《自动化仪表》习题答案

_第1章（P15_（简过控的点Q）统被过与列生的动仪组2）被控程杂样通控系难设3）控制案富彩控要越越控过程多于变程参控；）值制过控的要式（什是程制统试框表其般成Q：）程制生过自化简。泛石、工电、金轻工建核等业产连的按定期序行生过自控，是动技的要成分过控通是生过中温、力流量液成和性工参进控使保为值按定律化以保品量生安并生过按优目自进2组框：f(t)r(t)

控制器

执行器

q(t)

对象

z(t)

测量变送装置（)元合仪的一号如规的Q：个元块间统的准号行络）模仪的号气0.02~0.1MPa、电动型1~5VDC）字仪的号无一准（试图热控系流图框表。Q是级制统方图

11炉值

_

TC

_

PC

2压

出度PTTT（过控系的项能标哪？自如定的Q：）大差超量衰比余、节间峰时、荡期频率）（通过控系可为几类？举说。Q：1）结不，为馈制统前控系、馈-反馈复合制统按定不，为值制统随控系、序制统）（10只是爆表可用有炸险场吗为么Q）是样。2）比对全花防仪，有全级面考等（）成全花防系的表是全花的？什？Q）。2）这构安火型爆统一条。2综合练习题（简图1-11所系的作理画控系的图写每框的输输变名和用表名。

112112Q）为位制统由水（控程、位测（量送）液控器、节组的馈制统为达对箱位行制目，对位行测经液控器控调阀从调（量来现1位制作。2框：3）制输输分为设值反值差(、制u)；行输输分为控、作()；控象输输为操变量(、动()，控h；用表：制（如PID控器、节、位量送。（什是表信制通现与制仪之采直电信、控制内仪之采直电信，是什？Q）自动仪的号是在套列表，各仪的入输信均采某统的准式使个表的意接为能2）

（3）某学应程定作度00，最大调小或于5，要设计定控系，设值阶干时过过曲如图示要：1计该统稳误、减、大调和渡程间2说该统否足艺求Q1由图得y(∞)=设值r=800℃,B=850−B=820−810=1012稳误e(=y(∞)=800℃-81010℃衰比

40n1410

，最超量：

y(t)()py()

100%

850810

过过时：概1左s2虽该统大调足求然在定作度800℃，而后于定值为810，此满工要。（所示为类单炉包位制程，画该制统图并明被过、控数控参和扰数是么Q控系框：

被过：热包被参：包位控参：水量干参：汽量化第2章（P701基本练习题（某测仪测的下为500~1000，的大对差，确该表精等。Q仪的用差

最大对误量程

21000500

0.4%

，精度等为0.4级。（4）台温表量上限100~1000℃，艺求仪指值误不过，选度级多的表能足艺求Q工允的表用差

允

允许最大对误差量程

100%=

21000

100%0.22%应级的仪才满。（5）有一台DDZ-Ⅲ两制压送，知量为当入

t0号和时，送的出别多？Q）；）t0（设某DDZ-Ⅲ毫输变器其点移u=6mVDC量为12mVDC现知送的出流12mA试被信为少伏Q12mVDC（）被温信在40~80范内化工要测误不过1%现两测仪，度级为级，其一仪的量围0，另台表测范为0，问两仪能满上测要？Q工允的大对差=

401%0.4

℃1）用

0℃的仪表，

允

0.4100

100%0.4

不以满足2）用0~200的表则

允

0.4200

100%0.2

，级精度不可以满足；（13热偶温为么进冷温补？补方常用几？Q）用偿线把电的端温较和稳的方延到度较和较定操室，冷温还是℃，工上用电的E-t系线在端度t℃况得的与配使的表是据这关曲进刻的而作的度往0，样量果会误，此要行端度校解冷温不零问）用有表、桥偿。

2）（）电测电中三制法什能小境度化测精的

影？Q：因为热阻温，电要装被温的场而桥的它阻同表起安在制。场控室间一的离因连热电的线电往不忽，采普的线接，连热阻两根线分在桥一桥上因，接线电随环温的化而化将热阻值变一加平电的个臂，会测产生大误。用线接可减甚抵连导电对量果成的差2综合练习题（某标为℃温计厂经验各的量果如：被表数/标表数/

100150200250300400500102149204256296403495123

试该表最绝误。确该表精等。经一时后，表最绝误为，问时表精等为多？Q）

x

中最值计可最绝误等±℃2仪引误3表用

12

最大对误量程最大对误量程

6100%100%6007100%100%1.4%600

符精。符1.5级精。

（用度Pt100的电测，错了的度，到温是。实温是少Q）Cu50分表找与ΩΩ对应温值约－45。（）被压的化围0.5~1.4MPa，要求测量误差不大于压力值±5%。可选的力规：程0~1.6MPa0~2.5MPa，，度级1.0、2.5。选合量和度压表Q最工压不过表程则选范围。允的大绝差±±0.025MPa，的最大引误：

允

2.5

，选1.0精等。用压送与准板套量道质量若压送量为

4

Pa对输信为，应量3

。差变器出信为8mADC，应差值流值是少Q因未开器流与压平根正。

8mADC应差值2500Pa，流则1603

。3设计题（用度为K的铬-镍硅热电偶测量温度，在无冷端温补的况，显仪指值600℃此冷温为50℃。问实温是少如热温不，冷温为20℃时此显仪指值为少Q）K分度表知600℃应热势24.902mV,由题意知热势由端度t℃冷温为50℃的K热偶生，

(t,50)24.902mV

，

又表知

(50,0)2.022mV，(t,0)(t(50,0)2.022

，再表得t约为648℃。2

(t(t,0)E(20,0)26.126mV

（）容的常作力围1.0~1.5MPa，艺求地示力并求量差于测力±5%，选一合的力（型量、度等，并说理。Q）型可用簧压计2）大作力超仪量的2/3则选0~2.5MPa范；由最工压大于仪量的1/3所范是适。大±5MPa：

允

0.052.5

100%

，选1.5精等。（某制统有个程精等为0.5级的差压变器在验发，仪在个程围的对差化围－kPa，试：变器否接原制统续用为么Q：不因其大对差－其用

0.5100

100%0.625%

，超了先计精要级的范。第3章）1基本练习题（在程制，哪些表属过控仪？过控系中大数

I1C调器电的而行多是动，是什？动元合表电动元合表单之的I1CQ在程制，过程制表：节电/气换执器安栅。2调器电的为源问容解作距长，一般况不限；调精高还以现机。行多是动，为行直与制介接，常高、压深、粘、结、蒸汽、爆恶劣件工，气的行就有压流号不产火，样以保安生和免重故发气仪的入出拟号一用的拟压号电仪的入出拟号直电、流电、流流交电四。国以流流直电作统标信号过控系的拟流流号为负载50Ω；模拟流压号1~5V。（2某例分节的入输范均

4~20mADC若δT=2min稳态其出为若某时输阶增1mA试求经4min后节的出Q由

，可得K1CC

。比积作下输Δu由式算uKe)(t1dt320I

，调器输Δ。（调器正反用如规的Q：当调器输随差增而大，为作调器反为作调器

VK（数式制有些要点简其件基构。VKQ）字控器主特1采了拟表计机体设方，使字控器外结面布、操作式保了拟节的征。与拟节相具更富运控功。3、具数通功，便系扩。、靠高有诊功，护便。）字控器硬电由主电，程入道过输通、/联部、信件。（18过控系的有表装是都考安防？什？Q不。场所仪应虑全爆非险所仪则一要爆现仪与危场（括制）间须过全。（19）安全栅安防系中主作是么简齐式全有缺点它如改的Q：参P104；P105

2)参材；

参材2综合练习题（已某例分节的递数OV1用的出应达，出应线

TDKTD1DKD

试单阶输作Q单阶输的氏换

VO1

1

，阶输作下输拉变为V2

a1a1DDKTKTD1DDKDD

，对其取拉反变换，可得av(t)(eDD

DtTD

]

。

12311231201第4章）1基本练习题（什么是被控程特？么被过的学型为么研过的数模？前究程学型主方有几？Q：1）被控程特：控程入与出之的系2被过的数模：控程特的学述即程入与出之定关的数描。3）究程数模的义是制统计基；控器数定重依；仿或究开新控策的要件是计操作产艺设时指是业程障测诊系的计导。4主要法机演法试辨法混法（响曲法识程学型，般注哪问？Q：试验试，控程处相稳的作态相条下重多几试；别正反向阶输信进试；完一试后应将控程复原的况稳一时再第次验输的跃度不过也能小（所示液过的入为q，出q，被参，C为量数并、、R均线液。求1）列该程微方程。2）画该程图3）该程传函G。

2323Q）分程：2)过程图

qq123

dh3）递数

G(sH()/()0

CsRR2（某槽位跃应试记为

20

95

其阶扰量u稳值画水的跃应幺曲）该位象一惯环近，确其益K时常T。Q）跃应幺

()

(t)y()()

，略一惯环传函：

G()

0T10

，u=10%*h(∞，大数

y)98

，间数，达新稳值63%所用时。2综合练习题

12112012312，：，入（7）去1间量，得221331231（如示q为程流量12112012312，：，入（7）去1间量，得221331231量数若以q为程输量，输量被量，RR为性阻求程传函(s)。Q微方组：

dhq12dhq2(3)223h2

，去

2

，：d(6)Rdthd2(7)RRdt23进得

2hdhC+）RdtR3d2h2Rd1h（hqCR3dt2Rdt2CR3传函：01CR(31)RR22

dq1

，（已两水串工，输量，出为、，h分为

21201212112322123个箱水，h为被参，C、为容系，2120121211232212312123液。求1列该位程微方组2画该程框3求液过的递数G(s)=H(s)。Q）位程微方组2框：

qqdtqCdthqR2hq1R12hq3

(1)(2)(3)(4)(5)3求程递数微方组消中变

qq212

得

112121212112121212

hhh1121RR212hhhh1C2RR12

(6)(7)

得

dhh2(121)dtR3

，消去：CCR1212

d

2hCRhR2(1C2)212dtRR3

2对式行氏换：HG0

Q1

CCR1

2

CRCRR(C212)23RR323控制系统，被控变量和操作变量的选择原则是什么？选取被控参数的一般原则为选对产品的产量和质量安生产经济运行和环境保护具有决定性作用的，可直接测量的工艺参数为被控参数；不能用直接参数作为被控参数时，应该选择一个与直接参数有单值函数关系的间接参数作为被控参数；被控参数必须具有足够大的灵敏度。控制参数的选择原则：扰动作-----扰动通道对过程的被控参数产生影响，力图使被控参数偏离给定值；控制作-由控制通道对过程的被控参数起主导影响，抵消扰动影响，以使被控参数尽力维持在给定值；正确选择控制参数就是正确选择控制通道的问题。一般希望控制通道克服扰动的能力要强，动态响应要比扰动通道快。2.用应曲线法、衰减曲线法、界比例度法整定调节器参数的要点是什么？整定是指决定控制器的比例带δ（或KP)、积分时间TI、微分时间TD和采周期Ts的具体数值整定的实质是通过变控制器的参数其特性和过程特性相匹配以改善系统的动态和静态指标取得最佳控制效果整定控制器参数的方法可分为两大类理论计算整定法和工程整定法理论计算整定法有频率特性法轨迹法等工程整定法有现场试凑法临界比例度法衰减曲线法和响应曲线法等程整定不需要事先知道过程的数学模型直在过程控制系统中进现场整定特点是方法简单实用；计算简便；易于工程应用。现场试凑法按先比例，再积分，最后微分的顺序；比例度由大到小整定；积分时间由大到小整定；微分时间由小到大整定。临界比例度法：在闭环控制系统里，将控制器置于纯比例作用下TI=∞，TD=0大到小逐渐改变控制器的比例度到等幅振荡的过渡过程时比例度称为临界比例度δk，相邻两个波峰间的时间间，称为临界振荡周期Tk。据此确定控制器其它参数。根据δ和Tk值采用经验公式，计算出调节器各个参数，即δ、TD的值。按“先P后I最”的操作程序将控制器整定参数调到计算值上。若不够满意，可作进一步调整。衰减曲线法：和前面一种差不多，只是跳到：1衰减率。什是调节阀的流量特性？什么是调节阀的理想流量和工作流量特性？理想流量特性的类别？在自控系统设计中，调节阀流量特性选择原则是什么？调节阀的流量特性：指阀芯位移与流量之间的关系。理固有）流量特性：调节阀前

后压差不变时到的流量特性作流量特性际应用时节两端的压差是变化的，此时调节阀的流量与阀芯位移之间的关系称为工作流量特性。典型理想流量特性有4种1、快2、直线3、抛物线4等百分比流量特性的选择先根据过程控系统的要求定工作流量特性再根据流量特性的畸变程度确定理想流量特性。4、说明串级调节、比值调节、匀调节特点及应用场合。串级调节：a.特点：、小了被控对象的等效时间常数2、提高了抗干扰能力3、提高了系统工作频率4、对负变化具有一定的自适应能力；５、可实现更灵活的操作方式。b.应用场合控过程存在较大容量滞后或纯滞后控过程变化剧烈而且扰动幅度较大；被控过程存在非线性。比值调节实主动量定值控制使总物料量稳定。可克服主动量和从动量的扰动，适用于要求负荷变化平稳的场合，但控制稍复杂。均匀调节：均匀控制就是使被控量y(t)控制量q(t)一定范围内均匀缓慢地变化。(一)简均匀控制：结构方面均匀控制与定值控制在控制结构上没有任何区别，其区别在于控制的目的不同。控制律方面例用是基本的不能引入微分；积分是否引入视情况而定。适用场合：通常适用于扰动较小、对均匀程度要求较低的场合。(二串均匀控制系统结构方面均控制与典型串级控制在控制结构上没有任何区别其别在于控制的目的不控律方面主回路都不能加微分作用；主回路宜采用PI控制；副回路一般用P控。适用场合：通常适用于扰动较大、对均匀程度要求较高的场合。5．前馈控制与反馈控制有哪些同？前馈—反馈控制有什么特点？怎样判断可用静态前馈控制？或动态前馈控制？反馈控制按差调节闭控可服多种干扰影响；控制作用表现在过程受扰动影响后；通常采用PID;但节及时。前馈控制：按扰动调节；开环控制；采用前馈控制规律；克服单一扰动；调节及时。将前馈和反馈结合起来，构成前-反馈复合控制系统。既发挥了前馈控制可及时克服主要扰动对被控量影响的优点保了反馈控制能克服多个扰动的长处合控制降低了系统对前馈补偿器的要求，使系统在工程上更易于实现。静态前馈控制系统：控器采用比例控制，是前馈模型中最简单的形式。动态前馈控制系统：基于不变性原理，前模型中含动态变量。如何选前馈变?馈调节系统的设计原则有哪实现前馈控制的必要条件是扰动量可及可控：“可测：扰动量可以通过测量变送器，在线地将其转换为前馈补偿所能接受的信号。“不可控：指这些扰动量难以或不允许通过专门的控制回路予以控制，如生产中的负荷。前馈控制主要是针对那些可不可”变化频繁且幅值较大的扰动量单靠反馈控制可能出现不希望的动态误差的场合。前馈控制的理论基础：不变性原理。“变性”指控制系统的被控量与扰动量完全无关，或在一定准确度下无关。因实现了完全补偿，达到了被控量不受扰动影响的控制效果。7、什么是过程控制系统？试述组成，并画出其方框图。特点和任务？过程控制是指石油、化工、冶金、轻工、建材、核能等工业部门中连续的，或者按照一定周期程序进行的生产过程的自动化。实现这些控制的装置称为过程控制系统过程控制系统一般由测量变送元件、控制器、执行机构和被控过程等环节组成。控制器行和测量变送环节统称为过程仪表程制系统就由过程仪表和被控过程两部分组成。

被控过程的多样性；生产规模不同、工艺要求各异、产品品种多样；特点：控制方案的多样性，有单回路以上级20%上馈比值、均匀、分程、大时延、多变量等多种方控制过程多属缓慢过程，具有大惯性、大滞后性质，通常用温度、压力、流量、物位、成分等参量进行控制；定值控制是主要控制形式，使被控量控制在给定值上，使生产过程稳定。过程控制的总目标是：以安全、稳定和经济的途径将物料加工成预期的合格产品。过程控制的主要任务是：如何选择控制变量和被控变量；如何设计控制方案，选择什么控制律；控制系统各构成部件如何选择和配合。8、评价控制系统质量指标的阶响应单项性能指标有哪些？其内容是什么？过程控制系统的评价指标可概括为：统必须是稳定的；最重要、最根本的指标；系统应能提供尽可能好的稳态调节（静态指标应能提供尽可能好的过渡过程（动态指标）。9、执行器的组成？流通能力的算？作用？执行器的组成执行机构和调节机构两部分组成行机构是指根据调节器控制信号产生推力或位移的装置，调节机构是根据执行机构输出信号去改变能量或物料输送量的装置，通常指调节阀通能力定义为调节阀两端压差为100kPa流体密度为1000kg/m3，节阀全开时，每小时流过阀门的流体体积。作用：用于控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现对过程参数的自动控制。10、测仪表的组成、作用？检测仪表对艺参数进行测量仪器仪表测仪表包括检测元件变器及显示装置。检测元件（或传感器接被测对象发生联但一定直接接触受被测参数的变化将测量转换为便于量的物理量的仪表，也称为一次仪表。变送器感送来的检测信号进行转换、放大、整形、滤波等处理后，调制成标准信号的电路，也称为二次仪表。11、单控制系统（单回路反馈制系统）设计任务？简单控制系统是指由一个被控过程个检测变送器个控制器和一个执行器所组成的．对一个被控变量进行控制的单回路反馈闭环控制系统。单回路控制系统方案设计：1、被控参数的选择：选取被控数的一般原则为：选择对产品的产量和质量、安全生产经运行和环境保护具有决定性作用的直接测量的工艺参数为被控参数当不能用直接参数作为被控参数时选择一个与直接参数有单值函数关系的间接参数作为被控参数；控参数必须具有足够大的灵敏度。2、控参数的选择：动作用----由扰动通道对过程的被控参数产生影响，力图使被控参数偏离给定值控制用----由控制通道对过程的被控参数起主导影响消扰动影响以使被控参数尽力维持给定值般希望控制通道克服扰动的能力要强动态响应要比扰动通道快。3、系统设计中的测量变送问题被控参数的测量和变送必须迅速正确地反映其实际变化情况，为系统提供准确的控制依据。系统设计测量和