1、-10131313鐘曉帆化工儀表及自動化總復習習題及答案第一章 自動控制系統根本概念一、根本要求1. 掌握自動控制系統的組成，了解各組成局部的作用以及相互影響和聯系；2. 掌握自動控制系統中常用術語，了解方塊圖的意義及畫法；3. 掌握管道及控制流程圖上常用符號的意義；4. 了解控制系統的分類形式，掌握系統的動態特性和靜態特性的意義；5. 掌握閉環控制系統在階躍干擾作用下，過渡過程的形式和過渡過程的品質指標。二、常用概念1.化工自動化的主要容：化工生產過程自動化，一般包括自動檢測、自動操縱、自動保護和自動控制等方面的容。2.自動控制系統的根本組成: 被控對象和自動化裝置測量元件與變送器、控制器、

2、執行器。3.被控對象：在自動控制系統中，將需要控制其工藝參數的生產設備或機器叫做被控對象，簡稱對象。4.被控變量：過程要求保持設定數值的物理量。5.操縱變量：受控制器操縱的，用以抑制干擾的影響，使被控變量保持設定值的物料量或能量。6.干擾作用：指除操縱變量以外的各種因素引起被控變量偏離給定值的作用。7.設定值：被控變量的設定值。8.偏差：個別測定值與測定的平均值之差。9.閉環系統：指控制器與被控對象之間既有順向控制又有反向聯系的自動控制。10.開環系統：指控制器與被控對象之間只有順向控制而沒有反向聯系的自動控制。11.控制系統的過渡過程：一個控制系統在處界干擾或給定干擾作用下，從原有的穩定狀態

3、過渡到新的穩定狀態的過程稱為過渡過程。12.反響：把系統(或環節)的輸出信號直接或經過一些環節重新引回到輸人端的做法叫做反響。13.負反響：反響信號的作用方向與設定信號相反，即偏差信號為兩者之差，這種反響叫做負反響。14.正反響：反響信號的作用方向與設定信號一樣，反響信號使原來的信號增強，這種反響叫做正反響。三、問答題1. 控制系統按被調參數的變化規律可分為哪幾類.簡述每種形式的根本含義。答：開環自動控制系統：操縱變量可以改變被控變量，但被控變量對操縱變量沒有影響。閉環自動控制系統：操縱變量可以改變被控變量，被控變量又對操縱變量產生影響。定值控制系統：給定值為常數；隨動控制系統：給定值為變數，

4、要求跟隨變化；程序控制調節系統：按預定時間順序控制參數。2. 在階躍擾動作用下，控制系統的過渡過程有哪幾種形式? 其中哪些形式能根本滿足控制要求.答：發散振蕩過程非振蕩發散過程等幅振蕩過程衰減振蕩過程非振蕩衰減過程。在上述五種過渡過程形式中，非振蕩衰減過程和衰減振蕩過程是穩定過程，能根本滿足控制要求。但由于非振蕩衰減過程中被控變量到達新的穩態值的進程過于緩慢，致使被控變量長時間偏離設定值，所以一般不采用。只有當生產工藝不允許被控變量振蕩時才考慮采用這種形式的過渡過程。3. 試述控制系統衰減振蕩過程的品質指標及其含義。答:最大偏差超調量：在過渡過程中，被控變量偏離給定值的最大數值。衰減比：表示衰

5、減程度的指標。余差：當過渡過程終了時，被控變量所到達的新的穩態值與給定值之間的偏差。過渡時間：從干擾作用發生的時刻起，直到系統重新建立新的平衡時止，過渡過程所經歷的時間。振蕩周期振蕩頻率：過渡過程同向兩波峰之間的間隔時間。4. 什么是控制系統的方塊圖.它與工藝管道及控制流程圖有何區別.答： 自動控制系統的方塊圖是由傳遞方塊、信號線帶有箭頭的線段、綜合點、分支點構成的表示控制系統組成和作用的圖形。 其中：每一個方塊代表系統中的一個組成局部，方塊填入表示其自身特征的數學表達式；方塊間用帶有箭頭的線段表示相互間的關系及信號的流向。采用方塊圖可直觀的顯示出系統中各組分局部以及它們之間的相互影響和信號的

6、聯系，以便對系統特性進展分析和研究。 而工藝管道及控制流程圖則是在控制方案確定以后，根據工藝設計給出的流程圖，按其流程順序標注有相應的測量點、控制點、控制系統及自動信號、連鎖保護系統的圖。在工藝管道及控制流程圖上設備間的連線是工藝管線，表示物料流動的方向，與方塊圖中線段的含義截然不同。5. 在自動化系統中，儀表符號由哪幾局部組成，各表示什么意義.答：儀表位號由字母組合和回路編號組成： 字母組合：首字母被側變量，尾字母儀表功能，中字母修飾詞。 回路首位數工序號，后續數順序號。四、選擇題：1反響調節系統 C 閉環系統。A. 不一定是B. 肯定不是C. 肯定是D、無法判斷2定值控制系統、程序控制系統

7、、隨動控制系統是按什么來劃分的C。A. 按自動調節系統的構造B. 按自動調節系統的特性C. 按給定值變化的規律D. 調節系統的構造3. 在研究動態特性時可以將( C )看作系統對象環節的輸入量。A. 干擾作用；B. 控制作用；C干擾作用和控制作用；D測量儀表的信號4.在以下儀表號位中表示有報警作用的字母為( C A、“CB、“HC、“AD、“I5.控制系統在階躍干擾作用下的幾種過渡過程中，那種震蕩過程是最希望出現的震蕩過程 B A、非周期衰減過程 B、衰減震蕩過程C、等幅震蕩過程 D、發散震蕩過程6.以下哪些參數不是表示過渡過程品質好壞的指標 A A、變差B、余差C、最大偏差D、衰減比7.關于

8、調節系統方塊圖的說法，不正確的選項是 B 。 A.一個方塊代表一個設備； B.方塊間的連線代表的是方塊間物料關系；C.方塊圖上的線條及箭頭方向不一定與流體流向一致D.方塊間連線只代表信號關系8.控制系統的反響信號使得原來信號增強的叫做 B 。A.負反響B.正反響C.前饋D.回饋9. *換熱器的溫度控制系統設定值是 40 在階躍擾動作用下的過渡過程曲線如圖6所示。則該系統的余差、衰減比、最大偏差是 B 。A、1、4: 1、4 B、1、4:1、5 C、1、5:2、5D、1、5:1、4五、填空題：1.自動化裝置是由測量元件與變送器、自動控制器、執行器、等環節組成。2描述控制系統的品質指標的參數有最大

9、偏差或超調量、衰減比、余差、過渡時間、震蕩周期或頻率等。六、綜合題：1. *發酵過程工藝操作溫度為40±2°C。考慮到發酵效果，控制過程中溫度偏離設定值最大不能超過6°C。先設計一定值控制系統，在階躍擾動系統的最大偏差、衰減比、余差、過渡時間按被控變量進入±2%新穩態值即到達穩定來確定和振蕩周期等過渡過程指標，并答復該系統能否滿足工藝要求.圖5解：由反響曲線可知：最大偏差：余差：衰減比：第一個波峰值第二個波峰值過渡時間：由題要求，被控變量進入新穩態值的就可以認為過渡過程已經完畢，則限制圍應是由圖可看出，過渡時間振蕩周期：作業21*化學反響器工藝規定操作溫

10、度為(900士10)。考慮平安因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80。現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 1-19所示。試求該系統的過渡過程品質指標：最大偏差、超調量、衰減比和振蕩周期，并答復該控制系統能否滿足題中所給的工藝要求.解：最大偏差：超調量：由于所以，衰減比余差振蕩周期所以，該控制系統能滿足題中所給的工藝要求。第二章 過程特性及數學模型一、根本要求1. 了解建立被控對象數學模型的意義及數學模型的建立方法；2. 掌握用機理建模的方法，建立簡單對象的數學模型；3. 掌握表征被控對象特性的三個參數放大倍數K、時間常數T、滯后時間的物理意義及其對控制質

11、量的影響；4. 了解被控對象特性的實驗測定方法。二、常用概念1.被控對象的數學模型：被控對象的動態特性的數學表達式，即被控對象的輸出被控量在輸入量控制量和擾動量作用下變化的數學函數關系式。2. 通道：由對象的輸入變量至輸出變量的信號聯系。3.被控對象的放大倍數：如果有一定的輸入變化量,通過對象就被放大了倍變為輸出變化量，則稱被控對象的放大倍數。4.被控對象的時間常數：對象受到干擾后，被控變量到達新的穩態值所需要的時間。5.被控對象的滯后時間：純滯后輸出變化落后于輸入變化的時間與容積滯后因物料或能量傳遞需要一定時間而引起的輸出變化緩慢之和。三、選擇題1.一般認為，經過 A 時間后，動態過程便完畢

12、了。A.3T；B.T ；C.5T； D10T2.在描述對象特性參數的滯后時間時,以下說法錯誤的選項是 C 。A. 傳遞滯后又稱為純滯后；B. 容量滯后一般是由于物料和能量傳遞需要通過一定的阻力引起的；C. 容量滯后是有些對象在受到階躍輸入后，再經過一段時間時間后被控變量才開場變化；D. 滯后時間包括可分為容量滯后和純滯后時間。四、填空題1.目前求取過程數學模型的方法有兩種。其中一種是根據過程的在機理，通過物料和能量平衡關系，用機理建模的方法求取過程的數學模型。2.描述對象特性的三個參數是放大系數、時間常數 和滯后時間 ，如果時間常數越大，系統的響應速度越慢，系統的穩定性越好。3.過程特性是指被

13、控過程的被控對象的輸入變量發生變化時，其輸出變量隨時間變化的規律。4.由于物料或能量的傳遞需要通過一定的阻力導致的滯后稱為容量滯后。五、綜合題：1. 為了測量*物料枯燥筒的對象特性，在T0時刻突然將加熱蒸汽量從25m3/h增加到28m3/h，物料出口溫度記錄儀得到的階躍響應曲線如下列圖。試求出該對象的特性。流量儀表量程為040m3/h，溫度儀表為0200圖 枯燥筒的階躍響應曲線解：由階躍應曲線可看出該回想具有一階純滯后特性： 放大倍數時間常數滯后時間作業11.一個對象特性是具有純滯后的一階特性，其時間常數為5，放大系數為10，純滯后時間為2，試寫出描述該對象特性的一階微分方程。 解：根據題意可

14、知 則起一階微分方程為:第三章 檢測儀表與傳感器一、根本要求1掌握儀表精度的意義與測量誤差的關系。2了解儀表的性能指標。3初步掌握各種壓力檢測儀表的根本原理及壓力表的選用方法。4了解各種流量計的測量原理。重點是差壓式流量計及轉子流量計。5了解各種液位測量方法。初步掌握液位測量中零點遷移的意義及計算方法。6掌握熱電偶溫度計及熱電阻溫度計的測溫原理。熟悉熱電偶溫度測量中的冷端溫度補償的作用及方法。7了解DDZ-型顯示儀表的根本構造及原理。二、常用概念1.精度：測量值與真值的接近程度。2.絕對誤差：指儀表指示值與被測量的真值之間的差值，可表示為。3.相對誤差：*一點的絕對誤差與標準表在這一點的指示值

15、之比，可表示為。4.相對百分誤差：絕對誤差折合成儀表測量圍的百分數，可表示為。5.允許相對誤差：在正常情況下允許的最大誤差，可表示為。6.儀表精度等級：用來統一規定儀表的準確度等級。7.靈敏度：儀表指針的線位移或角位移，與引起這個位移的被測參數變化量的比值，可表示為。8.靈敏限：指能引起儀表指針發生動作的被測參數的最小變化量。 9.分辨力：指數字顯示器的最末位數字間隔所代表的被測參數變化量。10.線性度：表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實際校準曲線與理論直線的吻合程度。11.反響時間：用來衡量儀表能不能盡快反映出參數變化的品質指標。三、問答題：1. 工業壓力計按敏感元件通常可以分為哪幾種類型

16、.試簡述各種壓力計的工作原理。答:（1） 液柱式壓力計：根據流體靜力學原理，將被測壓力轉換成液柱高度進展測量的；（2） 活塞式壓力計：根據液壓原理，將被測壓力轉換成活塞上所加平衡祛碼的質量來進展測量的；（3） 彈性式壓力計：將被測壓力轉換成彈性元件變形的位移進展測量的；（4） 電氣式壓力計：通過機械和電氣元件將被測壓力轉換成電量來進展測量的。2. 試述壓力計選型的主要容及安裝本卷須知。答：（1） 儀表類型選擇：類型選用必須滿足工藝生產要求。（2） 量程與盤面選擇：根據操作中需測量的參數大小來確定。（3） 精度選擇：根據工藝生產上所允許的最大測量誤差來確定。注意：取壓位置與隔離。3. 試述流量計

17、的分類及其工作原理。答：（1） 速度式流量計：以測量流體在管道的流速作為測量的依據來計算流量。（2） 壓差流量計：基于流體流動的節流原理，在節流面積不變的情況下，以壓差變化來反響流量的大小。（3） 轉子流量計：以壓降不變，利用節流面積的變化來測量流量的大小。（4） 電磁流量計：根據電磁感應定律，在非磁性管道中，利用測量導電流體平均速度而顯示流量。（5） 超聲波流量計：利用聲學原理來測定流過管道的流體的流速。（6） 渦輪流量計：利用在一定流量圍，對一定的流體介質黏度，渦輪旋轉的角速度與流體的流速成正比來反響流量。（7） 容積式流量計齒輪流量計、活塞流量計：利用機械測量元件把流體連續不斷地分割成單

18、個的體積局部，根據計量室逐次、重復地充滿和排放該體積局部流體的次數來測量流量體積總量。（8） 質量流量計：以流體流過的質量M為依據計算流量。（9） 間接質量流量計：通過測量體積流量和流體密度經計算得出質量流量，這種方式又稱為推導式。（10） 直接質量流量計：由檢測元件直接檢測出流體的質量流量。4. 試述物位計的分類及其工作原理。答：（1） 直讀式物位計：主要有玻璃管液位計，玻璃板液位計。（2） 浮力式物位計：利用浮子高度隨液位變化而改變或液體對浸沉于液體中的浮子的浮力隨液位高度而變化的原理工作。（3） 壓差式物位計：利用液柱或物料堆積對*定點產生壓力的原理工作。 （4） 電磁式物位計：使物位的

19、變化轉換為一些電量的變化，通過測量這些電量的變化來測知物位。（5） 核輻射式物位計：利用輻射透過物料時，其強度隨物質層的厚度而變化的原理工作。（6） 超聲波物位計：由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波的反射距離的不同，測出這些變化就可測知物位。（7） 光電式物位計：利用物位對光波的遮斷和反射原理工作。5. 試述溫度測量儀表的種類及其工作原理。答：1接觸式溫度計：測溫元件與被測介質直接接觸，兩者進展充分的熱交達測溫目的。膨脹式溫度計：根據物體受熱時體積膨脹的原理工作。玻璃液體溫度計：當溫度變化時，玻璃球中的液體體積會發生膨脹或收縮，使進入毛細管中的液柱高度發生變化，從刻度上可指示出溫

20、度的變化。雙金屬溫度計：利用兩種不同金屬在溫度改變時膨脹程度不同的原理工作的。壓力式溫度計：根據在封閉系統中的液體、氣體或低沸點液體的飽和蒸汽受熱后體積膨脹或壓力變化的原理工作。熱電偶溫度計：根據熱電效應原理工作。熱電阻溫度計：根據導體或半導體電阻值隨溫度的變化關系的原理工作。2非接觸溫度計：測溫元件與被測介質不接觸，通過輻射或對流實現熱交換來測溫。輻射溫度計：根據物體輻射的能量來測量溫度。紅外溫度計光電溫度計、熱電溫度計：一切溫度高于零度的物體都在不停向周圍四周發出紅外輻射能量。四、選擇題：1 1.5級儀表的精度等級可寫為： A A.1.5級 B. ± 1.5級C. +1.5級 D

21、. 1.52. 以下不屬于節流裝置的是 D 。A、孔板；B、噴嘴；C、長徑噴嘴D、阿紐巴管3溫度越高，鉑、鎳、銅等材料的電阻值越 A 。A. 大B. 小C. 不變D. 不一定4 雙金屬溫度計的感溫元件，測量溫度時必須是 B A 浸液1/2； B 全部浸液；C 浸液2/3； D 浸入任何長度5.關于壓力計安裝的描述錯誤的選項是A A. 要選擇測量介質拐彎處安裝；B. 測量流動介質時，應使取壓點與流動方向垂直安裝；C. 測量液體壓力時，取壓點應安裝在管道下部；D. 測量蒸汽壓力時應安裝凝液管。6.以下儀表中屬于恒壓降的儀表是 D 。A.孔板流量計B.文丘里管式流量計C.電磁流量計D.轉子流量計7.

22、在以下物位檢測儀表中，能夠檢測出兩種不同液體界面的儀表是 C A.壓差式物位儀表B.壓力式物位儀表C.電容式物位儀表D.稱重式液罐計量儀8.在以下物位檢測儀表中，不與被測物體發生實際接觸并可以檢測物位的儀表是 B 。A.稱重式液罐計量儀B.核輻射物位儀表C.壓差式物位儀表D.電容式物位儀表9.在以下工業用流量計中，屬于容積式流量計的是 C 。A. 轉子流量計B. 電磁流量計C. 橢圓齒輪流量計D. 科里奧利力式流量計10.測量穩定壓力時，被測介質的最大工作壓力不得超過儀表量程的( C )。A.12；B.13；C.23；D.3511.關于壓力測量儀表的以下描述中，錯誤的選項是 D 。A. 液柱式

23、壓力計是根據流體靜力學的原理，將被測壓力轉換成為液柱高度進展測量的；B. 彈性式壓力計利用彈性元件變形的位移進展測量的；C. 電氣式壓力計是將壓力轉換為電量來進展測量的；D. 活塞式壓力計是將壓力轉換為活塞位移來進展測量的。12. 熱電偶信號，在采集過程中，實質上是 C 。A 電流信號； B 熱電阻信號； C 電壓信號； D 數字信號。13.關于溫度檢測儀表的以下描述中錯誤的選項是 C 。A. 玻璃管溫度計屬于膨脹式溫度計的一種；B. 測量的溫度大于600度的溫度計為高溫計；C. 熱電偶是由兩種不同的金屬材料構成的，不同材料構成的熱電偶在一樣的觸點溫度下所產生的電勢一樣；D.在熱電偶回路中引入

24、第三種導線對熱電偶所產生的電勢無影響。14.熱電偶輸出電壓與 B 有關。A. 熱電偶兩端溫度 B. 熱電偶兩端溫度和電極材料C.熱電偶熱端溫度 D.熱電偶兩端溫度、電極材料及長度15.鎳鉻鎳硅熱電偶的分度號是 C 。A、E B、S C、K D、B 16.關于用熱電偶與補償導線配接進展溫度測量時，以下說法不正確的選項是 C 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展冷端溫度補償 D、在一定溫度圍，熱電偶與補償導線有近似一樣的熱電特性17.一臺安裝在設備最低液位下方的壓力式液位變送器，為了測量準確，壓力變送器必須采用 A 。A、正遷移 B、負遷移 C、無遷移

25、D、不確定18. 差壓式液位計進展負向遷移后,其量程 C 。A、變大 B、變小 C、不變 D、視遷移大小而定19. 用電容式液位計測量導電液體的液位時，介電常數是不變的，則液位變化相當于 C 在改變。A、電極電容 B、電極電感 C、電極面積D、電極能量20.一臺1151壓力變送器量程圍為03OOkPa，現零位正遷50，則儀表的量程為 B 。A150kPa B300kPa C 450kPa D250kPa五、填空題1.*溫度表的精度為0.5級，其測量下限是50，上限是850。則此表的量程是 800；測量圍是 50850 ；允許相對百分誤差是±0.5%；最大絕對誤差是4。2.熱電偶溫度計

26、中常用的冷端溫度補償方法有冷端溫度保持0、冷端溫度修正法、 校正儀器零點法、 補償電橋法、 補償熱電偶法五種。3.彈簧管壓力表是利用 輸入壓力 產生_位移量 與被測壓力相平衡來測量的。4.差壓式流量計是利用節流_原理測量流量的。5.電容式差壓變送器的測量局部是先將 壓差 轉變成 位移 ，然后再變成_電容量變化 作為轉換局部的輸入。6.液位變送器測量進展零點遷移時只改變_ 測量圍_，不改變量程。7.在常用的熱電偶溫度計中，精度較高的是S熱電偶，線性最好的是K熱電偶，靈敏度較高的是E熱電偶。8常用的熱電阻材料是金屬銅和鉑，分度號是cu-50、cu-100，pt-10、pt-100，線性好的是銅熱電

27、阻，它適于測量較低溫度。9.熱電偶是基于熱點效應原理工作的。六、綜合題：1. 熱電偶測溫時，使用補償導線的目的是什么.它能否進展冷端溫度補償.如不能應如何處理.答： 由熱電偶測溫原理知道，只有當熱電偶冷端溫度保持不變時，熱電勢才是被測溫度的單值函數。但實際應用中，由于熱電偶的工作端與冷端離得很近，而且冷端又暴露在空間，易受到周圍環境溫度波動的影響，因而冷端溫度難以保持恒定。當然也可以把熱電偶做得很長，使冷端遠離工作端，但是這樣做會多消耗許多貴重金屬材料。解決這一問題的方法是采用一種專用導線，將熱電偶的冷端延伸出來，這種專用導線稱為“償導線。 補償導線不能進展冷端補償，因為把熱電偶的冷端從溫度較

28、高和不穩定的地方，延伸到溫度較低和比較穩定的操作室，冷端溫度還不是0攝氏度。 進展冷端溫度補償的方法有以下幾種：(1) 冷端溫度保持為0的方法；(2)冷端溫度修正方法；(3)校正儀表零點法；(4)補償電橋法；(5)補償熱電偶法。2. *壓力儀表的測量圍是1001100Pa，其精度為0.5級，則這臺表的量程是多少.允許相對百分誤差是多少.最大絕對誤差是多少. 解：量程為根本誤差有儀表的精度可知最大絕對誤差為：允許誤差為3. 一臺測溫儀表，其測溫圍為0300 ，其最大絕對誤差為±2，則其精度等級為多少.解：依題意得，儀器的相對百分誤差為：因此，其精度等級為1.0級4. 有一臺測壓儀表，其

29、標尺圍為0400 KPa，要求測量時最大絕對誤差不超過5 KPa ，則應該選擇精度等級為多少的儀表才能滿足要求。解：依題意得，儀器的相對百分誤差為：所以應該選擇1.0級的儀表才能滿足要求。作業20*壓力表的測量圍為01MPa，精度等級為1級，試問此壓力表允許的最大絕對誤差 是多少.假設用標準壓力計來校驗該壓力表，在校驗點0.5MPa 時，標準壓力計上讀數為0.508MPa，試問被校壓力表在這一點是否符合1級精度，為什么?解:最大絕對誤差在校驗點為0.5MPa處，校驗得到的絕對誤差為：在圍之，所以被校驗壓力表在這一點符合1級精度。第四章 自動控制儀表一、根本要求1掌握各種根本控制規律及其特點。2

30、熟悉比例度、積分時間、微分時間對控制系統的影響。3了解DDZ-型和DDZ-型控制器的特點和根本組成。二、常用概念1.基地式控制儀表:由檢測器和顯示器組裝成的一個整體，同時具有檢測，控制，顯示等功能的儀表。2.單元組合式控制儀表：根據其功能不同分成假設干單元，每個單元只完成其中一種功能。3.控制器的控制規律：控制器的輸入信號與輸出信號之間的關系。 4.雙位控制：控制器只有兩個輸出值，相應的控制機構只有開和關兩個極限位置，又稱開關控制。5.放大倍數KP：是一個可調的放大倍數，它決定了比例控制作用的強弱。6.比例度：指控制器輸入變化相對值和相應的輸出變化相對值之比的百分數。7.無干擾切換：指在自動-

31、手動切換時，控制器輸出不變，因此生產過程不會有擾動。三、問答題1. 控制系統按控制規律可以分為哪幾類.各類控制規律的特點是什么.答：（1） 雙位控制系統：控制器只有兩個輸出值，相應的控制機構只有開和關兩個極限位置。（2） 比例控制系統：即輸出信號與輸入信號之間成比例關系的控制系統，一種最簡單的控制方式，僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差。（3） 積分控制系統:反響慢，控制不及時，但能消除余差。（4） 微分控制系統：動控制系統在抑制誤差的調節過程中可能會出現振蕩甚至失穩.其原因是由于存在有較大慣性組件環節或有滯后(delay)組件,具有抑制誤差的作用,其變化總是落后于誤差的變化。（5） 比例積分

32、控制系統：積分作用使控制器的輸出和偏差的積分成比例，故過度過程完畢時無余差，但是加上積分作用，穩定性降低。積分作用時增大比例度，可保持穩定性，但超調量和振蕩周期增大，過度時間增長. 此控制器是適用最多的，它適用于調節通道滯后較小，負荷變化不大，工藝要求不能有余差的系統。（6） 比例微分控制系統：它所產生的控制作用不僅反映了系統的靜態誤差， 同時還反映了誤差信號的變化率，因此微分使控制信號提前作用，使系統的響應振蕩減 輕，過渡過程加快，對系統的穩定性有利。（7） 比例積分微分控制系統：這種控制器既能快速進展控制，又能消除余差，具有較好的控制性能。2. 試述PID控制的數學模型及參數意義。答：比例

33、積分微分控制規律為：p為輸出變化量；為放大倍數即比例增益；e為輸入信號的偏差；為積分時間即控制器消除偏差的調整時間；為微分時間；為偏差信號變化速度。3. 試述DDZ儀表的特點。答：1采用國際電工委員會IEC推薦的統一標準信號，現場傳輸出信號為4-20mDC，控制室聯絡信號為1-5VDC，信號電流與電壓的轉換電阻為250歐姆，這種信號的優點如下：電氣零點不是從零開場，且與機械零點重合，不但利用了晶體管的線性段，而且容易識別斷電、斷線等故障。只要改變轉換電阻阻值，控制室儀表便可接收其它1:5的電流信號。因為最小信號電流不為零，為現場變送器實現兩線制創造了條件。2廣泛采集運算放大器電路，可靠性提高，

34、維修工作量減小，為儀表帶來了如下優點：由于集成運算放大器均為差分放大器，且輸入對稱性好，漂移小，儀表的穩定性得到提高。由于集成運算放大器有高增益，因而開環放大倍數很高，這使儀表的精度得到提高。由于采用了集成電路，焊點少，強度高，大大提高了儀表的可靠性。3型儀表統一由電源供給24VDC電源，并有蓄電池作為備用電源，這種供電方式優點而下：各單元省掉了電源變壓器，沒有工頻電源進入單元儀表，既解決了儀表發熱問題，又為儀表的防爆提供了有利條件。在工頻電源停電時備用電源投入，整套儀表在一定時間仍可照常工作，繼續進展監視控制作用，有利于平安停車。4構造合理，與之型有許多先進之處，主要表現在：基型控制器有全刻

35、度指示控制器和偏差指示控制器，指示表頭為100mm刻度縱形大表頭，指示醒目，便于監視操作。自動、手動的切換以無平衡、無擾動的方式進展。構造形式適于單獨安裝和高密度安裝。有給定和外給定兩種給定方式。整套儀表可構成平安火花型防爆系統。 4.在控制系統應用中，有哪些根本控制規律和組合控制規律.寫出各自的表達式.它們各應用在什么場所.答：1在控制系統應用中，根本調節規律有：P、I、D，根本組合調節規律有PI、PD、PID。23P：自衡能力強，滯后小的對象且控制質量要求不高；PI：對象滯后小，負荷變化幅度大，要求無差；PD：一階滯后較大允許有余差的對象；PID：負荷變化大，容量滯后大，被控變量變化緩慢，

36、質量要求高。四、選擇題：1調節器參加微分作用是用來 C 。A. 抑制對象的純滯后B. 抑制對象的慣性滯后C. 抑制對象的慣性滯后和容量滯后D. 抑制對象的容量滯后2. 調節器的比例度和積分時間正確說法是 B 。A. 比例度越大,比例作用越強B.積分時間越小,積分作用越強C. 比例度越大,比例作用越弱,積分時間越大,積分作用越強D. 比例度越小,比例作用越弱,積分時間越小,積分作用越弱3在控制系統中，控制器的積分作用過強，會使系統的 C 變壞。A、余差； B、最大偏差； C、穩定性； D、超調量。4.根據對象特性來選擇控制規律時，對于控制通道滯后小，負荷變化不大，工藝參數不允許有余差的系統，應中

37、選用( B )控制。A、比例； B、比例積分； C、比例微分；D、比例積分微分。5控制系統中控制器正反作用確實定是依據 B A. 生產的平安性B. 實現閉環回路的負反響C. 系統放大倍數恰到好處D. 調節器本身的特性6、 D 存在純滯后，通常不影響控制質量。A、調節通道 B、測量元件 C、變送器 D、干擾通道7、調節器的反作用是指 D 。A測量值大于給定值時，輸出增大； B. 測量值大于給定值時，輸出減小；C測量值增大，輸出增大； D. 測量值增大，輸出減小。8、PID 調節器變為純比例作用，則 C 。A、積分時間置、微分時間置； B、積分時間置0、微分時間置C、積分時間置，微分時間置0； D

38、、積分時間置0，微分時間置09. 在PI 控制規律中，過渡過程振蕩劇烈，可以適當 C 。A、減小比例度B、增大輸入信號C、增大積分時間D、增大開環增益五、填空題：1儀表自動化標準中，氣動儀表標準信號圍是 0.02-0.1MPa ；電動型標準信號圍是 4-20mA 。2控制系統引入積分作用是為了消除余差_,但積分的引入會使系統_不穩定,引入微分作用是為了_抑制慣性滯后和容量滯后_。3.表征控制規律的參數是比例度 、積分時間 及 微分時間。4.在PID調節中，比例作用是依據余差大小來動作的，在系統中起著穩定控制變量的作用；積分作用是依據余差是否存在來動作的，在系統中起著 消除余差 的作用；微分作用

39、是依據余差變化速度來動作的，在系統中起著超前調節 的作用。 5.調節器的比例度越大，則放大倍數越 小 ，比例作用就越弱，過渡過程曲線越平穩，但余差也越大。6.調節器的積分時間越小，則積分速率越大 ，積分特性曲線的斜率越 大 ，積分作用就越 強 ，消除余差越 快。微分時間越大，微分作用越 強。六、綜合題：1.控制器輸入偏差是階躍信號見以下列圖，請根據以下參數，分別畫出P、PI的輸出響應曲線。1P輸出，：比例度=50%；2PI輸出，：比例度=100%，積分時間TI=1分。答：作業5一臺DDZ-型溫度比例控制器，測量的全量程為01000，當指示值變化100，控 制器比例度為80%，求相應的控制器輸出

40、將變化多少.解：即相應的控制器輸出將變化2mA.即級 第五章 執行器一、根本要求1掌握控制閥的流量特性的意義，了解串聯管道中阻力比s和并聯管道中分流比*對流量特性的影響。2了解氣動薄膜控制閥的根本構造、主要類型及使用場合。3理解氣動執行器的氣開、氣關型式及其選擇原則。二、常用概念1.控制閥的理想流量特性:在不考慮控制閥前后壓差變化時得到的流量特性。2.控制閥的實際流量特性 :在實際生產中，控制閥前后壓差總是變化的，這時的流量特性3.串聯管道：阻力比s對流量特性的影響。4.并聯管道：分流比*對可調圍的影響。三、問答題1. 什么是氣開式控制閥和氣關式控制閥.如何選擇.答：有壓力信號時閥關、無信號壓

41、力時閥開的為氣關式，反之，為氣開式。考慮原則是：信號壓力中斷時，應保證設備和操作人員的平安。如果閥處于翻開位置危害性小，則應選擇氣關式，以使氣源系統發生故障，氣源中斷時，閥門能自動翻開，保證平安。反之閥處于關閉時危害性小，則應選擇氣開閥。又如控制進入設備易燃氣體的控制閥，應選用氣開式，以防爆炸，假設介質為易結晶物料，則選用氣關式，以防賭賽。2. 執行器在控制系統中有何作用.答：接收控制器送來的控制信號，改變被控介質的流量，從而將被控變量維持在所要求的數值上或一定的圍。3. 執行器有哪幾種?工業現場為什么大多數使用氣動執行器. 答：氣動，電動，液動。因為其構造簡單，動作可靠穩定，輸出推力較大，維

42、修方便，防火防爆而且價格較低。4. 氣動執行器主要有哪兩局部組成.各起什么作用.答：（1) 執行機構：是執行器的推動裝置，按控制信號壓力大小產生相對應的推力，推動控制機構動作。（2) 控制機構：是執行器的控制局部，直接與被控介質接觸，控制流體的流量。 5. 氣動執行機構主要有哪幾種構造形式.各有什么特點.答:（1） 薄膜式：最為常用，用作一般控制閥的推動裝置，組成氣動薄膜式執行器，它的構造簡單、價格廉價、維修方便，應用廣泛。（2） 活塞式：推力較大，主要適用于大口徑、高壓降控制閥或蝶閥的推動裝置。（3） 長行程執行機構：它的行程長、轉矩大，適于輸出轉角0-90和力矩。 6. 何謂正作用執行器.

43、何謂反作用執行器.答：當來自控制器或閥門定位器的信號壓力增大時，閥桿向下動作的叫正作用，反之叫反作用。7. 何謂控制閥的理想流量特性和工作流量特性.理想流量特性有哪幾種.答：（1） 理想流量特性：在不考慮控制閥前后壓差變化時得到的流量特性。理想流量特性種類：1 直線流量特性：2 等百分比特性：等百分比特性的相對行程和相對流量不成直線關系，在行程的每一點上單位行程變化所引起的流量的變化與此點的流量成正比，流量變化的百分比是相等的。所以它的優點是流量小時，流量變化小，流量大時，則流量變化大，也就是在不同開度上，具有一樣的調節精度。3 線性特性：線性特性的相對行程和相對流量成直線關系。單位行程的變化

44、所引起的流量變化是不變的。流量大時，流量相對值變化小，流量小時，則流量相對值變化大。4 拋物線特性：流量按行程的二方成比例變化，大體具有線性和等百分比特性的中間特性。2工作流量特性：在實際生產中，控制閥前后壓差總是變化的，這時的流量特性稱為工作流量特性。8. 什么叫氣動執行器的氣開式與氣關式?其選擇原則是什么. 答：氣動執行器的氣開式為，有壓力控制信號時閥開，無壓力控制信號時閥處于全關；氣動執行器的氣關式為，有壓力控制信號時閥關，無壓力控制信號時閥處于全開。氣動執行器的氣開式與氣關式的選擇原則是考慮工藝生產的平安，即信號中斷時，應保證設備和工作人員的平安。四、選擇題1.控制閥的流量隨著閥門開度

45、的增大迅速上升，很快地接近最大值的是 C 。A、直線流量特性； B、等百分比流量特性；C、快開流量特性； D、拋物線流量特性。2. 工藝人員翻開與調節閥并聯的截止閥，會使可調比變( D )，流量特性變( D )。A.大，好 B.大，差 C.小，好 D.小，差3. 執行機構為 A 作用，閥芯為A 裝，則該調節閥為氣關閥。A、正、正 B、正、反 C、反、正 D、正或反、正4. 487.控制閥工作流量特性取決于 D 。A閥芯形狀 B配管狀況 C閥前后壓差 D. 閥芯形狀及配管狀況5. 490.控制閥的氣開、氣關型式的選擇與 D 有關。A控制器 B管道的位置 C工藝要求 D生產平安6. 氣開式薄膜調節

46、閥，當壓縮空氣中斷時，其處于A 狀態。A 全關 B 原位不動 C 全開 D 不確定五、填空題：1.被控介質流過閥門的相對流量(Q/Qma*)與閥門相對開度(l/L)之間的關系，稱為調節閥的 流量 特性；假設閥前后的壓差保持不變時，上述關系稱為_理想流量 特性；實際使用中，閥前后的壓差總是變化的，此時上述關系為_工作流量_ 特性。調節閥的流量特性有 直線 、等百分比對數、_拋物線 、和_快開。六、綜合題：1. 從保證控制質量的角度，控制閥設計中應考慮哪幾個方面.答：控制閥設計中應考慮：閥口徑的選擇、氣開氣關形式的選擇和流量特性選擇。第六章 簡單控制系統一、根本要求1了解簡單控制系統的構造、組成及

47、作用。2掌握簡單控制系統中被控變量、操縱變量選擇的一般原則。3了解各種根本控制規律的特點及應用場合。4掌握控制器正、反作用確定的方法。5了解控制器參數工程整定的方法。二、常用概念1. 簡單控制系統：由一個測量元件，變送器，一個控制器，一個控制閥和一個對象所構成的單閉環控制系統2. 控制器的工程整定：確定最適宜的控制器比例度，積分時間和微分時間。三、問答題1. 如何選擇被控變量.答：被控變量的正確選擇是關系到系統能否到達預期控制效果的重要因素，它選擇的一般原則是：（1） 被控變量應能代表一定的工藝操作指標或是反映工藝操作狀態重要變量；（2） 被控變量應是工藝生產過程中經常受到一些干擾影響而變化，

48、因而需要頻繁加以控制的變量；（3） 被控變量應盡可能選擇工藝生產過程的直接控制指標，當無法獲得直接控制指標信號，或其測量或傳送滯后很大時，可選擇與直接控制指標有單值對應關系的間接控制指標；（4） 被控變量應是能測量的，并具有較大靈敏度的變量；（5） 選擇被控變量時，必須考慮工藝合理性和國儀表產品現狀。（6） 被控變量應是獨立可控的。2. 如何選擇操縱變量.答：(1) 操縱變量應是工藝上允許加以控制的可控變量;。(2) 操縱變量應是對被控變量影響諸因素中比較靈敏的變量，即控制通道的放大系數要大一些，時間常數要小一些，純滯后時間要盡量小。(3) 操縱變量的選擇還應考慮工藝的合理性和生產的經濟性。3

49、. 造成控制系統滯后的原因有哪些.答:對象滯后、檢測滯后由測量元件安裝位置引起的、信號傳送滯后包括測量信號和控制信號傳送滯后。4. 控制器整定的任務是什么.常用整定方法有哪幾種.答：1理論計算：根據的廣義對象特性及控制質量的要求，通過理論計算出控制器的最正確參數。2)工程整定：通過試驗或探索來確定控制器的最正確參數。常用整定方法有：臨界比例度法：先通過試驗得到臨界比例度和臨界周期，然后根據經歷總結出來的關系求出控制器各參數值。衰減曲線法：通過使系統產生衰減振蕩來整定控制器的參數。經歷湊試法：根據經歷先將控制器參數放在一個數值上，直接在閉環的控制系統中，通過改變給定值施加干擾，在記錄儀上觀察過渡

50、過程曲線，運用、Ti、TD對過渡過程的影響為指導，按照規定的順序，比照例度、積分時間、微分時間逐個整定，直到獲得滿意的過渡過程為止。5.為什么要考慮控制器的正、反作用.如何選擇.答：控制作用對被控變量的影響應與干擾作用對被控變量的影響相反，才能使被控變量值回復到給定值。控制器的正反作用是關系到控制系統能否正常運行與平安操作的重要問題。6.被控對象、執行器、控制器的正、反作用方向是怎么規定的.答：被控對象的正、反作用方向規定為：當操縱變量增加時，被控變量也增加的對象屬于“正作用的；反之，被控變量隨操縱變量的增加而降低的對象屬于“反作用的。執行器的作用方向由它的氣開、氣關型式來確定。氣開閥為“正方

51、向；氣關閥為“反方向。如果將控制器的輸入偏差信號定義為測量值減去給定值，則當偏差增加時，其輸出也增加的控制器稱為“正作用控制器；反之，控制器的輸出信號隨偏差的增加而減小的稱為“反作用控制器。7.控制器參數整定的任務是什么.工程上常用的的控制器參數整定有哪幾種方法.答：確定最適宜的控制器比例度，積分時間和微分時間。有臨界比例度法，衰減曲線法，經歷湊試法等。四、選擇題：1.在研究對象特性對選擇操縱變量影響中，以下哪個參數對控制質量影響是可以忽略的 D A、控制通道時間常數 B、控制通道純滯后時間C、干擾通道的時間常數D、干擾通道的純滯后時間2、 D 存在純滯后，但不會影響調節品質。A、調節通道；

52、B、測量元件； C、變送器； D、干擾通道。3、DDZ-調節器，如無預先平衡， C 的切換為有擾動的切換。A、從"硬手動"向"軟手動"； B、從"硬手動"向"自動"；C、從"自動"向"硬手動"； D、從"自動''向"軟手動"。4、在自控系統中，確定控制器、控制閥、被控對象的正、反作用方向必須按步驟進展，其先后排列次序為 D 。A、控制器、控制閥、被控對象； B、控制閥、被控對象、控制器；C、被控對象、控制器、控制閥； D、被控對象

53、、控制閥、控制器。5、調節系統中控制器正、反確實定依據是 B A、實現閉環回路的正反響； B、實現閉環回路的負反響；C、系統放大系數恰到好處； D、生產的平安性。6.以下哪一種方法不是自動調節系統常用的參數整定方法 D 。A、經歷法； B、衰減曲線法； C、臨界比例度法； D、階躍響應法。7. 控制器參數整定的工程方法主要有經歷湊試法、衰減曲線法和( B )A、理論計算法； B、臨界比例度法； C、檢測法； D、經歷法。8. 有一冷卻器，以冷卻水作為冷劑來冷卻物料溫度，現選擇冷卻水流量為操縱變量，物料出口溫度為被控變量，假設從被冷卻物料溫度不能太高，否則對后續生產不利角度來考慮，則 C A、執

54、行器應選氣開閥、控制器為反作用方式B、執行器應選氣開閥、控制器為正作用方式C、執行器應選氣關閥、控制器為反作用方式D、執行器應選氣關閥、控制器為正作用方式9. 如果在燃燒爐的燃料氣進口的管線上，設置一個燃料氣壓力控制系統，則控制閥和控制器應采用下述情況中的 B A、氣開閥、正作用控制器； B、氣開閥、反作用控制器；C、氣關閥、反作用控制器； D、氣關閥、正作用控制器。五、填空題：1.控制對象的干擾通道的動態特性對過渡過程的影響是：干擾通道的時間常數越大,干擾對被控變量的影響 緩慢 。假設控制通道不存在純滯后，則干擾通道純滯后通常對調節質量 無影響 。2.簡單調節系統的根本特征是 單閉合回路 和 負反響 。六、綜合題：1.以下列圖為加熱爐裝置，工藝要求利用燃料量