过程控制试题答案

过程控制

［填空题］

1前馈控制系统适用于什么场合？

参考答案：1）系统中存在频繁且幅值大的干扰，这种干扰可测但不可控，对

被控变量影响比较大，采用反馈控制难以克服，但工艺上对被控变量的要求又

比较严格，可以考虑引入前馈回路来改善控制系统的品质。

2）当采用串级控制系统仍不能把主要干扰包含在副回路中时，采用前馈-反馈

控制系统，可获得更好的控制效果。

3）当对象的控制通道滞后大，反馈控制不及时，控制质量差，可采用前馈-反

馈控制系统，以提高控制质量。

［判断题］

2、对于一个实际的生产过程，其广义被控对象的增益可以是负数也可以是正

数，适当选取控制器的作用方式，就可以保证系统工作在正反馈控制方式下。

参考答案：错

［判断题］

3、负荷迫升/迫降回路的主要作用是对运行参数的偏差大小和方向进行监视，

若某参数超出规定限值，则回路将根据偏差的方向，对实际负荷指令实施增或

减方向的闭锁，直到偏差回到规定限值内才解除闭锁。

参考答案：错

［填空题］

4在PID调节中，比例作用是依据（）来动作的，在系统中起着（）的作用；

积分作用是依据（）来动作的，在系统中起着（）的作用；微分作用是依据

O来动作的，在系统中起着（）的作用。

参考答案：偏差的大小；稳定被控变量；偏差是否存在；消除余差；偏差变化

速度；超前调节

［填空题］

5直行程输出的气动执行机构有（）、（）两类。

参考答案：薄膜式执行机构；气动活塞式执行机构

［填空题］

6自动调节阀按照工作所用能源形式可分为哪些？

参考答案：电动调节阀：电源配备方便，信号传输快、损失小，可远距离传

输；但推力较小。

气动调节阀：结构简单，可靠，维护方便，防火防爆；但气源配备不方便。

液动调节阀：用液压传递动力，推力最大；但安装、维护麻烦，使用不多。

［填空题］

7执行器是自动控制系统中的重要组成部分，它将控制器送来的控制信号转换

成（），从而操纵（）的能量，将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范

围内。

参考答案：执行动作：进入设备

［填空题］

8一台DDZ-II型液位控制器,其液位的测量范围为0.5」.2m,比例度为40H

当液位为0.9m时，控制器的输出为5mA。试问液位变化到1m时，控制器的输

出为多少？该控制器属于正作用或是反作用该怎样？

参考答案：

_A^/Q-A)

因为:maxmm

一A/〃(Pmax—

所以:

10-0100

(1.0-0.9)x-------x=3.57

1.2-0.5To

调节器的正作用：（偏差=测量值一给定值）增加、调节器输出增加；〃=

调节器的反作用：（偏差=给定值一测量值）增加、调节器输出增加；〃=

［填空题］

9一台DDZTH型温度控制器，测量的全量程为2001203℃,当温度给定值由

800c阶跃变化到了850℃时，控制器的输出由12mA变化到16mA,试求控制器

的比例度及放大倍数；该控制器属于正作用还是反作用？

参考答案：

AG/("max-工mm)；

(850-800)/(1200-200)50/1000

o=---------------------------------x100?o=------------x100Po=20°o

(16-12)/(20-4)4/16

由于DDZ-m型温曳控制器的输入与输出都是F20mA的统一信号，所以

&,」=J_=5

820%

因为：“调节器的反作用：(偏差二给定值一测量值)增加、调节器输出土

用！

［填空题］

10DDZ-HI比例积分控制器，若将比例度设为200斩稳态时输出为5mA,某瞬

间，输入突然增加了0.5mA,试问经过30s后，输出将由5mA变化到6inA,试问

积分时间T尸？

参考答案：

输出增量量9=勺・△/,+，・△，・f

L=Kp.Mxt/(A/o-j.A<)=0.5X0.5x30/(1-0.5x0.5)=7.5/

［填空题］

llDDZ-in比例积分控制器，若将比例度设为50%积分时间T尸2min,稳态时输

出为5mA,某瞬间,输入突然增加了0.2mA,试问经过5min后，输出将由5mA

变化到多少？

参考答案：

［填空题］

14从控制器的发展及结构原理来看，主要有哪几种类型？

参考答案：（1）.基地式仪表：将检测、显示、控制、乃至记录功能设计在一个

整体内。安装简单、使用方便。但一般通用性差，只适用于小规模、简单控制

系统。

（2）.单元式组合仪表：单元组合式仪表是将仪表按其功能的不同分成若干单元

（例如变送单元、给定单元、控制单元、显示单元等），每个单元只完成其中

的一种功能。

其中的控制单元是接受测量与给定信号，然后根据它们的偏差进行控制运算，

运算的结果作为控制信号输出。

各个单元之间以统一的标准信号相互联系。

（3）.以微处理器为中心的控制仪表（装置）：内设微处理器，控制功能丰富，很

容易构成各种复杂控制系统。在自动控制系统中广泛应用的有：

工业控制计算机（DDS）

集散控制装置（DCS）

单回路数字控制器（SLPC）

可编程数字控制器（PLC）

现场总线控制装置（FCS）

［填空题］

15什么叫控制器的无扰动切换？

参考答案：基型模拟调节器一般都具备自动与手动两种功能；在进行自动与手

动两种功能切换时，在切换瞬间，应保持控制器的输出不变，这样保证执行器

的位置在切换过程中不至于突变、不会对生产过程引起附加的扰动，着称为

“无扰动切换”。

［填空题］

16DDZ-III基型调节器的软手动与硬手动有什么区别？各用在什么场合？

参考答案：软手动时：调节器的输出是随着时间按一定的速度增加或减少；硬

手动时：调节器的输出数值完全由硬手动操作杆的位置所决定。

通常情况下，都是用软手动操作扳键进行手动操作的，这样的控制比较平稳、

精细；

只有当要求给出恒定不变的操作信号，或者在紧急时刻要一下子就控制到“安

全开度”等情况下，才使用软手动。

［填空题］

17DDZTH基型调节器有哪几部分组成？

参考答案：DDZ-HI基型调节器的主要由输入电路、给定电路、PID运算电路、

自动与手动(彼手动和软手动)切换电路、输出电路及指不电路等组成。

［填空题］

18位式控制是怎样的？

参考答案：位式控制是断续控制一一控制器输出接点信号，如双位控制、三位

控制。

双位控制器只有两个输出值，相应的执行机构只有开和关两个极限位置，因此

又称开关控制。被控温度在TO上下振荡，无法稔定。

三位控制控制器有三个输出位值，可以控制两个继电器。温度三位控制效果：

温度偏差大时，升温速度快；温度偏差小时，小幅调整。

［填空题］

19在实际的比例控制器中，习惯上使用()来表示比例控制作用的强弱。

参考答案：比例度P

［填空题］

20比例控制的特点；控制()o只要有偏差，输出立刻成比例地变化，偏差越

大，输出的控制作用越强；控制结果存在()

参考答案：及时、适当；静差

［填空题］

21三位控制：控制器有三个输出位值，可以控制()个继电器。温度三位控制

效果：温度偏差大时，()速度快；温度偏差小时，()调整。

参考答案：两；升温；小幅

［填空题］

22控制规律有()控制和()控制两类

参考答案：断续；连续

［填空题］

23所谓控制规律是指()的输出信号与()信号之间的关系。

参考答案：控制器；输入偏差

［填空题］

24控制仪表又称()或()。其作用是把被控变量的测量值和给定值进行比

较，得出偏差后，按一定的()进行运算，输出控制信号，以推动()动作,

对生产过程进行自动调节。

参考答案：控制器；调节器；调节规律；执行器

［填空题］

25物位测量仪表可分为哪些类型？

参考答案：静压式物位测量：利用液体或物料对某定点产生的压力随液位高度

而变化的原理而工作。

浮力式物位测量：利用浮子所受的浮力随液位高度而变化的原理工作。

电气式物位测量：利用敏感元件将物位的变化转换为电量参数的变化，而得知

物位。

核辐射式物位测量：利用核辐射线穿透物料时，核辐射线的透射强度随物质层

的厚度而变化的原理进行测量。

声学式物位测量：测量超声波在物质中传播时间的长短，据此可测出物位。

光学式物位测量：利用光波在传播中可被不同的物质界面遮断和反射的原理测

量物位。

［填空题］

26用水刻度的转子流量计，转:由密度为7900kq/m：’的不锈钢制成，测量范围

为0〜10L/min,用它来测量密度为0.831kq/L的苯的流量,测量范围为多少?

参考答案：

(pz-ps)pj(7290-1000)x831

-------------------------------------二0.9

(pz—p.l)P、(7290-831)x1000

Q[=——・(2r)=--x10=11.1Lniin

Kj0.95

［填空题］

27用水刻度的转子流量计，转子由密度为7900kq/n?的不锈钢制成，用它来测

量密度为790kq/nf的某液体介质，当仪表读数为5m'/h时，被测介质的实际流

量为多少？如果转子由密度为2750kq/m：'的铝制成，其他条件不变，被测介质

的实际流量为多少？

参考答案：

⑴介质密度修正系数：Kj="/_Qs)0、。/=3・。

Y(pz-p.,)ps"

用水刻度的转子流量计，当仪表读数为5m"h时，被测介质的实际流量为

K二J(Pz-PS)PJ=«7900-100Q)x沟

-V(7900-790)x1000

Qj=，Q。=x5=5.71m3ho

Kj0.876

⑵更换转子材料

—p、)0i，(2750-1000)x790

Kj=-----=।-------------=U.o4

-PJ^PS'(2750—790)X1000

3

QJ=-----•C?o=----x5=5.95mh=

Kt°0.84

［填空题］

28工程中压力的表示方式有：()o

参考答案：表压、负压(真空度)、差压、绝对压力

［填空题］

29工程上习惯把()称为“压力”

参考答案：垂直作用于作用单位面积上的力

［填空题］

30将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，若()温度不同，回路中会产

生电势。此电势称为()<.

参考答案：两个连接点；热电势

［填空题］

31如果某反应器最大压力为1。OMPa,允许的最大绝对误差为0.OIMPa,现用

一台测量范围为01.6MPa、精度为1级的压力表进行测量，问：能否符合工

艺要求？若用一台测量范围为0~l.OMPa、精度为1级的压力表进行测量，

问：能否符合要求？

参考答案：

测量范围为0、L6\lPa、精度为1级的压力表的允许的最大绝对误差为:

△max=上2°=匕"=0-016VPa,大于o.OIMPa,不能符合工艺:

100100

测量范围为0、1.OMPa,精度为1级的压力表的允许的最大绝对误差为:

△max=丝迎=卬虫=0.01MPa,等于0.OIMPa,从允许的最大乡

100100

艺要求，但量程不符合!

［填空题］

32某发醉过程工艺规定的操作温度为（40±2）℃,考虑发酵效果，要求控制

过程中温度偏离给定值最大不得超过6℃。现设计的定值温度控制系统，在阶

跃扰动作用下的过渡过程曲线如下图，试求最大偏差、衰减比、余差、过渡时

间（±2%!）和振荡周期，该系统能否满足工艺要求？

号

0

最大动态偏差：A=45—40=5℃

余差：C=41-40=1C

r13145—414

衰;咸K：〃=—=------=—=4:1

V342-411

过渡过程时间：23min

振荡周期：7'=18-5=13mill

5<6!能满足工艺要求，

参考答案：

［填空题］

33某化学反应器工艺规定的操作温度为(800±10)℃,考虑安全因素，要求

控制过程中温度最高值不得超过850℃。现设计的定值温度控制系统，在最大

阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图，试求最大动态偏差、余差、衰减比、

过渡时间(±2%!)利振荡周期，该系统能否满足工艺要求？

最大动态偏差：A=845-800=45℃

C

余差：C=805-800=5C

-I,845-80540一

衰微比:〃=」=---------=—=4：1

力815-80510

过渡过程时间：25nlin

振荡周期：7=20-7=13miii

能满足工艺要求。

参考答案:5<10!

［填空题］

34某化学反应器工艺规定的操作温度为(900+10)°C,考虑安全因素，要求

控制过程中温度偏离设定值不得超过80℃。现设il的定值温度控制系统，在最

大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图，试求最大动态偏差、衰减比、振荡

周期，该系统能否满足工艺要求？

最大动态扁差：4=950—900=50

力950-90842-

衰减比:〃=,=--------=—=4.2

V3918-90810

振荡周期：7'=45—5=40min

余差：C=908-900=8cC

50<80!能满足工艺要求。

外*凭我过渡过程时间：47min

梦芍合■茶：

［填空题］

35某被控过程工艺设定温度为900℃,要求控制过程中温度偏离设定值不得超

过80℃。现设〃的定值温度控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线

参考答案:最大动态偏差：4=950—900=50

950-90050

衰减比:

910-900-10

振荡周期：7=45-9=36niiii

50<80!能满足工艺要求°

［填空题］

36为什么热电偶测温时，一般都要采用补偿导线？

参考答案：由热电耦测温原理可知，只有当热电耦温度不变时，热电势才是被

测温度的单值函数，所以在测温过程中必须保持冷端温度恒定。可是热电耦长

度有限，其冷端会受到环境温度的影响而不断变化，为了使热电耦冷端温度保

持恒定，则采用补偿导线。

［填空题］

37一个单回路控制系统主要由哪几个环节组成？其中检测元件及变送器、调节

器、执行器各起什么作用？

参考答案：一个单回路控制系统主要由测量元件、变送器、调节器、调节阀、

和被控过程等环节组成。

检测元件：感受工艺变量的变化并转换成特定信号。

变送器:将被测的各种参数变换成统一标准信号(DC4~20mA或DC1~5V)的仪

表，其输出送显示仪表或调节器。

调节器：接受变送器或转换器的DC1〜5V或DC4“20mA测量信号为输入信号，与

DC广5v或DC4~20mA给定信号进行比较，并对其偏差进行PID运算，输出

DC4"20mA标准统一信号。

执行器：接受调节器输出的控制信号，并转换成直线位移或角位移，来改变阀

芯与阀座间的流通截面积以控制流入或流出被控过程的流体介质的流量。

［填空题］

38简述热电偶“中间导体”定律。

参考答案：在热电偶测温回路中接入第三导体时，只要接入第三导体的两个接

点温度相同，回路总电动势值不变。

［填空题］

39简述被控过程特性的实验测取法。

参考答案：对某些非线性因素，在数学上无法或难以推导，则要通过实验测量

并进行关系近似与假设，这种通过试验来获取数学模型的方法称为被控过程的

实验测取法。

［填空题］

40闭环控制系统分为几种类型？每种代表什么含义？

参考答案：（1）定值控制系统，就是系统被控量的给定值保持在规定值不变

或在小范围附近不变。

（2）程序控制系统，是被控量的给定值按预定的时间程序变化工作。

（3）随动控制系统，是一种被控量的给定值随时间任意变化的控制系统。

［填空题］

41为什么前馈控制常与反馈控制构成前馈一反馈控制系统？

参考答案：前馈控制是一种补偿控制。一般来讲，前馁控制无法全部补偿扰动

对被控变量所产生的影响.因此，单纯的前馈控制系统在应用中就会带来一定

的局限性。为克服这一弊端，前馈控制常与反馈控制联用，构成前馈一反馈控

制系统。对最主要的、显著的、频繁的无法直接控制的扰动，山前馈来进行补

偿控制；对无法完全补偿的扰动影响，由反馈控制根据其对被控变量所产生的

偏差大小来进行控制。

［填空题］

42前馈控制适用于什么样的场合？

参考答案：前馈控制是按扰动而进行控制的，因此，前馈控制常用于以下场

合：

1）扰动必须是可测的，否则无法实施控制；

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不易直接控制的扰动。

［填空题］

43分别说明比例、积分、微分控制对控制系统的作用。

参考答案：比例控制影响系统的动态特性和系统的稳定性；积分控制的作用是

可以消除系统余差：微分控制可以提高系统的响应速度，克服对象容量滞后的

影响。

［填空题］

44前馈控制适用于什么场合？

参考答案：前馈控制是按扰动而进行控制的，因此，前馈控制常用于的场合:

A.一是扰动必须可测，否则无法实施控制；

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影响较大且不易直接控制的扰动。

［填空题］

45简述什么是有自衡能力的被控对象。

参考答案：当被控对象受到干扰作用，平衡状态被破坏后，不需要外加控制作

用，能依靠自身达到新的平衡状态的能力称为有自衡能力，这种时象称为有自

衡能力的被控对象。

［填空题］

46简述大时延控制系统Smith预估补偿方案的特点。

参考答案：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，然后由预估器进行补偿，力图使被延迟了T时间的被调量超前反映到控制

器，使控制器提前动作，从而明显的减小超调量和加速调节过程，改善控制系

统的品质。

［填空题］

47写出任意三种常用的控制器参数整定方法。

参考答案：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

［填空题］

48热电偶有哪几种冷端补偿方法?

参考答案：A.冷端温度冰浴法

B.计算修正法

C.补偿电桥法

［填空题］

49复合前馈控制中的两种典型形式是什么？

参考答案：前馈-反馈控制和前馈-串级控制。

［填空题］

50简述建立对象的数学模型两种主要方法。

参考答案：一是机理分析法：机理分析法是通过对对象内部运动机理的分析,

根据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。通过这种方法得到的数学

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间变化的规律，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进行必要的数据处理,

求取对象的特性参数，进而得到对象的数学模型。

［填空题］

51串级控制系统有哪些特点？主要使用在哪些场合？

参考答案：串级控制系统的主要特点为：

A.在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统；

B.系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量；

C.由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了十

扰对主变量的影响；

D.系统对负荷改变时有一定的自适应能力。

串级控制系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、

负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。

［填空题］

52简述热电偶温度计组成部分及各部件的功能。

参考答案：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

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，可以采用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，一般都要采用补偿导线和考虑冷端温度补偿。

［填空题］

53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？

参考答案：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。

［填空题］

54利用微分作用来克服控制系统的信号传递滞后的