化工儀表及自動化第五版習習題答案4,5

1、Ex1.指控制器的輸出信號p與輸入信號e之間的關系，即p=f(e)。基本控制規(guī)律有位式控制、比例控制、積分控制和微分控制。Ex2.雙位控制的輸出只有兩個特定的數(shù)值，對應的執(zhí)行機構只有兩個特定的位置（關或開）。優(yōu)點：結構簡單、價格便宜、易于實現(xiàn)，應用較普遍；缺點：控制作用不是連續(xù)變化的，雙位控制系統(tǒng)中被控變量的變化將是一個等幅振蕩過程，不能穩(wěn)定在某一個數(shù)值上。Ex3.比例控制是按偏差大小進行控制的，控制器的輸出信號p與其輸入信號e成正比。當比例控制系統(tǒng)的控制過程結束之后，其被控變量新的穩(wěn)定值與給定值之間仍存在一定的偏差，即比例控制的余差。余差的產(chǎn)生是由比例控制本身的特性所決定的。因為比例控制作用

2、是與偏差成比例的，只有偏差存在，才能產(chǎn)生控制作用。當系統(tǒng)受到一定的擾動后，為了克服擾動，必定要有一定的控制作用，才能使系統(tǒng)達到新的平衡，所以必定存在與該控制作用相對應的偏差，即余差。Ex6. 比例度對控制過程的影響：比例度越大，比例控制越弱，過渡過程曲線越平穩(wěn)，但余差也越大；比例度越小，比例控制越強，過渡過程曲線越振蕩，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性能變差，但余差也越小，提高了系統(tǒng)的靜態(tài)準確度；比例度過小，可能會出現(xiàn)發(fā)散振蕩。􀂄 選擇比例度要注意：若對象的滯后較小，時間常數(shù)較大以及放大系數(shù)較小，可選擇小比例度來提高系統(tǒng)的靈敏度，使過渡過程曲線形狀較好；反之，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應選擇大

3、的比例度。Ex7. 積分控制能消除余差的原因：因為積分控制作用的輸出與輸入偏差的積分成正比，只要有偏差存在，積分控制作用將隨時間不斷變化，直至偏差完全消除，系統(tǒng)才能穩(wěn)定下來，所以Ex8. TI就用來表示積分控制強弱的一個參數(shù)。TI越小，積分控制作用越強；TI越大，積分控制作用越弱。􀂄 TI越小，余差消除越快，可提高系統(tǒng)的靜態(tài)準確度，但會使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動態(tài)性能變差； TI越大，余差消除越慢； TI時，成為純比例控制。Ex10. 因為微分控制作用的輸出與輸入偏差的變化速度成正比，一旦偏差不變化，即使偏差非常大，微分控制也無能為力了，所以微分控制規(guī)律不能單獨使用。Ex12.&#

4、1048708; P控制：抗干擾能力強、反應快、控制及時，但有余差；􀂄 I控制：控制緩慢，但能消除余差，不單獨使用；􀂄 D控制：超前控制，不能消除余差，不單獨使用。Ex13.采用國際電工委員會(IEC)推薦的統(tǒng)一標準信號；廣泛采用集成電路，可靠性提高，維修工作量減少；由電源箱集中統(tǒng)一供給24VDC電源，并有蓄電池作為備用電源；結構合理、功能多樣；整套儀表可構成安全火花型防爆系統(tǒng)。Ex14.主要有輸入電路、給定電路、PID運算電路、自動與手動切換電路、輸出電路及指示電路等組成。􀂄 控制器接收變送器來的測量信號（420mADC或15VDC），在

5、輸入電路中與給定信號進行比較，得出偏差信號；然后在PD或PI電路中進行PID運算，最后由輸出電路轉換為420mADC輸出。自動與手動切換電路可進行控制器自動與手動操作的選擇；指示電路可對控制器的給定值、測量值以及輸出值進行指示。Ex16. 控制器一般都具有手動與自動兩種功能。在進行自動與手動兩種功能互換時，在切換的瞬間，應當保持控制器的輸出不變，這樣才能使執(zhí)行器的位置在切換過程中不至于突變，不會對生產(chǎn)過程引起附加的擾動，這即是控制器的無擾動切換。Ex17.􀂄 實現(xiàn)了模擬儀表與計算機一體化；􀂄 具有豐富的運算控制功能；􀂄 使用靈活方便，通用性強；􀂄 具有通訊功能，便于系統(tǒng)擴展；􀂄 可靠性高，維護方便。Ex18.􀂄 數(shù)字式控制器的基本構成：由硬件電路和軟件兩大部分組