化工仪表及自动化总复习
第一章 自动控制系统基本概念
一、基本要求
1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系； 2. 掌握自动控制系统中常用术语，了解方块图的意义及画法； 3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义；
4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；
5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。
二、常用概念
1. 化工自动化的主要内容
2.自动控制系统的基本组成: 被控对象和自动化装置（测量元件与变送器、控制器、执行器）。 3.被控对象 4. 被控变量 5. 操纵变量 6. 干扰作用 7. 设定值 8. 偏差 9.闭环系统 10.开环系统
11. 控制系统的过渡过程 12. 反馈 13. 负反馈 14.正反馈
三、问答题
1. 控制系统按被调参数的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。 2.在阶跃扰动作用下，控制系统的过渡过程有哪几种形式? 其中哪些形式能基本满足控制要求？
3. 试述控制系统衰减振荡过程的品质指标及其含义。
4. 什么是控制系统的方块图？它与工艺管道及控制流程图有何区别？ 5. 在自动化系统中，仪表符号由哪几部分组成，各表示什么意义？
四、选择题：
1．反馈调节系统（ ）闭环系统。
1
A. 不一定是 B. 肯定不是 C. 肯定是 D、无法判断
2．定值控制系统、程序控制系统、随动控制系统是按什么来划分的（ ）。 A. 按自动调节系统的结构 B. 按自动调节系统的特性 C. 按给定值变化的规律 D. 调节系统的结构
3. 在研究动态特性时可以将( )看作系统对象环节的输入量。
A. 干扰作用； B. 控制作用；C．干扰作用和控制作用； D．测量仪表的信号 4.在下列仪表号位中表示有报警作用的字母为 ( ） A、“C” B、“H” C、“A” D、“I”
5.控制系统在阶跃干扰作用下的几种过渡过程中，那种震荡过程是最希望出现的震荡过程（ ） A、非周期衰减过程 B、衰减震荡过程 C、等幅震荡过程 D、发散震荡过程
6.下列哪些参数不是表示过渡过程品质好坏的指标（ ） A、变差 B、余差 C、最大偏差 D、衰减比 7.关于调节系统方块图的说法，不正确的是（ ）。
A.一个方块代表一个设备； B.方块间的连线代表的是方块间物料关系； C.方块图上的线条及箭头方向不一定与流体流向一致 D.方块间连线只代表信号关系
8.控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫做（ ）。 A.负反馈 B.正反馈 C.前馈 D.回馈 9. 某换热器的温度控制系统（设定值是 40 ℃ ）在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图6所示。则该系统的余差、衰减比、最大偏差是（ ）。 A、1、4: 1、4 B、1、4:1、5 C、1、5:2、5 D、1、5:1、4
五、填空题：
2
1. 自动化装置是由_ _、_ _、_ 等环节组成。 2．描述控制系统的品质指标的参数有 、 和 、 、 等。 六、综合题：
1. 某发酵过程工艺操作温度为（40?2）?C。考虑到发酵效果，控制过程中温度偏离设定值最大不能超过6?C。先设计一定值控制系统，在阶跃扰动系统的最大偏差、衰减比、余差、过渡时间（按被控变量进入?2%新稳态值即达到稳定来确定）和振荡周期等过渡过程指标，并回答该系统能否满足工艺要求？
图5
作业21．某化学反应器工艺规定操作温度为(900士 10)℃。 考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值最大不得超过 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 1-19 所示。试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、超调量、衰减比和振荡周期，并回答该控制系统能否满足题中所给的工艺要求？
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第二章 过程特性及数学模型
一、基本要求
1. 了解建立被控对象数学模型的意义及数学模型的建立方法； 2. 掌握用机理建模的方法，建立简单对象的数学模型； 3. 掌握表征被控对象特性的三个参数——放大倍数K、时间常数T、滞后时间τ的物理意义及其对控制质量的影响； 4. 了解被控对象特性的实验测定方法。 二、常用概念
1. 被控对象的数学模型 2. 通道
3. 被控对象的放大倍数 4. 被控对象的时间常数 5. 被控对象的滞后时间
三、选择题
1.一般认为，经过（ ）时间后，动态过程便结束了。 A. 3T； B. T ； C. 5T； D．10T
2.在描述对象特性参数的滞后时间时,下列说法错误的是（ ）。 A. 传递滞后又称为纯滞后；
B. 容量滞后一般是由于物料和能量传递需要通过一定的阻力引起的；
C. 容量滞后是有些对象在受到阶跃输入后，再经过一段时间时间后被控变量才开始变化；
D. 滞后时间包括可分为容量滞后和纯滞后时间。 四、填空题
1. 目前求取过程数学模型的方法有两种。其中一种是根据过程的内在机理，通过 _和__ _平衡关系，用_ _的方法求取过程的数学模型。 2.描述对象特性的三个参数是 、 和 ，如果时间常数越大，系统的响应速度越 ，系统的稳定性越 。 3.过程特性是指被控过程的 发生变化时，其输出变量随时间变化的规律。
4.由于物料或能量的传递需要通过一定的阻力导致的滞后称为 。 五、综合题：
1. 为了测量某物料干燥筒的对象特性，在T＝0时刻突然将加热蒸汽量从25m3/h增加到28m3/h，物料出口温度记录仪得到的阶跃响应曲线如图所示。试求出该对象的特性。已知流量仪表量程为0～40m3/h，温度仪表为0～200℃
4
图 干燥筒的阶跃响应曲线
作业11.已知一个对象特性是具有纯滞后的一阶特性，其时间常数为5，放大系数为10，纯滞后时间为2，试写出描述该对象特性的一阶微分方程。
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