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1、 过程控制系统过程控制系统期中测试题讲解期中测试题讲解 自动化自动化1111班班 20142014年年5 5月月1313日日 第一部分第一部分 过程控制系统过程控制系统期中测试题讲解期中测试题讲解 1 1自动控制系统的基本组成有哪几部分？什自动控制系统的基本组成有哪几部分？什 么是调节对象（被控对象）、给定值、偏差？么是调节对象（被控对象）、给定值、偏差？ 答：组成：调节器、变送器、被控对象、执行机构答：组成：调节器、变送器、被控对象、执行机构 调节对象：生产过程中被控制的工艺设备或装置。调节对象：生产过程中被控制的工艺设备或装置。 给定值：被控变量的设定值。给定值：被控变量的设定值。 偏差：
2、测量值与给定值的差。偏差：测量值与给定值的差。 2. 2. 衡量自动控制系统的工作品质的性能指标衡量自动控制系统的工作品质的性能指标 有哪些？有哪些？ 答：衰减比、超调量、余差、调节时间、振荡频答：衰减比、超调量、余差、调节时间、振荡频 率、最大动态误差。率、最大动态误差。 3 3有人认为，气动执行器的气开、气关就是有人认为，气动执行器的气开、气关就是 正作用、反作用。这种理解对吗？为什么？正作用、反作用。这种理解对吗？为什么？ 如何选用气动调节阀的气开、气关？如何选用气动调节阀的气开、气关？ 答：不对。执行机构的正、反作用阀芯的正装答：不对。执行机构的正、反作用阀芯的正装 反装反装 调节阀的
3、气开、气关。调节阀的气开、气关。 4 4在下述情况下应选用何种作用方式的气动在下述情况下应选用何种作用方式的气动 调节阀？（气开、气关）调节阀？（气开、气关） 选用调节阀的气开气关，要根据工艺情况，从安选用调节阀的气开气关，要根据工艺情况，从安 全角度考虑，保证产品质量。全角度考虑，保证产品质量。 （1 1）加热炉的进料系统，应选（）加热炉的进料系统，应选（气关气关） （2 2）加热炉的燃料油（气）系统，应选（）加热炉的燃料油（气）系统，应选（气开气开） （3 3）油水分离器的排水阀，应选（）油水分离器的排水阀，应选（气开气开） （4 4）容器的压力调节，若用排出料来调节，应选）容器的压力调节
4、，若用排出料来调节，应选 用（用（气关气关）；若用进入料来调节，应选（）；若用进入料来调节，应选（气开气开） 5.5.下述情况，应选用何种气动调节阀？（气开、下述情况，应选用何种气动调节阀？（气开、 气关）气关） （5 5）精馏塔的回流线，应选（）精馏塔的回流线，应选（气关：保产品质气关：保产品质 量量）；流出线，应选（）；流出线，应选（气开：保质量，安全气开：保质量，安全）。）。 （1 1）加热器中加热用蒸汽调节阀，可选用（）加热器中加热用蒸汽调节阀，可选用（气开：气开： 防过热防过热） （2 2）换热器中冷却水调节阀，应选用（）换热器中冷却水调节阀，应选用（气关：气关： 防过热防过热） （
5、3 3）调节调节介质为易结晶物料，应选用（介质为易结晶物料，应选用（气关：气关： 防堵塞防堵塞） 6.6.填空：填空： （1 1）被调介质流过阀门的相对流量（）被调介质流过阀门的相对流量（Q/QQ/Q100 100）与 ）与 阀门相对行程（开度）（阀门相对行程（开度）（L/LL/L100 100）之间的关系称为 ）之间的关系称为 调节阀调节阀的的 流量特性流量特性 。 （2 2）阀前后压差保持不变时，上述关系成为）阀前后压差保持不变时，上述关系成为 理理 想流量特性想流量特性 。 （3 3）实际使用中，阀前后压差总是变化的，此）实际使用中，阀前后压差总是变化的，此 时上述关系成为时上述关系成为
6、 工作流量特性工作流量特性 。 7.7.阀门定位器的作用有哪些？阀门定位器的作用有哪些？ （4 4）理想流量特性取决于）理想流量特性取决于 阀的结构特性阀芯曲阀的结构特性阀芯曲 面的形状面的形状 。 （5 5）工作流量特性取决于）工作流量特性取决于 阀芯的形状与配管状况阀芯的形状与配管状况。 使阀的开度处于精确位置，消除非线性。使阀的开度处于精确位置，消除非线性。 定位功能改变阀的流量特性。定位功能改变阀的流量特性。 改变气压作用范围（分程控制）。改变气压作用范围（分程控制）。 改善气动阀的动态特性。改善气动阀的动态特性。 8.8.已知图示温度调节系统：已知图示温度调节系统： （1）指出哪个是
7、被控变量？操）指出哪个是被控变量？操 纵变量？干扰？纵变量？干扰？ （2）试画出该控制系统的组成）试画出该控制系统的组成 方框图；方框图； （3）简述当进料温度）简述当进料温度Ti突然增突然增 大时，其控制作用过程。大时，其控制作用过程。 TC 蒸汽 凝液 进料 Tsp Tm T RV RF , Ti u(t) 答：（答：（1）被控变量出料温度）被控变量出料温度T，操纵量蒸汽流量，干，操纵量蒸汽流量，干 扰进料温度扰进料温度Ti和组分和组分RF 蒸汽阀蒸汽阀 换热器换热器 TSP T - 温度控制器温度控制器 温度变送器温度变送器 Ti、RF 变送器变送器 输出上升输出上升 蒸汽阀关小大蒸汽阀
8、关小大 平衡平衡 热量减少热量减少 Q吸吸 Q散散 T 当进料温度当进料温度Ti 9 9指出下列各控制方案的合理与否，简要说明理由。指出下列各控制方案的合理与否，简要说明理由。 1 1、不合理。离心泵不能在吸入口安装阀门，否则当阀门关小、不合理。离心泵不能在吸入口安装阀门，否则当阀门关小 时极易产生气蚀现象时极易产生气蚀现象抽空抽空 2 2 2、不合理。塔釜为恒定加热量，当受某种扰动使釜温上升时，、不合理。塔釜为恒定加热量，当受某种扰动使釜温上升时， 气开阀开度将开大，放出一部分重组分的物料，塔釜物料的气开阀开度将开大，放出一部分重组分的物料，塔釜物料的 减少，使塔内温度上升更快，从而构成一个
9、正反馈系统，不减少，使塔内温度上升更快，从而构成一个正反馈系统，不 能正常工作，降温也如此。能正常工作，降温也如此。 +- vpc K K K0 3 3、不合理。压力检测点不对，为保证阀前燃油压力稳定会使、不合理。压力检测点不对，为保证阀前燃油压力稳定会使 燃油量变化较大，无法使炉温稳定，应将测压点移到阀后，测燃油量变化较大，无法使炉温稳定，应将测压点移到阀后，测 烧咀的背压。烧咀的背压。 4 4、合理。根据被冷却介质（出口）温度控制氨冷器氨气化侧、合理。根据被冷却介质（出口）温度控制氨冷器氨气化侧 的蒸发压力，而蒸发压力又对应一定的蒸发温度，所以控制氨的蒸发压力，而蒸发压力又对应一定的蒸发温
10、度，所以控制氨 气排出量实际上调整了氨冷器内氨蒸发侧的温度，使传热温差气排出量实际上调整了氨冷器内氨蒸发侧的温度，使传热温差 得到调整，即可达到控制出口温度的目的。得到调整，即可达到控制出口温度的目的。 a. a.正作用正作用 b. b. 正作用正作用 0Kv Kp KcKc KcKcKpKv0 10.10.下列图中，调节器应该选用正作用方式，还是反下列图中，调节器应该选用正作用方式，还是反 作用方式？为什么？作用方式？为什么？ c. c.反作用反作用 d. d.正作用正作用 KcKcKpKv0 KcKcKpKv0 1111选择正确答案，并简述理由。选择正确答案，并简述理由。 由于微分调节规律
11、有超前作用，因此调节器由于微分调节规律有超前作用，因此调节器 加入微分作用主要是用来加入微分作用主要是用来 a.a.克服调节对象的惯性滞后（时间常数克服调节对象的惯性滞后（时间常数T T）、）、 容量滞后和纯滞后；容量滞后和纯滞后； b.b.克服调节对象的纯滞后克服调节对象的纯滞后 c.c.克服调节对象的惯性滞后（时间常数）、克服调节对象的惯性滞后（时间常数）、 容量滞后容量滞后 答：答：C C正确。因为微分作用不能克服调节对象的纯滞正确。因为微分作用不能克服调节对象的纯滞 后，在纯滞后时间内，被调参数的变化速度为零。后，在纯滞后时间内，被调参数的变化速度为零。 1212填空：填空： 试验测得
12、气动调节器的阶跃响应曲线如图示。试验测得气动调节器的阶跃响应曲线如图示。 （1 1）试指出该调节器具有）试指出该调节器具有 （PIPI）调节作用，并指出）调节作用，并指出 该调节器为（反）作用调该调节器为（反）作用调 节器；节器； （2 2）试求调节参数比例度）试求调节参数比例度 为（为（200200）、积分时间为）、积分时间为 （2 2分钟）、微分时间分钟）、微分时间 （0 0）。）。 t(min) 0 t(min) 0.6 0.65 3 6 0.6 0.7 0.8 (Kgf/cm2)输出 0.7 0.8 (Kgf/cm2)给定 0 650 60 05 k0 5 0 70 60 1 1 20
13、0 k . . . % 1313下面三组纪录曲线分别是由于比例度太下面三组纪录曲线分别是由于比例度太 小、积分时间太短、微分时间太长引起，你小、积分时间太短、微分时间太长引起，你 能鉴别吗？能鉴别吗？ a.a.积分时间太长积分时间太长 b.b.比例度太小比例度太小 c.c.微分时间太长微分时间太长 给定 测量 给定 测量 给定 测量 (a) (b) (c) 1414、（、（1010分）反应釜温度控制如图，主要干扰为分）反应釜温度控制如图，主要干扰为 进料流量与温度，冷却水的压力。反应釜内物料进料流量与温度，冷却水的压力。反应釜内物料 温度过高会发生结焦现象。试完成下列工作：温度过高会发生结焦现
14、象。试完成下列工作： 进料（进料（F F1 1） 水水 出料出料 冷却水（冷却水（F F2 2） T1T T1C T2C 画出该控制系统方框图；画出该控制系统方框图； 确定调节阀的气开或气确定调节阀的气开或气 关；关； 选择控制器的正、反作选择控制器的正、反作 用；用； 当夹套温度升高时，试当夹套温度升高时，试 阐述其调节过程。阐述其调节过程。 釜内温度给定值 釜内温度变送器 釜内温度 调节器 釜内温 度对象 调节阀 釜内温度 答案：答案： （1 1）方框图）方框图 （2 2）气关调节阀）气关调节阀 （3 3）釜内温度调节器为反作用。）釜内温度调节器为反作用。 （4 4）当扰动或负荷变化使釜内
15、温度升高时）当扰动或负荷变化使釜内温度升高时，温度测量值，温度测量值 升高升高 ，主调节的反作用，输出减小，主调节的反作用，输出减小调节阀是气关的，调节阀是气关的， 开度增大开度增大供冷水量增加供冷水量增加夹套温度下降夹套温度下降降低反降低反 应釜内温度应釜内温度保持釜内温度恒定。保持釜内温度恒定。 第二部分第二部分 过程控制系统过程控制系统习题讲解习题讲解 1.1.反映对象特性的参数有哪些？各有什么物理反映对象特性的参数有哪些？各有什么物理 意义？它们对自动控制系统有什么影响？意义？它们对自动控制系统有什么影响？ 反映对象特性的参数有：放大系数反映对象特性的参数有：放大系数K K、时间常数、时间常数T T及及 滞后时间滞后时间 。 K K的物理意义的物理意义：对象在受到阶跃输入作用后，受控：对象在受到阶跃输入作用后，受控 变量达到新的稳态时的变化量与输入变化量之比。变量达到新的稳态时的变化量与输入变化量之比。 控制通道的控制通道的K K越大越好，干扰通道的越大越好，干扰通道的K
