《熱工儀表及自動(dòng)化》課程各章習(xí)題

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2023年9月12日星期六

《熱工儀表及自動(dòng)化》課程各章習(xí)題

其次章熱力過(guò)程自動(dòng)控制基本概念

一、基本要求

1.把握自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成，了解各組成部分的作用以及相互影響和聯(lián)系；2.把握自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用術(shù)語(yǔ)，了解方塊圖的意義及畫法；3.把握管道及控制流程圖上常用符號(hào)的意義；

4.了解控制系統(tǒng)的分類形式，把握系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性的意義；

5.把握閉環(huán)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下，過(guò)渡過(guò)程的形式和過(guò)渡過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)。二、常用術(shù)語(yǔ)1.控制對(duì)象：2.被控變量：3.操縱變量：

4.擾動(dòng)量：除操縱變量外，作用于被控變量并使其發(fā)生變化的因素。5.設(shè)定值：6.偏差：

7.控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程：

8.反饋：把系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)直接或（經(jīng)過(guò)一些環(huán)節(jié)）間接引入到輸入端的方法稱為反饋。9.負(fù)反饋：反饋信號(hào)的作用方向與設(shè)定信號(hào)相反，即偏差信號(hào)位兩者之差，這種反饋稱為負(fù)反饋。10正反饋：三、問(wèn)答題

1.控制系統(tǒng)按被調(diào)參數(shù)的變化規(guī)律可分為哪幾類？簡(jiǎn)述每種形式的基本含義。

開環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)：操縱變量可以改變被控變量，但被控變量對(duì)操縱變量沒有影響。閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)：操縱變量可以改變被控變量，被控變量又對(duì)操縱變量產(chǎn)生影響。定值控制系統(tǒng)：給定值為常數(shù)；

隨動(dòng)控制系統(tǒng)：給定值為變數(shù)，要求跟隨變化；程序控制調(diào)理系統(tǒng)：按預(yù)定時(shí)間順序控制參數(shù)。

2.自動(dòng)控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？

控制對(duì)象：控制儀表：

檢測(cè)儀表（檢測(cè)元件及變送器）：控制儀表：執(zhí)行儀表：顯示儀表：

3.在階躍擾動(dòng)作用下，控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程有哪幾種形式?其中哪些形式能基本滿足控制要求？

發(fā)散振蕩過(guò)程：非振蕩發(fā)散過(guò)程：等幅振蕩過(guò)程：衰減振蕩過(guò)程：非振蕩衰減過(guò)程：

其中，衰減振蕩過(guò)程和非振蕩衰減過(guò)程可以基本滿足控制要求，但后者進(jìn)程緩慢，只用于系統(tǒng)不允許振蕩時(shí)。

4.試述控制系統(tǒng)衰減振蕩過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)及其含義。

最大偏差：衰減比：余差：過(guò)渡時(shí)間：

振蕩周期（振蕩頻率）：

5.什么是控制系統(tǒng)的方塊圖？它與工藝管道及控制流程圖有何區(qū)別？

自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖是由傳遞方塊、信號(hào)線（帶有箭頭的線段）、綜合點(diǎn)、分支點(diǎn)構(gòu)成的表示控制系統(tǒng)組成和作用的圖形。其中：每一個(gè)方塊代表系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分，

6.在自動(dòng)化系統(tǒng)中，儀表符號(hào)由哪幾部分組成，各表示什么意義？?jī)x表位號(hào)由字母組合和回路編號(hào)組成：字母組合：首字母――被側(cè)變量，尾字母――儀表功能，中字母――修飾詞回路編號(hào)：首位數(shù)――工序號(hào)；后續(xù)數(shù)――順序號(hào)7.某化學(xué)反應(yīng)器工藝操作規(guī)定溫度為（800±10℃）。為確保生產(chǎn)安全，控制中溫度最高不得超過(guò)850℃?，F(xiàn)運(yùn)行的控制系統(tǒng)，在最大階躍擾動(dòng)下的過(guò)渡過(guò)程曲線如下圖。T/°C84581580580072025t/min（1）分別求出最大偏差、余差、衰減比、過(guò)渡時(shí)間（溫度進(jìn)入±2%新穩(wěn)定值即視為系統(tǒng)已穩(wěn)定）和振蕩周期。（2）說(shuō)明此溫度控制系統(tǒng)是否滿足工藝要求。第三章熱工對(duì)象動(dòng)態(tài)特性分析一、基本要求1.了解建立被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的意義及數(shù)學(xué)模型的建立方法；2.把握用機(jī)理建模的方法，建立簡(jiǎn)單對(duì)象的數(shù)學(xué)模型；3.把握表征被控對(duì)象特性的三個(gè)參數(shù)——放大倍數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T、滯后時(shí)間τ的物理意義及其對(duì)控制質(zhì)量的影響；4.了解被控對(duì)象特性的試驗(yàn)測(cè)定方法。二、常用術(shù)語(yǔ)1.被控對(duì)象特性：2.被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型：3.被控對(duì)象的放大倍數(shù)：4.被控對(duì)象的時(shí)間常數(shù)：5.被控對(duì)象的滯后時(shí)間：純滯后（輸出變化落后于輸入變化的時(shí)間）與容積滯后（因物料或能量傳遞需要一定時(shí)間而引起的輸出變化遲鈍）之和6.通道：由對(duì)象的輸入變量至輸出變量的信號(hào)聯(lián)系。包括控制通道和干擾通道。三、問(wèn)答題1.為什么說(shuō)放大倍數(shù)K是對(duì)象的靜態(tài)特性，而時(shí)間常數(shù)T和滯后時(shí)間τ是對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性？2.簡(jiǎn)述獲取對(duì)象特性（數(shù)學(xué)模型）的兩種方法。理論分析法：通過(guò)理論分析建立輸入和輸出之間的關(guān)系。例如：一階對(duì)象、積分對(duì)象、二階對(duì)象試驗(yàn)測(cè)取法：在實(shí)際系統(tǒng)或試驗(yàn)系統(tǒng)中，通過(guò)一組輸入來(lái)考察輸出的跟隨變化規(guī)律。常見的有：多點(diǎn)擬合法、階躍輸入法和周期脈沖法。3.RC電路如下圖。Vi為輸入量，V0為輸出量。在時(shí)間t＝0時(shí)，閉合開關(guān)K，電容開始充電。此時(shí)，電壓V0隨時(shí)間的變化規(guī)律為：RUiCUoV0?Vi(1?e?t/RC)（1）求當(dāng)t分別為0、T和∞時(shí)，V0分別為多少？（2）繪出Vi作階躍變化時(shí)，V0隨時(shí)間變化的響應(yīng)曲線形狀；（3）根據(jù)上述已知條件，確定對(duì)象的特性參數(shù)K、T和τ。4.為了測(cè)定某物料枯燥筒的對(duì)象特性，在t0時(shí)刻突然將加熱蒸汽量從25m3/h增加到28m3/h，物料出口溫度記錄儀得到階躍輸入曲線如下圖。寫出描述物料枯燥筒特性的微分方程（溫度變化量作為輸入量，加熱蒸汽量的變化量作為輸出量；溫度測(cè)量?jī)x表的測(cè)量范圍0～200℃；流量測(cè)量?jī)x表的測(cè)量范圍0～40m3/h）。

溫度/℃第四章傳感器、變送器（一）一、基本要求1．把握儀表精度的意義與測(cè)量誤差的關(guān)系。2．了解儀表的性能指標(biāo)。3．初步把握各種壓力檢測(cè)儀表的基本原理及壓力表的選用方法。4．了解各種流量計(jì)的測(cè)量原理。重點(diǎn)是差壓式流量計(jì)及轉(zhuǎn)子流量計(jì)。5．了解各種液位測(cè)量方法。初步把握液位測(cè)量中零點(diǎn)遷移的意義及計(jì)算方法。6．把握熱電偶溫度計(jì)及熱電阻溫度計(jì)的測(cè)溫原理。熟悉熱電偶溫度測(cè)量中的冷端溫度補(bǔ)償?shù)淖饔眉胺椒ā?．了解電動(dòng)溫度變送器的作用及原理。二、常用術(shù)語(yǔ)1.參數(shù)檢測(cè)：2.非電量的電測(cè)法：3.確鑿度：4.絕對(duì)誤差：5.實(shí)際相對(duì)誤差：6.示值相對(duì)誤差：7.引用相對(duì)誤差：8.允許誤差：9.指示變差：10.縝密度

11.儀表精度等級(jí)：12.確切度：13.靈敏度：14.靈敏限：15.分辯率：16.線性度：17.反應(yīng)時(shí)間：三、問(wèn)答題

1.工業(yè)壓力計(jì)按敏感元件尋?？梢苑譃槟膸追N類型？試簡(jiǎn)述各種壓力計(jì)的工作原理。液柱式壓力計(jì)：活塞式壓力計(jì)：彈性式壓力計(jì)：彈簧管式：薄膜式：波紋管式：電氣式壓力計(jì)：

應(yīng)變式：壓電電阻式：電感式：電容式：霍爾式：

2.試述壓力計(jì)選型的主要內(nèi)容及安裝本卷須知。類型選擇量程與盤面選擇精度選擇

注意：取壓位置與隔離

3.試述流量計(jì)的分類及其工作原理。速度流量計(jì)：

壓差流量計(jì)：轉(zhuǎn)子流量計(jì)：電磁流量計(jì)：超聲波流量計(jì)：渦輪番量計(jì)：堰式流量計(jì)：容積式流量計(jì)：

齒輪番量計(jì)：活塞流量計(jì)：質(zhì)量流量計(jì)：

間接質(zhì)量流量計(jì)：直接質(zhì)量流量計(jì)：

4.試述物位計(jì)的分類及其工作原理。直讀式物位計(jì)：浮力式物位計(jì)：壓差式物位計(jì)：

電磁式物位計(jì)：核輻射式物位計(jì)：超聲波物位計(jì)：光電式物位計(jì)：

5.試述溫度測(cè)量?jī)x表的種類及其工作原理接觸式溫度計(jì)：

膨脹式溫度計(jì)：

玻璃液體溫度計(jì)：雙金屬溫度計(jì)：壓力式溫度計(jì)：熱電偶溫度計(jì)：熱電阻溫度計(jì)：非接觸溫度計(jì)：

輻射溫度計(jì)：紅外溫度計(jì)：

光電溫度計(jì)：熱電溫度計(jì)：

6.試述電動(dòng)溫度計(jì)二次儀表的功能及其組成部分。

功能：

–對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大和轉(zhuǎn)換；

–信號(hào)的線性化。

組成部分：–輸入電橋；–放大器；–反饋電路；–電源電路。

第四章傳感器、變送器（二）

一、基本要求

1．了解動(dòng)圈式顯示儀表的基本結(jié)構(gòu)及原理。

2．把握自動(dòng)電子電位差計(jì)的工作原理。熟悉電位差計(jì)的測(cè)量橋路及各個(gè)電阻的作用。3．把握自動(dòng)電子平衡電橋的工作原理。4．了解DDZ-Ⅲ型顯示儀表的基本結(jié)構(gòu)及原理。5．了解數(shù)字式顯示儀表