过程控制系统与仪表-习题答案-王再英

过程控制系统 与仪表第 1章 思考题与习题 样. 富过式是系统典型系统由几部分组成？变量的系统。组成1-1。系统可分几类？分类方法明：按所的来分，温度系统、压力系统、流量系统等；按系统所处理的信号方式（P（P（PD通常分类：—?1-6 1-7 、遭破坏、自装置开始又建立新新、调结束段振影响可直工只将研究重点放才计良好1-8 评价常用单项指标哪些自解答：。；A；y；11 yy()1

100%C0曲线如图1-4标、、该能否满足求？解答：1A0C

50C2n

950910

900900

5:13

45

936(min)0C, 且1。第 2章 思考题与习题 2-30aa1=100%max=100%max5a0.8％<1所以1.0

5.0810

100%0.8%2-5 有两块直流电流它们和程分别为)05现要50mA直流电流从确性、经济性考虑哪块更适？分析它们max∆max

×A；

2550

100%5%max∆max

×5A；

1875 50 100%3.75%选择2.5ADDZ-A应温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仪否则压力波动会使测值超出仪。所以该也不符合要求。0，∆ 6＋8：3即645a。：求出基本以确定满足要求等。00825 100%32

允许等2.5。55。max∆ 2.＋558max所以满足要求。有影响？标准节流装置包括节流件和取压装置。1比m 23。转子计是定式计(P47)恒定所以是定式。式计是变降式计(P45)是是所以是变降式。椭圆齿轮计特点是什么？对被介质有什么要求？轮旋转进行计愈小对愈有椭圆齿轮计计精度高适高粘度介质2对被介质要求不适含有固颗粒固颗粒会将齿轮卡死以致无法)。如果被介质中夹杂有气也会引起误电磁计工作是什么？它对被介质有什么要求？导电通过磁场在两固定电极上感应出电是速。(100m体2-24 超声波计特点是什么？室所组封闭系统内充硅油作为传介质使介质进入毛细管与免堵塞。可节省隔离罐。物工作原理。解答：同分界面。于场合？合于强、高、毒、高第 3章 习题与思考题 控制控制规律控制哪些基本控制规律？控制规律：指控制输出信号与输入偏信号之间关系。基本控制规律：控制、比例控制、比例积分控制、比例微分控制和比例积分微分控制。双控制规律怎样何缺双控制输出规律根据输入偏正负控制输出为最最小。于双控制只两个特定输出值相应控制阀只两个极限置总过调节所致。：偏在中间区内时控制机构作可降低控制机构开关频繁程延长控制中运动部件使寿命。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稳态时：y＝5mA，01 1 yy0

eP T1

edt5min后：

5

(0

102

5)50.7)mAPKpP所以，偏差的变化使控制器的输出可以变化全量程（16mA），避免控制器处于饱和状态。理想微分控制规律的数学表达式是什么？为什么常用实际为分控制规律？y

T deDdt迟，3-7所示，为实际微分。出比例、积分、微分（PID）三作用控制规律的数学表达式。解答：

1 1

dey eP T1

edtTD

dt分析比例、积分、微分控制规律各自的特点，积分和微分为什么不单独使用？DDZ-Ⅲ型器的软手和硬手有什么区别？各什么条件下？00

与手操的信号成关系；I硬手操是指器的出电流 与手操的信号成关系。I0：系统故障什么叫器的扰切换？DDZ-Ⅲ型器中为了实现扰切换PID电路采取了哪些措施？。M C C5M PID器中度P间常数T 间常数T 别具有什么含义？器过程I D将T ∞T 取I DP值化占仪表量程的百的弱取决于度的小。间常数T 含义：T 小弱若将T 取∞则I I I数T ：T T 取D D D什么是器的正/？电路中是如何实现的？正：测量值给定值；反作用：偏差=给定值-测量值。运放输入端的切换开关实现的。4～20mA电流的？采用差动输入方式，可以消除公共地线上的电压降带来的误差。P83下的输出电路。3-18 PIDPID算法？解答：1）P91式（3-18）2）改进的算法：第 4章 思考题与习题 气动调节阀主要由哪两部分组成？各起什么作用？执行机构和调节机构。执行机构的作用：按调节器输出的控制信号，驱动调节机构动作；调节机构的作用：由阀芯在阀体内的移动，改变阀芯与阀座之间的流通面积，从而改变被控介质的流量。试问调节阀的结构有哪些主要型？各用在什么？型：通座阀、通双座阀。通座阀用：小口径、低压差的；通双座阀用：大口径、大压差的。什么叫调节阀的理想流量特性和工作流量特性？常用的调节阀理想流量特性有哪些？性。压差随变化而变化这时称为。常用理想直线、等百分比（对数）、快开什么叫可范围？串联管道中可范围为什么会变化？可范围反映可控制范围R＝Q能指标就越好。串联管道阻力影响。

之比表示。R越大范围越宽,什么是串联管道中阻比SS值变化为什么会使理想发生畸变？阻比

/p差p 占Tmin op总压力 比值。po

TminS＜1S值减小直线渐渐区快开等百分比渐渐趋近直线。什么叫气动气开式与气关式？选择原则是什么？选择原则从生产安全考虑一旦控制系统发生故障、信号中断时开关状态应能保证设备操人员安全。4-24试确定蒸气管道气开、气关形式。气开式。试述电/气转换器用途与原理。1）用途：为了使气动阀能够接收电动调节器的输出信号，必须使用电／气转换器把调节器输出的标准电流信换为20～100kPa的标准气压信号。II增大时，线圈与磁铁间产生得吸力增大，使杠杆左端下移，并带动安杠杆上的挡板靠近喷嘴，改变喷嘴和挡板之间的间隙。20～l00kPap去推动阀门。试述电/气阀门定位器的基本原理与工作过程。I增大时，力线圈产生的磁场与永久磁铁相作用，使杠杆绕支O时使阀杆移动。电动仪表能用于场安是必须是安的仪表，是和仪表电产生的能。使场带来危。安：电在、开及误操作等各种状态下可能发生的都在炸性气体的能量之下它是压、流的？解答：4-19示。利用齐纳二极管的反向击穿特性进压，用电阻进流。第 5章 思考题与习题 是被控过程的数学模型？1 ；2 3 4 5 ，最常用带纯滞后一阶形式。方法哪些各和局限性？方法机理法和测试法。机理法测试法：流入量流出量它们与系统输入、输出信号区别与联系？把看作一个独隔离体，从外部流入物质或能量流量称为流入量。流出量从流出物质或能量流量称为流出量。区别与联系：系统输入量系统输出变量系统参。机理法一般适用于场合？工作机理非常熟悉，参与变量变化都与物质和能量流动与转换密切关系。自衡特性具自衡特性系统框图特点？性。单容和多容、能、信号传输引起5-40所示液位，输入Q，流出Q、Q，液位h控参数，水箱截面AR、R线液阻。

1 2 32 3列写液位微分方组；画出液位框图；求出传递函数H(s)解答：

Q(s，并写出放大倍数K和数T表达式。1QQ QQ Q1 2 3）Q2AdhdthRhR32Q32 H(s) R2 Q(s)1

R2 3

sRR2 3Q、h5-10串联双容液位过程的微分方程组，并求出传递函数H

(s)

Q(s)。1 2 2 12）传递函数：

2 3 解答：QQA解答：QQAdh11 2 1dt1）方程组：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）是根据工业过程、出的实测数据进行某种数学处理后得到数学模型。应用直接法测定阶跃响应曲线时应注意那些问题？合理地选择阶跃信号的幅度试验时被控过程应处于相对稳定的工况要仔细记录阶跃曲线的起始部分多次测试，消除非线性第 6章 思考题与习题 简单控制系统由几个环节组成？、调节、调节阀、被控过程四个环节组成。安全性、稳定性、经济性。解答：控制系统方案设计；工程设计；工程安装和仪表调校；调节参数整定。过程控制系统设计包括哪些步骤？熟悉和理解生产对控制系统的技术要求与性能指标建立被控过程的数学模型控制方案的确定控制设备选型实验（或仿真）验证选择被控参数应遵循哪些基本原则？什么是直接参数？什么是间接参数？两者有何关系？化的参数作为被控参数。直接参数：能直接反映生产过程中产品产和质，又易于的参数间接参数：与质指标有单值对应关系、易于的，间接反映产品质、生产过程的实际情况。两者关系：间接参数是直接参数的单值函数。K 、间常To o小、纯滞后间 越小越好而干扰K 尽可能小、间常T 尽可能o f f解答：1）和干扰对参影响都于密切相关。02）静态K 强效果越好。0T间常小参对反应灵敏、及从而获得良好品质。T0纯滞后0存在会使统稳定降低。0值越对统影响越。KfTff（t）对参y（t）影响越小统品质越好。当存在多个间常应尽使间常错开？间和最偏差等改善质。？解答：1）P184-12、3、42）合理检测点。解答：1）调节阀口径得阀门调节灵敏度低工作差甚至会产生振荡或调节失灵情况。处于失工况这对扰动偏差消除不利。正常工况下求调节阀之间。调节阀气开、气关方式首原则是、系统与设备是调节阀开、关作用方式选择的首要原则。确定原则是整个单回路构成负反馈系统。调节器正作用。框图：调节器正作用。框图：6-29所示的化工过程中，化学反应为吸热反应。为使化学反应持续进行，必须用热水通过加6-29所示的温度控TC正、反作用；画出该控制系统的框图。调节器反作用。框图：6-14 调节器反作用。框图：6-14 简述比例、积分、微分控制规律各自的特点。个参数，整定简便。比例调节的主要缺点是系统存在静差。2）积分控制积分调节的特点是没有静差。但它的动态偏差最大、调节时间长，只能用于有自衡特性的简单对象、很少单独使用。微分控制：超前调节。解答： 1）被控参数选择： 热交换器出口温度。 2）控制参数选择： 6-22如图6-30所示热交换器，将进入其中的冷却物料加热到设定温度。工艺要求热物料温度的解答： 1）被控参数选择： 热交换器出口温度。 2）控制参数选择： 3）检测仪表选择：3）检测仪表选择： 温度传感器与温度变送器。 4）调节阀选择： 流量特性选择：对数流量特性。 气开、气关方式选择：气开。 5）调节器选择： 调节规律选择：PI或 PID。正反作用方式选择：反作用方式。 系统各环节正、负符号判别：被控过程：＋；变送器：＋；调节阀：＋； 根据系统构成负反馈条件：各环节符号之积“－”，则调节器。7-5 在串级控制系统中当主回路定值（设定值）控制时，副回路也是定值控制吗？什么？解答：不是，副回路是随动控制。 7-43、关形式。解答：式。副解答：式。副器反作用；器反作用。简述前馈作原理与反馈相比它有什么优点和局限？，以抵消被参数影响P221有效。什么一般单