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专业整理共享过程掌握系统 试卷C 卷一、填空题每空 1.5 分此题 33 分1、过程掌握系统一般由 掌握器、 执行器、 被控过程 和测量变送等环组成。2、过程掌握系统由工程仪表和被控过程两局部组成。3、压力检测的类型有三种，分别为：弹性式压力检测、应变式压力检测、压阻式压力检测。4、气动执行构造主要有 薄膜式和活塞式两大类。5、依据使用的能源不同，调整阀可分为 气动调整阀 、 电动调整阀 和液动调整 阀三大类。6、过程数学模型的求取方法一般有 机理建模 、 试验建模 和混合建模。7、积分作用的优点是可消退 稳态误差(余差)，但引入积分作用会使系统稳定性 下降。8、在工业生产中常见的比值掌握系统可分为 单闭环比值掌握 、 双闭环比值掌握 和变比值掌握 三种。9、造成积分饱和现象的内因是掌握器包含积分掌握作用，外因是掌握器长期存在偏 差。二、名词解释题每题 5 分此题 15 分1、过程掌握：指依据工业生产过程的特点，承受测量仪表、执行机构和计算机 等自动化工具，应用掌握理 论，设计工业生产过程掌握系统，实现工业生产过程自动化。2、串级掌握系统：值承受两个掌握器串联工作，主掌握器的输出作为副掌握器的设定值，由副掌握器的输入去操纵调整阀，从而对住被控变量具有更好的掌握效果。3、现场总线：是指将现场设备与工业掌握单元、现场操作站等互联而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分枝的特点，是工业掌握网络向现场级进展的产物。三、简答题每题 8 分此题 32 分1、什么是 PID，它有哪三个参数，各有什么作用?怎样掌握？答： PID 是比例-积分-微分的简称。其三个参数及作用分别为： 1比例参数 KC，作用是加快调整，减小稳态误差。 2积分参数 Ki，作用是减小稳态误差，提高无差度 3微分参数Kd，作用是能遇见偏差变化趋势，产生超前掌握作用，削减超调量，削减调整时间。2、前馈与反响的区分有哪些？答：1掌握依据：反响掌握的本质是“基于偏差来消退偏差”，前馈掌握是 “基于扰动消退扰动对被控量的影响”。WORD 完善.格式专业整理共享2掌握作用发生时间方面：反响掌握器的动作总是落后于扰动作用的发生，是一种“不准时”的掌握；扰动发生后，前馈掌握器准时动作。3掌握构造方面:反响为闭环掌握，存在稳定性问题，即使闭环环节中每个系统都是稳定的，但闭环后稳定与否，还需要进一步分析；前馈属于开环掌握，各环节稳定，系统必定稳定。（4） 校正范围方面：反响对各种扰动都有校核作用；前馈，只对被校核的前馈扰动有校正作用，其他则没有。（5） 掌握规律方面：反响通常是 P PI PD PID 等典型规律；前馈掌握规律较为简单，不好把握。3、掌握器正反方向推断 ？答：所谓作用方向，就是指输入作用后，输出的变化方向。当输入增加时， 输出也增加，则成该环节为“正环节”，反之，当输入增加时，输出削减，则称“反作用”。具体步骤（1） ，推断被控对象的正/反作用那个方向，主要由工艺机理确定。（2） 确定执行器的正/反作用方向由安全工艺条件打算。（3） 确定广义对象的正/反作用方向（4） 确定执行器的正/反作用方向4、如下图的压力容器，承受转变气体排出量以维持容器内压力恒定：(1) 调整阀应选择气开式还是气关式？请说明缘由。(2) 压力掌握器(PC)应为正作用还是反作用？请说明缘由。答：(1)应选择气关式。由于在气源压力中断时，调整阀可以自动翻开，以使容器内压力不至于过高而出事故。(2) 调整阀应选择气关式，则压力掌握器(PC)应为反作用。 当检测到压力增加时，掌握器应减小输出，则调整阀开大，使容器内压力稳定。 或： 当检测到压力减小时，掌握器应增大输出，则调整阀开小，使容器内压力稳定。四、分析与计算题第 1 小题 8 分， 第 2 小题 12 分此题 20 分1、本小题 8 分如以下图所示的隔焰式隧道窑烧成带温度掌握系统，烧成带温度是被控变量，燃料流量为操纵变量。试分析：(1)该系统是一个什么类型的掌握系统？画出其方框图；(2)确定调整阀的气开、气关WORD 完善.格式专业整理共享形式，并说明缘由。答：(1)该系统是一个串级掌握系统，其方框图为：(2)当调整阀气源消灭故障失去气源时，为保证系统安全，应使阀门处于关闭位置，故调整阀承受气开式。2、本小题 12 分如以下图所示的液体储罐，设进水口和出水口的体积流量分别是 q 和 q ，1o输出变量为液位 h，储罐的横截面积为 A 。试建立该液体储罐的动态数学模型 H(S)/Q (S)tWORD 完善.格式专业整理共享WORD 完善.格式专业整理共享WORD 完善.格式专业整理共享WORD 完善.格式专业整理共享WORD 完善.格式专业整理共享WORD 完善.格式专业整理共享WORD 完善.格式专业整理共享WORD 完善.格式专业整理共享WORD 完善.格式专业整理共享WORD 完善.格式专业整理共享WORD 完善.格式专业整理共享WORD 完善.格式专业整理共享过程掌握试题库答案一，填空题1一般一个简洁掌握系统由检测/变送装置、被控对象、调整器和执行机构组成。 2 过程掌握系统常用的参数整定方法有：阅历法、衰减曲线法、稳定边界法/临界比例度法和响应曲线法。 3 在 PID 调整器中， 调整器的 Kc 越大，表示调整作用越强，Ti 值越大，表示积分作用减弱，Td 值越大表示微分作用增加。 4 常见的过程计算机掌握系统分为以下几种典型形式：操作指导掌握系统、直接数字掌握系统、监视计算机掌握系统、集散掌握系统和现场总线掌握系统。5 在闭环掌握系统中，依据设定值的不同形式，又可分为定值掌握系统，随动掌握系统和程序掌握系统。 1 定值掌握系统特点：设定值是固定不变；作用： 保证在 扰动 作用下使被控变量始终保持在设定值上。 2 随动掌握系统特点：设定值是一个变化量；作用： 保证在各种条件下系统的输出 准时跟踪设定值变化。 3 程序掌握系统特点：设定值是一个按肯定时间程序变化的时间函数； 作用：WORD 完善.格式保证在各种条件下系统的输出按规定的程序自动变化。 6 热电偶温度计的根本组成局部局部是热电偶、测量仪表、连接热电偶和测量仪表的导线。7 串级掌握系统能快速抑制进入副回路的扰动，改善主 掌握器的广义对象特性，容许副回路内各环节的特性在肯定的范围内变动而不影响整个系统的掌握品质。8 定值掌握系统是按偏差进展掌握的，而前馈掌握是按扰动进展掌握的；前者是闭环掌握，后者是开 环掌握。 9.保证掌握系统成为负反响10.干扰量的变化 11.正确，快速，牢靠 12.改善动态性能 13.微分 二，选择题1. 由于微分调整规律有超前作用，因此调整器参加微分作用主要是用来C: A.抑制调整对象的惯性滞后时间常数 T，容量滞后 c 和纯滞后0. B.抑制调整对象的纯滞后0.C.抑制调整对象的惯性滞后时间常数T，容量滞后 c3. 定值调整是一种能对A 进展补偿的调整系统。 A 测量与给定之间的偏差 B 被调量的变化 C 干扰量的变化 D. 设定值的变化4. 定值调整系统是 X 环调整， 前馈系统是 X 环调整( B )。A开，闭 B闭，开 C开，开 D闭，闭5. 调整系统在纯比作用下已整定好，参加积分作用后，为保证原稳定度，此时应将比例度A。 A.增大 B.减小 C.不变 D.先增大后减小6. 成 分 、 温 度 调 节 系 统 的 调 节 规 律 ， 通 常 选 用C。 A. PI B. PD C. PID7. . 流 量 、 压 力 调 节 系 统 的 调 节 规 律 ， 通 常 选 用A 。 A. PIB. PD C. PID8. 液 位 调 节 系 统 的 调 节 规 律 ， 通 常 选 用D 。 A. PIB. PDC. PID D. P9. A10. 调整系统中调整器正、反作用确实定是依据(B)： A实现闭环回路的正反响。 B 实现闭环回路的负反响。 C系统放大倍数恰到好处 D生产的安全性。11. 单纯的前馈调整是一种能对C进展补偿的调整系统。 A 测量与给定之间的偏差 B 被调量的变化 C 干扰量的变化12. 定值调整是一种能对A进展补偿的调整系统。 A 测量与给定之间的偏差 B 被调量的变化 C 干扰量的变化13. 热电偶温度计 CA) 是利用两个相互接触金属导体的温差电动势特性进展测温的。B) 是利用两个相互接触金属导体的接触电动势特性进展测温的。C) 是利用两个相互接触金属导体的温差电动势和接触电动势特性进展测温的。D) 是利用两个非接触金属导体的温差电动势和接触电动势特性进展测温的。14. 下面的表达中哪一个是最为合理的DA) 掌握系统的时间滞后现象主要是由于被控对象的惯性特性引起的。 B) 掌握系统的时间滞后现象主要是由于检测装置的安装位置引起的。 C) 掌握系统的时间滞后现象对掌握系统的稳定性无影响。 D) 以上三种表达都不完整。 15. D16. DCS 的中文含意是：BA) 比例、积分、微分掌握。 B) 分布式掌握系统。 C) 可编程序掌握器。 D) 以上三个都不正确。三推断 1.×2.与 DCS 相比，Fieldbus 的主要技术优点之一是实现了掌握系统彻底的分散 3. 热电阻温度计需要进展冷端补偿才能正常工作。×4. PID 的含义是比例、积分和微分。 5. 前馈掌握系统是一种定值掌握，一般状况下前馈掌握可以单独使用。 × 6.用 Smith 补偿器来处理大时延掌握对象时，不必要供给准确的对象数学模型。×7. 被控对象特性是指被控对象输入与输出之间的关系。 8. 串级掌握系统中的副掌握器给定值是由主掌握器的输出打算的，所以副掌握器相当于一个闭环定值掌握系统。×9. 衰减比 n 表示系统过渡过程曲线变化两个周期后的衰减快慢。 ×10. 热电阻温度计和热电偶温度计一样，测温时需要进展温度补偿。 ×11. 一个单回路掌握系统由掌握器、执行器、检测变送装置和被控对象组成。 12.在比值掌握系统中，一般选择易调整的量为主变量，易测量的量为副变量。×18. DDC 的中文含义是直接数字掌握。19. 被控对象的动态特性是描述被控对象输入输出关系动态特征的。 20. 串级掌握系统适用于容量滞后较小的生产工艺过程。×21. 前馈掌握系统一般可单独使用，由于其掌握精度高，且不受外界干扰影响。×22. 前馈掌握与定值掌握的原理一样，都是以偏差进展调解的。 ×23. 被控对象的存滞后时间常数是由于其自身的惯性特性引起的。×24. 在串级掌握中，副掌握器的输入值为主掌握器的输出。四简答题13. 什么是定值掌握系统？答案：定值掌握系统是指设定值恒定不变的掌握系统。定值掌握系统的作用是抑制扰动对被控变量的影响，使被控变量最终回到设定值或其四周.以后无特别说明掌握系统均指定值掌握系统而言。14. 什么是随动掌握系统？答案：随动掌握系统的设定值是不断变化的，随动掌握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的变化而变化。15. 什么是程序掌握系统？答案：程序掌握系统的设定值也是变化的，但它是一个的时间函数，即设定值按肯定的时间程序变化。16. 什么是调整(被控)对象，给定值和偏差？答案：自动调整系统的生产设备叫做调整对象或简称对象，而生产中要求保持的工艺指标，称为给定值。对于自动调整系统中，习惯承受给定值 R 减去测量值 Y 作为偏差 e，即 e=R-Y，给定值 R 大于测量值Y 时为正偏差，而给定值R 小于测量值Y 时为负偏差。17. 简述建立对象的数学模型两种主要方法:每写出 1 种方法的得2 分答案： 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，依据对象中物理或化学变化的规律(比方三大守恒定律等)， 在无视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。 二是试验测取法：试验测取法是在所要争论的对象上，人为施加肯定的输入作用，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，即得到一系列试验数据或试验曲线。然后对这些数据或曲线进展必要的数据处理，求取对象的特性参数，进而得到对象的数学模型。18. 写出一个带有纯时间滞后的一阶惯性线性定常被控对象的传递函 数 表 达 式 , 说 明 个 参 数 含 义K 放 大 系 数滞后时间 惯性时间常数19.答：假设有一个输入量作用于过程，通过过程后被放大K 倍。 20.答：时间常数越大，系统反响越慢，T 越小，系统反响越快。 21.答：当输入量输入受控过程时， 受控变量并没有马上动作，而是需要肯定的时间才发生变化。 22. 答：机理分析法是通过对过程内部运行机理的分析，依据其物理或化学变化规律，在无视一些次要因素或做出一些近似处理后得到过程特性方程，其表现形式往往是微分方程或代数方程。这种方法完全依靠先验学问，所得到的模型称为理模型。机理分析法一般限于简洁过程的数学模型建立。23. 简述用机理分析方法建立被控对象数学模型的步骤机理建模的一般步骤如下：1) 依据实际工作状况和生产过程要求，确定过程的输入变量和输出变量。2) 依据过程的内在机理，利用适当的定理定律，建立原始方程。3) 确定原始方程式中的中间变量，列写出中间变量与其他因素之间的关系。4) 消退中间变量，即得到输入输出变量的微分方程。5) 假设微分方程是非线性的，则需要进展线性处理。6) 标准化，将于输入有关的各项放在等号右边，与输出有关的各项放在等号左边，并按降幂排序。24 简述建立被控对象数学模型的试验测试方法试验测取法是在所要争论的对象上，人为施加肯定的输入作用， 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，即得到一系列试验数据或试验曲线。然后对这些数据或曲线进展必要的数据处理，求取对象的特性参数，进而得到对象的数学模型。25 建立被控对象数学模型的常用试验测试方法有哪些？ 主要有阶跃信号法和矩形脉冲法26. 什么叫确定压力、表压及真空度?它们的相互关系是怎样的? 答案： 确定压力：确定真空下的压力称为确定零压，以确定零压为基准来表示的压力叫确定压力。 表压力：当确定压力大于大气压力时，确定压力高于大气压力的数值称为表压力，简称表压。 真空度：当确定压力小于大气压力时，确定压力低于大气压力的数值称为真空度或负压。27. 简述PID 调整器cK、iT 和dT 的作用是什么？答案：在PID 调整器中，cK 越大，表示调整作用越强，iT 值越大， 表示积分作用减弱，dT 值越大表示微分作用增加。28. 有一流量调整系统，信号传输管线很长，因此，系统产生较大的传送滞后。有人设想给调整器后加微分器来改善系统特性，试问这种设想合理否？为什么？假设不合理，应实行什么措施合理？答案：这种设想不合理，由于信号传送滞后是纯滞后，而微分作用不能抑制纯滞后。 解决这一问题合理的措施是承受 1：1 继动器加在信号传输线之间，以增大信号流速，从而减小传输滞后，改善系统特性。29. 利用微分作用来抑制掌握系统的信号传递滞后的设想是否合理与正确？答案：这种设想不合理，由于信号传送滞后是纯滞后，而微分作用不能抑制纯滞后。合理的措施是承受 1：1 继动器加在信号传输线之间，以增大信号流速，从而减小传输滞后，改善系统特性。30. 通常在什么场合下选用比例P，比例积 PI,比例积分微分PID调整规律？答案：比例调整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整系统。 比例积分调整规律适用于对象调整通道时间常数较小，系统负载变化不大需要消退干扰引起的余差，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整系统。 比例积分调整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。31. 试简述临界比例度法及其特点。答案：临界比例度法是在纯比例运行下通过试验，得到临界比例度专业整理共享靠和临界周期 Tk，然后依据阅历总结出来的关系求出掌握器各参数值。 这种方法比较简洁、易于把握和推断，适用于一般的掌握系统。但是不适用于临界比例度小的系统和不允许产生等幅振荡的系统，否则易影响生产的正常进展或造成事故。32. 试简述衰减曲线法及其特点。答案：衰减曲线法是在纯比例运行下通过使系统产生衰减震荡，得到衰减比例度 s 和衰减周期 sT或上升时间升 T，然后依据阅历总结出来的关系求出掌握器各参数值。 这种方法比较简便，整定质量高，整定过程安全牢靠，应用广泛，但对于干扰频繁，记录曲线不规章的系统难于应用。33. 什么是检测元件 能将被测的变量(参数)直接转换成适合于测量形式的元件或器件。 例如，测量温度的检测元件热电偶，能将温度转换成毫伏信号，用于显示和掌握。34. 什么是变送器 传感器是能够受规定的被测量并依据肯定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称，通常由敏感元件和转换元件组成。当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。WORD 完善.格式专业整理共享WORD 完善.格式