过程控制系统与仪表

1、一、简答题一、简答题1、控制系统具有哪些特点？ 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。2、为什么常采用阶跃信号作为输入？ 答：对于一个稳定的控制系统（所有正常工作的反馈控制系统都是稳定系统） ，要求分析其 稳定性、准确性和快速性，就需要对系统的过渡过程进行分析研究。为了简化分析，在保 证系统安全的条件下，只对一些典型的扰动形式引起的过渡过程进行分析，其中最常用的 是阶跃输入。阶跃输入形式简单、容易产生，便于分析、计算和进行试验。阶跃输入形式简单、容易产生，便于分析、计算和进行试验。3、什么是零点迁移？什么情况下零点迁移？ 答：（1）抵消固定压差实现零点对齐的措施称为“零点迁移” 。（2）零点迁移其实质是改变测量仪表的零点，同事改变了测量范围的上、下限。如果 固定压差为负则需负迁移，如果固定压差为正则需正迁移。4、控制仪表的发展有哪些阶段？ 答：第一阶段为基地式控制仪表；第二阶段为单元组合式控制仪表； 第三阶段为以微处理器为中心的控制仪表。5、基

2、本控制规律是什么？有哪些基本控制？各自有什么特点？为什么积分控制、微分控制 不能单独使用？ 答：（1）基本控制规律是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。（2）比例控制（P） 、比例积分控制（PI） 、比例微分控制。（3）控制器的比例度 P 越小，它的放大倍数 Kp 越大，它将偏差放大的能力越强、 控制力也越强，反之亦然；存在余差是比例控制的缺点。积分时间 TI越小，积分作用越强，反之积分之间 TI越弱；积分控制器组成控 制系统可以达到无余差。TD为微分时间常数，TD越大，微分作用越强，TD等于零时，微分作用消失； 微分的特点是能起到超前控制的作用。（4）积分作用输出信号的变化速度与偏差 e 及 1/TI成正比，但其控制作用是随着时 间累计才逐渐增强的，控制动作缓慢，控制不及时，因此积分作用一般不单独使用，常常 把比例与积分组合使用。当偏差存在但不变化时，控制作用为零，因此微分作用不能单独使用，必须和比 例作用组合使用。6、过程控制系统设计可分为几个步骤？ 答：（1）熟悉和理解生产对控制系统的技术要求与性能指标；（2）建立被控过程的数学模型；（3）控制方案的确定；（4）控制设备选

3、型；（5）试验（或仿真）验证。7、串级控制系统的特点？ 答：在系统结构上，船及控制系统有两个闭合回路：主回路和副回路，主、副调节器串联 工作；主调节器输出作为副调节器设定值，系统通过副调节器输出控制执行器动作，实现 对主参数的定值控制。串级系统的主回路是定值控制系统、副回路是随动控制系统，通过 他们的协调工作，使主参数能够准确地控制在工艺规定的范围之内。8、前馈控制的特点？ 答：（1）前馈控制器是“按扰动来消除扰动对被控参数的影响” ，又称“扰动补偿” ；（2）前馈控制是开环控制；（3）前馈控制器的控制规律由过程特性决定，不同的过程特性，其控制规律不同；（4）一个前馈控制通道只能一直一个扰动对被控参数的影响。9、前馈控制的局限性？ 答：（1）在实际工业过程中的干扰很多； （2）决定前馈控制器控制规律的是被控过程的动特性 Gf（s） 、Go1（s）调节阀 Gv（s） ，而他们的精确表达式是很难得到的。10、比值控制系统的种类？他们的优缺点？ 答：（1）开环比值控制系统优点：结构简单、投资少。缺点：该系统富流量无抗干扰能力。（2）单闭环比值控制系统优点：不但能实现副流量跟随主流量变化，而且

4、可以克服副流量本身干扰对 比值的影响。缺点：主流量不受控制。（3）双闭环比值控制系统优点：增强主流量抗干扰能力，使之变得比较平稳，升降负荷比较方便。缺点：结构比较复杂，使用的仪表较多，系统投运、维护比较麻烦。（4）变比值控制系统二二 、知识点、知识点第第 1 章章 绪论绪论1、过程控制通常是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术最重要的组成部分之一。 2、过程控制系统 = 检测和控制仪表 + 被控过程3、过程控制系统分类：（1）按设定值的形式不同划分：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。（2）按系统结构特点划分：反馈控制系统、前馈控制系统、前馈反馈复合控制系统。4、系统从原来的平衡状态，经过动态过程到达新的平衡状态的动态经历为控制系统的过渡 控制。 5、定值控制系统过渡过程有 4 种基本形式：单衰减过程、振荡衰减过程、等幅振荡过程、 振荡发散过程。 6、控制系统的性能指标：是指系统克服扰动造成的偏差而回到设定值的快速性、准确性和 平稳性。第第 2 章章 检测仪表检测仪表7、热电动势：两根不同的导体（或半导体）A、B 组成闭合回路，当 A、B 相接的两个接 点温度不同时，则在回路中

5、产生一个电动势，称为热电动势。 8、压力：是指由气体或液体均匀垂直地作用于单位面积上的力。* 9、差压：两未知压力之差，称为差压。 10、表压：一般是指被测压力与大气压力之差，称为表压。* 11、真空度（负压）：如果被测压力低于大气压力，则被测压力与大气压力之差值称为负 压或真空度。* 12、测量压力、压差或真空度的仪表很多，按其转换原理的不同，大致可分为四大类：液 柱式压力计、弹性式压力计、电气式压力计、活塞式压力计。 13、弹性式压力计在使用时，为保证测量精度和弹性元件的使用寿命，被测压力下限应不 低于量程的 1/3；上限应不高于量程的 3/4（被测压力变化缓慢时）或 2/3（被测压力变化 频繁时） 。 14、差压式（也称节流式）流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时 产生的压力差而实现流量测量的。15、零点迁移：抵消固定压差实现零点对齐的措施称为“零点迁移” 。第第 3 章章 控制仪表控制仪表16、基本控制种类：比例控制、比例积分控制、比例微分控制。 17、余差是比例控制的缺点。 18、微分的特点是能起到超前控制的作用。 19、积分作用一般不单独使用，常常把比例与

6、积分组合使用。 20、微分作用不能单独使用，必须和比例作用组合使用。 21、DDZ-3 型仪表采用国际电工委员会（IEC）推荐的统一信号标准，现场传输信号为 DC420mA，控制室联络信号为 DC15V。第第 4 章章 执行器及安全栅执行器及安全栅22、气动调节阀由执行机构和调节机构（阀）两部分组装而成。 23、调节阀的流量大小不仅与阀的开度有关，还和阀的前后的压差高低有关。 24、阀门的固有流量特性：直线流量特性、等百分比（对数）流量特性、快开特性。 25、安全火花防爆仪表和安全栅是构成安全火花防爆系统的二要素。第第 5 章章 被控过程的数学模型被控过程的数学模型26、建立被控数学模型的基本方法有二种，即机理法和实验测试法。 27、在扰动作用破坏其平衡工况后，被控过程在没有外部干预的情况下自动恢复平衡的特 性，称为自衡特性。第第 6 章章 简单控制系统的设计与参数鉴定简单控制系统的设计与参数鉴定28、LT：液位变送器 LC：液位控制器 TT：温度变送器 TC：温度控制器 FC：流量控制器 29、生产中希望借助控制系统保持恒定值（或按一定规律变化）的参数称为被控参数，也 称被控变量。

7、30、在控制系统中，把用来克服干扰对被控参数的影响，实现控制作用的变量称为控制变 量（也称操纵变量） 。 31、当控制变量选定以后，其他所有未被选中的变量均被视为系统的干扰。 32、控制变量选择的一般原则：（1）控制变量应是可控的。（2）控制变量一般应比其他干扰对被控参数的影响灵敏。为此，应通过合理选择控制 变量，使控制通道的放大系数 K0大，时间常数 T0小，纯滞后时间0越小越好。（3）为使干扰对被控参数的影响小，应使干扰通道的放大系数 Kf尽可能小、时间常数 Tf尽可能大。扰动引入系统（控制通道）的位置要远离被控参数，尽可能靠近调节阀（控 制器） 。（4）被控过程存在多个时间常数，在选择设备及控制参数时，应尽量使时间常数错开，使其中一个时间常数比其他时间常数大很多，同时注意减小其他时间常数。（5）在选择控制变量时，除了从提高控制品质的角度考虑外，还要考虑工艺的合理性 与生产效率及生产过程的经济性。 33、 （1）正作用：当设定值不变时，随着测量值的增加，调节器的输出也增加，则称为 “正作用”方式；同样，当测量值不变，设定值减小时，调节器输出增加，称为“正作用” 方式。 （即输入增加，输出也增加。 ）（2）反作用：反之，如果测量值增加或设定值减小，调节器输出减小，则成为“反作 用”方式。 （即输入增加，而输出减少。 ） 34、简单控制系统参数整定，就是通过一定的方法和步骤，确定系统处于最佳过渡过程时， 调节器比例度 P，积分时间 Ti 和微分时间 Td 的具体数值。第第 7 7 章章 复杂控制系统复杂控制系统35、串级控制系统的特点：在系统结构上，串级控制系统有两个闭合回路：主回路和副回路，主、副回路调 节器串联工作；主调节器输出作为副调节器设定值，系统通过副调节器输出控制执行器动 作，实现对主参数的定值控制。 36、前馈控制特点：开环控制、一个前馈控制通道只能抑制一个干扰对被控参数的影响。

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