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过程控制工程试题考试题及其答案

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过程控制工程试题

一、 填空题(每空1分,共20分): 

1.随着控制通道的增益K0的增加,控制作用  增强  ,克服干扰的能力 最大  ,

系统的余差  减小 ,最大偏差  减小 。

2.从理论上讲,干扰通道存在纯滞后, 不影响 系统的控制质量。

3.建立过程对象模型的方法有 机理建模  和  系统辨识与参数估计  。

4.控制系统对检测变送环节的基本要求是  准确 、 迅速 和 可靠 。

5. 控制阀的选择包括 结构材质的选择、 口径的选择 、 流量特性的选择 和 正反作用的选择。

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 过程控制工程试题 一、 填空题(每空1分,共20分): 1.随着控制通道的增益K0的增加,控制作用 增强 ,克服干扰的能力 最大 , 系统的余差 减小 ,最大偏差 减小 。 2.从理论上讲,干扰通道存在纯滞后, 不影响 系统的控制质量。 3.建立过程对象模型的方法有 机理建模 和 系统辨识与参数估计 。 4.控制系统对检测变送环节的基本要求是 准确 、 迅速 和 可靠 。 5. 控制阀的选择包括 结构材质的选择、 口径的选择 、 流量特性的选择 和 正反作用的选择。 6.防积分饱和的措施有 对控制器的输出限幅 、限制控制器积分部分的输出和 积分切除法。 7.如果对象扰动通道增益增加,扰动作用 增强 ,系统的余差 增大 , 最大偏差 增大 。 8.在离心泵的控制方案中,机械效率最差的是 通过旁路控制 。 二、 简答题(每题6分,共24分): 1、电气阀门定位器有哪些作用 答: ①改善阀的静态特性 ②改善阀的动态特性 ③改变阀的流量特性 ④用于分程控制 ⑤用于阀门的反向动作 2.简述串级控制系统的设计原则。 答:(1)副回路的选择必须包括主要扰动,而且应包括尽可能多的扰动;(2)主、副对象的时间常数应匹配;(3)应考虑工艺上的合理性和实现的可能性;(4)要注意生产上的经济性。 3. 简单控制系统由哪几部分组成?各部分的作用是什么? 答:简单控制系统由一个被控对象,一个检测元件和变送器,一个调节阀和一个调节器组成。检测元件和变送器用于检测被控变量,并将检测到的信号转换为标准信号,输出到控制器。控制器用于将检测变送器的输出信号与设定值进行比较,得出偏差,并把偏差信号按一定的控制规律运算,运算结果输出到执行器。执行器是控制系统回路中的最终元件,直接用于改变操纵量,以克服干扰,达到控制的目的。 4. 前馈控制和反馈控制各有什么特点?为什么采用前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质? 答:前馈控制的特点是:根据干扰工作;及时;精度不高,实施困难;只对某个干扰 有克服作用.反馈的特点作用依据是偏差;不及时:精度高,实施方便,对所有干扰都有克服作用.由于两种控制方式优缺点互补, 所以前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质. 三、(10分)一个如图1所示的换热器,用蒸汽将进入其中的冷物料加热到一定温度,生产工艺要求热物料出口温度维持恒定(℃).试设计一简单温度控制系统,选择被控量和操纵量,画出其结构原理图,并选择调节器的控制规律。 答:被控量为了流体出口温度,操纵量为蒸汽流量,调节器应选择PID调节规律。 系统结构原理图如下图所示: 四、(25分) 图2为管式加热炉温度控制系统。试确定: 1. 这是一个什么系统?画出其方框图。 2. 调节阀的作用形式;主、副调节器的正反作用; 3. 分析系统的可能经受的扰动及主要扰动; 4. 简述进料流量增大时的控制过程; 5. 如果进料流量是注意扰动,上述系统应如何改进? 答:1、这是个串级控制系统;系统方块图如下 2、调节阀为气开式,副调节器应为反作用,主调节器也应为反作用 3、可能经受的扰动有被加热物料的流量、温度、成分的变化,燃料油的管道压力、流量、成分的变化及环境温度的变化。主要扰动应该是燃料油管道压力的波动。 4、若进入加热炉的进料流量发生变化而影响到炉出口温度变化时,则由主调节器首先起控制作用,此时副回路虽不能直接克服扰动,但副回路的存在改善了过程特性,缩短了控制通道,因此控制质量有所提高。 5、此时应该选择炉膛温度作为副变量,组成串级控制系统,如下图所示: 五、(11分)如图所示为锅炉液位双冲量控制系统。试问:当供水压力波动较大时 该方案是否能够满足控制要求?说明理由.如果不能,请设计出改进的方案. 答:当供水压力波动较大时,由于主要扰 动没有能够及时的克服,所以该方案不能 满足控制要求。此时应该选择供水流量作 为副变量,以水位为主变量,蒸汽压力为 前馈信号,组成前馈串级复合控制系统。 改进的方案如右图所示 六、(10分)在制药工业中,为了增强药效,需要对某种成分的药物注入一定量的镇定剂、缓冲剂,或加入一定量的酸、碱,使药物呈酸性或碱性。这种注入过程一般都在混合槽中进行。工艺要求生产药物与注入剂混合后的含量必须符合规定的比例,同时在混合过程中不允许药物流量突然发生变化,以免混合过程产生局部的化学副反应,为此设计如下图所示的控制系统。 试分析:1图中停留槽的作用是什么? 2图中有几个控制系统,分别是什么系统,各系统的作用如何? 答: 停留槽的作用是稳定药物流量,防止其发生急剧变化.图中共有两个控制系统,一个是停留槽液位与出口流量的均匀控制系统,是药物流量缓慢变化;另一个是药物与添加剂的比值控制系统,保持二者的比例关系.

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