自动化仪表与过程控制 考试题

1、一、填空题(本大题共2小题,总计2分)1.自动调节系统主要由_、_、_、_四大部分组成。2.控制系统分为 系统和 系统两大类二、选择题(本大题共13小题,总计26分)1.反应器、压缩机、锅炉都可以作为自动控制系统中的（ ）。(A)被控变量(B)被控对象(C)控制系统(D)操纵介质2.当被控对象的输入变化引起输出的变化而破坏了系统的平衡后，在没有人为干预的情况下被控变量自动趋近于一个新的稳态值，这种特性称为对象的（ ）(A)过渡过程(B)自衡(C)自动控制(D)整定3.传递函数用来描述环节或自动控制系统的（ ）。(A)输入信号(B)输出信号(C)干扰信号(D)特性4.传递函数实质就是，利用拉氏变

2、换把时间函数f（t）转化成初始条件（ ）的复变量S的函数F（S），从而把输入与输出复杂的微积分关系简化为用S去乘除的较简单的代数关系。(A)为零(B)恒定(C)为正值(D)为负值 5.环节方块图是控制系统中，每个环节的功能和信号流向的( )表示形式。(A)函数(B)图解(C)代数式(D)拉氏变换式6.方块图中常用符号有分叉点。根据需要，把（ ）信号同时送至几个不同的方块，可以在信号线上任意一点分叉。(A)不同(B)相同(C)输入(D)输出 7.关于方块图的串联运算：由环节串联组合的系统，它的输入信号为（ ）环节的输入，它的输出信号为最后环节的输出。(A)前面(B)第一个(C)等效(D)每个8.

3、关于方块图的并联运算：若干环节并联的总传递函数等于各个环节输出信号的（ ）。(A)之和(B)之差(C)之积(D)之商9.方块图的反馈环节的运算方法是：具有正反馈环节总传递函数等于正向通道的传递函数除以传递函数的乘积。(A)1减正向通道(B)1减反馈通道(C)正向通道和反馈通道(D)1减正向通道和反馈通道10.在自动控制系统中，随动系统是把（ ）的变化作为系统的输入信号。(A)测量值(B)给定值(C)偏差值(D)干扰值11.在自动控制系统中，下图是随动系统的方框图。其传递函数为（ ）。 (A) (B) (C) (D) 12.常见的自动控制系统是一个（ ）系统。 A、开环控制 B、程序控制 C、前

4、馈控制 D、反馈控制13.自动调节系统中，通常用 ( )表示温度变送器。 A、TC B、TT C、WB D、TB三、问答题(本大题共14小题,总计80分)1.自动控制系统按其基本结构形式可分为几类？其中闭环控制系统中按设定值的不同形式又可分为几种？简述每种形式的基本含义？2.自动控制系统主要由哪些环节组成？各部分的作用是什么？3.衰减振荡过程的品质指标有哪些？各自的含义是什么？4.什么是自动控制系统的方框图？它与工艺管道及控制控制流程的区别是什么？5.仪表的位号由哪几部分组成？各表示什么意义？6.什么是自动控制系统的过渡过程?在阶跃扰动作用下，其过渡过程有哪些基本形式?哪些过渡过程能基本满足控

5、制要求？7.简述被控对象、被控变量、操纵变量、给定值和偏差的含义？8.自动控制系统按其基本结构形式可分为几类？其中闭环控制系统中按设定值的不同形式又可分为几种？简述每种形式的基本含义？9.自动控制系统主要由哪些环节组成？各部分的作用是什么？10.衰减振荡过程的品质指标有哪些？各自的含义是什么？11.什么是自动控制系统的方框图？它与工艺管道及控制控制流程的区别是什么？12.仪表的位号由哪几部分组成？各表示什么意义？13.在进行控制系统研究中，典型的输入信号形式有哪些？四、判断题(本大题共13小题,总计13分)1.被控对象受到干扰后，通过自动化装置的作用恢复到平衡状态，这样的被控对象就可以说是具备

6、自衡能力( )。2.环节方块图所表示的信号，只能沿着箭头方向通过，这是方块图的单向性。（ ）3.方块图中常用符号有比较点。比较点表示两个或两个以上的输入信号实现乘除法运算规律的控制电路。（ ）4.方块图中常用符号有分叉点。根据需要，把相同的信号同时送至几个不同的方块，可以在信号线上任意一点分叉。（ ）5.方块图中常用符号有分叉点。从同一个分叉点引出的信号，在大小和性质上可以根据需要引出不一样的信号，即通过分叉点的信号可以相同，也可以不同。（ ）6.关于方块图的串联运算：环节串联的总传递函数等于各环节传递函数的乘积。（ ）7.方块图的反馈环节的运算，负反馈系统总传递函数： （ ）8.自动控制系统

7、的传递函数，当反馈回路断开，系统处于开环状态，反馈信号Z（S）与偏差信号E（S）之比称为开环系统传递函数。（ ）9.自动控制系统处于开环状态，当反馈传递函数H（S）=1时，开环传递函数与主（正向）通道传递函数相同。（ ）10.在自动控制闭环系统中，控制系统传递函数，有一个输出变量（被控变量）Y（S）；有两个输入变量：一个是给定量X（S），一个是测量值Z（S）。（ ）11.在自动控制系统中，随动系统是把给定值X（S）的变化作为系统的输入信号，只考虑X（S）对被控变量Y（S）的影响，不计干扰量F（S）的影响F（S）= 0。（ ）12.在自动控制系统中，定值系统是把给定值X（S）固定不变，把干扰作为

8、系统的输入量，系统只考虑干扰量F（S）对被控变量Y（S）影响。（ ）13.化工过程中，控制系统大部分是定值控制系统。 （ ） 参考答案 一、填空题1.控制器 执行器 测量变送 被控对象2.开环,闭环二、选择题1.B2.B3.D4.A5.B6.B7.B8.A9.D10.B11.B12.D13.B三、问答题1.答：自动控制系统按其基本结构分为闭环控制系统和开环控制系统。闭环控制系统中又按设定值的不同形式又可分为：（1）定值控制系统 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者设定值附近。（2）随动控制系统 随动控制系统的设定值

9、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得变化而变化。（3）程序控制系统 程序控制系统的设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即设定值按一定的时间程序变化。2.答：自动控制系统主要有两大部分组成。一部分是起控制作用的全套自动化装置，对于常规仪表来说，包括监测元件及变送器、控制器、执行器等；另一部分是受自动化装置控制的被控对象。在自动控制系统中，检测元件及变送器用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号。控制器将检测元件及变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按照预先设定好的控制规律进行运算后，

10、将运算结果用特定的信号发送给执行器。执行器能自动地根据控制器送来得信号值相应地改变流入（或流出）被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，实现控制要求。3.答：衰减振荡过程的品质指标主要有：最大偏差、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期（或频率）等。其各自的含义是：最大偏差 是指过渡过程中被控变量偏离设定值的最大值衰减比 是指过渡过程曲线同方向第一个波的峰值与第二个波的峰值之比余差 是指过渡过程终了时，被控变量所达到新的稳定值与设定值之间的差值过渡时间 是指控制系统受到扰动作用后，被控变量从原稳定状态回复到新的平衡状态所经历的时间振荡周期（频率） 振荡周期是指过渡过程同向两波峰之间的间隔时间，其倒数

11、为振荡频率。4.答：自动控制系统的方框图是由传递方块、信号线、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。其中每一个方块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。采用方框图可直观的显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。而工艺管道及控制流程图则是在控制方案确定以后根据工艺设计给出的流程图，按其流程顺序标注有相应的测浪电、控制点、控制系统及自动信号、连锁保护系统的图。在工艺管道及控制流程图上设备间的连线是工艺管线，表示物料流动的方向，与方块图中线段的含义截然不同5.答：

12、在自动控制系统中，构成一个回路的每一个仪表都有自己的仪表位号。仪表位号由字母代号组合和回路编号两部分组成。仪表位号中第一位字母表示被测变量，后续字母表示仪表的功能。回路编号中第一位数表示工序号，后续数字表示顺序号。6.答 对于任何一个控制系统，扰动作用是不可避免的客观存在。系统受到扰动作用后，其平衡状态被破坏，被控变量就要发生波动，在自动控制作用下，经过一段时间，使被控变量回复到新的稳定状态。把系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间的过程称为系统的过渡过程。过渡过程中被控变量的变化情况与干扰的形式有关。在阶跃扰动作用下，其过渡过程曲线有以下几种形式。1 发散振荡过程 如图13(a)所示。它表

13、明当系统受到扰动作用后，被控变量上下波动，且波动幅度逐渐增大，即被控变量偏离设定值越来越远，以至超越工艺允许范围。2 非振荡发散过程 如图13(b)所示。它表明当系统受到扰动作用后，被控变量在设定值的某一侧作非振荡变化，且偏离设定值越来越远，以至超越工艺允许范围。3 等幅振荡过程 如图13(c)所示。它表明当系统受到扰动作用后，被控变量作上下振幅恒定的振荡，即被控变量在设定值的某一范围内来回波动，而不能稳定下来。4 衰减振荡过程 如图13(d)所示。它表明当系统受到扰动作用后，被控变量上下波动，且波动幅度逐渐减小，经过一段时间最终能稳定下来。5 非振荡衰减过程 如图l3(e)所示。它表明当系统

14、受到扰动作用后，被控变量在给定值的某一侧作缓慢变化，没有上下波动，经过一段时间最终能稳定下来。在上述五种过渡过程形式中，非振荡衰减过程和衰减振荡过程是稳定过程，能基本满足控制要求。但由于非振荡衰减过程中被控变量达到新的稳态值的进程过于缓慢，致使被控变量长时间偏离给定值，所以一般不采用。只有当生产工艺不允许被控变量振荡时才考虑采用这种形式的过渡过程。7.答：自动控制系统中常用的几个术语含义为：被控对象 自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器被控变量 被控对象内要求保持设定数值的工艺参数操纵变量 受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量扰动量 除操纵变

15、量外，作用于被控对象 并引起被控变量变化的因素设定值 被控变量的预定值偏差 被控变量的预定值与实际值之差8.答：自动控制系统按其基本结构分为闭环控制系统和开环控制系统。闭环控制系统中又按设定值的不同形式又可分为：（1）定值控制系统 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者设定值附近。（2）随动控制系统 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得变化而变化。（3）程序控制系统 程序控制系统的设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即设定值按一定的时间程序变化。9

16、.答：自动控制系统主要有两大部分组成。一部分是起控制作用的全套自动化装置，对于常规仪表来说，包括监测元件及变送器、控制器、执行器等；另一部分是受自动化装置控制的被控对象。在自动控制系统中，检测元件及变送器用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号。控制器将检测元件及变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按照预先设定好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号发送给执行器。执行器能自动地根据控制器送来得信号值相应地改变流入（或流出）被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，实现控制要求。10.答：衰减振荡过程的品质指标主要有：最大偏差、

17、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期（或频率）等。其各自的含义是：最大偏差 是指过渡过程中被控变量偏离设定值的最大值衰减比 是指过渡过程曲线同方向第一个波的峰值与第二个波的峰值之比余差 是指过渡过程终了时，被控变量所达到新的稳定值与设定值之间的差值过渡时间 是指控制系统受到扰动作用后，被控变量从原稳定状态回复到新的平衡状态所经历的时间振荡周期（频率） 振荡周期是指过渡过程同向两波峰之间的间隔时间，其倒数为振荡频率。11.答：自动控制系统的方框图是由传递方块、信号线、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。其中每一个方块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间

18、用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。采用方框图可直观的显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。而工艺管道及控制流程图则是在控制方案确定以后根据工艺设计给出的流程图，按其流程顺序标注有相应的测浪电、控制点、控制系统及自动信号、连锁保护系统的图。在工艺管道及控制流程图上设备间的连线是工艺管线，表示物料流动的方向，与方块图中线段的含义截然不同12.答：在自动控制系统中，构成一个回路的每一个仪表都有自己的仪表位号。仪表位号由字母代号组合和回路编号两部分组成。仪表位号中第一位字母表示被测变量，后续字母表示仪表的功能。回路编号中第一位数表示工序号，后续数字表示顺序号。13.答 对于任何一个控制系统，扰动作用是不可避免的客观存在。系统受到扰动作用后，其平衡状态被破坏，被控变量就要发生波动，在自动控制作用下，经过一段时间，使被控变量回复到新的稳定状态。把系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间的过程称为系统的过渡过程。过渡过程中被控变量的变化情况与干扰的形式有关。在阶跃扰动作用下，其过渡