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:自动检测，自动保护，自动操纵，自动控制系统 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：对其工艺参数进行控制的机器或设备 4. 被控变量：生产过程需保持恒定的变量 5. 操纵变量：具体实现控制作用的变量
6. 干扰作用：在生产过程中引起被控变量偏离给定值的外来因素 7. 设定值：被控变量的期望值，可固定也可以按程序变化 8. 偏差：给定值与测量值之间的差值
9. 闭环系统：系统的输出被反馈到输入端并与设定值进行比较的系统
10.开环系统：系统的输出被反馈到输入端，执行器只根据输入信号进行控制的系统
11. 控制系统的过渡过程:系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程 12. 反馈:把系统的输出直接或经过一些环节后送到输入端，并加入到输入信号
中的方法
13. 负反馈：反馈信号的作用方向与给定信号相反，即偏差信号为两者之差 （e=x—z）
14. 正反馈：反馈信号的作用方向与原来的信号相同，使信号增强（e=x+z） 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。 答：
定值控制系统：给定值为常数 随动控制系统：给定值随机变化
程序控制系统：给定值按一定时间程序变化 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？ 答：
1.非周期衰减过程2.衰减振荡过程3.等幅振荡过程4.分散振荡过程 1,2能基本满足控制要求，但1进程缓慢，只用于系统不允许震振荡时 3. 试述控制系统衰减振荡过程的品质指标及其含义。
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答：最大偏差：指在过渡过程中，被控变量与给定值的最大差值 超调量B：第一个峰的峰值A与新稳定值之差C B=A-C
衰减比：相邻两个峰值的比 余差：当过渡过程终了时，被控变量所达到的新稳定值与给定值之间的偏差 过渡时间：从干扰作用发生时起，到系统重新建立平衡时止，过渡过程所经历的时间
振荡周期和频率：过渡过程同向两波峰的间隔时间为振荡周期，其倒数为振荡频率
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？
答：由传递方块，信号线，综合点，分支点构成的表示控制系统的组成和作用的图形。每个方块都代表系统中的一个组成部分
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？ 答：1.图形符号：测量点、连接线、仪表 2.字母代号 3.仪表代号
四、选择题：
1．反馈调节系统（ C ）闭环系统。
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（ C ）。 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( C )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 ( C ） 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（ B ） 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 ） 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（ B ）。
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（ B ）。 A.负反馈 B.正反馈 C.前馈 D.回馈
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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（ B ）。 A、1、 4:1、 4 B、1、 4:1、 5 C、1、 3:1、 5、 D、1、 5:1、 4
五、填空题：
1. 自动化装置是由_ 测量元件与变送器 _、_ 控制器 _、_ 执行器 等环节组成。
2．描述控制系统的品质指标的参数有 最大偏差、衰减比 和余差、 过渡时间、 振荡周期等。
六、综合题：（简单！！略） 1. 某化学反应器工艺操作规定温度为（800±10℃）。为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850℃。现运行的控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图所示。
（1）分别求出最大偏差、余差、衰减比、振荡周期（温度进入±2%新稳定值即视为系统已稳定）。 （2） 说明此温度控制系统是否满足工艺要求。
T/°C84581580580072025t/min温度控制系统过渡过程曲线 2. 某化学反应器工艺规定操作温度
为400±2oC，考虑安全因素，调节过程中温度偏离给定值不得超过6oC。现设计运行的温度定值调节系统，在最大阶跃干扰下的过渡过程曲线如图所示。问该过
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