1、什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？过程控制系统：一般指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成分等这样一些变量的系统。

组成：过程控制系统=检测和控制仪表+被控过程2、过程控制的主要任务是什么？过程控制有哪些特点？任务：对生产过程中的重要参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化。

特点：1.控制对象复杂、控制要求多样2．控制方案丰富3．控制对象大多属于慢过程4．大多数工艺要求定值控制5．大多使用标准化的检测、控制仪表及装置。

3、过程控制系统的分类？按设定值的形式分类：1）定值控制系统——设定值恒定不变。

2）随动控制系统——设定值随时可能变化。

3）程序控制系统——设定值按预定的时间程序变化。

按系统的结构特点分类：1）反馈控制系统（闭环控制系统）2）前馈控制系统（开环控制系统）3）复合控制系统4、什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？稳态—把被控变量不随时间变化的平衡状态称为系统的稳态（静态）。

静态特性—静态时系统各环节的输入输出关系。

动态—把被控变量随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。

动态特性—在动态过程中系统各环节的输入输出变化关系。

静态特性和动态特性都是反映被控参数与控制变量之间的关系，不同点是一个处于静态一个处于动态过程，而这两种过程又是控制系统正常运行中的两种不同状态，只有综合两种性能指标才能反映出一个系统的特性与品质。

5、为什么常选用阶跃信号进行系统分析？阶跃信号的输入突然，对被控变量的影响也最大。

如果一个控制系统能够有效地克服这种干扰，那么对其它比较缓和的干扰也能很好地克服。

阶跃信号的形式简单，容易实现，便于分析、实验和计算。

故更多使用阶跃信号。

6、什么是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？控制规律是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。

基本控制规律有：位式控制、P调节、PI调节、PD调节、PID调节。

7、什么是调节器的正反作用？正作用：偏差=测量值—给定值（控制器的输出信号u随被控量的增大而增大）反作用：偏差=给定值—测量值（控制器的输出信号u随被控量的增大而减小）8、什么叫调节阀的理想流量特性和工作流量特性？常用的调节阀理想流量特性有哪些？固有（理想）流量特性：在将控制阀前后压差固定时得到的流量特性称为固有流量特性。

它取决于阀芯的形状。

（1）直线特性（2）等百分比特性（3）快开特性（4）抛物线特性工作流量特性：在实际的工艺装置上，调节阀由于和其他法门、设备、管道等串联使用，阀门两端的压差随流量变化而变化，这时流量特性称为工作流量特性。

9、什么叫气动调节阀的气开式与气关式？其选择原则是什么？气开式：无压力信号时阀门全闭，随着压力信号增大，阀门逐渐开大的气动调节阀。

气关式：无压力信号时阀门全开，随着压力信号增大，阀门逐渐关小的气动调节阀。

选择原则：从工艺生产安全考虑，一旦控制系统发生故障，信号中断时，调节阀的开关状态应能保证工艺设备和操作人员的安全。

1）人身安全、系统与设备安全原则；2）保证产品质量原则；3）减少原料和动力浪费的经济原则；4）基于介质特点的工艺设备安全原则。

10、比例控制为什么会产生余差？由于比例控制器的输出信号y与输入信号偏差e成比例关系，y=Kp·e可知，为了克服扰动的影响，控制器必须有输出变化量，而对于比例控制，只有在偏差不为零时，控制器输出变化才不为零，所以比例控制会一直存在余差。

11、比例控制器的比例度对控制过程有什么影响？调整比例度时要注意什么问题？控制器的比例度P越小，它的放大倍数Kp就越强，它将偏差放大的能力越强，控制力也越强，反之亦然。

比例控制作用的强弱通过调整比例度P实现。

比例度不但表示控制器输入输出间的放大倍数，还表示符合这个比例关系的有效输入区间。

因为仪表的量程是有限的，超出量程的比例输出是不可能的。

所以，偏差的变化使控制器的输出可以变化全量程，避免控制器处于饱和状态。

12、为什么积分控制能消除余差？积分控制作用的输出变化量y是输入偏差e的积分。

当有偏差存在时，输出信号将随时间增大或减小，当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上，因而积分控制器组成控制系统可以达到无余差。

13、试写出比例、积分、微分三作用控制规律的特点？为什么积分微分不能单独使用？比例控制的特点：控制及时、反映灵敏。

偏差越大，输出的控制作用越强。

控制结果存在静差。

因为，如果被调量偏差为零，调节器的输出也就为零。

积分控制的特点：积分作用具有保持功能，故积分控制可以消除余差。

积分输出信号随着时间逐渐增强，控制动作缓慢，故积分作用不单独使用。

微分控制的特点：微分作用能超前控制，改善动态特性。

微分对静态偏差毫无控制能力。

当偏差存在，但不变化时，微分输出为零，因此不能单独使用。

14、PID调节器中，P、TI、TD分别具有什么意义?P太小，则Kp太大，比例作用太强，不稳定。

比例控制可以加快响应速度。

Ti越小，积分作用越强；Ti越大，积分作用越弱。

若Ti取无穷大，则积分作用消失。

积分作用可以消除稳态偏差。

Td越大，微分作用越强，Td取0时，微分作用消失。

微分作用可以改善动态特性15、过程控制系统方案设计的基本要求？主要内容？步骤？基本要求：安全性、稳定性、经济性。

主要内容：控制系统方案设计、工程设计、工程安装和仪表调校、调节器参数整定。

步骤：1）熟悉和理解生产对控制系统的技术要求与性能指标；2）建立被控过程的数学模型；3）控制方案的确定；4）控制设备选型；5）实验验证16、被控参数的选择原则？首先考虑选择对产品产量和质量、安全生产、经济运行和环境保护具有决定性作用、可直接测量的工艺参数为被控参数；当直接参数不易测量，或其测量滞后很大时，应选择一个易于测量，与直接参数有单值关系的间接参数作为被控参数；同时兼顾工艺上的合理性和所用仪表的性能及经济性。

17、控制变量的选择？1）控制变量应是可控的；2）应通过合理选择控制变量，使控制通道的放大系数Ko大、时间常数To小、纯滞后时间越小越好。

3）应使干扰通道的放大系数Kf尽可能小、时间常数Tf尽可能大。

扰动引入系统（控制通道）的位置要远离被控参数，尽可能靠近调节阀。

4）被控过程存在多个时间常数，在选择设备及控制参数时，应尽量使时间常数错开，使其中一个时间常数较大。

5）考虑工艺的合理性与生产效率及生产过程的经济性。

18、变送器的选择？1）按照工艺要求，首先确定传感器与变送器合适的测量范围与精确等级。

2）尽可能选择时间常数小的传感器、变送器。

3）合理选择检测点，减小测量纯滞后。

4）测量信号处理。

需要校正和补偿、抑制噪声、线性化处理。

19、调节阀的选择原则？1）调节阀结构的选择；2）气开式与气关式的选择；3）调节阀的流量特性选择；4）调节阀口径的选择20、串级控制系统有哪些特点？应用场合？副参数的选择与副回路设计应遵循的原则？特点：①对进入副回路的干扰有很强的克服能力；②改善了被控过程的动态特性，提高了系统的工作频率；对进入主回路的干扰控制效果也有改善；③对负荷或操作条件的变化有一定自适应能力。

原则：1）主副参数有对应关系2）副参数的选择必须使副回路包含变化剧烈的主要干扰，并尽可能多包含一些干扰3）副参数的选择应考虑主、副回路中控制过程的时间常数的匹配，以防“共振”的发生4）应注意工艺上的合理性和经济性。

22、简述前馈的工作原理？特点？局限性？工作原理：当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控制器，根据扰动量的大小改变控制变量，以抵消扰动对被控参数的影响。

特点：①前馈控制器是按是按照干扰的大小进行控制的，称为“扰动补偿”。

如果补偿精确，被调变量不会变化，能实现“不变性”控制。

②前馈控制是开环控制，控制作用几乎与干扰同步产生，是事先调节，速度快。

③前馈控制器的控制规律不是PID控制，是由对象特性决定的。

④前馈控制只对特定的干扰有控制作用，对其它干扰无效。

局限性：①实际工业过程中的干扰很多，不可能对每个干扰设计一套控制系统，况且有的干扰的在线检测非常困难。

②前馈控制器的补偿控制规律很难精确计算，即使前馈控制器设计的非常精确，实现时也会存在误差，而开环系统对误差无法自我纠正。

23、大滞后过程Simth预估补偿控制工作原理及局限性？原理：按照对象特性，设计一个模型加入到反馈控制系统，提早估计出对象在扰动作用下的动态响应，提早进行补偿，使控制器提前动作，从而降低超调量，并加速调节过程。

局限性：1）调节器可及时测到在干扰影响下出现的偏差，但控制信号要滞后τ时段后才能发挥作用，所以对干扰抑制的效果并不理想。

2）统对补偿模型的误差十分敏感，补偿效果取决于补偿器模型的精度。

24、什么是比值控制系统？常用的比值控制方案？实现两个或多个参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。

方案：1）开环比值控制系统2）单闭环比值控制系统3）双闭环比值控制系统4）变比值控制系统25、什么是均匀控制？其目的和要求？特点？与串级的区别？为了解决前后工序控制的矛盾，达到前后兼顾、协调操作，使前后工序的控制参数均能符合要求而设计的控制系统称为均匀控制系统目的：均匀控制应通过对两个变量同时兼顾的控制方案，使两个互相矛盾的变量相互协调，都能满足各自的的工艺要求。

特点：（1）两个被控变量在控制过程中都是缓慢变化的。

（2）前后互相联系又互相矛盾的两个变量应保持在所允许的范围内波动。

区别：控制器选择为P，控制器参数比例带特别大，要求参数缓慢变化。

26、什么是分程控制？特点？哪些类型？在分程控制系统中，一个控制器的输出信号被分割成几个行程段，每一段行程各控制一个调节阀。

特点：一个控制器输出到两个或多个执行机构。

类型：①调节阀同向动作的分程控制系统；②调节阀异向动作的分程控制系统27、什么是选择性控制？选择性控制系统就是能根据生产状态自动选择合适的控制方案的控制系统。

系统设有有多个控制回路，由选择器根据设计的逻辑关系选通某个控制回路。

28、什么是解耦控制系统？通过采取措施，把相互关联的多参数控制过程转化为几个彼此独立的控制系统。

把这样的系统称为解耦控制系统（或自治控制系统）。