1、習題課一、 選擇題、1. 構成自動控制系統(tǒng)需要滿足下列哪個條件?（ ）A、閉環(huán)負反饋 B、 開環(huán)負反饋 C、閉環(huán)正反饋2.多數(shù)情況下，人們最希望自動控制系統(tǒng)在干擾作用下能夠得到（ ）型的過渡過程。A. 衰減振蕩 B. 非周期振蕩 C. 等幅振蕩 D. 發(fā)散振蕩3.在管道上安裝孔板時，如果將方向裝反了會造成：( )A 差壓計指示變小 B、差壓計指示變大 C、差壓計倒指示 D、 對差壓計指示無影響4.自動控制系統(tǒng)中，通常用（）表示液位控制器。A、PC B、LC C、TC D、FC5.在熱電偶的冷端溫度補償方法中，下列那些是不需要儀器或設備的補償方法（ ）A保持冷端溫度為零的方法 

2、0;  B 補償電橋法C冷端溫度修正方法 D補償熱電偶法6下列流量計中不屬于速度型流量計的有（）A、電磁流量計 B、橢圓齒輪流量計 C、渦輪流量計 D、轉子流量計7.（）表示流體通過控制閥的最大能力的參數(shù)A、可調(diào)比 B、流量系數(shù)KV C、相對流量 D、相對開度8.關于用熱電偶與補償導線配接進行溫度測量時，以下說法不正確的是（）A、熱電偶與補償導線應該配接 B、補償導線也有極性 C、采用了補償導線后可以不進行冷端溫度補償D、在一定溫度范圍內(nèi)，熱電偶與補償導線有近似相同的熱電特性9.電接點信號壓力表屬于（ ）壓力計。A. 液柱式 B. 彈性式 C. 電氣式 D. 活塞式10.自動電子平衡

3、電橋，當熱電阻短路時，指針會（ ）。A. 不動 B. 移向始端 C. 移向終端 D. 反向指示11.采用DDZ-差壓變送器測量敞口容器的液位，若被測液位在測量下限時所對應差壓為負數(shù)，則通過（）操作，可以使得儀表的輸出在測量下限時仍然為4mA。A、負遷移 B、正遷移 C、無遷移 D、無法確定12（ ）存在純滯后，通常不影響控制質(zhì)量。A、控制通道 B、測量元件 C、變送器 D、干擾通道13 （ ） 流量特性的控制閥在小開度時控制平穩(wěn)緩和，在大開度時控制靈敏有效。A-快開特性 B-直線特性C-拋物線特性 D-等百分比（對數(shù)）特性14.用K分度號的熱偶和與其匹配的補償導線測量溫度。但在接線中把補償導線

4、的極性接反了，則儀表的指示（ ）A.偏大、 B.偏小、 C.可能大,也可能小,要視具體情況而定。15.調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關型式應根據(jù)下列哪個條件來確定?（ ） A、生產(chǎn)的安全 B、流量的大小 C、介質(zhì)的性質(zhì)二、填空題：1干擾是指 2被控對象是指 3被控變量是指 4工藝變量通常分為 ， ， 三大類；5直接變量是指 6間接變量是指 7安全變量是指 8給定值是 ，它反映的是 9操作變量是指 10偏差 11閉環(huán)控制系統(tǒng)通常包括 定值控制系統(tǒng) 隨動控制系統(tǒng) 程序控制系統(tǒng) 三類。12定值控制系統(tǒng)是指 13隨動控制系統(tǒng)是指 14程序控制系統(tǒng)是指 15偏差產(chǎn)生的原因通常分為 三個方面。16閉環(huán)控制系統(tǒng)通常是由

5、被控對象 測量變送裝置 控制器和執(zhí)行器 四個部分組成。17檢測元件和變送器的作用是 ；比較機構的作用是 ；調(diào)節(jié)裝置的作用是 ；執(zhí)行器的作用是 。18自動控制系統(tǒng)中流動的是 信號 。19LC表示的是 ；L是指 ；C是指 。20自動控制系統(tǒng)的靜態(tài)是指 ；動態(tài)是指 ；過渡過程是指 ；21干擾的理想形式有 ；22過渡過程的主要形式有 23定值控制系統(tǒng)衰減比通常規(guī)定在 范圍內(nèi)；隨動控制系統(tǒng)衰減比通常規(guī)定_范圍內(nèi)；24過渡過程的品質(zhì)指標有 ， ， ， 。25控制通道是指 ，干擾通道是指 ；26描述對象特性的三個參數(shù)是指 ， ， ；27KO的含義是 ；一般希望該值 ；Kf的含義是 ；一般希望該值 ；28純滯

6、后產(chǎn)生的原因是 ；容量滯后產(chǎn)生的原因是 ；29絕對誤差是指 ；相對誤差y是指 。30精度不僅和 ，也和 。31儀表的精度通常用 來表示。32儀表等級度值越小，表示儀表精度 ；標準表精度一般為 以上。33工業(yè)生產(chǎn)上，感溫元件通常有 ， 。34熱電偶溫度計由 ， ， 三部分組成；35熱電勢eAB和兩方面因素有關，一是取決于 ，二是 有關。36熱電偶溫度補償方法通常包括 ， ；37熱電偶溫度變送器結構通常分為 ， ， 三部分；38熱電偶的分度表是指 ；分度號是指 ；39在高溫區(qū)通常采用 作為測溫元件，在中、低溫區(qū)通常采用 作為測溫元件；40熱電阻是由 ， ， 三部分組成；41熱電阻溫度變送器結構通常

7、分為 ， ， 三部分；42顯示儀表又叫 ；43“XCZ”中各字母代表的含義，X ，C ，Z ；44“XCT”中各字母代表的含義，X ，C ，T ；45基本控制規(guī)律通常包括 ， ， ， ；46比例控制規(guī)律是研究 ；47比例度的定義式 對單元組合儀表，和kp之間的關系為 48比例度越大表示比例控制作用 ，越小表示比例控制作用 ；49一般工業(yè)用調(diào)節(jié)器的比例度在 范圍內(nèi)；50積分調(diào)節(jié)規(guī)律最大的優(yōu)點是能夠消除 ；51輸入輸出關系符合 關系式的調(diào)節(jié)規(guī)律稱為積分規(guī)律；52積分速度kI的含義是 ，kI越大表示積分作用 ；53微分時間TD的含義是 ，TD越大表示微分作用 ；54氣動執(zhí)行器分為兩部分，分別為 、

8、；55當 時，叫正裝；56當 時，叫反裝；57控制閥的理想流量特性包括 ， ， ， ；58可調(diào)比R的定義式為 ，國產(chǎn)控制閥可調(diào)比R一般為 ；59執(zhí)行器的氣開、氣關選擇的主要依據(jù)是 ；60干擾通道存在純滯后時，對被控變量y 影響；61常用的工程整定方法有 、 、 。 二、問答題：1 過渡過程的基本形式有哪幾種（用圖表示）？簡要闡述其特點；工業(yè)生產(chǎn)一般需要什么類型的過渡過程？2 試闡述下圖所示的溫度控制系統(tǒng)為開環(huán)的原因？3 閉環(huán)控制系統(tǒng)分為哪三類？簡要闡述各類的特點。4 畫出簡單控制系統(tǒng)的方塊圖，并簡要闡述各環(huán)節(jié)的作用。解：a檢測元件和變送器：把被控變量y（t）轉化為測量值z（t），z（t）是統(tǒng)一

9、標準信號。b“O”比較機構：作用是計算偏差e（t）。c調(diào)節(jié)裝置：依據(jù)偏差的大小、正負，按照一定的規(guī)律給出調(diào)節(jié)作用。d執(zhí)行器：接受調(diào)節(jié)器送來的信號p（t）,發(fā)出相關的信號，改變操作變量。5 對下列液位控制對象，試繪圖說明被控變量的變化情況。 解：變化情況如右圖所示：自身有能力達到新的平衡狀態(tài)隨q增大， h增高，隨h增高的增高，Q也隨之變大，最終達到新的平衡6 當輸入流量qi作階躍變化，試繪圖說明被控變量h1、h2的變化情況。解：變化圖線如下：隨著h1的增高，q1會隨之而增大，則h2也會隨之而升高，但是h2開始變化比較緩慢，因為這時h1增加不多；h1增加越高，q1也增加越高，h2的速度會逐漸加快；

10、而h2的升高，也必然導致q0的加大，即最后階段h2的變化呈現(xiàn)平緩趨勢 7 熱電偶冷端溫度為什么必須要進行補償？試簡要說明補償步驟和原理。解：原因：一是冷端和熱端很靠近，所以熱端溫度必然影響到冷端溫度；二是熱電偶在使用過程中，冷端總是暴露在空氣中，冷端溫度必然受到周圍環(huán)境的影響。所以要進行補償。第一：補償導線的使用（解決冷端溫度恒定）；第二：冷端溫度修正法，原理：熱電偶產(chǎn)生的熱電勢為：第三：校正儀表零點法8 什么是“三線制”？引入“三線制”的作用是什么？解：“三線制”：從熱電阻引出三根導線，其中與熱電阻相連的兩根導線分別接入橋路的兩個相鄰橋臂上，第三根導線與穩(wěn)壓電源的負極相連。作用：當環(huán)境溫度變

11、化時，兩根導線電阻同時變化，便可抵消對儀表讀數(shù)的影響。9.結合下圖，簡要說明電子電位差計的工作過程。10.為什么說比例控制作用一定產(chǎn)生余差？說明理由。11.基本控制規(guī)律有哪些？簡要說明、TI、TD對過渡過程的影響。解：基本控制規(guī)律通常包括1）位式控制（主要指雙位控制） ，2）比例控制（P）， 3）積分控制（I） ，4）微分控制（D） ；：比例控制最大優(yōu)點：反映非常迅速，能很快地克服擾動，使系統(tǒng)穩(wěn)定下TI短，積分作用增強，系統(tǒng)振蕩加劇，穩(wěn)定性下降，導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。Td太大，微分作用強，導致系統(tǒng)振蕩；而Td太小或為零，表示微分作用弱或沒有，對系統(tǒng)無影響。12.為什么說等百分比特性又叫對數(shù)特性？與

12、線性特性相比它具有什么優(yōu)點？13.控制通道、干擾通道存在純滯后時，試分別分析它對被控變量的影響。解：如果0=0，操作變量對y(t)的影響如圖中A所示；當純滯后為0時，曲線A平移到B位置，曲線A和C之間的合成就是曲線D，曲線B和C之間的合成為曲線E。很顯然，E和D相比惡化多了。控制通道的純滯后應盡量減少。 當干擾通道存在純滯后時，結論是沒有影響。如下圖，曲線C表示沒有滯后存在，干擾變量對被控變量的影響，當滯后為f時，C平移到C位置。但在f時間內(nèi)，由于y(t)沒有變化，操作變量對y(t)也沒有影響，所以控制結果也一樣，僅僅延遲了滯后時間f三、判斷題21圖5所示是簡單貯槽液位控制系統(tǒng)，為安全起見，貯

13、槽內(nèi)液體嚴格禁止抽空，試在下面兩種情況下，分別確定執(zhí)行器的氣開、氣關型式及控制器的正、反作用。以Qi為操縱變量；以Qo為操縱變量。解：（1）為安全起見，在自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，即沒有控制信號，控制閥應處于關閉狀態(tài)，也就是有氣就開，沒氣就關，所以應當選氣開。(2) 為安全起見，在自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，即沒有控制信號，控制閥應處于打開狀態(tài)，也就是沒氣就開，有氣就關，所以應當選氣關。2.假定在如圖所示的反應器溫度控制系統(tǒng)中，反應器內(nèi)需維持一定溫度，以利反應進行，但溫度不允許過高，否則有爆炸危險。試確定執(zhí)行器的氣開、氣關型式和控制器的正、反作用。3.試確定下圖所示兩個系統(tǒng)中執(zhí)行器的正、反作用及控制

14、器的正、反作用。（a）為一加熱器出口物料溫度控制系統(tǒng)，要求物料溫度不能過高，否則容易分解；（b）為一冷卻器出口物料溫度控制系統(tǒng)，要求物料溫度不能太低，否則容易結晶。四、計算題1. 圖2所示是一反應器溫度控制系統(tǒng)示意圖，工藝要求反應器溫度需要控制，通過冷卻水流量的變化可以達到溫度控制的目的。試畫出該系統(tǒng)的方塊圖，并指出被控對象、被控變量、操縱變量和可能的干擾？現(xiàn)因生產(chǎn)因素的變化，要求反應溫度從開始的120提高到122，當給定值作階躍變化后，被控變量的變化曲線如圖所示，試求該系統(tǒng)的過渡過程的品質(zhì)指標：最大偏差、衰減比和余差。解：被控對象：反應器；被控變量：反應器溫度；操作變量：冷卻水流量；可能干擾

15、：冷卻水溫度變化和物料流量變化； 余差 衰減比 第一個波峰 第二個波峰 2. 為測量某反應器的對象特性，在某瞬間突然將參加反應的反應物的流量從1t/h增加到1.5t/h，這時反應器出口溫度的階躍變化曲線如圖3所示。假設該對象為二階對象（可以看成由一個一階對象和純滯后對象組成），試寫出描述該對象的微分方程（反應物的流量為輸入量，反應器出口溫度為輸出量），并解出反應物的流量作單位階躍變化時反應器出口溫度變化量的函數(shù)表達式。3現(xiàn)用一支鎳鉻銅鎳熱電偶測某換熱器內(nèi)的溫度，其冷端溫度為30，顯示儀表的機械零點在0時，這時指示值為400，則認為換熱器內(nèi)的溫度為430對不對？為什么？正確值為多少度？解：不對，因為此時冷端溫度為30，而儀表的指示值(400)是在儀表的機械零位在0時的值，所以此時儀表指示值不是換熱器的實際溫度。查表可得：。此時電勢即為即查表得4用K熱電偶溫度計測某設備溫度，測得的熱電勢為20mV，冷端（室溫）為25，求設備的溫度？如