2022年过程控制系统习题答案 .docx

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1、精品_精品资料_什么是过程掌握系统？其基本分类方法有哪几种？过程掌握系统通常是指连续生产过程的自动掌握,是自动化技术中最重要的组成部分之一.基本分类方法有：依据设定值的形式不同【定值,随动,程序】.依据系统的结构特点【反馈,前馈,前馈-反馈复合】.热电偶测量的基本定律是什么？常用的冷端补偿方式有哪些均质材料定律： 由一种匀称介质或半导体介质组成的闭合回路中,不管截面和长度如何以及沿长度方向上的温度分布如何,都不能产生热电动势, 因此热电偶必需采纳两种不同的导体或半导体组成,其截面和长度大小不影响电动势大小,但须材质匀称.中间导体定律：在热电偶回路接入中间导体后,只要中间导体两端温度相同,就对热

2、电偶的热电动势没有影响.中间温度定律：一支热电偶在两接点温度为t、t0时的热电势, 等于两支同温度特性热电偶在接点温度为t、ta 和 ta 、t0 时的热电势之代数和.只要给出冷端为0时的热电势关系,便可求出冷端任意温度时的热电势, 即由于冷端温度受四周环境温度的影响,难以自行保持为某肯定值, 因此,为减小测量误差, 需对热电偶冷端实行补偿措施, 使其温度恒定.冷端温度补偿方法有冷端恒温法、冷端补偿器法、冷端温度校正法和补偿导线法.为什么热电阻常用三线制接法？试画出其接线原理图并加以说明.电阻测温信号通过电桥转换成电压时,热电阻的接线如用两线接法,接线电阻随温度变化会给电桥输出带来较大误差,必

3、需用三线接法,以抵消接线电阻随温度变化对电桥的影响.对于 DDZ 型热电偶温度变送器,试答复： 变送器具有哪些主要功能？变送器的任务就是将各种不同的检测信号转换成标准信号输出.什么是变送器零点、零点迁移调整和量程调整？热电偶温度变送器的输入电路主要是在热电偶回路中串接一个电桥电路.电桥的功能是实现热电偶的冷端补偿和测量零点的调整.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_大幅度的零点调整叫零点迁移.有用价值是：有些工艺的参数变化范畴很小,例如,某设备的温度总在500 1000 度之间变化.假如外表测量范畴在0 1000 度之间,就 500 以下测量区域属于铺张.由于变送器的输出范畴是肯定

4、的.可通过零点迁移,协作量程调整,使外表的测量范畴在500 1000 之间,可提高测量精度.热电偶冷端温度补偿电路起什么作用？热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差,为保证输出热电势是被测温度的单值函数,必需使冷端温度保持恒定. 热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0 度为依据,否就会产生误差.5、电容式差压传感器和应变式压力传感器原理当电容式差压变送器的一个被测压力是大气压时,就成为压力变送器.电容式压力变送器先将压力的变化转换为电容量的变化,再将电容量转换成标准电流输出.应变式压力传感器是利用电阻应变原理构成的.电阻应变片有金属应变片金属丝或金属箔 和半导体应变片两类. R=L/S,

5、当应变片产生纵向拉伸变形时,L 变大、 S 变小,其阻值增加.当应变片产生纵向压缩变形时,S 变大、 L 变小,其阻值 减小.应变片电阻的变化可用电桥测出.6、差压式流量计原理？差压式也称节流式流量计是基于流体流淌的节流原理,利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量.通常是由能将被测流量转化为差压信号的节流器和能将此差压转化为电信号的差压计两部分组成.7、什么是调剂阀的流量特性？什么是调剂阀的固有流量特性和工作流量特性？如何依据详细情形挑选调解阀？在调剂阀前后压差固定的情形下得出的流量特性称为固有流量特性,也叫抱负流量特性, 完全取决于发行的外形.最常见调剂阀的流量特性有直线、等百分比

6、对数、快开三种.调剂阀的工作哟流量特性值得是固有流量特性发生畸变,与调节阀级结构和配管情形有关系.8、建立被控过程的数学模型： 什么是机理分析法建模？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_通过分析生产过程的内部机理,找出变量之间的关系. 如物料平稳方程、 能量平稳方程、 化学反应定律、 电路基本定律等, 从而导出对象的数学模型.什么是试验法建模？试验法建模是依据实际生产过程中发生的变化机理,写出相关的平稳方程,得到数学模型.从阶跃响应曲线来看,大多数被控过程有何特点？从阶跃响应曲线来看,大多数被控过程的特点是被控量的变化往往是不震荡的、单调的、有滞后和惯性的.写出具有纯滞后的自衡单容

7、过程和双容过程的传递函数.双容不考：9、 什么是自衡过程和非自衡过程？写出纯滞后自衡单容过程和双容过程的传递函数,绘出自衡单容过程和双容过程的阶跃响应曲线,并把特性参数标在图上.自衡过程是指系统中存在着对所关注的变量的变化有一种固有的、自然形式的负反馈作用, 该作用总是力图复原系统的平稳.具有自平稳才能的过程称为自衡过程.反之,不存在固有反馈作用且自身无法复原平稳的过程,称为非自衡过程.在显现扰动后,过程能靠自身的才能到达新的平稳状态的性质称为自衡特性.纯滞后自衡单容过程：【双容不考】 纯滞后自衡双容过程：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_10、在单回路过程掌握系统设计中其掌握系

8、统设计包括哪些内容？基本步骤是什么？挑选被控变量的一般原就是什么？ 掌握变量挑选的一般原就是什么.1、熟识和懂得生产对掌握的技术要求与性能指标.2、建立被控过程的数学模型.3、确定掌握方案.4、掌握设备选型.5、试验或仿真验证.挑选被控变量的基本原就有以下几点：(1) 假设直接参数信号能够获得,而且其测量和变送信号滞后与被控过程的滞后相比较小时,应尽量挑选直接参数作为被控变量 ;(2) 假设无法猎取直接参数信号,或义测量和变送信号滞后较大时,可挑选与直接参数有单位函数关系的间接参数作为被控变量 ;(3) 作为被控变色必需是可测的,并有足够大的测量灵敏度;可挑选与直接参数有(4) 挑选被控变量时

9、,必需考虑工艺合理性和可供选用的外表产品现状;(5) 被控变量应是独立、可控的.在生产过程中,影响正常运行的因素许多,但并非全部的影响因素都需要加以自动掌握.被控变量的正确挑选对稳固生产过程、 提高劳动生产率、 改善生产条件等具有打算性的意义.掌握变量的挑选原就是： 单一变量原就. 只转变一个量, 掌握其他量和外界环境不变,即可.11、对于单回路过程掌握系统设计,试答复如下问题： 单回路系统掌握方案设计包括哪些内容？1、 挑选被控变量.2、 找出影响被控变量的因素,挑选其中之一进行掌握,并将其余作为干扰.3、 确定被控变量后,确定执行器镇反作用调剂阀,气开气关.可编辑资料 - - - 欢迎下载

10、精品_精品资料_4、 挑选调剂器的正反作用.5、 依据工业要求挑选掌握规律.6、 进行 PID 参数整定.挑选掌握参数时,为什么选过程掌握通道的放大系数 K 0 要适当大一些, 时间常数 T 0 要适当小一些, 而扰动通道的 K f 应尽可能小, Tf 要大？过程掌握通道的放大系数 K 0 要适当大一些是由于静态放大系数 K 0 越大, 系统的静态偏差值就越小, 掌握作用越灵敏, 克服扰动的才能越强,掌握成效越好.时间常数 T 0 要适当小一些是由于掌握通道时间常数大小反映了掌握变量克服干扰对被控参数影响的快慢程度,假设掌握通道时间常数太大,掌握变量的掌握影响缓慢,对被控参数的偏差校正不准时,

11、动态偏差大,系统过渡时间长,掌握品质差.因此,在掌握系统设计时,要求掌握通道时间常数小一些,使被控参数对掌握变量的反应灵敏,掌握准时,从而获得良好的掌握品质.扰动通道的 K f 应尽可能小是由于干扰通道的静态放大系数越大,外部扰动对被控参数的影响越大,所以K f 越小越好 ;Tf 要大是由于 ft 产生最大动态偏差随着Tf 的增大而削减,系统掌握品质提高.执行器调剂阀挑选应包括哪些内容？1、 调剂阀的工作区间的挑选2、 调剂大的流量特性挑选3、 调剂阀的气开气关作用方式挑选12、举出调剂器参数几种试验整定方法,和基本步骤,并比较几种方法的优缺点及适用场合,分析响应曲线法怎么整定参数实例.稳固边

12、界法临界比例度法 ：属于闭环整定方法,依据纯比例掌握系统临界振荡试验所得数据临界比例度Pm 和振荡周期 Tm,按体会公式求出调剂器的整定参数.1 置调剂器 Ti, Td=0 ,比例度 P较大值,将系统投入运行.2 逐步减小 P ,加干扰观看,直到显现等幅减振荡为止.记录此时的临界值Pm 和 Tm .依据 Pm 和 Tm,按体会公可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_式运算出掌握器的参数整定值.优缺点：1临界比例度过小时,调剂阀简洁游移于全开或全关位置,对生产工艺不利或不容许.例如,一个用燃料油加热的炉子,假如阀门发生全关状态就要熄火.2工艺上的约束条件严格时,等幅振荡将影响生产的安全

13、.衰减曲线法：也属于闭环整定方法,但不需要查找等幅振荡状态,只需查找最正确衰减振荡状态即可.1把调剂器设成比例作用Ti= , Td=0 ,置于较大比例度,投入自动运行.2在稳固状态下,阶跃转变给定值通常以5% 左右为宜,观看调剂过程曲线.3适当转变比例度,重复上述试验,到显现中意的衰减曲线为止.4按表 6-2n=4:1 或按表 6-3n=10:1 求得各种调剂规律时的整定参数.优缺点： 这种方法不需要系统到达临界振荡状态,步骤简洁, 比较安全. 缺点是不易精确定衰减程度,从而较难得到参数, 特别是一些扰动比较频繁,过程变化较快的掌握系统.响应曲线法：属于开环整定方法.以被控对象掌握通道的阶跃响

14、应为依据,通过体会公式求取调剂器的最正确参数整定值.（1） 第一使系统处于开环状态（2） 像调剂阀输入阶跃信号,通过检测外表记录被控参数的响应曲线广义对象阶跃响应曲线（3） 依据广义对象阶跃响应曲线,通过近似处理,在响应曲线的拐点处做切线,并把广义对象当做有纯滞后的一阶惯性环节找出广义对象的特性参数K0 、 T0 、0,用体会公式求整定参数.优缺点：此方法在不加掌握作用的状态下进行,对于不答应工艺失控的生产过程,不能使用.体会法：凭体会凑试.其关键是“看曲线,调参数” .在闭环的掌握系统中, 凭体会先将掌握器参数放在一个数值上, 通过转变给定值施加干扰, 在记录仪上观看过渡过程曲线, 依据 P

15、、 TI 、 TD 对过渡过程的影响为指导,比照样度 P 、积分时间 TI 和微分时间 TD 逐个整定,直到获得中意的曲线为止.1调比例： P 由大到小,到中意曲线2调 PI , 比例度放大 10-20%, 积分时间 衰减率 4： 13调 PID ,比例度缩小,积分时间缩小,微分时间优缺点： 体会法的方法简洁,但必需清晰掌握器参数变化对过渡过程曲线的影响关系.在缺乏实际体会或过渡过程本身较慢时,往往较为费时.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_13、试说明稳固边界法的整定步骤.在比例掌握基础上分别增加适当的积分和微分作用,对系统有什么影响？ 整定步骤见上题.在比例掌握的基础上增加适

16、当的积分作用,降低了系统的稳固性, 增大了最大动态偏差, 动态性能指标变差, 排除了余差. 在比例掌握的基础上增加了适当的微分作用,提高了系统的稳固性,降低了最大动态偏差,动态性能指标变好,余差有所减小但是不为零.14、画出串级掌握系统的框图框图中文字用中文.串级掌握系统有哪些主要特点？在串级掌握系统整定方法中,何谓两步整定法和逐步靠近法？当对象的滞后较大,干扰比较猛烈、频繁时,采纳简洁掌握系统往往掌握质量较差,满意不了工艺上的要求,这时,可考虑采纳串级掌握系统.系统有两个闭合回路,形成内外环.主变量是工艺要求掌握的变量,副变量是为了更好的掌握主变量而选用的帮助变量.主、副调剂器是串联工作的,

17、主调剂器的输出作为副调剂器的给定值.串级系统特点总结：对进入副回路的干扰有很强的克服才能.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_改善了被控过程的动态特性,提高了系统的工作频率.对进入主回路的干扰掌握成效也有改善.对负荷或操作条件的变化有肯定自适应才能.1. 逐步靠近法：依次整定副回路、主回路.并循环进行,逐步接近主、副回路最正确掌握状态.2. 两步整定法：系统处于串级工作状态,第一步按单回路方法整定副调剂器参数.其次步把已经整定好的副回路视为一个环节,仍按单回路对主调剂器进行参数整定.3. 一步整定法：依据体会,先将副调剂器参数一次调好,不再变动,然后按一般单回路掌握系统的整定方法直

18、接整定主调剂器参数.15、前馈掌握有什么特点？当对象的滞后较大,干扰比较猛烈、频繁时,采纳简洁掌握系统往往掌握质量较差,满意不了工艺上的要求,这时,可考虑采纳串级掌握系统.结构特点：系统有两个闭合回路,形成内外环.主变量是工艺要求掌握的变量,副变量是为了更好的掌握主变量而选用的帮助变量.主、副调剂器是串联工作的,主调剂器的输出作为副调剂器的给定值.写出前馈掌握器的传递函数？前馈掌握系统的参数整定包括哪些内容？ 静态前馈系数整定和时间常数的整定.前馈反馈复合掌握系统的原理和特点系统中既有针对主要扰动信号进行补偿的前馈掌握,又存在对被调量采纳反馈掌握以克服其他的干扰信号,这样的系统就是前馈反馈复合

19、掌握系统.前馈掌握系统的作用是对主要的干扰信号进行补偿,可以针对主要干扰信号,设置相应的前馈掌握器.引入反馈掌握,是为了是系统能够克服全部的干扰信号对被调量产生的影响,除了已知的干扰信号以外,系统中仍存在其他的干扰信号,这些扰动信号对系统的影响比较小,有的是我们能够考虑到的,有的我们肯本就考虑不到或是无法测量,都通过反馈掌握来克服.复合掌握系统与按偏差掌握的单回路系统的特点方程是一样的,不影响闭环系统的稳固性.在反馈掌握的基础上,针对主要干扰进行前馈补偿. 既提高了掌握速度, 又保证了掌握精度. 反馈掌握回路的存在, 降低了对前馈掌握器的精度要求, 有利于简化前馈掌握器的设计和实现.在单纯的反

20、馈掌握系统中,提高掌握精度与系统稳固性是一对冲突.往往为保证系统的稳固性而无法实现高精度的掌握.而前馈 反馈掌握系统既可实现高精度掌握,又能保证系统稳固运行.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_16、对于大滞后过程的预估补偿掌握,假设已知被控过程的数学模型为： 的传递函数,并用系统方框图表示并说明此预估补偿系统如何实现？补偿器模型 ,得史密斯预估补偿器传递函数为17、什么叫分程掌握系统？怎样实现分程掌握？在分程掌握中,为使调剂阀总的流量特性比较平滑,一般应实行什么措施？G0 s210se 8s1试设计 Smith 预估补偿器可编辑资料

21、 - - - 欢迎下载精品_精品资料_在分程掌握系统中, 一个掌握器的输出信号被分割成几个行程段,每一段行程各掌握一个调剂阀,故取名为分程掌握系统.例如,一个掌握器的输出信号分程掌握两个调剂阀A 和 B , A 和 B 的输入信号各占一半行程.分程掌握系统工作原理：如某一间歇式生产的化学反应过程中,每次投料完毕后,需要先对其加热引发化学反应.一旦反应开头进行, 就会连续产生大量的反应热,假如不准时降温, 物料温度会越来越高,有发生爆炸的危急. 因此,必需降温.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_为此,可设计以反应器内温度为被控参数、以热水流量和冷却水流量为掌握变量的分程掌握系统,调

22、剂阀A 、B 分别掌握冷却水和热水.为保证安全,热水阀采纳气开式,冷水阀采纳气关式,就温度调剂器设为反作用.假如调剂阀是对数流量特性,其总流量特性连接处必有突变点.可以通过两个调剂阀分程信号部分重迭的方法,使调剂阀流量特性实现平滑过渡.即将两个阀的工作范畴扩大,形成一段重迭区.18、什么叫比值掌握系统？画出双闭环比值掌握的原理框图,并说明主流量回路和副流量回路的掌握原理.生产过程中,常常需要几种物料的流量保持肯定的比例关系.例如,在锅炉的燃烧系统中,要保持燃料和空气量的肯定比例,以保证燃烧的经济性.定义：实现两个或多个参数符合肯定比例关系的掌握系统,称为比值掌握系统.19、什么是挑选掌握,结合

23、实例简述挑选掌握的基本原理？挑选性掌握系统就是能依据生产状态自动挑选合适的掌握方案的掌握系统.系统设有有多个掌握回路,由挑选器依据设计的规律关系选通某个掌握回路.例子：锅炉蒸汽压力的掌握工艺要求锅炉输出蒸汽压力稳固.假设用单回路掌握系统掌握,就依据蒸汽出口压力掌握燃气量.假如蒸汽用量大幅度变化,蒸汽压力掌握系统会使燃气阀门开度大幅变化.但煤气压力过高会发生脱火.为防止产生脱火现象,增加一个燃气高压爱护掌握回路. 用 P2T 测燃气压力, P2C 的设定值为燃气高压上限值,当燃气压力低于上限值时,P2C 输出高值信号.用低选器自动的挑选两个掌握信号中较低的一个,作为阀门的掌握信号.P2C 输出高

24、值时, LS 选中 P1C 作为输出.系统可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_是以蒸汽压力为被控变量的简洁掌握系统.当煤气压力超过P2C 给定值时, P2C 输出低值, LS 将改选 P2C 作为输出.系统处于燃气压力掌握时,蒸汽出口压力掌握回路被燃气压力安全爱护回路所取代.在蒸汽压力定值掌握与燃气高压自动 爱护的挑选掌握过程中,仍可能显现另一种事故：假如因蒸汽负荷很低,导致燃气流量过低,会显现熄火现象,也必需加以防止.为防止显现熄火现象, 再增加一个燃气低压爱护掌握回路 P3T、 P3C. P3C 的设定值为燃气压力下限值,当燃气压力低于下限值时,P3C 输出高值信号,被HS 选

25、中.当燃气压力高于下限值时,P3C 输出低值信号,不会被HS 选中.本系统的挑选器在掌握器之后,是三选一系统.当系统处于燃气压力爱护掌握期间,蒸汽出口压力不能保证符合工艺要求.1. 什么是过程掌握系统？其基本分类方法有哪几种？2. 热电偶测量的基本定律是什么？常用的冷端补偿方式有哪些3. 为什么热电阻常用三线制接法？试画出其接线原理图并加以说明.4. 对于 DDZ 型热电偶温度变送器,试答复：1) 变送器具有哪些主要功能？2) 什么是变送器零点、零点迁移调整和量程调整？3) 热电偶冷端温度补偿电路起什么作用？ 5、电容式差压传感器和应变式压力传感器原理6、差压式流量计原理？7、什么是调剂阀的流

26、量特性？什么是调剂阀的固有流量特性和工作流量特性？如何依据详细情形挑选调解阀？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_8、建立被控过程的数学模型：1) 什么是机理分析法建模？2) 什么是试验法建模？3) 从阶跃响应曲线来看,大多数被控过程有何特点？4) 写出具有纯滞后的自衡单容过程和双容过程的传递函数.9、什么是自衡过程和非自衡过程？写出纯滞后自衡单容过程和双容过程的传递函数,绘出自衡单容过程和双容过程的阶跃响应曲线,并把特性参数标在图上.10、在单回路过程掌握系统设计中其掌握系统设计包括哪些内容？基本步骤是什么？挑选被控变量的一般原就是什么？ 掌握变量挑选的一般原就是什么 .11、对

27、于单回路过程掌握系统设计,试答复如下问题：1) 单回路系统掌握方案设计包括哪些内容？2) 挑选掌握参数时,为什么选过程掌握通道的放大系数K 0 要适当大一些,时间常数 T0 要适当小一些, 而扰动通道的 Kf 应尽可能小, Tf 要大？3) 执行器调剂阀挑选应包括哪些内容？12、举出调剂器参数几种试验整定方法,和基本步骤,并比较几种方法的优缺点及适用场合,分析响应曲线法怎么整定参数实例.13、试说明稳固边界法的整定步骤.在比例掌握基础上分别增加适当的积分和微分作用,对系统有什么影响？14、画出串级掌握系统的框图框图中文字用中文 .串级掌握系统有哪些主要特点？在串级掌握系统整定方法中,何谓两步整

28、定法和逐步靠近法？15、前馈掌握系统1) 前馈掌握有什么特点？2) 写出前馈掌握器的传递函数？3) 前馈掌握系统的参数整定包括哪些内容？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_4) 前馈反馈复合掌握系统的原理和特点16、对于大滞后过程的预估补偿掌握, 假设已知被控过程的数学模型为：G0 s210se 8s1试设计 Smith可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_预估补偿器的传递函数,并用系统方框图表示并说明此预估补偿系统如何实现？17、什么叫分程掌握系统？怎样实现分程掌握？在分程掌握中,为使调剂阀总的流量特性比较平滑,一般应实行什么措施？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_18、什么叫比值掌握系统？画出双闭环比值掌握的原理框图,并说明主流量回路和副流量回路的掌握原理.19、什么是挑选掌握,结合实例简述挑选掌握的基本原理？ 挑选问答题和运算分析题课后习题可编辑资料 - - - 欢迎下载