1、1-1試述熱電偶的測溫原理，工業上常用的測溫熱電偶有哪幾種？什么熱電偶的分度號？在什么情況下要使用補償導線？答：a、當兩種不同的導體或半導體連接成閉合回路時，若兩個接點溫度不痛，回路中就會出現熱電動勢，并產生電流。b、鉗極其合金，饃銘-饃硅，饃銘-康銅，銅-康銅。c、分度號是用來反應溫度傳感器在測量溫度范圍內溫度變化為傳感器電壓或電阻值變化的標準數列。d、在電路中引入一個隨冷端溫度變化的附加電動勢時，自動補償冷端溫度變化，以保證測量精度，為了節約，作為熱偶絲在低溫區的替代品。1-2熱電阻測溫有什么特點？為什么熱電阻要用三線接法？答：a、在-200到+500攝氏度范圍內精度高，性能穩定可靠，不需

2、要冷端溫度補償，測溫范圍比熱電偶低，存在非線性。b、連接導線為銅線，環境溫度變化，則阻值變，若采用平衡電橋三線連接，連線R使橋路電阻變化相同，則橋路的輸出不變，即確保檢流計的輸出為被測溫度的輸出。1-3說明熱電偶溫度變送器的基本結構，工作原理以及實現冷端溫度補償的方法。在什么情況下要做零點遷移？答：a、結構：其核心是一個直流低電平電壓-電流變換器，大體上都可分為輸入電路、放大電路及反饋電路三部分。b、工作原理：應用溫度傳感器進行溫度檢測其溫度傳感器通常為熱電阻，熱敏電阻集成溫度傳感器、半導體溫度傳感器等，然后通過轉換電路將溫度傳感器的信號轉換為變準電流信號或標準電壓信號。c、由銅絲繞制的電阻R

3、cu安裝在熱電偶的冷端接線處，當冷端溫度變化時，利用銅絲電阻隨溫度變化的特性，向熱電偶補充一個有冷端溫度決定的電動勢作為補償。橋路左臂由穩壓電壓電源Vz（約5v）和高電阻R1（約10K歐）建立的恒值電流I2流過銅電阻Rcu,在Rcu上產生一個電壓，此電壓與熱電動勢Et串聯相接。當溫度補償升高時，熱電動勢Et下降，但由于Rcu增值，在Rcu兩端的電壓增加，只要銅電阻的大小選擇適當，便可得到滿意的補償。d、當變送器輸出信號Ymin下限值（即標準統一信號下限值）與測量范圍的下限值不相對應時要進行零點遷移。1-5力平衡式壓力變換器是怎樣工作的？為什么它能不受彈性元件剛度變化的影響？答：a、被測壓力P經

4、波紋管轉化為力Fi作用于杠桿左端A點，使杠桿繞支點。做逆時針旋轉，稍一偏轉，位于杠桿右端的位移檢測元件便有感覺，使電子放大器產生一定的輸出電流I。此電流通過反饋線圈和變送器的負載，并與永久磁鐵作用產生一定的電磁力，使杠桿B點受到反饋力Ff,形成一個使杠桿做順時針轉動的反力矩。由于位移檢測放大器極其靈敏，杠桿實際上只要產生極微小的位移，放大器便有足夠的輸出電流，形成反力矩與作用力矩平衡。b、因為這里的平衡狀態不是靠彈性元件的彈性反力來建立的，當位移檢測放大器非常靈敏時，杠桿的位移量非常小，若整個彈性系統的剛度設計的很小，那么彈性反力在平衡狀態的建立中無足輕重，可以忽略不計。1-7試述節流式、容積

5、式、渦流式、電磁式、漩渦式流量測量儀表的工作原理，精度范圍及使用特點。答：a、節流式工作原理：根據流體對節流元件的推力或在節流元件前后形成的壓差等可以測定流量的大小。差壓流量計：根據節流元件前后的壓差測流量。精度：正負0.5%到1%使用特點：保證節流元件前后有足夠長直管段靶式流量計：使用懸在管道中央的靶作為節流元件精度：2%到3%使用特點：可用于測量懸浮物，沉淀物的流體流量轉子流量計：以一個可以轉動的轉子作為節流元件使用特點：可從轉子的平衡位置高低，直接讀出流量數值b、容積式工作原理：直接安裝固定的容積來計量流體。精度：可達2%較差時亦可保證0.5%1%使用特點：適用于高黏度流體的測量c、渦輪

6、式工作原理：利用導流器保證流體沿軸向推動渦輪，并且根據磁阻變化產生脈沖的輸出。精度：0.25%1%使用特點：只能在一定的雷諾數范圍內保證測量精度。由于有轉子，易被流體中的顆粒及污物堵住，只能用于清潔流體的流量測量。d、電磁式工作原理：以電磁感應定律為基礎，在管道兩側安放磁鐵，以流動的液體當作切割磁力線的導體，由產生的感應電動勢測管內液體的流量。精度：0.5%1%使用特點：只能測導電液體的流量e、漩渦式工作原理：根據漩渦產生的頻率與流量的關系測定流量精度：正負0.2%正負1%使用特點：量程比達到30:1,可測液體和氣體。2-3PID調節器中，比例度p,積分時間常數R微分時間常數Td,積分增益Ki

7、,微分增益Kd分別有什么含義？在調節器動作過程中分別產生什么影響？若令Ti取8,Td取0,分別代表調節器處于什么狀態？答：1在比例積分運算電路中，RI,CI組成輸入電路，CM為反饋元件1）比例度P=Cm/CiX100%l示在只有比例作用的情況下，能使輸出量做滿量程變化的輸入量變化的百分數。2）積分時間Ti=RICITi愈小，由積分作用產生一個比例調節效果的時間愈短，積分作用愈強。Ti越大，積分作用越弱。3）積分增益Ki=CM/CIXAA為放大器增益，Ki越大，調節靜差越小。比例微分運算電路中，由RdCd及分壓器構成無源比例微分電路4）kd為比例微分調節器輸出地最大跳變值與單純由比例作用產生的輸

8、出變化值之比。5）微分時間Td=KdRdCd2,Ti取無窮時，調節器處于PD狀態。Td取零時調節器處于PI狀態。2-4什么是PID調節器的干擾系數答：用PI,PD串聯運算獲得PID調節規律時，在整定參數上存在相互干擾的現象，常用干擾系數F=1+Td/Ti表示2-5調節器為什么必須有自動/手動切換電路？怎樣才能做到自動/手動雙向無擾切換？為了適應工藝過程啟動、停車或發生事故等情況，調節器除需要“自動調節”的工作狀態外，還需要在特殊情況時能由操作人員切除PID運算電路，直接根據儀表指示做出判斷，操縱調節器輸出的“手動”工作狀態。在DDZ-III型調節器中，自動和手動之間的平滑無擾切換是由比例積分運

9、算器上的開關S1實現的，如下圖所示其中開關接點“A”為自動調節；“M”為軟手動操作；“H”為硬手動操作。切換分析：“A”一“M”為保持，無擾切換。“M”一“A"：S1、2在M,S2把CI接VB,VO2以10V起對CI充電，但CI右端電位被鉗位不變(10V),A3的V-V+=10V，當"M”一“A”，兩點電位幾乎相等，所以為無擾切換。“M”一“H”：斷開前，必然先斷開S4,M為保持。切換后，接入“H”，V-與RH的電位相同時，則為無擾切換，所以切換前應平衡RPH有條件無擾切換。“H"一”M"：切換后，S41S44瞬間是斷開的，CM和V-為保持狀態，所以為無

10、擾切換。2-7什么是調節器的正反作用？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4-20mA電流的？則調節器靜態放大放大系數為負，節器靜態放大系數為正，KC為正(1)測量值增加(偏差信號e減少)，調節器輸出增加,KC為負值，稱正作用調節器；反之，測量值增加(偏差減小)，調節器輸出減小，則調值，稱反作用調節器。(2)由于所有的儀表都用同一個電源供電，在公共電源地線上難免出現電壓降，為了避免這些壓降帶來誤差，輸入電路需要采用差動輸入方式。(3)調節器的輸出電路是一個電壓-電流轉換器，它將PID電路在1-5V間變化的輸出電壓轉換為4-20mA的電流，輸出電路實際就是一個

11、比例運算器，通過強烈的電流負反饋使輸出電流保持在4-20mA,輸出電路的電路圖如下：其中經過運算得出取R=62.5,則當Vo3=1-5V時，輸出電流為4-20mA。3-2集散控制系統中，哪些功能是集中的？哪些功能是分散的？這樣的設計有何優點？答：操作監視與管理為集中，控制功能為分散。優點：開放系統：互操作、可移植等分級遞階控制：垂直方向和水平方向分級分散控制：危險分散自制和協調：相對獨立集中管理：管控一體化等3-6什么是“現場總線”，現場總線控制系統與集散控制系統相比，有哪些優點？答：現場總線（巾eldbus）是連接智能測量與控制設備的全數字式、雙向傳輸、具有多節點分支結構的通信鏈路，它是用于

12、工業自動化領域的許多局域網之一。優點：1.可以在現場構成完整的基本控制系統；2.可以與多個現場智能設備互換信息；3.可以很方便地構成復雜的過程控制系統4與集散控制系統相比，具有控制功能更加分散，智能化與功能自治性更高、系統的構成更加靈活、可擴展性與可互換性更強、可靠性與可維護性更好等諸多優點。4-3什么是調節閥的固有流量特性和工作流量特性？為什么流量特性的選擇對控制系統的工作至關重要？答：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。在各種具體的使用條件下，閥芯位移對流量的控制特性，稱為工作流量特性。從自動控制的角度看，調節閥一個最重要的特性是他的流量特性，即調

13、節閥閥芯位移與流量之間的關系，值得指出調節閥的特性對整個自動調節系統的調節品質有很大的影響4-4為什么合理選擇調節閥的口徑，也就是合理確定調節閥的流通能力C非常重要？答：在控制系統中，為保證工藝操作的正常進行，必須根據工藝要求，準確計算閥門的流通能力，合理選擇調節閥的尺寸。如果調節閥的口徑選的太大，將是閥門經常工作在小開度位置，造成調節質量不好。如果口徑選的太小，閥門完全打開也不能滿足最大流量的需要，就難以保證生產的正常進行。4-5電-氣閥門定位器（含電-氣轉換器和閥門定位器）是怎樣工作的？它們起什么作用？答:由電動調節器送來的電流I通入線圈，該線圈能在永久磁鐵的氣隙中自由地上下運動，當輸入電

14、流i增大時，線圈與磁鐵產生的吸引增大，使杠桿作逆時針方向旋轉，并帶動安裝在杠桿上的擋板靠近噴嘴，改變噴嘴和擋板之間的間隙使氣動執行器能夠接收電動調節器的命令，必須把調節器輸出的標準電流信號轉換為20100kPa的標準氣壓信號。4-8防爆柵的基本結構是什么？它是怎樣實現限壓限流的？分齊納式和隔離式兩種齊納式安全柵電路中采用快速熔斷器、限流電阻或限壓二極管以對輸入的電能量進行限制，從而保證輸出到危險區的能量。它的原理簡單、電路實現容易，價格低廉，但因由于其自身原理的缺陷使其應用中的可靠性受到很大影響，并限制了其應用范圍，其原因如下：1、安裝位置必須有非常可靠的接地系統，并且該齊納式安全柵的接地電阻

15、必須小于1Q,否則便失去防爆安全保護性能，顯然這樣的要求是十分的苛刻并在實際工程應用中難以保證。2、要求來自危險區的現場儀表必須是隔離型，否則通過齊納式安全柵的接地端子與大地相接后信號無法正確傳送，并且由于信號接地，直接降低信號抗干擾能力，影響系統穩定性。3、齊納式安全柵對電源影響較大，同時也易因電源的波動而造成齊納式安全柵的損壞。4、由于齊納式安全柵的電路原理需要吸收輸入回路的能量，所以易造成輸出不穩定。隔離式安全柵采用了將輸入、輸出以及電源三方之間相互電氣隔離的電路結構，同時符合本安型限制能量的要求。與齊納式安全相比，雖然價格較貴，但它性能上的突出優點卻為用戶應用帶來了更大的受益：1 .由

16、于采用了三方隔離方式，因此無需系統接地線路，給設計及現場施工帶來極大方便。2 .對危險區的儀表要求大幅度降低，現場無需采用隔離式的儀表。3 .由于信號線路無需共地，使得檢測和控制回路信號的穩定性和抗干擾能力大大增強，從而提高了整個習題可靠性4 .隔離式安全柵具備更強的輸入信號處理能力，能夠接受并處理、熱電阻、頻率等信號，這是齊納式安全柵所無法做到的。5 .隔離式安全柵可輸出兩路相互隔離的信號，以提供給使用同一信號源的兩臺設備使用，并保證兩設備信號不互相干擾，同時提高所連接設備相互之間的電氣安全絕緣性能。因此，對比齊納式和隔離式安全柵的特點和性能后可以看出，隔離式安全柵有著突出的優點和更為廣泛用

17、途，雖然其價格略高于齊納式安全柵，但從設計、施工安裝、調試及維護成本來考慮，其綜合成本可能反而低于齊納式安全柵。在要求較高的工程現場幾乎無一例外地采用了隔離式安全柵作為主要本安防爆儀表，隔離式安全柵已逐漸取代了齊納式安全柵，在安全防爆領域得到了日益廣泛的應用.5-1.為什么說研究自動控制系統的動態比研究其靜態更為重要？答：再連續生產過程中，最基本的關系是物料平衡和能量平衡，在靜態條件下，單位時間流圖對象的物料或能量等于從系統中流出的物料或能量，然而，對象的動特性是研究參數隨時間而變化的規律，在動態條件下，物料平衡和能量平衡的關系是：單位時間內進入系統的物料（或能量）之差等于系統內物料（或能量）

18、儲存量的變化率5-3測定對象動特性飛升曲線的方法及注意要點。答：飛升特性是指輸入為階越函數時的輸出量變化曲線。采用時域方法，輸入量作階越變化，測繪輸出量隨時間變化曲線就得到飛升特性。實驗時，可以讓對象在某一穩態下穩定一段時間后，快速的改變它的輸入量，是對象達到另一穩定狀態。注意要點：采取措施防止其他干擾的發生，否則將影響實驗結果。為克服其他干擾影響，同一飛升曲線應重復測試兩三次。求出其中合理部分的平均值，據此平均曲線來分析對象的動態特性。需特別注意被調量離開起始點狀態時的情況，應準確記錄加入階越作用的計時起點，以便計算對象滯后的大小。5-8為什么要用閉路測定對象的頻率特性？答：因為正弦波方法和

19、頻率特性相關測試法都是在開路狀態下輸入周期信號x，測定其輸出y，這種測定方法的缺點是，被調量y的震蕩中線一一零點的漂移不能消除，誤差大，因而不能長期進行試驗。另外，它要求輸入的振幅不能太大，以免增大非線性的影響，降低測定頻率特性的精度。采用閉路系統則可以避免上述缺點。優點：精度高：削弱了對象的零漂。減少了開路測定時的非線性環節所引起的誤差。安全：調節器串接在系統中，即使突然有干擾加入，也不會產生過大的偏差而發生事故。此外，這種方法可以對自衡特性對象進行頻率特性的測定，也可以同時測得調節器的動態特性。6-4.何謂單回路調節系統？單回路調節系統適用于哪些場合？答：單回路調節系統，一般指在一個調節對

20、象上用一個調節器來保持一個參數恒定，而調節器只接收一個測量信號，其輸出也只是控制一個執行機構。在一般連續生產過程中，單回路調節系統可以滿足大多數工業生產的要求，因此它的用量很大。只有在單回路調節系統不能滿足生產的更高要求的情況下，才用復雜的調節系統。6-5.試分析對象的干擾通道和控制通道特性對控制性能的影響？答：干擾通道的放大系數Kf影響著干擾加在系統上的幅值。若調節系統是有差系統，則干擾通道，控制系統的靜差也愈大。干擾通道時間常數Tf的影響，如果干擾通道是一階慣性環節，其時間常數為Tf1,則階躍干擾通過慣性環節，其過渡過程的動態分量被濾波而幅值減小了，這樣一來，使控制過程最大偏差隨著Tf1的

21、增大而減小，從而提高了調節質量。當干擾作用點的位置離測量點近，則動態偏差大；反之，干擾離測量點遠，則動態偏差小，調節質量高。6-6.穩定邊界法又稱臨界比例度法，即在生產工藝容許的情況下，用試驗方法找出。當一個比例調節系統的被調量作等幅振蕩時，按經驗公式求出調節器的整定參數。反應曲線法，用反應曲線法整定調節器的參數應先測定對象的動特性，即對象輸入量作單位階躍變化時被調量的反應曲線，亦即飛升特性，根據飛升特性曲線定出幾個能代表該調節對象動態特性的參數，然后可直接按這個數據定出調節器最佳整定參數。衰減曲線法，是在總結“穩定邊界法”和其他一些方法的基礎上，經過反復實驗得出來的。反應曲線法的優點是進行飛

22、升特性實驗比其他兩種方法的實驗容易掌握，做實驗所需時間比其他方法短些；缺點是在實際生產中做飛升曲線試驗，往往不太容易。這個方法適用于被調量允許變化較大的對象。穩定邊界法的優點是，在穩定邊界的條件下，調節器的比例度P較小，動作很快，結果被調量的波動幅度很小，一般生產過程是允許的；缺點是，對于比例度特別小的系統和調節對象”值很大、時間常數T也很大的系統不適用。該方法適用于一般的流量、壓力、液面和溫度調節系統。衰減曲線法的優點是，被調量偏離工作點不大，也不需要把調節系統推進到穩定的邊界,因而比較安全，且容易掌握，能適用于各種類型的調節系統；缺點是，整個實驗很浪費時間。7-6前饋調節系統有哪些典型的結

23、構形式？什么是靜態前饋和動態前饋？答：典型結構形式1靜態前饋2前饋一反饋控制系統3前饋一串級控制系統13、簡述串級控制系統的設計原則答：、主被控參數和主回路的選擇主參數：主回路設計與單回路設計基本相同。凡直接或間接反映生產過程的產品質量和產量、并可測量的參數作為主被控參數，所構成的回路為主回路。、副被控參數的選擇和副回路設計串級控制系統的所有優點是該系統具有副回路，因此副回路設計尤為重要。副被控參數的選擇應使副回路的時間常數、純滯后小，以保證控制通道短和快速性，副被控參數須對住被控參數有足夠的靈敏度，控制參數應對副被控參數影響快。副回路必須包括生產過程中變化劇烈、頻繁、幅度大的干擾，并且盡可能

24、多的干擾，使得干擾被盡快的消除。應使主、副回路的時間常數匹配，一般T01/T02=310,既時間常數錯開，有利于動態指標。74、串級調節系統的調節器選型及兩種參數整定方法。答：選型：主調節器：主被控參數要求嚴格，選擇PI、PID。副調節器：保證調節的快速性，可以有誤差，所以選擇P即可。若選擇PD,因副回路包含劇烈擾動，容易使得調節閥動作過大，對調節反而不利。參數整定方法：(1) 在通常情況下，副環的對象時間常數較小，而副環以外的那一部分對象特性的時間常數和滯后都較大。主副環的波動頻率相當較大，可以按以下方法整定。整定時先切除主調節器，使主環處于在開路的情況下，按通常的方法整定調節器參數。然后再

25、投入副調節器的情況下，把副環看做弱阻尼的二階環節等效對象，再加上副環外的部分對象，按通常方法整定主調節參數。(2) 當由副環分割的兩部分對象的時間常數和滯后大致相等，主、副環的頻率比較接近時，它們之間的影響就大了。在這種情況下，就需要在主、副環之間反復進行湊試，才能達到最佳整定。此時采用串級調節器的二步整定法 在主環閉合的情況下，將主調節器的比例帶P1放在100%處，用衰減曲線法”整定副回路，求出副回路在衰減率W=0.750.9時副調節器的比例度P2值。 將副調節器置于這一求得的比例度上，把副回路視為調解系統中的一個組成部分，用同樣的方法，求出主回路在¥=0.750.9的衰減過程的主

26、調節器比例度P1s和被調量y1在出現第一個高峰時的時間tr。然后根據P1s、tr按經驗公式，求出主調節器的參數。按先副環后主環”的原則，先放上副調節器參數，后放上主調節器參數。7-11復合調節系統調節器參數選擇的原理是什么？在選擇調節器的整定參數時，假設系統只按被調量的偏差控制，不考慮擾動引入到系統中的附加作用。這樣可以用第六章介紹的方法整定調節器參數，同時還可以球的這是閉環系統的共振頻率8-4:什么叫正耦合和負耦合？答；正耦合：在相對增益陣列中所有元素為正時，稱之為正耦合負耦合：在相對增益陣中只要有一元素為負，稱之為負耦合8-6:解耦控制在工程實施過程中需要注意哪些問題？什么叫做部分解耦？它有什么特點？答：需要注意的問題：(1)穩定性問題(2)部分耦合部分耦合：指在復雜的耦合過程中，只對部分耦合進行解耦，而忽略另一部分耦合。特點：部分耦合過程的控制性能會優于不解偶過程而比完全解耦過程要差。相應的部分解耦的補償器也比較簡單，實現起來比較容易。因此在相當多的過程中得到有效的應用。8-7