《过程控制与自动化仪表》试卷及答案共2套.docx

试卷四一、填空题（每空1分，共20分）1 .过程控制系统一般运行在两种状态：和。2 .过程控制系统框图中的自动化装置部分由、和三部分组成。3 .在MATLAB中一般有两种传递函数的表示方式，分别是和o4 .测定对象动态特性的实验方法主要有三种：、和5 .系统稳定性的充要条件是。6 .检测仪表的信号传输方式一般有两种，即、<.7 .热电阻是根据原理工作的。8 .表压等于和之差。9 .仪表位号中字母代号PI,"P”表示,T表示,，10 .控制系统安全保护性措施一般有两类：和。二、选择题（每空3分，共30分）1、过程控制系统的主要形式是（）.A.定值控制系统B.随动控制系统C.程序控制系统D.时间控制系统2、单位阶跃信号的拉氏变换式为（）.A.IB.1/s1C.D.ss+a3、阻尼比>l时的振荡环节对单位阶跃的响应为（）A.按指数规律上升B.等幅振荡C.减幅振荡D.单调上升曲线4、PID控制规律指的是（）oA.比例、微分B.比例、积分C.积分、微分D.比例、积分、微分5、标准电动信号是一种（）A.直流电压信号B.直流电流信号C.交流电压信号D.交流电流信号6、对数幅频特性中，高频渐近线为-40dBdec分贝的环节有（）A.惯性B.比例微分C.振荡D.积分7 .家庭常用的温标是（）oA.摄氏温标B.华氏温标C.热力学温标D.国标实用温标8 .不能将压力转换成电量，并进行远距离传输的是（）oA.电容式压力变送器B.扩散硅式压力变送器C.霍尔式压力变送器D.弹簧管压力计9 .液位系统的调节规律，通常选用（）。A.PIB.PDC.PIDD.P10 .FCS的中文含意是：（）A.比例、积分、微分控制B.集散控制系统。C.可编程序控制器D.以上三个都不正确。三、简答题（每题5分，共20分）2.求取下图所示电路的传递函数。（/为输入信号,"为输出信号）> QO+OFui3 .说明流量计和计量表的区别是什么？4 .调节阀的正反作用方式选择依据是什么？四、某最小相位系统的开环对数幅频特性的渐近特性如图所示，试写出系统开环传递函数,并求此系统的相位稳定裕量7。（10分）五、如图所示，为冷却器出口物料温度控制系统示意图。试画出该温度控制系统的方框图，并指出被控对象、被控变量、操纵变量各是什么？若工艺上不允许物料温度太低，试确定控制阀的气开、气关的形式及控制器的正、反作用方式。并简述控制系统的动作过程。（10分）六、画出串级控制系统框图，试说明串级控制中主环和副环的作用。（10分）试卷四答案一、填空题（每空1分，共20分）1 .过程控制系统一般运行在两种状态：动态和稳态.2 .过程控制系统框图中的自动化装置部分由鱼®、执行器和测量变送器三部分组成。3 .在MATLAB中一般有两种传递函数的表示方式，分别是一多项式式和零极点式。4 .测定对象动态特性的实验方法主要有三种：时域测定法、频域测定法和统计研究法。5 .系统稳定性的充要条件是一特征方程的所有根的实部都是负数.6 .检测仪表的信号传输方式一般有两种，即串联型、并联型.8 .表压等于绝对压力和大气压力之差。9 .仪表位号中字母代号PI,"P”表示压力，“I”表示指示。10 .控制系统安全保护性措施一般有两类：硬保护和软保护.二、选择题（每空3分，共30分）1、过程控制系统的主要形式是（A）。A.定值控制系统B.随动控制系统C.程序控制系统D.时间控制系统2、单位阶跃信号的拉氏变换式为（B）。A.1B.1/sD. SC.s+a3、阻尼比>l时的振荡环节对单位阶跃的响应为（D）A.按指数规律上升B.等幅振荡C.减幅振荡D.单调上升曲线4、PlD控制规律指的是（A.比例、A分C.积分、微分5、标准电动信号是一种（D ）0B.比例、积分D.比例、积分、微分B ）A.直流电压信号B.直流电流信号C.交流电压信号D.交流电流信号6、对数幅频特性中，高频渐近线为-40dBdec分贝的环节有（C）A.惯性B.比例微分C.振荡D.积分7 .家庭常用的温标是（A）0A.摄氏温标B.华氏温标C.热力学温标D.国标实用温标8 .不能将压力转换成电量，并进行远距离传输的是（D）A.电容式压力变送器B.扩散硅式压力变送器C.霍尔式压力变送器D.弹簧管压力计9 .液位系统的调节规律，通常选用（D）。A.PIB.PDC.PIDD.P10.FCS的中文含意是：（D）B.集散控制系统。D.以上三个都不正确。A.比例、积分、微分控制C.可编程序控制器三、简答题（每题5分，共20分）1.什么是前馈控制系统？控制器直接根据扰动的大小和方向按照一定的规律进行控制，而不是等到扰动引起被控变量发生变化再控制的控制方式称为前馈控制。2 .求取下图所示电路的传递函数。(如为输入信号，”为输出信号)G(三)='7Uj(s)sCR03 .说明流量计和计量表的区别是什么？流量计是用来测瞬时流量的，计量表是用来测累计流量的。4 .调节阀的气开和气关方式选择依据是什么？依据工艺安全要求。四、某最小相位系统的开环对数幅频特性的渐近特性如图所示，试写出系统开环传递函数,并求此系统的相位稳定裕量7。(10分)由交接频率=0.1rads,得TI=Ios；由交接频率2=20rads,得T2=0.05s;穿越频率c=lrads<,5(0.05j+1)(105+1)=180o-900-arctan(0.05×1)-arctanC0×1)=90°-2.860-84.29°=2.85°五、如图所示，为冷却器出口物料温度控制系统示意图。试画出该温度控制系统的方框图，并指出被控对象、被控变量、操纵变量各是什么？若工艺上不允许物料温度太低，试确定控制阀的气开、气关的形式及控制器的正、反作用方式。并简述控制系统的动作过程。(10分)被控对象:被控变量:操纵变量:冷却器温度冷剂的流量控制阀为气开阀，控制器采用正作用方式。六、画出串级控制系统框图，试说明串级控制中主环和副环的作用。（10分）主环进行慢调细调，副环进行快调粗调。试卷五一、填空题（每空1分，共20分）1 .过程控制系统按是否有反馈环节，可分为和两种。2 .过程控制系统在阶跃响应曲线中主要技术指标有、和o3 .比例环节传递函数G（s）=,惯性环节传递函数G（s）=o4 .过程控制系统的对象可由、和三种简单环节组成。5 .对数频率特性曲线又称为o6 .气动仪表统一使用的模拟气压信号作为仪表间传输的标准信号。7 .热电偶是根据原理工作的。8 .流量的单位一般有两种，分别是和。9 .仪表位号中字母代号TT,第一个字母"T”表示,第二个字母“T”表7Jo10 .串级控制中主控制器常选用控制规律，副控制器常选用控制规律。)°二、选择题（每空3分，共30分）1、过程控制系统中用于表征工艺要求需要达到的目标值的作用量是（A.被控变量B.操纵变量C.设定值D.测量值2、单容无自衡对象具有（）特性。A.微分B.积分C.比例3、欠阻尼是指（）D.惯性A.>lB.<0C.I<<0D.=04、PlD控制规律中的（）可以消除余差。A.比例B.积分C.微分D.比例微分5、热电阻一般采用（）连接。A.一线制B.两线制C.三线制D.四线制6、对数幅频特性中，是与横轴平行的直线的环节是（A.比例B.微分C.振荡D.积分7 .可用于测量小流量、低流速流体的流量计是（）。【椭圆齿轮流量计可采用（A,差压式流量计B.涡轮流量计C.转子流量计8 .控制器采用工程整定时，理想的曲线衰减比为（）。A.2：1B.4：1C.8：1D.16：19 .为了解决前后工序的供求矛盾，使两个变量之间能互相兼顾,A.串级控制B.分程控制C.前馈控制D.均匀控制10. .DCS的中文含意是：（ A.比例、积分、微分控制 C.可编程序控制器B.集散控制系统。D.以上三个都不正确。三、简答题（每题5分，共20分） 1.绘制单回路过程控制系统框图。2.求取下图所示电路的传递函数。（/为输入信号为输出信号）3 .比例度的定义是什么？它与比例作用强弱的关系是什么？4 .调节阀的理想流量特性哪四种？四、某最小相位系统的开环对数幅频特性的渐近特性如图所示，试写出系统开环传递函数。（10分）五、如图所示，为贮罐出口压力控制系统示意图。试画出该压力控制系统的方框图，并指出被控对象、被控变量、操纵变量各是什么？若工艺上不允许物料压力太高，试确定控制阀的气开、气关的形式及控制器的正、反作用方式。并简述控制系统的动作过程。（10分）六、画出前馈控制系统框图，试说明前馈控制与反馈控制的区别。（10分）试卷五答案一、填空题（每空1分，共20分）1 .过程控制系统按是否有反馈环节，可分为开环和闭环两种。2 .过程控制系统在阶跃响应曲线中主要技术指标有公差_、衰减比、上升时间和调整时间.3 .比例环节传递函数G（s）=K,惯性环节传递函数G（s）=。一+14 .过程控制系统的对象可由单容、双容和延迟三种简单环节组成。5 .对数频率特性曲线又称为伯德图。6 .气动仪表统一使用20JOOkPa的模拟气压信号作为仪表间传输的标准信号。7 .热电偶是根据热电效应原理工作的。8 .流量的单位一般有两种，分别是m'/s和kg/so9 .仪表位号中字母代号TT,第一个字母“T”表示温度，第二个字母“T”表示变送。10 .串级控制中主控制器常选用qL控制规律，副控制器常选用，控制规律。二、选择题（每空3分，共30分）1、过程控制系统中用于表征工艺要求需要达到的目标值的作用量是（C）oA.被控变量B.操纵变量C.设定值D.测量值2、单容无自衡对象具有（B）特性。A.微分B.积分C.比例D.惯性3、欠阻尼是指（C）B.<OA.>lC. I <<O4、A.C.5、PlD控制规律中的（比例微分热电阻一般采用（CA. 一线制 B.两线制D.=0B ）可以消除余差。B.积分D.比例微分）连接。C.三线制 D.四线制6、对数幅频特性中，是与横轴平行的直线的环节是（A）A.比例B.微分C.振荡D.积分7 .可用于测量小流量、低流速流体的流量计是（C）。A.差压式流量计B.涡轮流量计C.转子流量计D.椭圆齿轮流量计8 .控制器采用工程整定时，理想的曲线衰减比为（B）。A.2：1B.4：1C.8：1D.16：19 .为了解决前后工序的供求矛盾，使两个变量之间能互相兼顾，可采用（D）A.串级控制B.分程控制10. .DCS的中文含意是：（B ）A.比例、积分、微分控制C.可编程序控制器C.前馈控制D.均匀控制B.集散控制系统。D.以上三个都不正确。三、简答题（每题5分，共20分）L绘制单回路过程控制系统框图。10 求取下图所示电路的传递函数。（的为输入信号，""为输出信号）dt=RCdr拉氏变换后：UO(三)=RCSQ(三)-Uo(s)G/。RCSI,Uj(三)1+RCs11 比例度的定义是什么？它与比例作用强弱的关系是什么？比例度S就是指控制器输入的相对变化量与相应的输出相对变化量之比的百分数。比例度b来衡量比例控制作用的强弱。比例度越小，比例增益越大，余差越小。12 调节阀的理想流量特性哪四种？调节阀的理想流量特性有快开、等百分比、直线、抛物线四种。四、某最小相位系统的开环对数幅频特性的渐近特性如图所示，试写出系统开环传递函数。(10分)(1)确定系统积分或微分环节的个数。因对数幅频渐近特性曲线的低频渐近线的斜率为-2OydB/dec,由图，低频渐近斜率为一4(H3dec,故/=2,系统含有2个积分环节。(2)确定系统传递函数结构形式。由于对数幅频渐近特性曲线为分段折线，其各转折点对应的频率为所含一阶或二阶环节的交接频率，每个交接频率处斜率的变化取决于环节的种类。G=q=0.5处，斜率变化2(W3ec,对应微分环节;G=02=2处，斜率变化一20dBdec,对应惯性环节:G=电=5处，斜率变化-20JBdec,对应惯性环节。因此，所测系统具有下述传递函数G(S)= 2 KMS)52(l + 5)(l + 5)/C(l÷-5).52(1+-5)(1+5)2i其中K待定。(3)低频渐近线方程为1.a(G)=20ln-=201nC-20/In0=20InK-40InG由给定点Q4Q)=(0.5,8),得K=IO故所测系统传递函数为G（S） =10(1+2s)52(1+0.55)(1+0.25)五、如图所示，为贮罐出口压力控制系统示意图。试画出该压力控制系统的方框图，并指出被控对象、被控变量、操纵变量各是什么？若工艺上不允许物料压力太高，试确定控制阀的气开、气关的形式及控制器的正、反作用方式。并简述控制系统的动作过程。（10分）被控对象：容器P被控变量：罐内压力操纵变量：物料输入流量系统框图如下：控制阀是气开阀，控制器是反作用方式。六、画出前馈控制系统框图，试说明前馈控制与反馈控制的区别。（10分）对象前馈控制属于开环控制系统,反馈控制属于闭环控制系统。一种前馈作用只能克服一种干扰。前馈作用只能针对一个测量出来的干扰进行控制，对于其他干扰，由于该前馈控制器无法感知。而反馈控制系统中，只要是影响到被控变量的干扰都能克服。