1、過程控制系統與儀表第 1 1 章 思考題與習題1-11-1 過程控制有哪些主要特點為什么說過程控制多屬慢過程參數控制解答： 1 1控制對象復雜、控制要求多樣 2.2. 控制方案豐富 3 3控制多屬慢過程參數控制 4 4定值控制是過 程控制的一種主要控制形式 5 5過程控制系統由規范化的過程檢測控制儀表組成1-1-2 2 什么是過程控制系統典型過程控制系統由哪幾部分組成過程控制系統： 一般是指工業生產過程中自動控制系統的變量是溫度、壓力、流量、液位、成份等這樣一 些變量的系統。組成：參照圖 1-11-1。1-1-4 4 說明過程控制系統的分類方法，通常過程控制系統可分為哪幾類分類方法說明：按所控

2、制的參數來分，有溫度控制系統、壓力控制系統、流量控制系統等；按控制系統所處理的信號方式 來分，有模擬控制系統與數字控制系統；按控制器類型來分，有常規儀表控制系統與計算機控制系統；按控制 系統的結構和所完成的功能來分，有串級控制系統、均勻控制系統、自適應控制系統等；按其動作規律來分， 有比例（P P）控制、比例積分（PIPI）控制，比例、積分、微分（PIDPID）控制系統等；按控制系統組成回路的情況 來分，有單回路與多回路控制系統、開環與閉環控制系統；按被控參數的數量可分為單變量和多變量控制系統 等。通常分類：1 1按設定值的形式不同劃分：（ 1 1）定值控制系統（ 2 2）隨動控制系統3 3）

3、程序控制系統2 2按系統的結構特點分類：（ 1 1）反饋控制系統2 2）前饋控制系統 3 3）前饋 反饋復合控制系統1-1-5 5 什么是定值控制系統在定值控制系統中設定值是恒定不變的，引起系統被控參數變化的就是擾動信號。1-1-6 6 什么是被控對象的靜態特性什么是被控對象的動態特性二者之間有什么關系被控對象的靜態特性：穩態時控制過程被控參數與控制變量之間的關系稱為靜態特性。被控對象的動態特性：。系統在動態過程中，被控參數與控制變量之間的關系即為控制過程的動態特性。二者之間的關系：1-1-7 7 試說明定值控制系統穩態與動態的含義。為什么在分析過程控制系統得性能時更關注其動態特性穩態：對于定

4、值控制，當控制系統輸入（設定值和擾動）不變時，整個系統若能達到一種平衡狀態，系統中各個組成環節暫不動作，它們的輸出信號都處于相對靜止狀態，這種狀態稱為穩態（或靜態）。動態： 從外部擾動出現、平衡狀態遭到破壞、自動控制裝置開始動作，到整個系統又建立新的穩態（達到新的平衡）、調節過程結束的這一段時間，整個系統各個環節的狀態和參數都處于 變化的過程之中，這種狀態稱為動態。在實際的生產過程中，被控過程常常受到各種振動的影響，不可能一直工作在穩態。只有將控制系統研究 與分析的重點放在各個環節的動態特性，才能設計出良好的控制系統。1-81-8 評價控制系統動態性能的常用單項指標有哪些各自的定義是什么解答：

5、單項性能指標主要有：衰減比、超調量與最大動態偏差、靜差、調節時間、振蕩頻率、上升時間和峰值時 間等。衰減比：等于兩個相鄰的同向波峰值之比 n n;yn100%殘余偏差 C：過渡過程結束后，被控參數所達到的新穩態值 y y（）與設定值之間的偏差 C C 稱為殘余偏差,簡稱殘差;振蕩周期 T T:T 45 936(min)A80A1n1 （衰減振蕩），所以系統滿足工藝要求。第 2 2 章思考題與習題2-32-3 某壓力表的測量范圍為 0 010MPa,10MPa,精度等級為級。試問此壓力表允許的最大絕對誤差是多少若用標 準壓力計來校驗該壓力表，在校驗點為 5MPa5MPa 時，標準壓力計上讀數為，

6、試問被校壓力表在這一點上是否符合 1 1 級精度，為什么過渡過程的最大動態偏差：對于定值控制系統,是指被控參數偏離設定值的最大值A A；超調量：第一個波峰值yi與最終穩態值 y y（）之比的百分數調節時間:從過渡過程開始到過渡過程結束所需的時間;振蕩頻率:過渡過程中相鄰兩同向波峰（或波谷）之間的時間間隔叫振蕩周期或工作周期，其倒數稱為振蕩頻率;峰值時間:過渡過程開始至被控參數到達第一個波峰所需要的時間。1-1-1010 某被控過程工藝設定溫度為 900900C，要求控制過程中溫度偏離設定值最大不得超過8080C?，F設計的溫度定值控制系統，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如圖1-41-4 所示

7、。試求該系統過渡過程的單項性能指標：最大動態偏差、衰減比、振蕩周期，該系統能否滿足工藝要求解答：最大動態偏差A A:A 950 C 900 C 50 C衰減比 n n：n950 9005:1910 900最大絕對誤差max=X 1010 =% 1 MPa,MPa,所以不符合要求；2 2）精度為=x 1 1 % =1 1 級，量程為 0 0的表，其最大絕對誤差：MPa,MPa,= MPa,MPa,所以最大誤差符合要求，但是壓力表的最大測量值應2/32/3 儀表量程，否則壓力波動會使測量值超出儀表量程。所以，該表也不符合要求。2-2-1414 某臺空壓機的緩沖器，其工作壓力范圍為，工藝要求就地觀察

8、罐內壓力，并要測量結果的誤差不得 大于罐內壓力的士 5%5%試選擇一塊合適的壓力表（類型、測量范圍、精度等級），并說明其理由。根據題意知：壓力范圍,允許最大誤差：max=X （七 5 5%）=七 MPaMPa1 1）量程確定：應滿足工作最大壓力小于儀表量程的2/32/3 處，即 MPaMPaX 2/32/3 = MPaMPa可以選量程為 0 0 MPaMPa 的彈簧壓力表。2 2）精度等級確定：求出基本誤差，以確定滿足要求的精度等級。max= x( + %)=+ MPaMPa, MPaMPa所以滿足要求。2-2-1 17 7 什么叫標準節流裝置試述差壓式流量計測量流量的原理；并說明哪些因素對差

9、壓式流量計的流量測量有影響1 1）標準節流裝置：包括節流件和取壓裝置。2 2）原理：基于液體流動的節流原理，利用流體流經節流裝置時產生的壓力差而實現流量測量的。3 3）影響因素：P47P47流量系數的大小與節流裝置的形式、孔口對管道的面積比m m 及取壓方式密切相關;2流量系數的大小與管壁的粗糙度、孔板邊緣的尖銳度、流體的粘度、溫度及可壓縮性相關;3流量系數的大小與流體流動狀態有關。008100%3.2%，允許的精度等級為級。綜上分析，選擇量程為0 0 MPa,MPa,精度等級為級的彈簧壓力表。該表的最大絕對誤差:2-2-1919 為什么說轉子流量計是定壓式流量計而差壓式流量計是變壓降式流量計

10、1 1）轉子流量計是定壓式流量計（P P 4747）雖然轉子流量計也是根據節流原理測量流量的，但它是利用節流元件改變流體的流通面積來保持轉子上下 的壓差恒定。所以是定壓式。2 2）差壓式流量計是變壓降式流量計 （P45P45）是基于流體流動的節流原理,利用流體流經節流裝置是產生的壓差實現流量測量的。所以是變壓降式。2-2-2121 橢圓齒輪流量計的特點是什么對被測介質有什么要求1 1）特點：流量測量與流體的流動狀態無關，這是因為橢圓齒輪流量計是依靠被測介質的壓頭推動橢圓齒 輪旋轉而進行計量的。粘度愈大的介質，從齒輪和計量空間隙中泄漏出去的泄漏量愈小，因此核測介質的粘皮愈大，泄漏誤 差愈小，對測

11、量愈有利。橢圓齒輪流量計計量精度高，適用于高粘度介質流量的測量。2 2）對被測介質的要求：不適用于含有固體顆粒的流體 （固體顆粒會將齒輪卡死,以致無法測量流量 ）。 如果被測液體介質中夾雜有氣體時,也會引起測量誤差。2-222-22 電磁流量計的工作原理是什么它對被測介質有什么要求1 1）原理：利用導電液體通過磁場時在兩固定電極上感應出電動是測量流速。2 2）對被測介質的要求：導電液體，被測液體的電導率應大于水的電導率（100cmcm）,不能測量油類或氣體的流量。2-242-24 超聲波流量計的特點是什么超聲波流量計的非接觸式測量方式，不會影響被測流體的流動狀況，被測流體也不會對流量計造成磨損

12、或 腐蝕傷害，因此適用范圍廣闊。2-262-26 用法蘭式差壓變送器測液位的優點是什么測量具有腐蝕性或含有結晶顆粒以及粘度大、易凝固等液體的液位，在膜盒、毛細管和測量室所組成的封 閉系統內充有硅油，作為傳壓介質，使被測介質不進入毛細管與變送器，以免堵塞?？晒澥「綦x罐。2-272-27 試述電容式物位計的工作原理。解答：1 1)積分控制作用的輸出變化量 y y 是輸入偏差 e e 的積分：y丄Tiedt利用電容器的極板之間介質變化時，電容量也相應變化的原理測物位，可測量液位、料位和兩種不同液體 的分界面。2-282-28 超聲波液位計適用于什么場合適合于強腐蝕性、高壓、有毒、高粘性液體的測量。第

13、 3 3 章習題與思考題雙位控制的輸出規律是根據輸入偏差的正負，控制器的輸出為最大或最小。缺點：在位式控制模式下，被控變量持續地在設定值上下作等幅振蕩，無法穩定在設定值上。這是由于雙位控制器只有兩個特定的輸出值，相應的控制閥也只有兩個極限位置，總是過量調節所致。3)3)優點：偏差在中間區內時，控制機構不動作，可以降低控制機構開關的頻繁程度，延長控制器中運動部件的使用壽命。3-3-3 3 比例控制為什么會產生余差 產生余差的原因：比例控制器的輸出信號 y y 與輸入偏差 e e 之間成比例關系:y Kpe為了克服擾動的影響，控制器必須要有控制作用，即其輸出要有變化量，而對于比例控制來講，只有在偏

14、差不為零時，控制器的輸出變化量才不為零，這說明比例控制會永遠存在余差。3-3-4 4 試寫出積分控制規律的數學表達式。為什么積分控制能消除余差3-13-1什么是控制器的控制規律控制器有哪些基本控制規律1 1)控制規律：是指控制器的輸出信號與輸入偏差信號之間的關系。2 2) 基本控制規律：位式控制、比例控制、比例積分控制、比例微分控制和比例積分微分控制。3-23-2雙位控制規律是怎樣的有何優缺點1 1)2 2)2 2）當有偏差存在時，輸出信號將隨時間增大（或減?。?。當偏差為零時，輸出停止變化，保持在某一值上。因而積分控制器組成控制系統可以到達無余差。3-3-5 5 什么是積分時間試述積分時間對控

15、制過程的影響。1 1)y edtTi積分時間是控制器消除偏差的調整時間，只要有偏差存在，輸出信號將隨時間增大（或減?。?。只有當偏 差為零時，輸出停止變化，保持在某一值上。2 2）在實際的控制器中，常用積分時間 TiTi 來表示積分作用的強弱，在數值上，T=1T=1/K Ki。顯然，T T 越小,K Ki就越大，積分作用就越強，反之亦然。3-3-6 6 某比例積分控制器輸入、輸出范圍均為 4 4 20mA20mA,若將比例度設為 100%100%、積分時間設為 2min2min、穩態時輸出調為 5mA5mA,某時刻，輸入階躍增加，試問經過 5min5min 后，輸出將由 5mA5mA 變化為多少

16、丄T115 1 ( 0.2 0.2 5)2(5 0.7)mA3-3-7 7 比例控制器的比例度對控制過程有什么影響調整比例度時要注意什么問題由比例積分公式：y PeTedt分析:依題意:1p丄100%Kp即 K K P P =1,=1, TI= 2 2 minmin , , e e=土;穩態時:y yo= 5 5 mAmA,edt5min5min 后:1 1）控制器的比例度 P P 越小，它的放大倍數Kp就越大，它將偏差放大的能力越強，控制力也越強，反之亦然,比例控制作用的強弱通過調整比例度 P P 實現。2 2）比例度不但表示控制器輸入輸出間的放大倍數，還表示符合這個比例關系的有效輸入區間。

17、一表的量程是 有限的，超出這個量程的比例輸出是不可能的。所以，偏差的變化使控制器的輸出可以變化全量程（16mA16mA）,避免控制器處于飽和狀態。3-83-8 理想微分控制規律的數學表達式是什么為什么常用實際為分控制規律八T de1）yTD；2 2） 由于理想微分運算的輸出信號持續時間太短，往往不能有效推動閥門。實際應用中，一般加以慣性延遲，如圖 3-73-7 所示，稱為實際微分。2 2）積分控制可以達到無余差；但動作緩慢，控制不及時，不單獨使用。3 3）微分控制能起到超前調節作用；但輸入偏差不變時，控制作用消失，不單獨使用。3-3-1212 DDZ-DDZ-皿型控制器的軟手動和硬手動有什么區

18、別各用在什么條件下1 1）軟手動操作是指調節器的輸出電流 I I0與手動操作的輸入信號成積分關系;硬手動操作是指調節器的輸出電流 I Io與手動操作的輸入信號成比例關系。2 2）軟手動操作：系統投運3-93-9 試寫出比例、積分、微分（PIDPID）三作用控制規律的數學表達式。解答:3-103-10 試分析比例、積分、微分控制規律各自的特點，積分和微分為什么不單獨使用1 1）比例控制及時、反應靈敏，偏差越大，控制力越強；但結果存在余差。硬手動操作：系統故障什么叫控制器的無擾動切換在 DDZ-iDDZ-in 型調節器中為了實現無擾切換，在設計 PIDPID 電路時采取了哪些1 1）正作用：偏差

19、= =測量值 - -給定值；反作用：偏差 = =給定值 - -測量值。2 2）運放輸入端的切換開關實現的。3-163-16 調節器的輸入電路為什么要采取差動輸入方式輸出電路是怎樣將輸出電壓轉換成1 1）采用差動輸入方式,可以消除公共地線上的電壓降帶來的誤差。2 2）參照 P83P83 下的輸出電路。3-183-18 給出實用的 PIDPID 數字表達式，數字儀表中常有哪些改進型PIDPID 算法解答：1 1） P91P91 式（3-183-18）2 2）改進的算法：3-133-13措施1 1） 調節器進行狀態轉換后，輸出值不發生跳動，即狀態轉換無沖擊。2 2)3-143-14CM、0 0。P8

20、5P85 中。PIDPID 調節器中，比例度 P P、積分時間常數TI、微分時間常數TD分別具有什么含義在調節器動作過程中分別產生什么影響若將T取乂、TD取 0 0,分別代表調節器處于什么狀態比例度 P P 含義：使控制器的輸出變化滿量程時（也就是控制閥從全關到全開或相反） 值變化占儀表輸入量程的百分比。比例作用的強弱取決于比例度的大小。，相應的輸入測量積分時間常數TI含義：T|越小，積分作用越強；越大積分作用越弱；若將T|取乂,則積分作用消失。微分時間常數TD含義：TD越大，微分作用越強；TD取 0 0,微分作用消失。3-153-15 什么是調節器的正/ /反作用在電路中是如何實現的4 42

21、0mA20mA 電流的第 4 4 章 思考題與習題什么是串聯管道中的閥阻比S S值的變化為什么會使理想流量特性發生畸變總壓力 p po的比值。2 2)隨著 S S 值的減小，直線特性漸漸區于快開特性，等百分比特性漸漸趨近于直線特性。4-14-1氣動調節閥主要由哪兩部分組成各起什么作用量。1 1)2 2)4-24-21 1)2 2)4-44-41 1)2 2)4-64-6執行機構和調節機構。執行機構的作用：按調節器輸出的控制信號，驅動調節機構動作；調節機構的作用：由閥芯在閥體內的移動，改變閥芯與閥座之間的流通面積，從而改變被控介質的流試問調節閥的結構有哪些主要類型各使用在什么場合類型：直通單座閥

22、、直通雙座閥。直通單座閥使用場合：小口徑、低壓差的場合；直通雙座閥使用場合：大口徑、大壓差的場合。什么叫調節閥的理想流量特性和工作流量特性常用的調節閥理想流量特性有哪些理想流量特性：在調節閥前后壓差固定的情況下得出的流量特性稱為固有流量特性，也叫理想流量特性。工作流量特性：在實際的工藝裝置上，調節閥由于和其他閥門、設備、管道等串連使用，閥門兩端的壓差隨流量變化而變化，這時的流量特性稱為工作流量特性。常用理想流量特性：直線流量特性、等百分比(對數)流量特性、快開特性什么叫調節閥的可調范圍在串聯管道中可調范圍為什么會變化1 1)性能指標就越好?？烧{范圍：反映調節閥可控制的流量范圍，用R R= Q

23、Qmax/Q/Qmin之比表示。R R 越大，調節流量的范圍越寬，2 2) 由于串聯管道阻力的影響。4-74-71 1) 閥阻比：用閥阻比SPTmin/ Po表示存在管道阻力的情況下，閥門全開時，閥門前后的最小壓差pTmin占在 S Sv 1 1 時，由于串聯管道阻力的影響，使閥門開大時流量達不到預期的值，也就是閥的可調范圍變小。4-84-8什么叫氣動調節閥的氣開式與氣關式其選擇原則是什么1 1） 氣開式：無壓力信號時閥門全閉，隨著壓力信號增大，閥門逐漸開大的氣動調節閥為氣開式。 氣關式：無壓力信號時閥門全開，隨著壓力信號增大，閥門逐漸關小的氣動調節閥為氣關式。2 2）選擇原則：從工藝生產安全

24、考慮，一旦控制系統發生故障、信號中斷時，調節閥的開關狀態應能保證 工藝設備和操作人員的安全。如圖 4-244-24 所示的蒸氣加熱器對物料進行加熱。 為保證控制系統發生故障時， 加熱器的耐熱材料不被燒 壞，試確定蒸氣管道上調節閥的氣開、氣關形式。4-94-9氣開式調節閥。4-114-11 試述電 / /氣轉換器的用途與工作原理。1 1）用途：為了使氣動閥能夠接收電動調節器的輸出信號，必須使用電氣轉換器把調節器輸出的標準電 流信換為 2020100kPa100kPa 的標準氣壓信號。2 2）原理：在杠桿的最左端安裝了一個線圈，該線圈能在永久磁鐵得氣隙中自由地上下運動，由電動調節器送來得電流 I

25、I 通入線圈。當輸入電流 I I 增大時，線圈與磁鐵間產生得吸力增大，使杠桿左端下移，并帶動安杠桿上的擋板靠近噴嘴，改變噴嘴和擋板之間的間隙。噴嘴擋板機構是氣動儀表中最基本的變換和放大環節，能將擋板對于噴嘴的微小位移靈敏地變換為氣壓信號。經過氣動功率放大器的放大后，輸出2020l00kPal00kPa 的氣壓信號 P P 去推動閥門。4-124-12 試述電 / /氣閥門定位器的基本原理與工作過程。在杠桿上繞有力線圈，并置于磁場之中。當輸入電流 I I 增大時，力線圈產生的磁場與永久磁鐵相作用，使杠桿繞支點 O O 順時針轉動，帶動擋板靠近噴嘴，使其背壓增大，經氣動功率放大器放大后，推動薄膜執

26、行機構使閥桿移動。4-144-14 電動儀表怎樣才能用于易燃易爆場所安全火花是什么意思1 1）必須是采取安全防爆措施的儀表，就是限制和隔離儀表電路產生火花的能量。使其不會給現場帶來危 險。2 2）2 2）安全火花：電路在短路、開路及誤操作等各種狀態下可能發生的火花都限制在爆炸性氣體的點火能量 之下4-4-1616 齊納式安全柵的基本結構是什么它是怎樣限壓、限流的2 2）1 1） 結構：圖 4-194-19 所示。2 2） 利用齊納二極管的反向擊穿特性進行限壓，用電阻進行限流。第 5 5 章 思考題與習題5-15-1 被控過程的數學模型是描述被控過程在輸入（控制輸入與擾動輸入）作用下，其狀態和輸

27、出（被控參數） 變化的數學表達式。5-25-2 建立被控過程數學模型的目的是什么過程控制對數學模型有什么要求1 1） 目的：o什么是被控過程的數學模型設計過程控制系統及整定控制參數； 指導生產工藝及其設備的設計與操作； 對被控過程進行仿真研究； 培訓運行操作人員； 工業過程的故障檢測與診斷。2 2）要求：總的原則一是盡量簡單，二是正確可靠。階次一般不高于三階，大量采用具有純滯后的一階和二 階模型，最常用的是帶純滯后的一階形式。5-35-31 1）2 2）建立被控過程數學模型的方法有哪些各有什么要求和局限性 方法：機理法和測試法。機理法：測試法：5-45-41 1)什么是流入量什么是流出量它們與

28、控制系統的輸入、輸出信號有什么區別與聯系 流入量：把被控過程看作一個獨立的隔離體，從外部流入被控過程的物質或能量流量稱為流入量。 流出量：從被控過程流出的物質或能量流量稱為流出量。區別與聯系：控制系統的輸入量：控制變量和擾動變量。解答： 控制系統的輸出變量：系統的被控參數。5-55-5 機理法建模一般適用于什么場合對被控過程的工作機理非常熟悉，被控參數與控制變量的變化都與物質和能量的流動與轉換有密切關系。5-5-6 6 什么是自衡特性具有自衡特性被控過程的系統框圖有什么特點1)1)在擾動作用破壞其平衡工況后，被控過程在沒有外部干預的情況下自動恢復平衡的特性，稱為自衡特性。容量滯后：多容過程對于

29、擾動的響應在時間上的這種延遲被稱為容量滯后。純滯后：在生產過程中還經常遇到由(物料、能量、信號)傳輸延遲引起的純滯后。對圖 5-405-40 所示的液位過程，輸入量為Qi，流出量為Q2、Q3，液位h為被控參數，水箱截面為A，并設R2、R3為線性液阻。(1)(1)列寫液位過程的微分方程組;(2)(2)畫出液位過程的框圖;(3)(3)求出傳遞函數H(S)/Q1(S)，并寫出放大倍數K和時間常數T的表達式。解答:2 2) 被控過程輸出對擾動存在負反饋。5-75-7什么是單容過程和多容過程1 1)單容：只有一個儲蓄容量。2 2) 多容：有一個以上儲蓄容量。5-85-8什么是過程的滯后特性滯后又哪幾種產

30、生的原因是什么1 1)滯后特性：過程對于擾動的響應在時間上的滯后。2 2)5-95-9Q1Q2Q3Q2AdJhdth閥門13LQ3R2hf ft tR3閥門工（2 2）框圖如圖:R2R3Q(s) AR2R3S R2R35-105-10 以Qi為輸入、h2為輸出列寫圖j l/AS1 g1H(g)5-105-10 串聯雙容液位過程的微分方程組，并求出傳遞函數H2（s）/Q1（s）。解答:QiQ2d h1Q21 1）方程組:Q2Q3R2R2AdJh2dth2-1 1*2-1閥門3A dth1h2R32 2）傳遞函數:H2(s)Q11(s)R32T1T2S(T1T2T12) S 13式中：TAR2,

31、T2A2R3, T12A1R35-125-12 何為測試法建模它有什么特點解答:1 1）是根據工業過程輸入、輸出的實測數據進行某種數學處理后得到數學模型。2)2) 可以在不十分清楚內部機理的情況下，把被研究的對象視為一個黑匣子，完全通過外部測試來描述它的特性。試驗時被控過程應處于相對穩定的工況 要仔細記錄階躍曲線的起始部分 多次測試，消除非線性第 6 6 章 思考題與習題6-6-1 1 簡單控制系統由幾個環節組成測量變送器、調節器、調節閥、被控過程四個環節組成。6-26-2 簡述控制方案設計的基本要求。安全性、穩定性、經濟性。6-36-3 簡單歸納控制系統設計的主要內容。解答：熟悉和理解生產對

32、控制系統的技術要求與性能指標 建立被控過程的數學模型 控制方案的確定 控制設備選型 實驗(或仿真)驗證5-135-13應用直接法測定階躍響應曲線時應注意那些問題1 1) 合理地選擇階躍輸入信號的幅度1 1)控制系統方案設計；2 2)工程設計；3 3)工程安裝和儀表調校；4 4)調節器參數整定。6-46-4過程控制系統設計包括哪些步驟6-56-5 選擇被控參數應遵循哪些基本原則什么是直接參數什么是間接參數兩者有何關系1 1)原則：必須根據工藝要求，深入分析、生產過程，找出對產品的產量和質量、生產安全、經濟運行、環境保護、節能降耗等具有決定性作用，能較好反映生產工藝狀態及變化的參數作為被控參數。選

33、擇控制變量時，為什么要分析被控過程的特性為什么希望控制通道放大系數Ko要大、時間常數To小、純滯后時間。越小越好而干擾通道的放大系數Kf盡可能小、時間常數Tf盡可能大解答： 1 1)控制變量和干擾變量對被控參數的影響都于過程的特性密切相關。2 2)控制通道的靜態放大系數 K)K)越大，系統的靜態偏差越小，表明控制作用越靈敏，克服擾動的能力越強，控制效果越好。時間常數 T To小，被控參數對控制變量的反應靈敏、控制及時，從而獲得良好的控制品質。 純滯后 0 0 的存在會使系統的穩定性降低。 0 0 值越大，對系統的影響越大。3 3)擾動通道的靜態放大系數 KfKf 越小，表明外部擾動對被控參數的

34、影響越小。時間常數TfTf 越大，外部干擾 f f(t(t)對被控參數 y y (t t)的影響越小，系統的控制品質越好。6-76-7 當被控過程存在多個時間常數時，為什么應盡量使時間常數錯開解答：由自控理論知識可知，開環傳遞函數中幾個時間常數值錯開，可提高系統的工作頻率，減小過渡過 程時間和最大偏差等，改善控制質量。6-86-8 選擇檢測變送裝置時要注意哪些問題怎樣克服或減小純滯后解答： 1 1) P184-1P184-1、 2 2、 3 3、 4 42 2) 直接參數： 能直接反映生產過程中產品產量和質量，又易于測量的參數3 3) 間接參數： 與質量指標有單值對應關系、易于測量的變量，間接

35、反映產品質量、生產過程的實際情況。4 4) 兩者關系： 間接參數是直接參數的單值函數。6-66-62 2)合理選擇檢測點。解答：1 1）調節閥：氣開式。2 2）調節器：反作用。3 3）框圖:6-96-9 調節閥口徑選擇不當，過大或過小會帶來什么問題正常工況下，調節閥的開度在什么范圍比較合適 解答：1 1）調節閥口徑選得過大，閥門調節靈敏度低，工作特性差，甚至會產生振蕩或調節失靈的情況。調節閥口徑選得過小，當系統受到較大的擾動時，調節閥工作在全開或全關的飽和狀態，使系統暫時 處于失控工況，這對擾動偏差的消除不利。2 2）正常工況下要求調節閥的開度在 15%-85%15%-85%之間。6-106-

36、10 選擇調節閥氣開、氣關方式的首要原則是什么解答：保證人身安全、系統與設備安全是調節閥開、關作用方式選擇的首要原則。6-116-11 調節器正、反作用方式的選擇依據是什么解答：確定原則是整個單回路構成負反饋系統。6-126-12 在蒸氣鍋爐運行過程中，必須滿足汽- -水平衡關系，汽包水位是一個十分主要的指標。當液位過低時， 汽包中的水易被燒干引發生產事故，甚至會發生爆炸，為此設計如圖6-286-28 所示的液位控制系統。試確定調節 閥的氣開、氣關方式和調節閥 LCLC 正、反作用；畫出該控制系統的框圖。解答：1 1）調節閥：氣關方式2 2）調節器：正作用。3 3）框圖:6-136-13 在如

37、圖 6-296-29 所示的化工過程中，化學反應為吸熱反應。為使化學反應持續進行，必須用熱水通過加 熱套加熱反應物料，以保證化學反應在規定的溫度下進行。如果溫度太低，不但會導致反映停止，還會使物料 產生聚合凝固導致設備堵塞，為生產過程再次運行造成麻煩甚至損壞設備。為此設計如圖制系統。試確定調節閥的氣開、氣關方式和調節閥的 TCTC 正、反作用；畫出該控制系統的框圖。6-296-29 所示的溫度控6-146-14 簡述比例、積分、微分控制規律各自的特點。解答：1 1）比例控制：是最簡單的調節規律，它對控制作用和擾動作用的響應都很迅速。比例調節只有一 個參數，整定簡便。比例調節的主要缺點是系統存在

38、靜差。2 2）積分控制：積分調節的特點是沒有靜差。但它的動態偏差最大、調節時間長，只能用于有自衡特性的 簡單對象、很少單獨使用。3 3）微分控制：超前調節。6-226-22 如圖 6-306-30 所示熱交換器，將進入其中的冷卻物料加熱到設定溫度。工藝要求熱物料溫度的T 1 C, 而且不能發生過熱情況，以免造成生產事故。試設計一個簡單控制系統，實現熱物料的溫度控制，并確定調節 閥的氣開、氣關方式，調節器的正反作用方式，以及調節器的調節規律。越弁壘-閔-1解答:根據系統構成負反饋條件：各環節符號之積必為“-”，則調節器為“-”。1 1）被控參數選擇:熱交換器出口溫度。2 2） 控制參數選擇:載熱介質流量。3 3）檢測儀表選擇:溫度傳感器與溫度變送器4 4）調節閥選擇: 流量特性選擇：對數流量特性。氣開、氣關方式選擇：氣開。5 5）調節器選擇:調節規律選擇：PIPI 或 PIDPID。正反作用方式選擇：反作用方式。系統各環節正、負符號判別：被控過程:+ ；變送器：+；調節閥：+；熬交 ft 娜壬堆卯精料7-57-5 在串級控制系統中當主回路為定值（設定值