2022年2022年过程控制系统试题答案 .pdf

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1、过程控制系统试题（A）答案一、（20分）答：（5 分）1.影响物料出口温度的主要因素有：物料的入口温度和流量；蒸汽的入口温度、流量和压力；搅拌速度。温度控制系统原理框图如下：（5 分）2.当要求出口温度准确控制时，应选择比例积分控制规律。比例作用可以减小余差；积分作用可以消除误差，使出口温度准确。（5 分）3.当控制器的积分时间常数增大时，积分作用变弱，系统稳定性变好，控制精度下降，调节速度变快。原理：积分作用是当有误差时不断累加，其过程比较缓慢，积分时间常数增大，积分作用减弱，则积分作用的过程要相对加快，对系统的控制作用要变得相对及时，因此调节速度快，系统稳定性加强；但是积分作用的减弱将使得

2、余差变大，则控制精度降低。（5 分）4.比例增益应增加，而积分时间常数要减小。原因：由于微分作用的加入使系统稳定性增加，动态响应过程缩短，因此可以适当提高比例增益，加强积分作用，即减小积分时间常数。TC 搅拌器物料入口蒸汽冷凝水出口图 1 物料出口温度温度控制器控制阀换热器温度变送器设定值名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 5 页 -二、（20分）答：（5 分）1.控制方案见工艺流程图。（5 分）2.系统的主要干扰量有燃料气流量和压力波动、原油入口的流量和温度。其中燃料气流量和压力波动的干扰在副回路中，当燃料气压力出现波动时，可通过副回路及时调整，克服干扰。（5 分）

3、3.控制阀采用气开阀：当燃烧气压力增大时，出口温度升高，因此主控制器为反作用；当阀开大时，压力增大，为满足负反馈，副控制器为反作用。（5 分）4.在系统稳定的情况下，燃料气压力突然升高时，造成 PC 输入量增大，因为 PC 为反作用，所以 PC 输出量减小，因控制阀为气开阀，所以阀开度减小，燃料气压力降低。同时当燃料气压力升高时，在副回路还没有来得及调整时，原油出口温度有较小升高，TC 输入量增大，因为 TC 为反作用，所以 TC 输出量下降，控制阀开度减小，同样使燃料压力下降，从而使原油出口温度降低。三、（15分）答：（5 分）1.控制方案见工艺流程图。燃烧气出口温度炉膛温度原油+Gff 燃

4、烧气出口温度炉膛温度原油TC PC TC 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 5 页 -FC1 阀 1 A 流量对象流量变送器FC2 阀 2 B 流量对象流量变送器K（5 分）2.欲使干扰对系统无影响，则：（s）pd（s）+（s）ffv（s）0（s）=0 即：ff=G pdsG vsGs（）（）0（）=112(5 分 3.串级控制系统和前馈反馈控制系统克服干扰方式的优缺点：前馈反馈控制系统需要“专用”控制器，专门设计，而串级控制系统使用常规控制器即可；前馈反馈控制系统的前馈模型精度依赖于干扰对象特性的模型精度，必须是针对“可测”的干扰；前馈反馈控制系统适用于干扰量可测

5、但不可控，而串级控制系统是可测也要可控；一个前馈控制通道只针对具体一个干扰量，串级控制中的副回路可以包含多个干扰量。四、（10分）答：（5 分）1.控制原理图见方块图。（5 分）2.K=FaFb=42.5K=KFa m axFb m ax=42902.56250.74 五、（10分）答：（5 分）1.阀为气开阀，当阀开度变大时，燃料压力增大，所以PC 为反作用；当燃料压力增大时，蒸汽流量增加，所以FC 为反作用；当燃料压力低于脱火压力时，PC 输入为负偏量，输出为高信号，FC 输出相对为名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 5 页 -低信号，此时构成蒸汽流量控制系统，选

6、择器为低选器。（5 分）2.该控制系统的工作过程：在系统稳定时，当燃料压力高于脱火压力时，PC 感受到正偏量，输出为低信号，此时低选器选通PC，构成燃料压力控制系统，此时 PC 输出低信号，阀开度减小，燃料压力降低；当燃料压力低于脱火压力时，重新选通 FC，构成蒸汽流量控制系统。六、（15分）答：（5 分）1.若确定 A 为气开阀，A 开大时罐压力升高，所以PC 为反作用；若确定为气闭阀，B 开大时，罐中压力降低，因 PC 为反作用，构成负反馈。所以，选择 A 阀为气开阀，B 阀为气闭阀，PC 为反作用是合理的。当控制器信号为.时，阀工作；当控制器信号为.时，阀工作。（5 分）.控制器为反作用

7、。控制原理方块图如下：（5 分）.系统工作过程：储罐向外抽取物料时，罐中压力下降，的输入量减小，因为反作用，所以输出升高，阀开度减小，当达到分程点时，阀关闭，阀打开，补0.02 B A 0.06 0.1 压力控制器阀阀油罐压力对象测量变送器名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 5 页 -充氮气，保证储罐压力正常。七、(10 分)答：（4 分）.Smith 补偿器优点：可以克服大滞后对系统的影响，使系统控制及时准确，控制速度加快，过渡时间缩短，并且结构简单。缺点：依赖于对象模型的精度，控制器不容易实现。（3 分）2.相对增益距阵可以判断多输入多输出系统的关联程度，通过相对增益矩阵的元素ij来判断。ij越接近 1，则表明系统之间的关联程度越弱；ij越偏离 1，表明系统之间的关联程度越强。（3 分）3.对于 PH 值中和控制的非线性控制系统，在PH 值接近 7 这个区域，增益非常大，设置为不灵敏区，采用带不灵敏区的PID 控制器。因为用带不灵敏区的 PID 控制器使系统在不灵敏区内控制器比例增益非常小或不起作用，而在灵敏区内发挥 PID 的正常作用使系统性能提高。R 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 5 页 -