7.什么是计算机直接数字控制系统？它有什么特点？
答：直接数字控制系统DDC分时的对被控对象的状态参数进行测试，并根据测试的结果与给定值的差值，按照预先制定的控制标法进行数字分析，运算后，控制量输出直接作用在调节阀等执行机构上，使各个被控参数保持在给定值上，实现对被控对象的闭环自动调节。
特点：优点是1.计算机完全代替了模拟调节器，实现几个甚至更多的单回路PID控制。2。较易实现其他新型控制规律的控制，如串级控制，前馈控制，自动选择性控制。3。将显示，记录，报警和给定值设定等功能集中在操作控制台上，操作方便。
缺点：要求工业控制计算机的可靠性提高，否则会直接影响生产的正常运行。 8．DDC的基本算法有哪些？各有什么优缺点？
答：DDC的基本算法分为两种：理想PID算法和实际PID算法。其中理想PID算法包括：位置式，增量式和速度式；实际PID算法有：位置式，增量式和速度式。
理想算法中，位置式算法容易产生累积误差，若该项值很大时，调节缓慢，发生积分饱和，对控制调节不利，且受到计算机字长的限制，当超过字长时，引起积分丢失现象。增量式算法无此缺点，而且系统进行手动和自动切换时，增量式PID由于执行元件保存了过去的位置，因此冲击较小，即使发生故障时，也由于执行元件的寄存作用，仍可保存元件位，对被控制过程的影响较小。但是理想算法存在自身不足，而且具体工业过程的控制有一定的特殊性，故采用实际PID算法，有较强的干扰抑制能力。 9．试列出一些改进的PID算法，并分析其改进特点及适用场合
答：改进的PID算法有：（1）带有死区的PID控制——当控制偏差在某个阀值以内时，系统不进行调节；当超过这个阀值时，系统按照PID进行调节，表示为
?p(k)...当|e(k)|?B,PID控制动作?p(k)???
0.........当|e(k)|?B，无控制输出值?? 式中B为阀值，O-B的区间称为死区。
该控制方式适用于要求控制作用尽可能少变动的场合，如在中间器皿的液面控制。（2）饱和作用的抑制（A）PID位置算法的积分饱和作用机器抑制——采用遇限削弱积分法和积分分离法。（B）PID增量算法的饱和作用及其抑制（C）干扰的抑制——四点中的差分法。该控制方式适用于可能出现饱和效应的场合，即控制量因受到执行元件机械和物理性能的约束而限制在有限范围以内，Umax<=U<=Umax，控制器执行的控制量不再是计算值。︱△U︱<=△Umax.
10．在计算机控制系统中，采样周期是如何确定的？为什么执行器响应速度较慢时对采样周期可适当选大一些？
答：采样周期的选择主要从以下几个方面来考虑：1。从对控制质量的要求考虑，采样周期小一些，控制效果好。2。从被控制对象的动态特征考虑，若对象的反应速度快，选用较短的采样周期；如果对象的反应速度慢，则选用较长的采样周期。3。从执行机构的要求考虑，有时需要计算机输出的控制信号保持一定的时间宽度，为使执行机构能够按预期的调节规律运作，则采样周期可选长一些。4。从抗干扰的要求看，希望采样周期短些。5。从计算机的工作量和每个控制回路的成本看，希望采样周期大些。
综上所述，必须根据拘役情况和主要的要求作出选择，当执行器相应速度较慢时，采样周期应适当选大些，以保证执行器能够实现预期的调节规律。
11．已知模拟调节器的传递各数G（S）=（1+0.17S）/0.085S，现在要用数字PID算法来实现，试分别写出相应的位置式和增量式PID算法表达式，设采样周期为To=0.2S.
解：由G（S）=
1?0.17s，可得：Kp=1 TI0.085s=0.17 TD=0.085
T?位置式 u(k)= Kp{e(k)+
TI代入 T=0.2
?e(i)?i?0kTD[e(k)?e(k?1)]} T0.2k0.085e(i)?[e(k)?e(k?1)]} ? u(k)= {e(k)+?0.17i?00.2增量式：
?u(k)= Kp[e(k)?e(k?1)]+KIe(k)?KD[e(k)?2e(k?1)?e(k?2)]
其中：KI?KpTD1?0.085T1?0.2? KD?Kp ?T0.2TI0.171?0.21?0.085e(k)?[e(k)?2e(k?1)?e(k?2)] 0.170.2? ?u(k)= [e(k)?e(k?1)]+
12．计算机控制系统的设计有哪些基本原则？其设计步骤是怎样的
答：计算机控制系统设计的基本原则：1。系统操作性能好——使用方便和维修方便。2。可靠性高。3。通用性好，便于扩充。4。实时性强——表现在时间驱动和时间驱动能力上。5。设计周期短，价格便宜。
设计步骤：1.确定系统整体控制方案：确定系统整体控制方案；确定系统的构成方式；现场设备选择;2.确定控制算法;3.系统硬软件的设计:4.系统调试。 13．如何提高计算机控制系统的可靠性？有哪些方法途径？
答：为了提高计算机控制系统的可靠性和可维护性，常采用提高元器件的可靠性，设计系统的冗条技术，采取抗干扰措施，采用故障诊断和系统恢复技术以及软件可靠性技术等。
常用的冗条系统——并联系统，备用系统，表决系统。抗干扰措施——电磁干扰的屏蔽；隔离技术；共模输入法；电源系统的干扰抑制；布线的防干扰；接地设计；软件的抗干扰措施。 14．过程控制系统所处的干扰环境是极其恶劣的，试阐述它所受的干扰有哪些？
答：干扰分为3类：（1）空间感应干扰，它以电磁感应形式进入系统的任何部件和线路（2）类干扰是通过对通道的感应，传输结合，地线联系进入通道部分的干扰（3）电网的冲击波通过变压器结合系统进入电源系统而传到各个部分的。
15．共模干扰与串模干扰个有什么特点，它们是如何进入系统造成干扰的？
答：在计算机控制系统中，由于对象，通道装置比较，通道与被测信号之间往往要长线连接，由此造成了被测信号地线和主机地线之间存在一定的电位差，它作为干扰，同时施加在通道的两个输入端上，称为共模干扰。
共模干扰的抑制措施：采用高共模抑制比的差动放大器，采用浮地输入双层屏蔽放大器，光电隔离，使用隔离放大器。
16．长线传输干扰为什么不可避免，如何加以抑制？
答：在计算机控制系统中，由于对象，通道装置比较分散，通道与被测信号之间望完要长线连接，由此造成了被测信号地线和主机地线之间存在一定的电位差，它作为干扰，同时施加在通道的两个输入端上，称为共模干扰。
共模干扰的抑制措施：采用高共模抑制比的差动放大器，采用浮地输入双层屏蔽放大器，光电隔离，使用隔离放大器。
17．模拟地与数字地为何必须严格分开？
答：模拟地是作为A/D转换，前置放大器，比较器等模拟信号传递电路的零电位；数字地即逻辑地，主要是指TTL或CMOS印刷电路板的地端，作为数字逻辑的零位。
18．在计算机控制系统中，常用的抗干扰措施有哪些？分析合理接地的重要性。
答：抗干扰措施——电磁干扰的屏蔽；隔离技术；共模输入法；电源系统的干扰抑制；布线的防干扰；接地设计；软件的抗干扰措施。
接地问题在计算机实时控制系统抗干扰中有重要地位，接地不当，将引入干扰。接地设计目的在于消除各电路电流流径一个公共地线阻抗时所产生的噪音电压，避免受磁场和地电位差的影响，即不使其形成地环路，使屏蔽和滤波有环路，确保系统安全。
19．可偏程序调节器与普通模拟仪表相比有哪些异同及优点？
答：可偏程序调节器是一种可以由用户编制程序，构成各种控制方式的数字化仪表，它以微处理器为运算控制的核心，是单元组各式仪表向微机化发展和计算机控制向分散化发展两者相结合的方向，具有逻辑控制，计时，计数，分支以及子程序等顺序控制功能，又有数字运算，数据处理，模拟量调节，操作显示以及联网通信等各种功能。
特点：1。编制程序简单。2。控制系统简单，通用性强。3。抗干扰能力强，可靠性高。4。体积小，维护方便。5。缩短了设计，施工，投产调试周期，应用前景广阔。 20．可编程序调节器由哪些部分组成的？各部分的主要作用是什么？
答：可遍程序调节器有四部分组成：1。输入，输出部件；是PC与被控设备连接起来的部件。2。中央处理器，是PC的大脑，处理和运行用户程序，监控中央处理机和输入输出部件的状态，并作出逻辑判断。3。电源部件，是将交流电源转换成供PC的微处理器，存储器等电子电路工作所需要的直流电流，是PC能正常工作。4。编程器，是PC最重要的外围设备，PC需要编程器输入，检查，修改，调试用户程序，也可在线监视PC的工作情况。
21．试简述可编程序调节器的基本工作过程。
答：可编程序调节器的工作过程有三部分：①输入采样—即读状态信息。 ②程序执行—通过CPU中的运算器对读入的输入信号进行逻辑运算。
③输出刷新—当所有的指令执行完毕时，集中把输出状态寄存器的状态通过输出部件转换成被控设备所能接受的电压或电流信号，以驱动被控设备，使之完成预定的任务。
第六章典型过程控制系统应用方案
1.离心式压缩机防喘振的控制方案有什么特点?
答: 压缩机防喘振的控制方案分为固定极限流量法和可受流量极限流量法,固定极限流量法是控制压缩机的入口流量不低于某一不受的极限值,以防止喘振现象的产生.该方案结构简单,运行安全可靠,投资费用少,但产生喘振现象的流量极限值统统与压缩机的转速有关.因此当压缩机的转速不是衡值时,不宜采用次方案,当压缩机的转速可变时,进入喘振区的极限流量也是变化的.这个极限流量可以根据压缩机的安全操作线经计算得到,可变极限流量法就是控制压缩机的入口流量,使之不低于由计算得到的流量极限值,以防止喘振现象的发生.该方案要根据现场数据来计算流量的极限值.较麻烦,而且当安全操作线的方程不相同时,有不同的计算方法和相应的控制方案.但这种方案在压缩机的转速不恒定,负荷需要变动的场合下,使用较可靠较经济.
2.单回路控制系统的主要应用场合有哪些?
答:单回路控制系统通常是指由一个被控对象,一个检测元件及传感器或变速器,一个控制器和一个执行器所构成的单闭环控制系统,主要应用于控制负荷变化较小的被控对象,被控对象的动态特性易于控制工艺对调节质量的要求不高时,可选用单回路控制系统.
3.为什么选择控制参数时要从分析过程特性入手?怎样选择一个可控性良好的量作为控制参数? 答:在生产过程中,存在着各种各样的被控对象.这些对象的特性各不相同,有的较易操作,工艺变量能够控制的比较平稳,有的却很难操纵,工艺变量容易产生大幅段波动,容易越出工艺允许的范围,只有充分了解和熟悉对象特征,才能使工艺生产在最佳状态下运行,因此,在控制系统设计时,首先必须充分了解被控对象的特征,掌握他的内在规律,才能选择合适的被控变量,操纵变量. 被控变量的选择原则:
(1) 信号可直接测得,测量变送环节的滞后小.
(2) 可选择与之有单质函数关系的间接参数(当不能直接获取时) (3) 独立变量
(4) 考虑工艺合理性及当前仪表性能 操纵变量的选择原则: (1).考虑工艺合理性
(2)考虑被控对象特征:使被控对象控制通道的放大系数较大,时间常数较小,纯滞后时间越小越好.使被控对象干扰通道的放大系数尽可能小,时间常数越大越好. 4.化学反应里对自动控制有什么基本要求? 答:基本要求有以下几个方面:
①控制指标—根据进行的反映不同,指标选择不同,如反应转化率,产品的质量,产量等直接指标或T.P ②物料平衡和能量平衡,以使反映能正常进行
③约束条件:保证反应里能安全正常操作所要求的条件 ④尽可能将干扰作用排除在反应之前,以保证产品质量. 5.为什么大多数反应器的主要被控量都是温度？
对于大多数反映皿来说,其控制要求是在一定的约束条件和保持物料平衡的情况下,使反映皿的生成物的质量指标符合一定的要求,化学反应皿的质量指标一般指反应的转化率或反映生成物的规定浓度,但是转化率或产物浓度一般不易直接测量,所以要寻找与转化率或产物浓度有一定关系的间接质量指标,对于化学反应皿,一般总伴随有热效应,不是吸热就是放热,所以温度量最能够表征转化率或产物浓度的间接控制指标,如果再辅以压力和处理量等控制系统,即可保证反映皿的正常操作.
以温度作为被控变量,由于温度较宜测量,且影响温度的变量教多,给选择操纵变量提供了方便条件,故较宜构成相应的温度控制系统,但有时以温度作为间接控制指标,并不能保证质量稳定,当有干扰作用时,转化率和反映生成物组合等仍会受到影响,特别是在有些反映中,温度与生成物组合间不完全是单值关系,这就需要不断根据情况去改变温度控制系统的给定值,在有催化剂的反映皿中由于催化剂的活性变化,温度给定值也要随之改变
6．生产过程一般对换热器控制系统有什么要求？ 答：生产过程对换热器控制系统的要求有以下几点： ①. 被控变量要求是冷却介质（被加热介质）的出口温度；
②. 加热介质是废热热源时，为了节省能量，要求最大限度地加以利用，所以一般不对其流量进行调节，
而是调节被加热介质的流量。
③. 对于两侧均无相变化的换热器的控制，要稳定被加热介质的出口温度。可以通过改变载热体自身流
量，改变载热体旁路流量，改变被加热介质自身流量，改变被加热介质的旁路流量。
④. 当邮箱便是，如蒸气冷凝，其控制方案可以通过改变加热蒸汽流量或改变冷凝水排出量来维持被加热
介质出口温度的稳定。 补：
1. 已知阀的最大流量Qmax?100m3/h，可调范围R=30。试分别计算在理想情况下阀的相对行程为
?L?0.1，0.2，0.8，0.9时的流量值R，并比较不同理想流量特性的控制阀在小开度时的流量变化
情况。
（1） 直线流量特性； （2） 等百分比流量特性。
解：（1）根据直线流量特性的相对流量与相对行程之间的关系：
Q1??[1?(R?1)] QmaxRL分别代入：Qmax?100m3/h ，R=30，
?L?0.1，0.2，0.8，0.9等数据，可计算出在
相对行程为0.1，0.2，0.8，0.9时的流量值。
Q0.1?13m3/h，Q0.2?22.67m3/h，Q0.8?80.67m3/h，Q0.9?90.33m3/h
（2）根据直线流量特性的相对流量与相对行程之间的关系：
??1Q?RL Qmax代入数据得：
Q0.1?4.68m3/h，Q0.2?6.58m3/h，Q0.8?50.65m3/h，Q0.9?71.17m3/h
由上述数据可得，对于直线流量特性的控制阀，相对行程有10%变化到20%时，流量变化值为：
22.67?13?100%=74.4%；相对行程由80%变化到90%时，流量变化的相对值为
1390.33?80.67?100%=12%，由此可见，对于直线流量特性的控制阀，在小开度时，行程变化了10%，
80.67流量就在原有基础上增加了74.4 %，控制作用很强，容易使系统产生振荡；在大开度时（80%处）。行程同样变化了10%，流量只在原有基础上增加了12%.控制作用很弱，控制不够及时，有力，这是直线流量特性控制阀的一个缺陷。
对于等百分比流量特性的控制阀，相对行程由10%变为20%时，流量变化的相对值为
71.17?50.65?100%=40%；相对行程由80%变为90%时，流量变化的相对值为
50.6571.17?50.65?100%=40%。故对于等百分特性控制阀，不管时小开度或大开度时，行程同样变化了
50.6510%，流量在原来基础上变化的相对百分数量相等的。故取名为等百分比流量特性。具有这种特性的控制