过程控制工程试卷B.docVIP

一、 填空题(每空 1 分，共 20 分) 1. 前馈控制系统的主要结构形式包括：单纯的前馈控制系统、（ ）和（ ）。1. 前馈-反馈控制系统；前馈-串级控制系统 2. 反馈控制系统是具有被控变量负反馈的闭环回路，它是按着（ ）进行控制的； 前馈控制系统是按（ ）进行的开环控制系统。2. 偏差；扰动（干扰） 3. 选择性控制系统的类型包括：（ ）、（ ）和（ ）。3. 开关型；连续型；混合型 4. 常用控制阀的特性为（ ）、（ ）、（ ）、和（ ）特性。4. 线性阀；对数阀（等百分比）；快开阀；抛物线 5. 阀位控制系统就是在综合考虑操纵变量的（ ）、（ ）、（ ）、和（ ）基础上发展起来的一种控制系统。5. 快速性；有效性；经济性；合理性 6. 压缩机的控制方案主要有：（ ）、（ ）和节流。6. 调速；旁路 7. 化学反应器在石油、化工生产中占有很重要的地位，对它的控制一般有四个方面， 分别是：物料平衡控制、（ ）、（ ）和（ ）。7. 能量平衡控制；约束条件控制；质量控制 二、 简答题(每题 6 分，共 30 分) 1. 积分饱和的危害是什么?有哪几种主要的抗积分饱和措施? 1、答：当控制器处于积分饱和状态时，它的输出将达到最大或最小的极限值，该极限值已 超出执行器的有效输入信号范围(对于气动薄膜控制阀来说，其有效输入信号范围一般为20～ 100kPa)。出现这种现象，对控制系统的工作是很不利的。因为当需要该控制器恢复工作状态(在 取代控制系统中，控制器重新被选择器选中)时，它不能马上动作，必须待它的输出退出饱和 区，返回到执行器的有效输入信号范围内后，才能使执行器开始动作。所以取代是不及时的， 这样会对系统的工作带来严重的后果，甚至会造成事故。（4 分） 抗积分饱和的主要方法有限幅法和积分切除法等。（2分） 2. 前馈控制与反馈控制的主要区别有哪些? 2、答：前馈控制与反馈控制的主要区别有以下： 反馈控制 前馈控制 1） 控制的依据 被控变量的偏差 干扰量的大小 2） 检测的信号 被控变量 干扰量 3） 控制作用发生的时间 偏差出现后 偏差出现前 4） 系统结构 闭环控制 开环控制 5） 控制质量 有差控制 无差控制 6） 控制器 通用PID 专用控制器 7） 经济性和可靠性 一种系统可克服多种干扰 对每一种都要有一个控制系统 3. 什么叫比值控制系统?其类型有哪些？ 3、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，称为比值控制系统。通 常为流量比值控制系统，用来保持两种物料的流量保持一定的比值关系。（2 分） 类型有：开环比值、单闭环和双闭环，以及变比值控制等。（4 分） 4. 串级控制系统中副变量应如何选择? 4、答：串级控制系统中副变量的选择原则是： (1)主、副变量间应有一定的内在联系，副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的 变化； (2)通过对副变量的选择，使所构成的副回路能包含系统的主要干扰；（2 分） (3)在可能的情况下，应使副回路包含更多的主要干扰，但副变量又不能离主变量太近； （2 分） (4)副变量的选择应考虑到主、副对象时间常数的匹配，以防“共振”的发生（2 分） 5. 什么是多冲量控制系统?主要应用场合是什么？ 5、答：所谓多冲量控制系统，是指在控制系统中，有多个变量信号，经过一定的运算后，共 同控制一只执行器，以使某个被控的工艺变量有较高的控制质量。（4 分） 多冲量控制系统这个名称主要在锅炉的给水系统控制中应用比较广泛。（2分） 三、 分析题(共 15 分) 图示为油品储罐N2 封分程控制系统。其工作原理为：1）向油罐注油时，排空气； 2）从油罐抽油时，放氮气。根据已知内容确定： 1）控制阀A和B的类型，确定控制器的正、反作用； 2）控制阀A和B的分程区域； 3）画出该系统的方块图，并简述该系统的工作原理。 解：1）控制阀A应选气开阀，则控制器应为反作用，B 阀应选气闭。（3 分） 2）分程区域：为了保证安全，不使贮罐压力过高，能源中断时氮气阀A应该关闭，放空 阀B 打开，所以B阀应在小信号段，A 阀在高信号段。（4 分） 3）系统方块图（4 分） 工作原理：A阀（充N2）采用气开式，B 阀（放空）为气闭式，控制器为反作用。 （1）向油罐注油时P↑→PC↓（0.06MPa） →A阀全关、B阀开→P↓；（2 分） （2）从油罐抽油时P↓→PC↑（0.06MPa）→B 阀全关、A 阀开→P↑。（2 分） 四、 计算题(共 15 分) 在甲烷转化反应中，为了保证甲烷的转化率，就必须保持天然气、水蒸汽和空气之 间成一定的比值（1：3：1.4）。工艺生产中最大负荷为：水蒸气流量的最大值Fsmax=31100 m3/h；空气流量的最大值Famax=14000 m3/h ；天然气流量的最大值