過程控制系統 與儀表第 1章 思考題與習題 樣. 富過式是系統典型系統由幾部分組成？變量的系統。組成1-1。系統可分幾類？分類方法明：按所的來分，溫度系統、壓力系統、流量系統等；按系統所處理的信號方式（P（P（PD通常分類：—?1-6 1-7 、遭破壞、自裝置開始又建立新新、調結束段振影響可直工只將研究重點放才計良好1-8 評價常用單項指標哪些自解答：。；A；y；11 yy()1

100%C0曲線如圖1-4標、、該能否滿足求？解答：1A0C

50C2n

950910

900900

5:13

45

936(min)0C, 且1。第 2章 思考題與習題 2-30aa1=100%max=100%max5a0.8％<1所以1.0

5.0810

100%0.8%2-5 有兩塊直流電流它們和程分別為)05現要50mA直流電流從確性、經濟性考慮哪塊更適？分析它們max?max

×A；

2550

100%5%max?max

×5A；

1875 50 100%3.75%選擇2.5ADDZ-A應溫1000200204

T10

； T=500。a50aamax25? max16a

005100%3125%2.51.65a0a

005100%2%1.52.025005100%12%1.040236a11.6

3 2435a13

1.2 22.530a1.240

10.33505aa，11aa。1a?x6×6>1, 1a? 0×11, ≤3儀否則壓力波動會使測值超出儀。所以該也不符合要求。0，? 6＋8：3即645a。：求出基本以確定滿足要求等。00825 100%32

允許等2.5。55。max? 2.＋558max所以滿足要求。有影響？標準節流裝置包括節流件和取壓裝置。1比m 23。轉子計是定式計(P47)恒定所以是定式。式計是變降式計(P45)是是所以是變降式。橢圓齒輪計特點是什么？對被介質有什么要求？輪旋轉進行計愈小對愈有橢圓齒輪計計精度高適高粘度介質2對被介質要求不適含有固顆粒固顆粒會將齒輪卡死以致無法)。如果被介質中夾雜有氣也會引起誤電磁計工作是什么？它對被介質有什么要求？導電通過磁場在兩固定電極上感應出電是速。(100m體2-24 超聲波計特點是什么？室所組封閉系統內充硅油作為傳介質使介質進入毛細管與免堵塞?？晒澥「綦x罐。物工作原理。解答：同分界面。于場合？合于強、高、毒、高第 3章 習題與思考題 控制控制規律控制哪些基本控制規律？控制規律：指控制輸出信號與輸入偏信號之間關系?；究刂埔幝桑嚎刂?、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。雙控制規律怎樣何缺雙控制輸出規律根據輸入偏正負控制輸出為最最小。于雙控制只兩個特定輸出值相應控制閥只兩個極限置總過調節所致。：偏在中間區內時控制機構作可降低控制機構開關頻繁程延長控制中運動部件使壽命。yeyK epyey

1edtT1y

1edtT1i i iTK Ti i KKiA%A加An由A？

eP

1 析edt析T1

1Kp=1, T=2min, e＝＋0.2；K Ip0穩態時：y＝5mA，01 1 yy0

eP T1

edt5min后：

5

(0

102

5)50.7)mAPKpP所以，偏差的變化使控制器的輸出可以變化全量程（16mA），避免控制器處于飽和狀態。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？y

T deDdt遲，3-7所示，為實際微分。出比例、積分、微分（PID）三作用控制規律的數學表達式。解答：

1 1

dey eP T1

edtTD

dt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？DDZ-Ⅲ型器的軟手和硬手有什么區別？各什么條件下？00

與手操的信號成關系；I硬手操是指器的出電流 與手操的信號成關系。I0：系統故障什么叫器的擾切換？DDZ-Ⅲ型器中為了實現擾切換PID電路采取了哪些措施？。M C C5M PID器中度P間常數T 間常數T 別具有什么含義？器過程I D將T ∞T 取I DP值化占儀表量程的百的弱取決于度的小。間常數T 含義：T 小弱若將T 取∞則I I I數T ：T T 取D D D什么是器的正/？電路中是如何實現的？正：測量值給定值；反作用：偏差=給定值-測量值。運放輸入端的切換開關實現的。4～20mA電流的？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。P83下的輸出電路。3-18 PIDPID算法？解答：1）P91式（3-18）2）改進的算法：第 4章 思考題與習題 氣動調節閥主要由哪兩部分組成？各起什么作用？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量。試問調節閥的結構有哪些主要型？各用在什么？型：通座閥、通雙座閥。通座閥用：小口徑、低壓差的；通雙座閥用：大口徑、大壓差的。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？性。壓差隨變化而變化這時稱為。常用理想直線、等百分比（對數）、快開什么叫可范圍？串聯管道中可范圍為什么會變化？可范圍反映可控制范圍R＝Q能指標就越好。串聯管道阻力影響。

之比表示。R越大范圍越寬,什么是串聯管道中阻比SS值變化為什么會使理想發生畸變？阻比

/p差p 占Tmin op總壓力 比值。po

TminS＜1S值減小直線漸漸區快開等百分比漸漸趨近直線。什么叫氣動氣開式與氣關式？選擇原則是什么？選擇原則從生產安全考慮一旦控制系統發生故障、信號中斷時開關狀態應能保證設備操人員安全。4-24試確定蒸氣管道氣開、氣關形式。氣開式。試述電/氣轉換器用途與原理。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20～100kPa的標準氣壓信號。II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。20～l00kPap去推動閥門。試述電/氣閥門定位器的基本原理與工作過程。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O時使閥桿移動。電動儀表能用于場安是必須是安的儀表，是和儀表電產生的能。使場帶來危。安：電在、開及誤操作等各種狀態下可能發生的都在炸性氣體的能量之下它是壓、流的？解答：4-19示。利用齊納二極管的反向擊穿特性進壓，用電阻進流。第 5章 思考題與習題 是被控過程的數學模型？1 ；2 3 4 5 ，最常用帶純滯后一階形式。方法哪些各和局限性？方法機理法和測試法。機理法測試法：流入量流出量它們與系統輸入、輸出信號區別與聯系？把看作一個獨隔離體，從外部流入物質或能量流量稱為流入量。流出量從流出物質或能量流量稱為流出量。區別與聯系：系統輸入量系統輸出變量系統參。機理法一般適用于場合？工作機理非常熟悉，參與變量變化都與物質和能量流動與轉換密切關系。自衡特性具自衡特性系統框圖特點？性。單容和多容、能、信號傳輸引起5-40所示液位，輸入Q，流出Q、Q，液位h控參數，水箱截面AR、R線液阻。

1 2 32 3列寫液位微分方組；畫出液位框圖；求出傳遞函數H(s)解答：

Q(s，并寫出放大倍數K和數T表達式。1QQ QQ Q1 2 3）Q2AdhdthRhR32Q32 H(s) R2 Q(s)1

R2 3

sRR2 3Q、h5-10串聯雙容液位過程的微分方程組，并求出傳遞函數H

(s)

Q(s)。1 2 2 12）傳遞函數：

2 3 解答：QQA解答：QQAdh11 2 1dt1）方程組：Q2hh12RR2QQAdh2223 R3

H(s) R2 3Q(s) TTs2TTT

)s1式中：T

AR,

T AR

11T AR

1 2

2 12 31 1 2

2 2

12 1 31）是根據工業過程、出的實測數據進行某種數學處理后得到數學模型。應用直接法測定階躍響應曲線時應注意那些問題？合理地選擇階躍信號的幅度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章 思考題與習題 簡單控制系統由幾個環節組成？、調節、調節閥、被控過程四個環節組成。安全性、穩定性、經濟性。解答：控制系統方案設計；工程設計；工程安裝和儀表調校；調節參數整定。過程控制系統設計包括哪些步驟？熟悉和理解生產對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？化的參數作為被控參數。直接參數：能直接反映生產過程中產品產和質，又易于的參數間接參數：與質指標有單值對應關系、易于的，間接反映產品質、生產過程的實際情況。兩者關系：間接參數是直接參數的單值函數。K 、間常To o小、純滯后間 越小越好而干擾K 盡可能小、間常T 盡可能o f f解答：1）和干擾對參影響都于密切相關。02）靜態K 強效果越好。0T間常小參對反應靈敏、及從而獲得良好品質。T0純滯后0存在會使統穩定降低。0值越對統影響越。KfTff（t）對參y（t）影響越小統品質越好。當存在多個間常應盡使間常錯開？間和最偏差等改善質。？解答：1）P184-12、3、42）合理檢測點。解答：1）調節閥口徑得閥門調節靈敏度低工作差甚至會產生振蕩或調節失靈情況。處于失工況這對擾動偏差消除不利。正常工況下求調節閥之間。調節閥氣開、氣關方式首原則是、系統與設備是調節閥開、關作用方式選擇的首要原則。確定原則是整個單回路構成負反饋系統。調節器正作用?？驁D：調節器正作用?？驁D：6-29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6-29所示的溫度控TC正、反作用；畫出該控制系統的框圖。調節器反作用?？驁D：6-14 調節器反作用?？驁D：6-14 簡述比例、積分、微分控制規律各自的特點。個參數，整定簡便。比例調節的主要缺點是系統存在靜差。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。微分控制：超前調節。解答： 1）被控參數選擇： 熱交換器出口溫度。 2）控制參數選擇： 6-22如圖6-30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解答： 1）被控參數選擇： 熱交換器出口溫度。 2）控制參數選擇： 3）檢測儀表選擇：3）檢測儀表選擇： 溫度傳感器與溫度變送器。 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）調節器選擇： 調節規律選擇：PI或 PID。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：＋； 根據系統構成負反饋條件：各環節符號之積“－”，則調節器。7-5 在串級控制系統中當主回路定值（設定值）控制時，副回路也是定值控制嗎？什么？解答：不是，副回路是隨動控制。 7-43、關形式。解答：式。副解答：式。副器反作用；器反作用。簡述前饋作原理與反饋相比它有什么優點和局限？，以抵消被參數影響P221有效。什么一般單