《自動化儀表》習(xí)題答案

_第1章（P15_（簡過控的點Q）統(tǒng)被過與列生的動儀組2）被控程雜樣通控系難設(shè)3）控制案富彩控要越越控過程多于變程參控；）值制過控的要式（什是程制統(tǒng)試框表其般成Q：）程制生過自化簡。泛石、工電、金輕工建核等業(yè)產(chǎn)連的按定期序行生過自控，是動技的要成分過控通是生過中溫、力流量液成和性工參進控使保為值按定律化以保品量生安并生過按優(yōu)目自進2組框：f(t)r(t)

控制器

執(zhí)行器

q(t)

對象

z(t)

測量變送裝置（)元合儀的一號如規(guī)的Q：個元塊間統(tǒng)的準(zhǔn)號行絡(luò)）模儀的號氣0.02~0.1MPa、電動型1~5VDC）字儀的號無一準(zhǔn)（試圖熱控系流圖框表。Q是級制統(tǒng)方圖

11爐值

_

TC

_

PC

2壓

出度PTTT（過控系的項能標(biāo)哪？自如定的Q：）大差超量衰比余、節(jié)間峰時、蕩期頻率）（通過控系可為幾類？舉說。Q：1）結(jié)不，為饋制統(tǒng)前控系、饋-反饋復(fù)合制統(tǒng)按定不，為值制統(tǒng)隨控系、序制統(tǒng)）（10只是爆表可用有炸險場嗎為么Q）是樣。2）比對全花防儀，有全級面考等（）成全花防系的表是全花的？什？Q）。2）這構(gòu)安火型爆統(tǒng)一條。2綜合練習(xí)題（簡圖1-11所系的作理畫控系的圖寫每框的輸輸變名和用表名。

112112Q）為位制統(tǒng)由水（控程、位測（量送）液控器、節(jié)組的饋制統(tǒng)為達對箱位行制目，對位行測經(jīng)液控器控調(diào)閥從調(diào)（量來現(xiàn)1位制作。2框：3）制輸輸分為設(shè)值反值差(、制u)；行輸輸分為控、作()；控象輸輸為操變量(、動()，控h；用表：制（如PID控器、節(jié)、位量送。（什是表信制通現(xiàn)與制儀之采直電信、控制內(nèi)儀之采直電信，是什？Q）自動儀的號是在套列表，各儀的入輸信均采某統(tǒng)的準(zhǔn)式使個表的意接為能2）

（3）某學(xué)應(yīng)程定作度00，最大調(diào)小或于5，要設(shè)計定控系，設(shè)值階干時過過曲如圖示要：1計該統(tǒng)穩(wěn)誤、減、大調(diào)和渡程間2說該統(tǒng)否足藝求Q1由圖得y(∞)=設(shè)值r=800℃,B=850?B=820?810=1012穩(wěn)誤e(=y(∞)=800℃-81010℃衰比

40n1410

，最超量：

y(t)()py()

100%

850810

過過時：概1左s2雖該統(tǒng)大調(diào)足求然在定作度800℃，而后于定值為810，此滿工要。（所示為類單爐包位制程，畫該制統(tǒng)圖并明被過、控數(shù)控參和擾數(shù)是么Q控系框：

被過：熱包被參：包位控參：水量干參：汽量化第2章（P701基本練習(xí)題（某測儀測的下為500~1000，的大對差，確該表精等。Q儀的用差

最大對誤量程

21000500

0.4%

，精度等為0.4級。（4）臺溫表量上限100~1000℃，藝求儀指值誤不過，選度級多的表能足藝求Q工允的表用差

允

允許最大對誤差量程

100%=

21000

100%0.22%應(yīng)級的儀才滿。（5）有一臺DDZ-Ⅲ兩制壓送，知量為當(dāng)入

t0號和時，送的出別多？Q）；）t0（設(shè)某DDZ-Ⅲ毫輸變器其點移u=6mVDC量為12mVDC現(xiàn)知送的出流12mA試被信為少伏Q12mVDC（）被溫信在40~80范內(nèi)化工要測誤不過1%現(xiàn)兩測儀，度級為級，其一儀的量圍0，另臺表測范為0，問兩儀能滿上測要？Q工允的大對差=

401%0.4

℃1）用

0℃的儀表，

允

0.4100

100%0.4

不以滿足2）用0~200的表則

允

0.4200

100%0.2

，級精度不可以滿足；（13熱偶溫為么進冷溫補？補方常用幾？Q）用償線把電的端溫較和穩(wěn)的方延到度較和較定操室，冷溫還是℃，工上用電的E-t系線在端度t℃況得的與配使的表是據(jù)這關(guān)曲進刻的而作的度往0，樣量果會誤，此要行端度校解冷溫不零問）用有表、橋償。

2）（）電測電中三制法什能小境度化測精的

影？Q：因為熱阻溫，電要裝被溫的場而橋的它阻同表起安在制。場控室間一的離因連熱電的線電往不忽，采普的線接，連熱阻兩根線分在橋一橋上因，接線電隨環(huán)溫的化而化將熱阻值變一加平電的個臂，會測產(chǎn)生大誤。用線接可減甚抵連導(dǎo)電對量果成的差2綜合練習(xí)題（某標(biāo)為℃溫計廠經(jīng)驗各的量果如：被表數(shù)/標(biāo)表數(shù)/

100150200250300400500102149204256296403495123

試該表最絕誤。確該表精等。經(jīng)一時后，表最絕誤為，問時表精等為多？Q）

x

中最值計可最絕誤等±℃2儀引誤3表用

12

最大對誤量程最大對誤量程

6100%100%6007100%100%1.4%600

符精。符1.5級精。

（用度Pt100的電測，錯了的度，到溫是。實溫是少Q(mào)）Cu50分表找與??對應(yīng)溫值約－45。（）被壓的化圍0.5~1.4MPa，要求測量誤差不大于壓力值±5%?？蛇x的力規(guī)：程0~1.6MPa0~2.5MPa，，度級1.0、2.5。選合量和度壓表Q最工壓不過表程則選范圍。允的大絕差±±0.025MPa，的最大引誤：

允

2.5

，選1.0精等。用壓送與準(zhǔn)板套量道質(zhì)量若壓送量為

4

Pa對輸信為，應(yīng)量3

。差變器出信為8mADC，應(yīng)差值流值是少Q(mào)因未開器流與壓平根正。

8mADC應(yīng)差值2500Pa，流則1603

。3設(shè)計題（用度為K的鉻-鎳硅熱電偶測量溫度，在無冷端溫補的況，顯儀指值600℃此冷溫為50℃。問實溫是少如熱溫不，冷溫為20℃時此顯儀指值為少Q(mào)）K分度表知600℃應(yīng)熱勢24.902mV,由題意知熱勢由端度t℃冷溫為50℃的K熱偶生，

(t,50)24.902mV

，

又表知

(50,0)2.022mV，(t,0)(t(50,0)2.022

，再表得t約為648℃。2

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

（）容的常作力圍1.0~1.5MPa，藝求地示力并求量差于測力±5%，選一合的力（型量、度等，并說理。Q）型可用簧壓計2）大作力超儀量的2/3則選0~2.5MPa范；由最工壓大于儀量的1/3所范是適。大±5MPa：

允

0.052.5

100%

，選1.5精等。（某制統(tǒng)有個程精等為0.5級的差壓變器在驗發(fā)，儀在個程圍的對差化圍－kPa，試：變器否接原制統(tǒng)續(xù)用為么Q：不因其大對差－其用

0.5100

100%0.625%

，超了先計精要級的范。第3章）1基本練習(xí)題（在程制，哪些表屬過控儀？過控系中大數(shù)

I1C調(diào)器電的而行多是動，是什？動元合表電動元合表單之的I1CQ在程制，過程制表：節(jié)電/氣換執(zhí)器安柵。2調(diào)器電的為源問容解作距長，一般況不限；調(diào)精高還以現(xiàn)機。行多是動，為行直與制介接，常高、壓深、粘、結(jié)、蒸汽、爆惡劣件工，氣的行就有壓流號不產(chǎn)火，樣以保安生和免重故發(fā)氣儀的入出擬號一用的擬壓號電儀的入出擬號直電、流電、流流交電四。國以流流直電作統(tǒng)標(biāo)信號過控系的擬流流號為負載50Ω；模擬流壓號1~5V。（2某例分節(jié)的入輸范均

4~20mADC若δT=2min穩(wěn)態(tài)其出為若某時輸階增1mA試求經(jīng)4min后節(jié)的出Q由

，可得K1CC

。比積作下輸Δu由式算uKe)(t1dt320I

，調(diào)器輸Δ。（調(diào)器正反用如規(guī)的Q：當(dāng)調(diào)器輸隨差增而大，為作調(diào)器反為作調(diào)器

VK（數(shù)式制有些要點簡其件基構(gòu)。VKQ）字控器主特1采了擬表計機體設(shè)方，使字控器外結(jié)面布、操作式保了擬節(jié)的征。與擬節(jié)相具更富運控功。3、具數(shù)通功，便系擴。、靠高有診功，護便。）字控器硬電由主電，程入道過輸通、/聯(lián)部、信件。（18過控系的有表裝是都考安防？什？Q不。場所儀應(yīng)慮全爆非險所儀則一要爆現(xiàn)儀與危場（括制）間須過全。（19）安全柵安防系中主作是么簡齊式全有缺點它如改的Q：參P104；P105

2)參材；

參材2綜合練習(xí)題（已某例分節(jié)的遞數(shù)OV1用的出應(yīng)達，出應(yīng)線

TDKTD1DKD

試單階輸作Q單階輸?shù)氖蠐Q

VO1

1

，階輸作下輸拉變?yōu)閂2

a1a1DDKTKTD1DDKDD

，對其取拉反變換，可得av(t)(eDD

DtTD

]

。

12311231201第4章）1基本練習(xí)題（什么是被控程特？么被過的學(xué)型為么研過的數(shù)模？前究程學(xué)型主方有幾？Q：1）被控程特：控程入與出之的系2被過的數(shù)模：控程特的學(xué)述即程入與出之定關(guān)的數(shù)描。3）究程數(shù)模的義是制統(tǒng)計基；控器數(shù)定重依；仿或究開新控策的要件是計操作產(chǎn)藝設(shè)時指是業(yè)程障測診系的計導(dǎo)。4主要法機演法試辨法混法（響曲法識程學(xué)型，般注哪問？Q：試驗試，控程處相穩(wěn)的作態(tài)相條下重多幾試；別正反向階輸信進試；完一試后應(yīng)將控程復(fù)原的況穩(wěn)一時再第次驗輸?shù)能S度不過也能?。ㄋ疽哼^的入為q，出q，被參，C為量數(shù)并、、R均線液。求1）列該程微方程。2）畫該程圖3）該程傳函G。

2323Q）分程：2)過程圖

qq123

dh3）遞數(shù)

G(sH()/()0

CsRR2（某槽位躍應(yīng)試記為

20

95

其階擾量u穩(wěn)值畫水的躍應(yīng)幺曲）該位象一慣環(huán)近，確其益K時常T。Q）躍應(yīng)幺

()

(t)y()()

，略一慣環(huán)傳函：

G()

0T10

，u=10%*h(∞，大數(shù)

y)98

，間數(shù)，達新穩(wěn)值63%所用時。2綜合練習(xí)題

12112012312，：，入（7）去1間量，得221331231（如示q為程流量12112012312，：，入（7）去1間量，得221331231量數(shù)若以q為程輸量，輸量被量，RR為性阻求程傳函(s)。Q微方組：

dhq12dhq2(3)223h2

，去

2

，：d(6)Rdthd2(7)RRdt23進得

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

dq1

，（已兩水串工，輸量，出為、，h分為

21201212112322123個箱水，h為被參，C、為容系，2120121211232212312123液。求1列該位程微方組2畫該程框3求液過的遞數(shù)G(s)=H(s)。Q）位程微方組2框：

qqdtqCdthqR2hq1R12hq3

(1)(2)(3)(4)(5)3求程遞數(shù)微方組消中變

qq212

得

112121212112121212

hhh1121RR212hhhh1C2RR12

(6)(7)

得

dhh2(121)dtR3

，消去：CCR1212

d

2hCRhR2(1C2)212dtRR3

2對式行氏換：HG0

Q1

CCR1

2

CRCRR(C212)23RR323控制系統(tǒng)，被控變量和操作變量的選擇原則是什么？選取被控參數(shù)的一般原則為選對產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量安生產(chǎn)經(jīng)濟運行和環(huán)境保護具有決定性作用的，可直接測量的工藝參數(shù)為被控參數(shù)；不能用直接參數(shù)作為被控參數(shù)時，應(yīng)該選擇一個與直接參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系的間接參數(shù)作為被控參數(shù)；被控參數(shù)必須具有足夠大的靈敏度?？刂茀?shù)的選擇原則：擾動作-----擾動通道對過程的被控參數(shù)產(chǎn)生影響，力圖使被控參數(shù)偏離給定值；控制作-由控制通道對過程的被控參數(shù)起主導(dǎo)影響，抵消擾動影響，以使被控參數(shù)盡力維持在給定值；正確選擇控制參數(shù)就是正確選擇控制通道的問題。一般希望控制通道克服擾動的能力要強，動態(tài)響應(yīng)要比擾動通道快。2.用應(yīng)曲線法、衰減曲線法、界比例度法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)的要點是什么？整定是指決定控制器的比例帶δ（或KP)、積分時間TI、微分時間TD和采周期Ts的具體數(shù)值整定的實質(zhì)是通過變控制器的參數(shù)其特性和過程特性相匹配以改善系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)指標(biāo)取得最佳控制效果整定控制器參數(shù)的方法可分為兩大類理論計算整定法和工程整定法理論計算整定法有頻率特性法軌跡法等工程整定法有現(xiàn)場試湊法臨界比例度法衰減曲線法和響應(yīng)曲線法等程整定不需要事先知道過程的數(shù)學(xué)模型直在過程控制系統(tǒng)中進現(xiàn)場整定特點是方法簡單實用；計算簡便；易于工程應(yīng)用?，F(xiàn)場試湊法按先比例，再積分，最后微分的順序；比例度由大到小整定；積分時間由大到小整定；微分時間由小到大整定。臨界比例度法：在閉環(huán)控制系統(tǒng)里，將控制器置于純比例作用下TI=∞，TD=0大到小逐漸改變控制器的比例度到等幅振蕩的過渡過程時比例度稱為臨界比例度δk，相鄰兩個波峰間的時間間，稱為臨界振蕩周期Tk。據(jù)此確定控制器其它參數(shù)。根據(jù)δ和Tk值采用經(jīng)驗公式，計算出調(diào)節(jié)器各個參數(shù)，即δ、TD的值。按“先P后I最”的操作程序?qū)⒖刂破髡▍?shù)調(diào)到計算值上。若不夠滿意，可作進一步調(diào)整。衰減曲線法：和前面一種差不多，只是跳到：1衰減率。什是調(diào)節(jié)閥的流量特性？什么是調(diào)節(jié)閥的理想流量和工作流量特性？理想流量特性的類別？在自控系統(tǒng)設(shè)計中，調(diào)節(jié)閥流量特性選擇原則是什么？調(diào)節(jié)閥的流量特性：指閥芯位移與流量之間的關(guān)系。理固有）流量特性：調(diào)節(jié)閥前

后壓差不變時到的流量特性作流量特性際應(yīng)用時節(jié)兩端的壓差是變化的，此時調(diào)節(jié)閥的流量與閥芯位移之間的關(guān)系稱為工作流量特性。典型理想流量特性有4種1、快2、直線3、拋物線4等百分比流量特性的選擇先根據(jù)過程控系統(tǒng)的要求定工作流量特性再根據(jù)流量特性的畸變程度確定理想流量特性。4、說明串級調(diào)節(jié)、比值調(diào)節(jié)、勻調(diào)節(jié)特點及應(yīng)用場合。串級調(diào)節(jié)：a.特點：、小了被控對象的等效時間常數(shù)2、提高了抗干擾能力3、提高了系統(tǒng)工作頻率4、對負變化具有一定的自適應(yīng)能力；５、可實現(xiàn)更靈活的操作方式。b.應(yīng)用場合控過程存在較大容量滯后或純滯后控過程變化劇烈而且擾動幅度較大；被控過程存在非線性。比值調(diào)節(jié)實主動量定值控制使總物料量穩(wěn)定。可克服主動量和從動量的擾動，適用于要求負荷變化平穩(wěn)的場合，但控制稍復(fù)雜。均勻調(diào)節(jié)：均勻控制就是使被控量y(t)控制量q(t)一定范圍內(nèi)均勻緩慢地變化。(一)簡均勻控制：結(jié)構(gòu)方面均勻控制與定值控制在控制結(jié)構(gòu)上沒有任何區(qū)別，其區(qū)別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；積分是否引入視情況而定。適用場合：通常適用于擾動較小、對均勻程度要求較低的場合。(二串均勻控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面均控制與典型串級控制在控制結(jié)構(gòu)上沒有任何區(qū)別其別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。適用場合：通常適用于擾動較大、對均勻程度要求較高的場合。5．前饋控制與反饋控制有哪些同？前饋—反饋控制有什么特點？怎樣判斷可用靜態(tài)前饋控制？或動態(tài)前饋控制？反饋控制按差調(diào)節(jié)閉控可服多種干擾影響；控制作用表現(xiàn)在過程受擾動影響后；通常采用PID;但節(jié)及時。前饋控制：按擾動調(diào)節(jié)；開環(huán)控制；采用前饋控制規(guī)律；克服單一擾動；調(diào)節(jié)及時。將前饋和反饋結(jié)合起來，構(gòu)成前-反饋復(fù)合控制系統(tǒng)。既發(fā)揮了前饋控制可及時克服主要擾動對被控量影響的優(yōu)點保了反饋控制能克服多個擾動的長處合控制降低了系統(tǒng)對前饋補償器的要求，使系統(tǒng)在工程上更易于實現(xiàn)。靜態(tài)前饋控制系統(tǒng)：控器采用比例控制，是前饋模型中最簡單的形式。動態(tài)前饋控制系統(tǒng)：基于不變性原理，前模型中含動態(tài)變量。如何選前饋變?饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計原則有哪實現(xiàn)前饋控制的必要條件是擾動量可及可控：“可測：擾動量可以通過測量變送器，在線地將其轉(zhuǎn)換為前饋補償所能接受的信號?！安豢煽兀褐高@些擾動量難以或不允許通過專門的控制回路予以控制，如生產(chǎn)中的負荷。前饋控制主要是針對那些可不可”變化頻繁且幅值較大的擾動量單靠反饋控制可能出現(xiàn)不希望的動態(tài)誤差的場合。前饋控制的理論基礎(chǔ)：不變性原理?！白冃浴敝缚刂葡到y(tǒng)的被控量與擾動量完全無關(guān)，或在一定準(zhǔn)確度下無關(guān)。因?qū)崿F(xiàn)了完全補償，達到了被控量不受擾動影響的控制效果。7、什么是過程控制系統(tǒng)？試述組成，并畫出其方框圖。特點和任務(wù)？過程控制是指石油、化工、冶金、輕工、建材、核能等工業(yè)部門中連續(xù)的，或者按照一定周期程序進行的生產(chǎn)過程的自動化。實現(xiàn)這些控制的裝置稱為過程控制系統(tǒng)過程控制系統(tǒng)一般由測量變送元件、控制器、執(zhí)行機構(gòu)和被控過程等環(huán)節(jié)組成?？刂破餍泻蜏y量變送環(huán)節(jié)統(tǒng)稱為過程儀表程制系統(tǒng)就由過程儀表和被控過程兩部分組成。

被控過程的多樣性；生產(chǎn)規(guī)模不同、工藝要求各異、產(chǎn)品品種多樣；特點：控制方案的多樣性，有單回路以上級20%上饋比值、均勻、分程、大時延、多變量等多種方控制過程多屬緩慢過程，具有大慣性、大滯后性質(zhì)，通常用溫度、壓力、流量、物位、成分等參量進行控制；定值控制是主要控制形式，使被控量控制在給定值上，使生產(chǎn)過程穩(wěn)定。過程控制的總目標(biāo)是：以安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟的途徑將物料加工成預(yù)期的合格產(chǎn)品。過程控制的主要任務(wù)是：如何選擇控制變量和被控變量；如何設(shè)計控制方案，選擇什么控制律；控制系統(tǒng)各構(gòu)成部件如何選擇和配合。8、評價控制系統(tǒng)質(zhì)量指標(biāo)的階響應(yīng)單項性能指標(biāo)有哪些？其內(nèi)容是什么？過程控制系統(tǒng)的評價指標(biāo)可概括為：統(tǒng)必須是穩(wěn)定的；最重要、最根本的指標(biāo)；系統(tǒng)應(yīng)能提供盡可能好的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)（靜態(tài)指標(biāo)應(yīng)能提供盡可能好的過渡過程（動態(tài)指標(biāo)）。9、執(zhí)行器的組成？流通能力的算？作用？執(zhí)行器的組成執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)兩部分組成行機構(gòu)是指根據(jù)調(diào)節(jié)器控制信號產(chǎn)生推力或位移的裝置，調(diào)節(jié)機構(gòu)是根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)輸出信號去改變能量或物料輸送量的裝置，通常指調(diào)節(jié)閥通能力定義為調(diào)節(jié)閥兩端壓差為100kPa流體密度為1000kg/m3，節(jié)閥全開時，每小時流過閥門的流體體積。作用：用于控制流入或流出被控過程的物料或能量，從而實現(xiàn)對過程參數(shù)的自動控制。10、測儀表的組成、作用？檢測儀表對藝參數(shù)進行測量儀器儀表測儀表包括檢測元件變器及顯示裝置。檢測元件（或傳感器接被測對象發(fā)生聯(lián)但一定直接接觸受被測參數(shù)的變化將測量轉(zhuǎn)換為便于量的物理量的儀表，也稱為一次儀表。變送器感送來的檢測信號進行轉(zhuǎn)換、放大、整形、濾波等處理后，調(diào)制成標(biāo)準(zhǔn)信號的電路，也稱為二次儀表。11、單控制系統(tǒng)（單回路反饋制系統(tǒng)）設(shè)計任務(wù)？簡單控制系統(tǒng)是指由一個被控過程個檢測變送器個控制器和一個執(zhí)行器所組成的．對一個被控變量進行控制的單回路反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。單回路控制系統(tǒng)方案設(shè)計：1、被控參數(shù)的選擇：選取被控數(shù)的一般原則為：選擇對產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、安全生產(chǎn)經(jīng)運行和環(huán)境保護具有決定性作用的直接測量的工藝參數(shù)為被控參數(shù)當(dāng)不能用直接參數(shù)作為被控參數(shù)時選擇一個與直接參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系的間接參數(shù)作為被控參數(shù)；控參數(shù)必須具有足夠大的靈敏度。2、控參數(shù)的選擇：動作用----由擾動通道對過程的被控參數(shù)產(chǎn)生影響，力圖使被控參數(shù)偏離給定值控制用----由控制通道對過程的被控參數(shù)起主導(dǎo)影響消擾動影響以使被控參數(shù)盡力維持給定值般希望控制通道克服擾動的能力要強動態(tài)響應(yīng)要比擾動通道快。3、系統(tǒng)設(shè)計中的測量變送問題被控參數(shù)的測量和變送必須迅速正確地反映其實際變化情況，為系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的控制依據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計測量和