《过程控制工程》期末复习题及答案
《过程控制工程》期末复习
一、（每空1分）填空题：
1、对于一个比例积分微分（PID）控制器来说，积分时间越小则积分作用越强；微分时间越小，则微分作用越弱。
2、三种常用的均匀控制方案包括简单均匀控制，串级均匀控制，双冲量均匀控制
3、常规PID控制器中的P指比例作用、I指积分作用、 D指微分作用。
4、用于输送流体和提高流体压头的机械设备统称为流体输送设备，其中输送液体并提高其压头的机械称为泵，而输送气体并提高其压
头的机
械称为风机和压缩机
5、工程上常用的几种整定PID控制器参数的方法是经验法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法。
6、请举出我们曾经学过的三种复杂控制系统：（串级）、（前馈）、（比值）。
7、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是（开环比值控制系统）、（单闭环比值控制系统）、（双闭环比值控制系统）、（变比值控制系统）四种。
8、调节阀的固有流量特性主要有（线性型）、（等百分比（或对数）型）、（抛物线型）、）（快开型）
9、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是（开环比值控制系统）、（单闭环比值控制系统）、（双闭环比值控制系统）、（变比值控制系统）四种。
10、单回路控制系统一般由（控制器）、（控制阀）、（受控对象）、（测量变送器）四个环节组成。
11、常见的传热设备有（换热器）、（加热炉）、（锅炉）等。
12、要消除系统的稳态误差，通常选用（比例积分（PI）控制）控制器。
13、用来评价控制系统性能优劣的阶跃响应曲线性能指标分别是衰减比、超调量与最大动态偏差、余差、振荡频率和回复时间等。
14、工程上进行PID控制器参数整定时，随动系统的控制品质要求衰减比为 10 ：1 ，定值系统中控制品质要求衰减比为 4：1 。
15、常见的传热设备有换热器、加热炉、锅炉、再沸器、冷凝器、加热器中任选三种等。
16、精馏装置一般由（精馏塔塔身）、（冷凝器）、（再沸器）、（回流罐）、等设备组成。精馏塔产品质量指标选择有直接产品质量指标和间接产品质量指标两类。
二、选择题（10分，每小题2分）
1、成分、温度调节系统的调节规律，通常选用（ C）。 A. PI B. PD C. PID
2、自动控制系统中控制器正、反作用的确定是根据（B ）。
A．实现闭环回路的正反馈。B．实现闭环回路的负反馈。 C．系统放大倍数恰到好处 D．生产的安全性。
3、单纯的前馈调节是一种能对（C ）进行补偿的调节系统。 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
4、分程控制系统常要加装（ C）来达到分程的目的。 A．调节器 B.变送器 C.阀门定位器
5、在某一分离异丁烷与正丁烷的精馏塔中，微小的压力波动也会影响温度的变化，同时压力波动引起的各板上温度变化的方向是一致的，此时应选择（ B）作为间接质量指标进行控制。
A．灵敏板温度 B.温差 C.双温差
6、如果甲乙两个广义调节对象的动态特性完全相同（如均为二阶对象），甲采用PI作用调节器，乙采用P作用调节器。当比例带的数值完全相同时，甲，乙两系统的振荡程度相比 ( A)
A. 甲系统振荡程度比乙系统剧烈。
B. 乙系统振荡程度比甲系统剧烈。
C. 甲、乙两系统的振荡程度相同。
7、定值控制系统是（B ）环调节，单纯的前馈控制系统是（ B）环调节。
A．开，闭B．闭，开C．开，开 D．闭，闭
8、在选择性控制系统中防积分饱合一般采用（B ）方法。
A．限幅法 B．外反馈法 C．积分切除法
9、控制系统在纯比例作用下已整定好，加入积分作用后，为保证原稳定度，此时应将比例度（ A）。
A.增大
B.减小
C.不变
10、在某一分离甲苯－二甲苯的精馏塔中，微小的压力波动也会影响温度的变化，同时压力波动引起的各板上温度变化的方向是一致的，此时应选择（B ）作为间接质量指标进行控制。
A．灵敏板温度 B.温差 C.双温差
三、简答题（每题5分）
1、在一个串级控制系统中，原来选用φ30的气开阀，后来因为负荷减小，改用φ20口径，同时改用气关阀。问：
（1）主、副控制器的正、反作用是否需要改变？如需要，应如何改变？
（2）主、副控制器的比例度和积分时间是否需要改变？如需要，又如何改变？
答：1、
（1）副控制器的正反作用改变，而主控制器的正反作用不改变。
（2）调节阀口径由30变为20，则调节阀的静态增益Kv减小，为保证副回路的控制品质不变，则应该减小副控制器的比例度，积分时间不需要改变。由于主控制器对副回路中副对象、副回路控制阀具有鲁棒性，所以主控制器的比例度和积分时间不需要改变。
2、为什么要考虑控制器的正、反作用选择？
答：2、保证整个闭环构成一个负反馈。
3、什么是分程控制系统？主要应用在什么场合？
答：分程控制是指用一个控制器来控制两个或两个以上的控制阀，每个控制阀工作在控制器的某个信号区间。
主要应用场合：
（1）用于扩大调节阀的可调范围（2）用于控制两种不同的工艺介质，以满足工艺生产的要求（3）用于生产安全的防护措施
4、离心式压缩机防喘振控制方案有哪几种？各适用什么场合？
答：固定极限流量法和可变极限流量法。
固定极限流量法：可靠性高，投资少，适用于固定流量的场合
可变极限流量法：适用于压缩机负荷经常波动的场合。
5、什么是锅炉汽包水位的三冲量控制系统？为什么要引入三冲量进行控制？
答：所谓三冲量控制是指锅炉汽包液位控制系统中，分别引入汽包液位、蒸汽流量和给水流量三个信号，经过一定运算后，共同控制一只控制阀。
引入三冲量控制是因为汽包液位是系统的受控变量，是保证锅炉正常运行的必要指标。而锅炉的汽包液位存在严重的虚假液位情况，单纯根据汽包水位进行控制会导致汽包液位波动严重，控制效果差，甚至会影响事故。而这个虚假液位现象与锅炉的给水流量和蒸汽流量密切相关，引入蒸汽流量信号可以及时克服蒸汽流量波动对汽包水位的影响，并有效克服虚假液位引起的控制系统的误动作。引入给水流量信号可以及时克服给水压力变化对汽包液位的影响。
6、什么是控制器的参数整定？工程上常用的控制器参数整定有几种方法？
答：控制器的参数整定是指根据已定的控制方案，通过参数调整来确定控制器的最佳参数值，以使系统获得好的控制质量。
经验凑试法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法
7、什么是锅炉系统中汽包水位的“虚假液位”现象？说出两种能够克服虚假液位影响的控制方案。
答：一般水位特性，蒸气流量提高，导致水位下降。但汽包水位特殊，蒸气流量提高，饱和水迅速汽化，水容积增大，水位上升。与一般水位动态特性叠加，表现为水位先升后降，称为“虚假液位”。这种反相变化特性给控制带来困难，可以采用双冲量和三冲量控制。
8、什么是控制器的积分饱和现象？产生积分饱和的条件是什么？
答：对于具有积分作用的控制器，只要被调量与设定值之间存在偏差，其输出会不停地变化，如果由于某种原因导致偏差无法消除，则经过一段时间调节器的输出将进入深度饱和状态，是为积分饱和现象。
产生的条件（1）控制器有积分作用。（2）控制器输入偏差长期存在。
9、什么是离心式压缩机的喘振？
答：当压缩机的负荷降低到一定程度，气体的排出量会出现强烈的振荡，因而机身也发生剧烈振动，这种现象称为喘振。
10、前馈与反馈控制系统相比有什么不同？
答：前馈控制系统基于干扰调节，更及时，但对受控变量是开环控制，而且一种前馈控制系统只能克服一种干扰；反馈控制系统基于偏差调节，对受控变量是闭环控制，能够克服各种干扰。
11、什么是选择性控制系统？设计选择性控制系统时要考虑哪些问题？
答：凡是在控制系统中引入选择器的就称为选择性控制系统。
设计选择性控制系统时要考虑：正常控制的参数、极限保护参数、操作变量；调节阀的气开、气关形式；控制器的正反作用；选择器的类型等。
12、均匀控制系统的目的和特点是什么？（5分）
答：均匀控制的目的是实现前后设备在供求关系上达到相互协调，统筹兼顾
均匀控制的特点是（1）反映前后供求矛盾的两个变量都是变化的，且变化是缓慢的
（2）两个变量的变化均应保持在允许的范围内
13、汽包水位的虚假液位现象是怎么回事？采用何种控制方案能够克服虚假液位的影响？（5分）
答：一般水位特性，蒸气流量提高，导致水位下降。但汽包水位特殊，蒸气流量提高，意味着汽包水位下降，饱和水迅速汽化，水容积增大，水位上升。与一般水位动态特性叠加，表现为水位先升后降，称为“虚假液位”。
这种反向变化特性给控制带来困难，可以采用双冲量或三冲量控制。
14、往复泵的流量控制方案有哪些？各有什么优缺点？（5分）
答：（1）改变原动机的转速
（2）改变往复泵的冲程，方案复杂，不宜实施
（3）改变出口旁路阀的开度。方案简单，但总的机械效率低，经济性差。
15、什么叫比值控制系统？（4分）
答：实现两个或两个以上的参数符合一定比例关系的控制系统。
16、前馈控制具有什么特点？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？（4分）
答：1、前馈控制的特点;（1）基于不变性原理，比反馈控制及时、有效（2）前馈是开环控制
（ 3）前馈控制规律随对象特性的不同而不同（4）一种前馈只能克服一种干扰
2、采用前馈＋反馈的复合控制系统可以大大提高控制系统的品质