《过程控制与自动化仪表》 试卷及答案 试卷一

试卷一一、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，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为系统、系统、系统。3．过程控制系统的要求、、经济性。4.在经典控制理论中，主要有，和根轨迹法等几种分析方法。5.对数幅频特性L(ω)或它的渐近线大多与lgω成关系。因此，若以L(ω)为纵轴，lgω为横轴，则其图线将为。6.热电阻Cu50中的“Cu”是指，“50”是指7.电容式压力变送器由测量部件、和三部分组成。8.执行器按其能源形式分为液动、、三大类。9.DCS是指。10．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θ(ω)=()。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6．.电—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-0.02MA B0.02MA-0.1MA C、0.01-0.05MA D0.03-0.15MA7．测4~20mA电流信号时用以下哪些工具：（）A.螺丝刀 B.万用表 C.校验仪（气压） D.试电笔8．液位调节系统的调节规律，通常选用（）。A.PI B.PD C.PID D.P9.在理想流量特性中（）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 D.抛物线流量特性10.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 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。（）2.温度变送器是用来测量介质温度的。（）3.质量流量与体积流量相同。（）4.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。（）9.计算机控制系统就是自动控制系统。（）10.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。（为输入信号，为输出信号）3.简述PID调节器、和的作用是什么？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、；（2）求出串联校正装置的传递函数，并设计此调节器的线路（不用设置参数）。（3）判断出校正前、后系统的相位裕量的变化趋势；（4）分析校正对系统动、稳态性能（、、）的影响。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℃）。

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。2．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、程序控制系统。3．过程控制系统的要求安全性、稳定性、经济性。4.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。5.对数幅频特性L(ω)或它的渐近线大多与lgω成线性关系。因此，若以L(ω)为纵轴，lgω为横轴，则其图线将为直线。6.热电阻Cu50中的“Cu”是指铜，“50”是指0℃时电阻值50欧姆7.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。8.执行器按其能源形式分为液动、气动、电动三大类。9.DCS是指集散控制系统。10．串级控制系统能迅速克服进入副回路的扰动，改善主控制器的广义对象特性，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θ(ω)=(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6．.电—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-0.02MA B0.02MA-0.1MA C、0.01-0.05MA D0.03-0.15MA7．测4~20mA电流信号时用以下哪些工具：（B）A.螺丝刀 B.万用表 C.校验仪（气压） D.试电笔8．液位调节系统的调节规律，通常选用（D）。A.PI B.PD C.PID D.P9.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 D.抛物线流量特性10.在计算机控制系统中，计算机的输入和输出信号是（B）。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。（√）2.温度变送器是用来测量介质温度的。（╳）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。（╳）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。（√）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。（╳）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（√）8.为了消除余差，应引入微分调节作用来克服。（╳）解释：为了消除余差，应引入积分调节作用来克服9.计算机控制系统就是自动控制系统。（√）10.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？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。2.求取下图所示电路的传递函数。（为输入信号，为输出信号）答案：3.简述PID调节器、和的作用是什么？答案：在PID调节器中，越大，表示调节作用越强，值越大，表示积分作用减弱，值越大表示微分作用增强。4.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、；（2）求出串联校正装置的传递函数，并设计此调节器的线路（不用设置参数）。（3）判断出校正前、后系统的相位裕量的变化趋势；（4）分析校正对系统动、稳态性能（、、）的影响。答案：（1）

（2）在式中

此为PI调节器。其电路图如所示。若选取

则

(取

)由

有，

(取

)(3)

(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。②稳定性：由于PI调节器的增益，增益减小，使相位裕量

有所增加(

由

)，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。③快速性：由

，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qo，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qi。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量qo，调节阀设定选择气开阀，则出料