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自动化仪表与过程控制期末考试题库.pdf 22页
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自动化仪表与过程控制复习要点
第一章 绪论
1、过程控制系统组成
2、模拟仪表信号制（电动1-5V4-20ma气动0.02MA~0.1MA）
3、安全火花防爆系统
第二章 参数检测
1、精度及精度等级
2、测温原理 （热电阻、热电偶）、第三导体定律与冷端延伸意义（前者说明可以用电表检
测回路上的热电势 ，后者说明在温度低于100度环境下可以用廉价金属代替贵重金属）、冷
端延伸 （原因 ：分度表上的对应关系是基于冷端为 0度的数据 ，校正方法 ：
，电桥补偿法、查表法）
3、压力检测与变送 ：弹性式压力计原理 ，电动压力变送器原题、电容式压力变送器原理、
压力仪表的选用与安装
4、容积式流量计原理、差压式流量计原理、科氏流量计原理
5、变浮力式液位计原理、差压式液位计原理与应用 （敞口罐与密闭罐、不凝气与可凝气）
第三章 过程控制仪表
1、PID各环节特点 （P比例控制及时、适当,I积分作用具有保持功能 ，可消除余差D按偏
差变化速度来产生调节作用 ，“超前”克服预计的偏差）
2、各种调节机构特点（直通单座阀、双座阀、角形阀、三通阀、隔膜阀、蝶阀）
3、固有流量特性
4、执行器的正反选择依据 （保证工艺安全、气开为正）
第四章 被控过程的数学模型
1、过程特性 （有自衡、无自衡 ，反向特性）
2、解析法建模 （步骤 ，会求单容过程的数学模型）
3、实验法建模 （会用阶跃响应曲线法和方波响应曲线法建立一阶系统的数学模型）
第五章 简单控制系统的设计
1、干扰通道和控制通道参数对过程控制系统的影响
2、控制方案的确定（被控变量与控制变量的确定、执行器气开气关的确定、调节器正反的
3、参数整定
考试题型及分值
选择器 （3*10）
判断题 （2*5）
填空器 （2*10）
简答题 （7+8）
计算题 （2*10）
综合题 （1*15）
按学校最新通知要求 ，与往年重复率 40%，AB卷
重复率 20%。本次试卷与往届重复率 5%。
自动化仪表与过程控制习题集
1简单控制系统从结构上来说是由一个受控对象、一个测量变送器、一个控制器和一个执行
器(调节阀)所组成的(C )系统。
A、预测控制
B、推理控制
C、闭环控制
2电子式电动执行器接受的控制信号为(A)。
A．4-20mADC信号
B．220VAC信号
C．开关信号
3由热偶测温原理 ，下列哪种条件下 ，可测得电势 ？(A)
A、热电偶电极材料不同 ，两端温度不同
B、热电偶电极材料相同 ，两端温度不同
C、 热电偶电极材料不同 ，两端温度相同
4热电偶是利用热电偶的(B)测量温度的。
B、热电效应
C、电磁感应
5在过程控制中 ，使用最多的是 （A）。
A.气动执行器B.电动执行器C.热动执行器D.手动执行器
6与热敏电阻相比，金属电阻的温度系数（B）。
A.大 B.小 C.相等 D.与外部条件有关
7若仪表的精度为1级 ，即允许误差为(A)
8校验一块精度为1.5级 ，量程为6.0MPa的工业压力表 ，选用的标准压力表的精度和量程
A、0.4级 ，16Mpa B、0.6级 ，10Mpa C、0.25级 ，10Mpa
9一台测温仪表 ，其测温范围为600~1100℃，已知其最在绝对误差为±6℃，则其精度等级
10压力表的测量使用范围一般为其量程的(A )处。
A、1/3~2/3
11压力表的测量使用范围一般为其量程的1/3~2/3处 ，如果低于1/3则(C )
A、因压力过低而仪表无指示
B、精度等级降低
C、相对误差增大
12现有两台压力变送器 ，精度等级都为1级 ，第一台量程为0－600KPa，第二台量程为250
－500KPa，测量变化范围320－360KPa的的压力 ，下列说法正确的是(
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第三章_百度文库
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过程控制系统与仪表习题答案
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PID控制器原理日期：
　　中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：X（5-02 　　工业生产自动化的过程控制调节装置是实现自动控制的重要工具。在自动化系统中，检测仪器把控制系统的参数变为电信号然后把信号传送给过程控制调节器，最终达到生产的自动控制，使过程参数合符预期的要求。 　　在工业生产应用中，PID调节器以其结构简单、稳定性好，控制方便、可靠性高的优点得到广泛应用。在现实中，选择控制系统方案时，对那些未能建立精确的数字模型式被控制对象的参数未能完全掌握（必须依靠经验和现场测定调整的时候）优先选用PID控制技术。PID控制器是根据系统的误差利用比例，积分、微分计算出控制量对系统实施控制。 　　一、PID调节规律 　　在定值自动调节系统中，由于扰动的因素，使被调节参数偏离给定值，即产生了偏差，这种偏差等放于产生被调值与给定值的差值： 　　式中为偏关，u被调节测定值，给定值。 　　为了使参数回到预定值，我们把偏差信号输入调节器，经规率运算后，给出输出信号进行调节，以补偿扰动的影响，使被调节参数回到给定值。输出信号随输入信号有规律地变化，它的特性决定了被调节参数能否准确地回到给定值，以及回位的时间，调节的质量如何等，以下是调节器调节规律的数字方式描述： 　　1、 微分方程式 　　PID控制器中各校正环节的作用如下： 　　（1）比例环节及时成比例地反映系统的偏差信号，偏差一旦产生，控制器立即产生调节作用，以减少偏差。 　　（2）和分环节主要用于消除静差提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间，越大积分作用越弱，反之则越强。 　　（3）微分环节所反映偏差信号的变化趋势即偏差信号的变化率，并能在偏差信号值变得太大之前，在系统引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的调整速度。 　　根据模拟PID控制表达式（2-4）.通过将模拟PID表达式中的积分，微分运用数值计算方法来迫近，便可以实现数字PID控制。只要采样周期T取得足够小，这种迫近就可以相当精准。 　　三、PID调节器的组成 　　PID调节器主要由输入电路，运算电路和输出电路组成。输入信号一般来自变送器的测量信号。在输入电路中与给定值进行比较，生成的偏差信号通过PID调节器处理后经输出电路输出调节信号。该信号作为执器的调节信号。 　　1、输入电路 　　PID调节器的输入电路一般包括内外给定切换开关，正反作用开关及内给定稳压电源电路，偏差检测电路。给定电压可由稳压电源电路提供（内给定）也可用外来信号作给定信号。 　　PID调节器用正反作开关变换正作用特性和反作用特性。根据系统的要求PID调节器是有反作用特性，即在负偏差绝对值增大时增加PID调节器的输出，当系统要求PID调节器具有正作用特性时在正偏差增加大时增加PID调节器的输出。由于用同一个运算电路，故需设正反作用开头，以转换偏差信号的极性。 　　偏差检测电路是一个减法电路，它把PID调节器的输入信号Vi与给定信号进行比较，即Vo=Vi-Vp当Vo为正数时为正偏差，反之为负偏差。 　　2、PID调节器运算电路 　　PID调节器运算电路用以对偏差信号进行比例，、微分、积分的运算，它是PID调节器的核心。其作用和原理如前所述。 　　3、输出电路 　　PID调节器输出电路的任务是将运算输出的信号放大到执行部件所要求的功率。使PID调节器的输出与负载达到最佳的匹配。 　　四、PID控制器参数的选择 　　PID控制器的参数选择方法很多，参数的选择非常繁杂，需要经过反复的调整才能得满意的效果。总结起来有如下几方面：（1）选定PID比例数，（2）选定微分时间常数，（3）选定积分时间常数，（4）系统空载和负载联调。 　　PID控制器参数选定的方式有两大类：一是理论计算选定法。它主要依据系统的数字模型，经过理论计算确定控制器参数。这种数据还必须通过工程实际进行调整。二是工程选定方法，它主要依靠工程试验，直接在控制系统的试验中进行。通过对PID控制器的参数优选，提高被控过程的动态和稳态性能和系统的抗干扰能力实现对被控制对象的最佳控制。 　　总结 　　在控制理论中PID控制规律仍然是目前工业生产的只要控制方式。在实践中无论简单的控制或复杂的控制PID控制都能取得较好的成果。要求取得满意控制后果的关键是选择适当的参数。合适的参数可以得到各种输出响应。简言之在动态特性不随时间变化基本上线性的系统实施PID控制，必须正确设定Kp，Kt和Kd等参数。
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过程控制系统与仪表习题答案.doc 28页
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过程控制系统与仪表习题答案过程控制系统与仪表习题答案
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过程控制系统与仪表
习题与思考题
思考题与习题
1-1
过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？
解答：
1．控制对象复杂、控制要求多样
2. 控制方案丰富
3．控制多属慢过程参数控制
4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式
5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成
1-2
什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？
解答：
过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。
组成：参照图1-1。
1-4
说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？
解答：
分类方法说明：
按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。
通常分类：
1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统
（2）随动控制系统
（3）程序控制系统
2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统
（2）前馈控制系统
（3）前馈—反馈复合控制系统
1-5
什么是定值控制系统?
解答：
在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。
什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？
解答：
被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。
被控对象的动态特性：。系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。
二者之间的关系：
试说明定值控制系统稳态与动态的含义。为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性？
对于定值控制，当控制系统输入（设定值和扰动）不变时，整个系统若能达
到一种平衡状态，系统中各个组成环节暂不动作，它们的输出信号都处于相对静
止状态，这种状态称为稳态（或静态）。
动态：
从外部扰动出现、平衡状态遭到破坏、自动控制装置开始动作，到整个系统
又建立新的稳态（达到新的平衡）、调节过程结束的这一段时间，整个系统各个环节的状态和参数都处于变化的过程之中，这种状态称为动态。
在实际的生产过程中，被控过程常常受到各种振动的影响，不可能一直工作在稳态。只有将控制系统研究与分析的重点放在各个环节的动态特性，才能设计出良好的控制系统。
评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些？各自的定义是什么？
解答：
单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。
衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n；
过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A；
超调量：第一个波峰值与最终稳态值y（）之比的百分数；
残余偏差C： 过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态值y（）与设定值之间的偏差C称为残余偏差，简称残差；
调节时间：从过渡过程开始到过渡过程结束所需的时间；
振荡频率：过渡过程中相邻两同向波峰（或波谷）之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率；
峰值时间：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。
某被控过程工艺设定温度为900℃，要求控制过程中温度偏离设定值最大不得超过80℃。现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-4所示。试求该系统过渡过程的单项性能指标：最大动态偏差、衰减比、振荡周期，该系统能否满足工艺要求？
解答：
 eq \o\ac(○,1)最大动态偏差A：
 eq \o\ac(○,2)衰减比n：
 eq \o\ac(○,3)振荡周期T：
A&80, 且n&1 (衰减振荡)，所以系统满足工艺要求。
思考题与习题
2-1
某一标尺为0～1000℃的温度计出厂前经校验得到如下数据：
标准表读数/℃02004006008001000被校表读数/℃02014026048061001求：1）该表最大绝对误差；
2）该表精度；
3）如果工艺允许最大测量误差为±5℃，该表是否能用？
一台压力表量程为0～10MPa，经校验有以下测量结果：
标准表读数/MP
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