过程控制考试问题总结

第一章

1.过程控制系统的组成

调节器、调节阀、被控过程、检测变送 2.过程控制系统的分类 1）按系统的结构特点分类

反馈控制系统(闭环)、前馈控制系统(开环)、前馈—反馈控制系统 2)按给定值信号的特点分类

定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统 系统是衰减震荡的过程.

衰减比和衰减率(动态质量指标)、余差(静态)、最大偏差和超调量(偏离给定值的程度)，峰值时间Tp(系统灵敏度)，过渡时间（过渡过程快慢）

振荡频率一样，衰减比n越大，调节时间相对较短；衰减比n相同，振荡频率越高，振荡周2） 气开、气关的选择（生产工艺安全）小（大）口径调节阀通过改变执行机构（阀体）的正反作用（装）来实现气开和气关

3） 在静压低压差和小口径的场合应选择单座阀;反之由于产生的不平衡力大应选择双座阀.(高压差选直通双座阀,高压时选高压阀,要求低泄露选直通单座阀,腐蚀性介质选隔膜阀,高温介质选带有散热片的高温阀)

4） 四种流量特性: ①直线流量特性② 对数（等百分比）流量特性③ 抛物线流量特性④快开流量特性

5） 调节阀理想可调范围（一般设计为30）

6） 电动调节器和气动调节器必须由电-气转换器或阀门定位器进行信号的转换 7） 调节阀上阀盖的不同结构形式可分为普通型\散热片型\长颈型\波纹管型 第七章

1.A安全栅按结构原理分 :电阻式安全栅、齐纳式安全栅、中继放大器式安全栅、光电隔离期（调节时间）就越短 第二章

被控过程的数学模型-----指被控过程在各输入量（包括控制量和扰动量）作用下，其相应输出量（被控量）变化函数关系的数学表达式。

1.解析法：根据过程的内在机理，通过静态与动态物料平衡关系，用数学推理建立数学模型的方法。

解析法建模：通过静态与动态物料平衡关系，用数学推导法建立过程的数学模型。

无自衡过程-----指过程在扰动作用下，其平衡状态被破坏后不需要操作人员或仪表等干预，依靠其自身不能重新恢复平衡的过程。

2.实验辨识法：根据过程输入、输出的实验测试数据，通过过程辨识和参数估计建立过程的数学模型。 3.混合法

测定阶跃响应曲线的原理：在过程的输入量作阶跃变化时测定其输出量随时间而变化的曲线。

用阶跃响应曲线的原因：a能形象直观和完全描述被控过程的动态特性b容易添加信号 a.阶跃响应法，试验时需要注意的问题

1)试验测定前，被控过程应处于相对稳定的工作状态 2)输入阶跃信号的幅值不能过大，也不能过小

3)分别输入正负阶跃信号，并测取其响应曲线作对比 4)在相同的条件下重复测试几次 b.矩形响应法 第三章

1.在过程控制系统中，变送器常和传感器组合使用，共同完成对温度、压力、物位、流量、成分等被控参数的检测并转换为统一标准的输出信号。 变送器的类型和特点

差压变送器、温度变送器、流量变送器、液位变送器 温度变送器的分类是直流毫伏变送器、热电隅温度变送器（热电效应、高温）、热电阻温（中低温度）

温度变送器的特点：

（1）采用低漂移，高增益的运算放大器作为主要放大器，具有线路简单和良好的可靠性，稳定性及各项技术性能。 （2）在配热电隅和热电阻的变送器中采用线性化电路，使其输出电流I与被测温度呈线性关系，测量精度高

（3）线路中采用了安全火花防暴技术措施，可用于易燃易爆场合 （4）采用DC24V集中供电，实现了二线制接线方式 液位变送器

迁移的原因：差压变送器安装位置与容器液相取压点不在同一个水平面上。

对于腐蚀性介质或可凝结的蒸汽的液位测量在正负压室与去压点之间加装隔离罐。 2.仪表的选择

1)量程的选择 2）仪表等级的选择 3.仪表的应用

1）零点的调整：将变压器的测量起始点由零点迁移到某一点正值或负值

2)量程的调整的目的：使变压器输出的信号的上限值Ymax与输入测量信号上限值Ymax相对应。

意义：工程应用中变送器进行零点迁移与量程调整可以提高其灵敏度。 选用的主要依据：

必须满足工艺生产过程的要求，包括量程与精度。

必须考虑被测介质的性质，如温度高低、工作压力大小、粘度、易燃易爆程度等。 必须注意仪表安装使用的现场环境条化，如环境温度、电磁场、振动等。 第四章

1.用于连续系统的PID控制规律必须进行离散化后方可应用与数字调节器. 2.调节器的分类

1）按使用的能源：气动调节器和电动调节器

2）按结构形式来分：基地式调节器、单元组合调节器、组装式调节器 3）按信号类型：模拟调节器和数字式调节器 3. PID调节器参数对系统的影响

1） 比例度是反映比例控制作用强弱的一个参数。比例度越大，表示比例控制作用越弱，过渡过程曲线越平坦，但余差也越大。反之相反。

2） 积分时间是表示积分控制作用强弱的参数。积分时间越大，积分速度越慢，积分作用不明显，余差消除得慢。反之相反

3） 微分时间是表示微分作用强弱的参数。微分时间增加，会克服对象的滞后，改善系统的控制质量，从而提高系统稳定性。但微分时间太大，会引起系统过渡过程的强烈振荡，反而使调节质量变差。

4.积分饱和现象的消除的方法：限幅法和积分切除法 第五章

1.执行器的组成和分类

执行器=执行机构+调节机构（调节阀）

1）执行机构：将来自调节器的信号转变成推力或位移，对调节机构产生推动作用。

2）调节器：根据执行机构的推力或位移，改变调节阀阀芯与阀座间的流通面积，以达到最终调节被控介质的目的。 分类：

按照能源可分为电动执行器\气动执行器\液动执行器 气动执行器：薄膜式、活塞式。电动执行器：单相电机 液动执行器：最大特点推力大

2. 调节阀选择的时候，应考虑以下方面 1） 调节阀的尺寸

式安全栅、变压器隔离式安全栅B按作用方式的不同可分（1）输入式（检测端）安全栅（2）输出式（操作端）安全栅

齐纳式安全栅优点：采用的器件少体积小价格便宜；二极管过载能力低且难以解决熔断时间和可靠性之间的矛盾。

变压器隔离式安全栅：由于信号完全浮空，大大增强信号抗干扰能力，提高了控制系统正常运行的可靠性。 变压器隔离式安全栅 2.安全栅的作用及措施

作用：对安全场所的高能量进行限制和隔离，使其不致窜到危险场所。 措施：保证安全场所的不安全火花到不了危险场所。

3. 判断依据：a危险场所不产生非安全火花b安全场所的仪表产生的非安全火花不能流入危险场所。 第八章

1. 所谓单回路控制系统，通常是指一个测量变送器

一个控制器一个执行器一个被控对象所构成的闭环系统，也称为简单控制系统。 2.过程控制系统设计的一般要求

1）过程控制系统是稳定的，且具有适当的稳定裕量。

2）系统应是一个衰减振荡过程，但过渡过程时间要短余差要小。 3.被控参数选择方法 一：选择能直接反映生产过程中产品产量和质量又易于测量的参数作为被控变量，称为直接参数法。二：选择那些能间接反映产品产量和质量又与直接参数有单值对应关系、易于测量的参数作为被控变量，称为间接参数法 正确选择控制参数=正确选择控制通道 4.执行器的选择：当工艺允许有静差、过程容量大，有时延应选择PD（比例微分）调节；当过程容量小负荷变化大，工艺要求无余差、时延小时用比例积分控制器

4.单回路系统控制过程的品质决定于调节器各个参数值的设置；调节器参数的整定三类：理论计算整定法、工程整定法、计算机仿真寻优整定法。

3.串级控制系统-----两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。

4. 串级控制系统的特点：改善了过程的动态特性，提高了系统控制质量、能迅速克服进入副回路的二次扰动

提高了系统的工作频率、串级调节系统的副回路对非线形环节的补偿具有鲁棒性, 能适应负荷和操作条件的变化, 具有一定的自适应能力

4.前馈控制系统的特点：前馈控制的特点：1）前馈控制是一种开环控制；2）前馈控制是一种按扰动大小进行的控制；3）前馈控制的控制规律是由过程特性和扰动通道的特性决定的；4）前馈控制只能抑制可测的而不可控的扰动对被控参数的影响。

例：如图所示的氨冷器，用液氨冷却铜液，要求出口铜液温度恒定。为保证氨冷器内有一定的汽化空间，避免液氨带入冰机造成事故，采用温度――液位串级控制。 1）此串级控制系统的主副被控变量各是什么？

2） 试设计一温度—－液位串级控制系统完成该控制方案（即将图示的氨冷器控制系统示意 3）确定气动调节阀的气开气关形式，并说明原因； 4）确定主副调节器的正反作用。

答1）主被控变量为铜液出口温度，副被控变量为液位。 2）串级控制系统的示意图如下所示：

4）液位控制器作用方向的确定：

当液位升高时，应该关小调节阀，调节阀为气开阀，故液位控制器为反作用； 温度控制器作用方向的确定：

温度对象为“－”作用方向，依据使系统称为负反馈的原则，温度控制器应该为正作用。

测量某高温液体的液位如图所示：请问是否出现零点迁移？若出现零点迁移，说明是正迁移还是负迁移？迁移后的测量范围是多少？(Hm=3m，h1=1m，h2=5m，ρ=0.9kg/m3)。 解： ΔP=p1-p2=ρgH+ρg(h1-h2) =0.9*10*H+0.9*10*(1-5)=9H-36 H=0时 ΔP =-36 (Kpa) H=Hm=3m时 ΔP =9*3-36=-9 (Kpa) 答：出现负迁移，迁移后的测量范围是：-36～-9 KPa