過控自動化考前復習

第一章閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)有什么不同？閉環(huán)自動控制是指控制器與被控對象之間既有順向控制又有反向聯(lián)系的自動控制。操縱變量通過被控對象去影響被控變量，而被控變量又通過自動控制裝置去影響操縱變量。從信號傳遞關系上看，構成了一個閉合回路。開環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器與被控對象之間只有順向控制而沒有反向聯(lián)系的自動控制系統(tǒng)。即操縱變量通過被控對象去影響被控變量，但被控變量并不通過自動控制裝置去影響操縱變量。從信號傳遞關系上看，未構成閉合回路。自動控制系統(tǒng)怎樣構成？各組成環(huán)節(jié)起什么作用？自動控制系統(tǒng)主要由兩大部分組成。一部分是起控制作用的全套自動化裝置，它包括檢測元件及變送器、控制器、執(zhí)行器等；另一部分是受自動化裝置控制的被控對象。檢測元件及變送器來感受被控變量的變化并將它轉換成一種特定的信號。控制器將檢測元件及變送器送來的測量信號與工藝上需要保持的設定值信號進行比較得出偏差，根據(jù)偏差的大小及變化趨勢，按預先設計好的控制規(guī)律講行運算后，將運算結果用特定的信號發(fā)送給執(zhí)行器。執(zhí)行器根據(jù)控制器送來的信號值相應地改變流人（或流岀）被控變量的物料量或能量,克服擾動的影響，最終實現(xiàn)控制要求。試分別說明什么是被控對象、被控變量、給定值、操縱變量。被控對象是對象的輸岀被控變量是生產(chǎn)過程中所要保持恒定的變量給定值是工藝上希望保持的被控變量數(shù)值操縱變量是具體實現(xiàn)控制作用的變量什么叫負反饋？它在自動控制系統(tǒng)中有什么意義？把系統(tǒng)（或環(huán)節(jié)）的輸岀信號直接或經(jīng)過一些環(huán)節(jié)重新引回到輸人端的做法叫做反饋。反饋信號的作用方向與設定信號相反，即偏差信號為兩者之差，這種反饋叫做負反饋。當被控變量y受到干擾的影響而升高時，負反饋使負反饋信號z升高，經(jīng)過比較到控制器的偏差信號e降低，此時控制器發(fā)岀信號而使控制閥的開度發(fā)生變化，變化的方向為負，從而使被控變量下降回到給定值X,這樣就達到了控制的目的。什么是控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)？為什么說研究動態(tài)比研究靜態(tài)更為重要？在自動化領域內(nèi)，把被控變量不隨時間而變化的平衡狀態(tài)稱為控制系統(tǒng)的靜態(tài)。系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)和信號都處于變動狀態(tài)稱為控制系統(tǒng)的動態(tài)。在生產(chǎn)過程中，干擾是客觀存在的，是不可避免的。這些干擾是破壞系統(tǒng)平衡狀態(tài)引起被控變量發(fā)生變化的外界因素。在一個自動控制系統(tǒng)投入運行正常工作時，總是處于波動不止、往復不息的動態(tài)過程中，時刻都有干擾作用于控制系統(tǒng)破壞正常的工藝生產(chǎn)狀態(tài)，既而就需要通過自動化裝置不斷地施加控制作用去對抗或抵消干擾作用的影響。什么是自動控制系統(tǒng)的過渡過程？它有哪些基本形式？哪些過渡過程能基本滿足控制要求？系統(tǒng)由一個平衡狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過程，稱為系統(tǒng)的過渡過程。過渡過程曲線有：①等幅振蕩過程；；②衰減振蕩過程；③非周期衰減過程；④發(fā)散振蕩過程非周期衰減過程和衰減振蕩過程是穩(wěn)定過程，能基本滿足控制要求。但由于非周期衰減過程中被控變量達到新的穩(wěn)態(tài)值的進程過于緩慢，致使被控變量長時間偏離設定值，所以一般不采用。只有當生產(chǎn)工藝不允許被控變量振蕩時才考慮采用這種形式的過渡過程。某化學反應器工藝規(guī)定的操作溫度為(900±W)°C?？紤]安全因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80°C?，F(xiàn)設計的溫度定值控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如圖1-13所示。試求最大偏差、衰減比和振蕩周期等過渡過程品質(zhì)指標，并說明該控制系統(tǒng)是否滿足題中的工藝要求。最大偏差 A=950-900=50°C衰減比 第一個波峰值B=950-908=42C第二個波峰值B'=918-908=10C衰減比n=42:10=4.2振蕩周期 T=45-9=36min余差 C=908-900=8C過渡時間為47min。由于最大偏差為50C,不超過80C,故滿足題中關于最大偏差的工藝要求。衰減振蕩過程的品質(zhì)指標主要有：最大偏差、衰減比、余差、過渡時間、振蕩周期(或頻率)第二章什么是被控對象特性？為什么研究對象特性？被控對象特性是指被控對象輸入與輸出之間的關系。即當被控對象的輸入量發(fā)生變化時，對象的輸出量是如何變化、變化的快慢程度以及最終變化的數(shù)值等。對象的輸人量有控制作用和擾動作用，輸出量是被控變量。因此，討論對象特性就要分別討論控制作用通過控制通道對被控變量的影響，和擾動作用通過擾動通道對被控變量的影響。系統(tǒng)的控制質(zhì)量和組成系統(tǒng)的每一個環(huán)節(jié)的特性都有密切的關系，特別是被控對象的特性對控制質(zhì)量的影響很大。什么是被控對象的數(shù)學模型？靜態(tài)數(shù)學模型和動態(tài)數(shù)學模型有什么區(qū)別？定量地表達對象輸人輸出關系的數(shù)學表達式，稱為該對象的數(shù)學模型。靜態(tài)數(shù)學模型描述的是對象在靜態(tài)時輸入量和輸出量之間的關系；動態(tài)數(shù)學模型描述的是對象在輸入量改變之后輸出量的變化情況。穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型是動態(tài)數(shù)學模型在對象達到平衡時的特例。3簡述建立對象數(shù)學模型的主要方法。一是機理分析法。二是實驗測取法(包括階躍反應曲線法和矩形脈沖法)。以上兩種方法又稱機理建模和實驗建模，將以上兩種方法結合起來，稱為混合建模。反映對象特性的參數(shù)有哪些？各有什么物理意義？它們對自動控制系統(tǒng)有什么影響？放大系數(shù)K反映的是對象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸人之間的關系，它是描述對象靜態(tài)特的參數(shù)。放大系數(shù)K越大就表示對象的輸入量有一定的變化時，對輸入量的影響越大。時間常數(shù)T是指當對象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始速度變化，達到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間,是反映被控變量變化快慢的參數(shù)，它是對象的一個重要的動態(tài)參數(shù)。時間常數(shù)T越大表示對象受到干擾的作用后被控變量變化的越慢，到達新的穩(wěn)定值所需要的時間越長。滯后時間T是指對象在受到輸入作用后，被控變量不能立即而迅速地變化這種現(xiàn)象的參數(shù)。它是反映對象動態(tài)特性的重要參數(shù)。自動控制系統(tǒng)中滯后的存在不利于控制，影響控制質(zhì)量。造成純滯后和容量滯后的原因？各對控制過程有什么影響？對象的純滯后是由于介質(zhì)的輸送和熱的傳遞需要一段時間引起的。在控制通道，如果存在純滯后，會使控制作用不及時，造成被控變量的最大偏差增加，控制質(zhì)量下降，穩(wěn)定性降低。在擾動通道，如果存在純滯后，相當于將擾動推遲一段時間才進入系統(tǒng)，并不影響控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。對象的容量滯后一般是由于物料或能量的傳遞需要通過一定的阻力而引起的。容量滯后增加，會使對象的時間常數(shù)T增加。在控制通道，T大，會使控制作用對被控變量的影響來得慢，系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。T小，會使控制作用對被控變量的影響來得快，系統(tǒng)的控制質(zhì)量有所提高，但時間常數(shù)不能太大或太小，且各環(huán)節(jié)的時間常數(shù)要適當匹配，否則都會影響控制質(zhì)量亠在擾動通道，如果容量滯后增加，擾動作用對被控變量的影響比較平穩(wěn)，一般是有利于控制的。已知一個對象為具有純滯后的一階特性，其時間常數(shù)為5，放大系數(shù)為10，純滯后時間為2。試寫出描述該對象的微分方程；求出描述該對象的傳遞函數(shù)解(1)該對象的微分方程式數(shù)學模型為5"卩"*2)+y(t+2)=10x(t)dt式中y表示輸出變量，x表示輸入變量。(2)將式［1］在零初始條件下，兩端都取拉普拉斯變換，則有5sY(s)e2s+Y(s)e2s=10X(s)則對象的傳遞函數(shù)為

Y(s)X(s)10Y(s)X(s)105s+1e2s第三章什么是測量誤差，測量誤差的表示方法有哪兩種，各其意義？由儀表讀得的被測值與被測量真值之間總是存在一定的差距，這一差距稱為測量誤差。表示方法：絕對誤差和相對誤差絕對誤差是指儀表指示值和被測量的真值之間的差值。由于無法測得真值，故A=x-x0兀：被校表的讀數(shù)值，x0:標準表的讀數(shù)值相對誤差是指絕對誤差與指示值的比。x-x2.儀表的相對百分誤差相對誤差是指絕對誤差與指示值的比。x-x2.儀表的相對百分誤差§=測量范圍上限值Amax-測量范圍下限值x100%儀表允許的最大絕對誤差值儀表允許的最大絕對誤差值允許的相對百分誤差§=± x100%3?什么叫壓力？表壓力?壓別真空度范圍之間的關系？壓力是指均=垂直地作用在單p面積上的力。表壓絕對壓力—大氣壓力P=PP真空度大氣壓力—絕對壓力4.彈簧管壓力計的測壓原理是什么？及其組成和測壓過程。P50彈簧管壓力計時利用各種形式的彈性元件，在被測介質(zhì)壓力的作用下，使彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測壓儀表。組成：（1）彈性元件，包括彈簧管、膜片、波紋管。（2）彈簧管壓力表過程：當通入被側的壓力P后,由于橢圓形截面在壓力P的作用下，將趨于圓形，而彎成圓弧形的彈簧管也隨之產(chǎn)生向外挺直的擴張變形。由于變形，使彈簧管的自由端B產(chǎn)生位移。輸入壓力P越大，產(chǎn)生的變形也越大。由于輸入壓力與彈簧管的自由端B的位移成正比，所以只要測得B點的位移量就能反映出壓力P的大小?；魻柶綁毫鞲衅魇侨绾卫没魻栃獙崿F(xiàn)壓力測量的?利用霍爾元件將由壓力引起的彈性元件的位移轉換成霍爾電勢，從而實現(xiàn)壓力的測量。選定霍爾元件，并使電流保持恒定，則在非均勻磁場中，霍爾元件所處的位置不同，所受到的磁感應強度也將不同，由此可得到與位移成比例的霍爾電勢，實現(xiàn)位移-電勢的線性轉換。當被測壓力引入后，在被測壓力的作用下，彈簧管自由端產(chǎn)生位移，因而改變了霍爾片在非均勻磁場中的位置，使所產(chǎn)生的霍爾電勢與被測壓力成比例。P42電容式壓力傳感器的工作原理是什么？有何特點。電容式壓力傳感器是先將壓力的變化轉換為電容量的變化，然后進行測量的。當被測壓力p1、p2分別加于左右兩側的隔離膜片時，通過硅油將壓差傳遞到測量膜片上，使其向壓力小的一側彎曲變形，引起中央動極板與兩邊固定電極間的距離發(fā)生變化，因而兩電極的電容量不再相等，而是一個增大，另一個減小，電容的變化量通過引線傳至測量電路，通過測量電路的檢測和放大，輸出一個4?20mA的直流電信號。特點：過載后恢復性好，尺寸緊湊，密封性與抗震性好，測量精度較好。如果某反應器最大壓力為0.8MPa，允許最大絕對誤差為0.01MPa?，F(xiàn)用一臺測量范圍為0?1.6MPa,精度為1級的壓力表來進行測量,問能否符合工藝上的誤差要求？若采用一臺測量范圍為0?1.0MPa,精度為1級的壓力表，問能符合誤差要求嗎？試說明其理由解：測量范圍為0?1.6MPa，精度為1級的壓力表的允許最大絕對誤差為(1.6—0)x1%=0.016(MPa)已經(jīng)超出了工藝上允許的最大絕對誤差，故不能符合工藝上的誤差要求。若采用一臺測量范圍為0?1.0MPa，精度為1級的壓力表，這時允許的最大絕對誤差為(1.0—0)x1%=0.01(MPa)故能符合工藝上的誤差要求。8?某壓力表的測量范圍為0~1MPa,精度等級為1級，試問此壓力表允許的最大絕對誤差是多少？若用標準壓力計來校驗該壓力表，在校驗點為0.5MPa時，標準壓力計上讀數(shù)為0?508MPa,試問被校壓力表在這一點是否符合1級精度，為什么？解：最大絕對誤差A=(1-0)x1%=0.01(MPa)max在0.5MPa處，校驗得到的絕對誤差為0.508-0.5=0.008(MPa)，此值小于該壓力表的允許最大絕對誤差，故在這一校驗點符合1級精度9?壓力計安裝時要注意什么問題？p48應安裝在易觀察和檢修的地方安裝地點應避免震動和高溫的影響測量蒸汽壓力時，應加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測壓元件接觸；對于有腐蝕性介質(zhì)的壓力測量，應加裝有中性介質(zhì)的隔離罐。(針對被測介質(zhì)的不同性質(zhì)要采取相應的防熱、防腐、防凍、防堵等措施)壓力計的連接處，應根據(jù)被測壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當?shù)牟牧?，作為密封墊片，以防泄漏。當被測壓力較小，而壓力計與取壓口又不在同一高度時，對由此高度而引起的測量誤差應按Ap=±Hpg進行修正。式中H為高度差，p為導壓管中介質(zhì)的密度，g為重力加速度。6.為安全起見，測量高壓的壓力計除選用有通氣孔的外，安裝時表殼應向墻壁或無人通過之處，以防發(fā)生意外。10?什么叫節(jié)流現(xiàn)象？流體經(jīng)節(jié)流裝置時為什么會產(chǎn)生靜壓差？節(jié)流現(xiàn)象流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。流體經(jīng)節(jié)流裝置時，由于流速發(fā)生變化，使流體的動能發(fā)生變化，根據(jù)能量守恒定律，動能的變化必然引起靜壓能變化，所以在流體流經(jīng)節(jié)流裝置時必然會產(chǎn)生靜壓差。11.試述差壓式流量計測量流量的原理。并說明哪些因素對差壓式流量計的流量測量有影響？差壓式(也稱節(jié)流式)流量計是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的由于流量基本方程是在一定的條件下推導而得的，這些條件包括節(jié)流裝置的形式、尺寸、取壓方式以及流體的工藝條件(密度、溫度、壓力、雷諾數(shù)等)，當以上這些條件改變時都會影響流量的測量。12?橢圓齒輪流量計的工作原理是什么？為什么齒輪旋轉一周能排出4個半月溶劑的液體體積？p59

旋渦流量計的工作原理及特點p61漩渦流量計是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測量流體流量的儀表。質(zhì)量流量計分為直接式質(zhì)量流量計和間接式質(zhì)量流量計。什么是液位測量時的零點遷移問題，怎樣進行遷移，其實質(zhì)是什么？p68電容式物位計的工作原理？p69熱電偶的熱電特性與哪些因素有關？熱電偶補償導線的作用是什么？在選擇使用補償導線時需要注意什么問題？由熱電偶測溫原理知道，只有當熱電偶冷端溫度保持不變時，熱電勢才是被測溫度的單值函數(shù)。茬實際應用中，由于熱電偶的工作端與冷端離得很近，而且冷端又暴露在空間，易受到周圍環(huán)境溫度波動的影響，因而冷端溫度難以保持恒定。當然也可以把熱電偶做得很長，使冷端遠離工作端，但是這樣做會多消耗許多貴重金屬材料。解決這一問題的方法是采用一種專用導線，將熱電偶的冷端延伸出來，這種專用導線稱為“補償導線”。在使用熱電偶補償導線時，要注意型號相配，極性不能接錯，熱電偶與補償導線連接端所處的溫度不應超過100°C。熱電偶的類型及所配用的補償導線補償導線熱電偶名稱^9^銠10-^9鎳鎘-鎳鋁鎳鉻-熱電偶名稱^9^銠10-^9鎳鎘-鎳鋁鎳鉻-銅鎳材料■銅■銅正極—色紅紅負極鎳鉻材料銅鎳銅鎳銅鎳顏色■綠

藍銅鎳銅-銅鎳銅鎳20.用熱電偶測溫時，為什么要進行冷端溫度補償，其冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？工業(yè)上常用的各種熱電偶的溫度-熱電勢關系曲線是在冷端溫度保持在0C的情況下得到的，而操作室的溫度往往高于0C且是不恒定的，這時，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢必然減小，測量值也隨著溫度變化而變化，故測量結果會產(chǎn)生誤差。所以要將冷端溫度保持為0C冷端溫度補償?shù)姆椒ǎ?1)冷端溫度保持為0C的方法；(2)冷端溫度修正方法；⑶校正儀表零點法；(4)補償電橋法；(5)補償熱電偶法。21?熱電阻的測溫原理，常用熱電阻的種類，％各為多少？熱電阻的溫度計是利用金屬導體的電阻隨溫度變化而變化的特性來進行溫度測量的，把溫度的變化通過測溫元件---熱電阻轉換為電阻值的變化來測量溫度的。種類：鉑電阻和銅電阻，R0各有兩種，一種是R0=50,R0=100(R0為0C時的電阻值)有一臺DDZ-III型兩線制差壓變送器，已知其測量范圍為20~100kPa，當輸人信號為40kPa和70kPa時，變送器的輸出信號分別是多少？解當輸入為40kPa時，其輸出為

20-4I= (40-20)+4=8(mA20-40100-20當輸入為70kPa時，其輸出為I= 20-4(70-20)+4=14(mA)0100-20圖3-15所示的液位測量系統(tǒng)中采用雙法蘭差壓變送器來測量某介質(zhì)的液位。已知介質(zhì)液位的變化范圍％=0~950mm介質(zhì)密度p=120Okgm?，兩取壓口之間的高度差H=1200mm變送器毛細管中填充的硅油密度為p=950kgmP，試確定變送器的量程和遷移量。Di1h圖3-15液位測量系統(tǒng)解Ap =hpg=0.95x1200x9.81=11183.4(Pa)maxmax因此變送器量程可選0~16kPa。負遷移量為Hp店=1.2x950x9.81=11183.4(Pa)24?用K熱電偶測某設備的溫度，測得的熱電勢為20mV,冷端(室溫)為25°C,求設備的溫度？如果改用E熱電偶來測溫時，在相同的條件下，E熱電偶測得的熱電勢為多少？解⑴當熱電勢為20mV時，此時冷端溫度為25C,即E(t,t)=20mV0查表可得 E(t,0)=E(25,0)=1mV0因為 E(t,0)=E(t,t)+E(t,0)=20+1=21mV00由此電勢，查表可得t=509C,即設備溫度為509Co(2)若改用E熱電偶來測溫時，此時冷端溫度仍為25C。查表可得E(t,0)=E(25,0)=1.5mV0設備溫度為509C，查表可得E(t,0)=E(509,0)=37.7mV因為 E(t,t)=E(t,0)—E(t,0)=37.7—1.5=36.2mV00即E熱電偶測得的熱電勢為36.2mVo25測溫系統(tǒng)如圖3-17所示。請說出這是工業(yè)上用的哪種溫度計？已知熱電偶的分度號為K但錯用與E配套的顯示儀表，當儀表指示為160°C時，請計算實際溫度t為多少度？(室溫為25C)控制室圖3-17測溫系統(tǒng)圖

解這是工業(yè)上用的熱電偶溫度計。查分度號E,可得160°C時的電勢為10501yV，這電勢實際上是由K熱電偶產(chǎn)生的，即E(t,25)=10501rVx查分度號K,可得E(20,0)=1000卩V，由此可見，E(t,0)=E(t,25)+E(25,0)=10501+1000=11501rVxx由這個數(shù)值查分度號K可得實際溫度t=283CoX第四章控制器的控制規(guī)律是指什么？常用的控制規(guī)律有哪些？所謂控制器的控制規(guī)律是指控制器的輸出信號p與輸人偏差信號e之間的關系，即P=f(e)=f(z-x)式中，z為測量值信號；x為給定值信號；f為某種函數(shù)關系。常用的控制規(guī)律有位式控制、比例控制(P)、積分控制(I)、微分控制(D)以及它們的組合控制規(guī)律，例PI,PD,PID等。什么是比例控制規(guī)律？什么是比例控制的余差？為什么比例控制會產(chǎn)生余差？P116比例控制規(guī)律(P)是指控制器的輸出信號變化量p與輸人偏差信號變化量e之間成比例關系，即p=Kp(%為比例放大系數(shù))％越大，比例控制作用越強何謂比例控制器的比例度，它對控制過程有什么影響，選擇比例度時要注意什么問題？比例度是指控制器輸入的變化相對值與相應的輸出變化相對值之比的百分數(shù)，式子表示( Ae /p)5= / x100%、x—x/'p—p丿max min max mine是輸入變化量，p相應的輸出變化量，xmax—xmin是輸入的最大變化量，即儀表的量程，pmax—pmin是輸出的最大變化量，即控制器輸出的工作范圍。比例度越大，其控制作用越弱。雙位控制規(guī)律是怎樣的，有何優(yōu)缺點？-雙位控制的規(guī)律是當測量值大于給定值時，控制器的輸出為最大(或最小)，而當測量值小于給定值時，則輸出為最小(或最大)，即控制器只有兩個輸出值，相應的控制機構只有開和關兩個極限位置，又稱開關控制。優(yōu)點：結構簡單，成本較低，易于實現(xiàn)，應用較普遍。缺點：運動部件動作頻繁，壽命較短。一臺DDZ-III型溫度比例控制器，測量的全量程為0~1O00C當指示值變化100C控制器比例度為80%，求相應的控制器輸出將變化多少？

解解根據(jù)比例度的定義x100%Ix一x/I一I丿max min max min代人有關數(shù)據(jù)，得80%x100%'100 /代人有關數(shù)據(jù)，得80%x100%k1000-0/'20-4丿可解得輸出變化量△I0=2（mA）什么是積分控制規(guī)0律，為什么積分控制能消除偏差？積分控制規(guī)律是指控制器的輸出變量p與輸人偏差e的積分成正比，即p=KJedt %為積分比例系數(shù)。當有偏差存在時，輸出信號將隨時間增長（或減?。?。當偏差為零時，輸出才停止變化而穩(wěn)定在某一值上，因而用積分控制器組成控制系統(tǒng)可以達到無余差。什么是積分時間TI？它對控制過程的影響？對控制器輸入一個幅值為A的階躍變化，立即記下輸出的躍變值并開動秒表時，當輸出達到躍變值的兩倍時，此時間就是TI積分時間T［過大，積分作用不明顯，余差消除很慢，積分時間T［過小，易于消除余差,但系統(tǒng)會震蕩加劇。什么是微分控制規(guī)律，為什么它不能單獨使用？微分控制規(guī)律是指控制器的輸出變化量p與輸人偏差e的變化速度成正比，即deT—deT—DdtTD為微分時間因為它的輸出不能反映偏差的大小，假如偏差固定，即使數(shù)值很大，微分作用也沒有輸出，因而控制結果不能消除偏差，所以不能單獨使用。9?寫出比例積分微分（PID）三作用控制規(guī)律的數(shù)學表達式。1 dep=K（e+ Jedt+T）PT Ddt10分析比例、積分、微分控制規(guī)律各自的特點第五章氣動執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？氣動執(zhí)行器由執(zhí)行機構和控制機構（閥）兩部分組成。執(zhí)行機構是執(zhí)行器的推動裝置，它根據(jù)控制信號（由控制器來）壓力的大小產(chǎn)生相應的推力，推動控制機構動作，所以它是將信號壓力的大小轉換為閥桿位移的裝置?？刂茩C構是指控制閥，它是執(zhí)行器的控制部分，它直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量，所以它是將閥桿的位移轉換為流過閥的流量的裝置為什么說雙座閥產(chǎn)生的不平衡力比單座閥的小？由于流體流過的時候，作用于上下兩個閥芯的方向相反而大小近于相等，可以相互抵消，所以不平衡力小。分別說明什么叫控制閥的流量特性和理想流量特性？常用的控制閥理想流量特性有哪些?控制閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開度（或相對位移）之間的關系，即QQ

式中相對流量旦是控制閥某一開度時的流量Q與全開時的流量Qma之比。相對開

Q maxmax度-是控制閥某一開度時的閥桿行程l與閥桿全行程L之比。L在不考慮控制閥前后壓差變化時得到的流量特性稱為理想流量特性。常用的：直線流量特性（曲線2）、等百分比（對數(shù)）流量特性（曲線4）、拋物線流量特性（曲線3）、快開特性（曲線1）。(//￡}/%(//￡}/%圖1---理想流量特性圖線為什么說等百分特性又叫對數(shù)特性？與線性特性比較起來有什么優(yōu)點？等百分比流量特性是指單位相對開度變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量成正比關系，即控制閥的放大系數(shù)隨相對流量的增加而增加，即QQQmaxQQmaxQmaxld()L將上式積分得In=K—+CQLmax由上式可以看出，等百分流量特性的相對流量的對數(shù)值與相位行程成正比，故又稱對數(shù)特性。優(yōu)點：由于等百分比流量特性的控制閥，其放大系數(shù)隨相對流量的增加而增加，在同樣的行程變化值下，流量小時，流量變化小，控制平穩(wěn)緩和；流量大時，流量變化大，控制靈敏有效，這是它比起線性特性的控制閥來說所具有的優(yōu)點。什么叫控制閥的工作流量特性？在實際生產(chǎn)中，控制閥前后壓差總是變化的，這時的流量特性稱為控制閥的工作流量特性。什么叫控制閥的可調(diào)范圍，在串、并聯(lián)管道中可調(diào)范圍為什么會變化？控制閥所控制的最大流量Qmax與最小流量Qmin的比值，稱為控制閥的可調(diào)范圍或可調(diào)比。什么是串聯(lián)管道中的阻力比s？s值的減少為什么會使理想流量特性發(fā)生畸變？s值表示控制閥全開時閥上壓差與系統(tǒng)總壓差之比。當s=1時，說明系統(tǒng)總壓差全部降在控制閥上，所以控制閥在工作過程中，隨著閥開度的變化，閥兩端的壓差是不變的，故工作流量特性與理想流量特性是一致的。當s值小于1時，系統(tǒng)的總壓差一部分降在控制閥，另一部分降在與控制閥串聯(lián)的管道上。隨著閥的開度增大，流量增加，降在串聯(lián)管道上的壓差增加，從而使降在控制閥上的壓差減少，因而流過控制閥的流量也減少。所以隨著s值減小，會使理想流量特性發(fā)生畸變，閥的開度越大，使實際流量值離開理想值越大。具體來說，會使理想的直線流量特性畸變?yōu)榭扉_特性，使理想的等百分比流量特性畸變?yōu)橹本€特性。什么是并聯(lián)管道中的分流比x?試說明x值的變化對控制閥流量特性的影響。x值表示并聯(lián)管道時，控制閥全開時流過控制閥的流量與總管的總流量之比。當x=1時，說明流過控制閥的流量等于總管的流量，即旁路流量為零，如果這時閥的流量為理想流量特性，那么，隨著x值的減少，說明流過旁路的流量增加。這時，控制閥即使關死，也有一部分流體從旁路通過，所以控制閥所能控制的最小流量比原先的大大增加，使控制閥的可調(diào)范圍減小，閥的流量特性發(fā)生畸變?？刂崎y的旁路流量較大會出現(xiàn)什么情況？10?什么叫氣動執(zhí)行器的氣開式與氣關式？其選擇原則是什么？隨著送往執(zhí)行器的氣壓信號的增加，閥逐漸打開的稱為氣開式，反之稱為氣關式。氣開、氣關式的選擇主要是由工藝生產(chǎn)上安全條件決定的。一般來講，閥全開時，生產(chǎn)過程或設備比較危險的選氣開式；閥全關時，生產(chǎn)過程或設備比較危險的應選擇氣關式。什么是控制閥的流量系數(shù)Kv?如何讓選擇控制閥的口徑？流量系數(shù)定義:當閥兩端壓差為100kPa,流體的密度為1g/cm3，閥全開時流經(jīng)閥的水流量。其計算公式為：Kv=10Q- 單位為m3/hP1-P2控制閥的口徑的選擇實質(zhì)就是根據(jù)特定的工藝條件進行Kv值得計算，然后按控制閥生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品目錄選擇相應的控制閥口徑，使得通過控制閥的流量滿足工藝要求的最大流量且留有一定的裕量，但裕量不宜過大。試述電-氣轉換器的用途與工作原理。電-氣轉換器是將電信號轉換為相應的氣信號的一種裝置。在控制系統(tǒng)中，如果所使用的控制器是電動控制器，其輸出信號為0?10mADC或4?20mADC,但所選擇的執(zhí)行器為氣動執(zhí)行器，其輸人信號一般為20~100kPa。這時就需要采用電-氣轉換器，先將控制器的輸出電信號轉換為相應的氣信號，才能為氣動執(zhí)行器所接受。電-氣轉換器是接力矩平衡原理工作的。當由輸入電流所產(chǎn)生的電磁力與由輸出氣壓所產(chǎn)生的反饋力相平衡時，就建立了輸出氣壓信號與輸人電流信號的一一對應關系。試述電一氣閥門定位器的基本原理與工作過程。電-氣閥門定位器的基本原理是力矩平衡原理。當由輸人電流所產(chǎn)生的電磁力與由閥門位置所產(chǎn)生的反饋力在杠桿系統(tǒng)中建立力矩平衡時，就使一定的輸人電流信號對應于一定的閥門位置。第六章1.簡單控制系統(tǒng)由哪幾部分組成，各部分的作用是什么？被控對象、測量變送裝置、控制器和執(zhí)行器。被控變量的選擇原則是什么？（1）被控變量應能代表一定的工藝操作指標或能反映工藝操作狀態(tài)，一般是工藝過程中較重要的變量（2）被控變量在工藝操作過程中經(jīng)常要受到一些干擾影響而變化。為維持其恒定，需要較頻繁的調(diào)節(jié)（3）盡量采用直接指標作為被控變量。當無法獲得直接指標信號，或其測量和變送信號滯后很大時，可選擇與直接指標有單值對應關系的間接指標作為被控變量（4）被控變量應能被測量出來，并具有足夠大的靈敏度。（5）選擇被控變量時，必須考慮工藝合理性和國內(nèi)儀表產(chǎn)品現(xiàn)狀。（6）被控變量應是獨立可控的。操縱變量的選擇原則是什么?操縱變量應是可控的，即工藝上允許調(diào)節(jié)的變量。操縱變量一般應比其他干擾對被控變量的影響更加靈敏。在選擇操縱變量時，除了從自動化角度考慮