掌握来保证，而由 效减小因主要干扰所致的被控量的动态偏差。生产过程中保护性措施有硬保护措施和软保护措施两种，其中选择性掌握系统属于 保护措施。开关型选择性掌握系统一般用于系统的 保护。一种构造形式的掌握系统能否实现均匀掌握主要在于 定。二、简答题〔共3题，每题8分，共24分〕衡量过程掌握系统性能优劣的综合性能指标中，ISE并指出其特点。某个单回路过程掌握系统，被控过程的静态放大系数Ko注：需要给出分析过程，只给出最终结果不得分。F1F2F1T表示，主流量变送器用F2T表示，比值掌握器用K表示，主流量掌握器用F1C表示，副流量掌握器用F2C表示，主Gp1表示，副对象用Gp2表示，主调整阀用GV1表示，副调整阀用GV2表示，主流量给定用F1r表示，试画出用上述各部件的英文表示所组成的双闭环比值掌握系统的等效方块构造图〔留意：框图中不允许消灭中文说明，否则不得分。并说明当主流量发生变化时，系统会如何自行调整来保持肯定的比值关系？三、综合分析题〔第1题10分，第2,3,4题各12分，共46分〕〔40±2〕℃，考虑安全因素，要求掌握过程中温度偏离设定值不得超过6℃。现设计的定值温度掌握系统，在最大阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如以下图，试求最大偏差、衰减比、余差、过渡时间〔2%稳态值即到达稳定来确定〕和振荡周期。单容水槽如下图，输入量为Q，由排水泵掌握流出量Q保持恒定，h1 2的水位。A为水槽的横截面积即容量系数，阀门的液阻为R。选取Q为过程的输入变1 1量，水槽水位h为过程的输出变量，不考虑管道传输延迟，请依据流量平衡关系列写过程的微分方程组，并求取过程的传递函数G(s) H(s)。Q(s)1RQR1 1hQh2水槽以下图为加热炉掌握方案，原料油在加热炉中被加热到给定温度。要求：①画出掌握的气开、气关形式和调整器的正、反作用方式。此设计如以下图构造所示的掌握系统来满足生产要求。①画出该掌握系统的框图；②说明④当冷却水温度上升时，简述系统的掌握过程。过程掌握系统试卷C 一、填空(每空2分，共30分)：1.广义对象 2.无差3.机理4.自衡5.阶跃脉冲6.反响曲线7.快开8.二次9.不变性原理10.反响 前馈11.软12.限值13.调整器二、简答题(每题8分，共24分)：ISEJ

e(t)2dtmin；该指标加大了对大偏差0〔8分〕由于被控对象的静态放大系数Ko“﹣Kv变送器的静态放大系数KmKc×Kv×