2012秋过程控制工程试卷A-119641班

南阳理工学院 2012-2013 学年第 1 学期试卷（A卷）

课程：《过程控制工程》

考核方式：（闭卷） 课程性质：_ 专业方向选修课__ 适用对象：11 级自动化专升本

题号 一 二 三 四 五 总分 复核人 满分 12 25 20 19 24 100 得分

评卷人 得分 一、填图及翻译：（每空1分，共 12 分）

下面是液位单回路控制的管道仪表流程图，请在图上标注出如下变量，并写出这些变量的英文。 1扰动变量（英文： ） 2被控变量（英文： ） Qi3控制变量（英文： ） 4操纵变量（英文： ） hLChsp5测量信号（英文： ） Qo6设定值（英文： ）

评卷人 得分 二、计算题（共25分）

1 如下图所示，液位过程的输入量为Q，Q 1，流出量为Q23。液位H为被控变量，A为截面积，并设R1，R2，R3均为线性液阻。（10分） （1）列写过程的微分方程组； （2）画出过程的方框图；

（3）求过程的传递函数Ws)o(s)?H(。

Q1(s)

共6 页 第 1 页

2 下图是过程对象的开环阶跃响应曲线 （1）写出它的传递函数表达式（3分） （2）写出对象增益的计算公式（4分） u(t)u 1 u0 0t y(t)y1 py0 τT tT0T1T2T3

3 某对数特性调节阀的流量变化如下表：（8分）

在开度10%、50%、80%、90%三点如果开度变化10%，请分别计算 （1）直线流量特性流量的相对变化量。 (2) 对数流量特性流量的相对变化量。

共6 页 第 2 页

三、分析题 （共20分）

评卷人 得分 下面是流量对象的临界比例度振荡实验曲线

（1）请标注出临界振荡曲线图、P调节曲线图、PI调节曲线图、PID调节曲线图（8分）。

图1 图2

图3 图4

(2) 临界振荡时的比例增益 Kcmax=0.165 ，振荡周期 Pu=13s，请按Ziegler-Nichols公式分别计算三种控制规律的控制参数（6分）。 Kc Ti Td P调节 PI调节 PID调节

(3) 根据上面的实验曲线，总结P、I、D调节的特点（6分）。

共6 页 第 3 页

评卷人 得分 四、问答题 （共19分）

1 说出前馈控制系统的特点？（8分）

2 下面是完全微分PID运算公式和阶跃响应图 （1）写出不完全微分的PID算式（2分） （2）画出不完全微分的阶跃响应图（2分）

?1? u(t)?Kc?1??Tds?T?e(t)is?

3写出位置式数字PID控制算式（2分）

共6 页 第 4 页

4写出增量式数字PID控制算式（2分）

5说出增量式PID控制算式的优点。（3分）

评卷人 得分 五、设计题 （共24分）

1 下图中的4个串级储罐，水的出口温度?4为被控变量，加热量Q是操纵变量，F1 和?12为干扰。（15分）

（1）在设计串级控制时，最合适的副变量应选择在何处？试与选择向前和向后一个罐的情况相比较。

（2）在工艺图上表示该串级系统，并画出相应的方块图。 （3）确定控制器的正反作用。

共6 页 第 5 页

2 在温度过程控制系统设计中

（1）加热水箱的主回路采用固态继电器控制，PID的控制周期设置为多少？（

（2）这种情况PID控制程序还需要什么程序配合？（1分）

（3）这种控制方式叫做什么方式？（2分）

（4）说出温度信号从传感器—变送器—A/D模块—标度变换的过程（5分）

共6 页 第6 页

1分）