過(guò)程控制與自動(dòng)化儀表第三版課后答案

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)最大超調(diào)滿(mǎn)足要求，然而在規(guī)定操作溫度為80℃，而最后趨于穩(wěn)定的值卻為81℃，因此不滿(mǎn)足工藝要求。（4）圖1-9所示為一類(lèi)簡(jiǎn)單鍋爐汽泡水位控制流程圖，試畫(huà)出該控制系統(tǒng)框圖，并說(shuō)明其被控過(guò)程、被控參數(shù)、控制參數(shù)和干擾參數(shù)各是什么？圖1-9鍋爐汽泡水位控制流程圖答：1）控制系統(tǒng)框圖如圖1-10所示： 傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！圖1-10鍋爐汽泡水位控制框圖2）被控過(guò)程：加熱器+汽包；被控參數(shù)：汽包水位；控制參數(shù)：上水流量；干擾參數(shù)：蒸汽流量變化。3．設(shè)計(jì)題（1）舉出你所見(jiàn)到的過(guò)程控制系統(tǒng)的實(shí)例，并指明其被控過(guò)程、被控參數(shù)、控制參數(shù)（或控制介質(zhì)）、干擾作用，畫(huà)出其控制流程圖和系統(tǒng)方框圖。略（2）試舉你所見(jiàn)到的前饋-反饋復(fù)合控制系統(tǒng)的實(shí)例，畫(huà)出其控制流程圖和系統(tǒng)方框圖。略傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！第2章思考題與習(xí)題1．基本練習(xí)題（1）簡(jiǎn)述過(guò)程參數(shù)檢測(cè)在過(guò)程控制中的重要意義以及傳感器的基本構(gòu)成。答：1）過(guò)程控制通常是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、壓力、流量、成分等工藝參數(shù)進(jìn)行控制，使其保持為定值或按一定規(guī)律變化，以確保產(chǎn)品質(zhì)量的生產(chǎn)安全，并使生產(chǎn)過(guò)程按最優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行。要想對(duì)過(guò)程參數(shù)實(shí)行有效的控制，首先要對(duì)他們進(jìn)行有效的檢測(cè)，而如何實(shí)現(xiàn)有效的檢測(cè)，則是有檢測(cè)儀表來(lái)完成。檢測(cè)儀表是過(guò)程控制系統(tǒng)的重要組成部分，系統(tǒng)的控制精度首先取決與檢測(cè)儀表的精度。檢測(cè)儀表的基本特性和各項(xiàng)性能指標(biāo)又是衡量檢測(cè)精度的基本要素。2）傳感器的基本構(gòu)成：通常是由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、電源及信號(hào)調(diào)理/轉(zhuǎn)換電路組成。（2）真值是如何定義的？誤差有哪些表現(xiàn)形式？各自的意義是什么？?jī)x表的精度與哪種誤差直接有關(guān)？答：真值指被測(cè)物理量的真實(shí)（或客觀）取值。誤差的各表現(xiàn)形式和意義為：最大絕對(duì)誤差：絕對(duì)誤差是指儀表的實(shí)測(cè)示值與真值的差值，記為，如式（2-1）所示： （2-1）相對(duì)誤差：相對(duì)誤差一般用百分?jǐn)?shù)給出，記為，如式（2-2）所示： （2-2）引用誤差：引用誤差是儀表中通用的一種誤差表示方法。它是相對(duì)儀表滿(mǎn)量程的一種誤差，一般也用百分?jǐn)?shù)表示，記為，如式（2-3）所示： （2-3）式中，儀表測(cè)量范圍的上限值；儀表測(cè)量范圍的下限值。基本誤差：基本誤差是指儀表在國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下使用時(shí)所出現(xiàn)的誤差。附加誤差附加誤差是指儀表的使用條件偏離了規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件所出現(xiàn)的誤差。傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！3)儀表的精度與最大引用誤差直接有關(guān)。（3）某臺(tái)測(cè)溫儀表測(cè)量的上下限為500℃~1000℃，它的最大絕對(duì)誤差為±2℃，試確定該儀表的精度等級(jí)；答：

根據(jù)題意可知：最大絕對(duì)誤差為±2℃則精度等級(jí)所以?xún)x表精度等級(jí)為0.4級(jí)（4）某臺(tái)測(cè)溫儀表測(cè)量的上下限為100℃~1000℃，工藝要求該儀表指示值的誤差不得超過(guò)±2℃，應(yīng)選精度等級(jí)為多少的儀表才能滿(mǎn)足工藝要求？答：由題可得：儀表精度等級(jí)至少為0.001級(jí)。或者0.002（5）有一臺(tái)DDZ-Ⅲ型兩線制差壓變送器，已知其量程為20~100kPa，當(dāng)輸入信號(hào)為40kPa和80kPa時(shí)，變送器的輸出分別是多少？答：由題可得：變送器輸出的分別是8mA和16mA。（6）設(shè)有某DDZ-Ⅲ型毫伏輸入變送器，其零點(diǎn)遷移值mVDC，量程為12mVDC?，F(xiàn)已知變送器的輸出電流為12mADC。試問(wèn)：被測(cè)信號(hào)為多少毫伏？答：由題可得：被測(cè)信號(hào)為12毫伏。（7）智能溫度變送器有哪些特點(diǎn)？簡(jiǎn)述TT302溫度變送器的工作原理。答：1）智能溫度變送器特點(diǎn)為：a）通用性強(qiáng)；b）使用靈活；c）多種補(bǔ)償校正功能；d）控制功能；e）通信功能；f）自診斷功能；2)TT302溫度變送器的工作原理：a)在結(jié)構(gòu)上，它由輸入模板、主電路模板和顯示器三部分組成。其中，輸入模板由多路轉(zhuǎn)換器（MUX）、信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器和隔離部分組成。主板由微處理器系統(tǒng)、通信控制器、信號(hào)整形電路、本機(jī)調(diào)整和電源等組成，它是變送器的核心部件。顯示器為液晶式微功耗數(shù)字顯示器，可顯示四位半數(shù)字和五位字母。傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！b）軟件分為系統(tǒng)程序和功能模塊兩大部分。系統(tǒng)程序使變送器各硬件電路能正常工作并實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的功能，同時(shí)完成各部分之間的管理；功能模塊提供了各種功能，用戶(hù)可以通過(guò)選擇以實(shí)現(xiàn)所需要的功能。（8）1151智能式差壓變送器有哪些特點(diǎn)？它的硬件構(gòu)成有哪幾部分？答：1）1151智能式差壓變送器具有如下特點(diǎn)：a）測(cè)量精度高，基本誤差僅為±0.1％，而且性能穩(wěn)定、可靠；b）具有溫度、靜壓補(bǔ)償功能，以保證儀表精度；c）具有數(shù)字、模擬兩種輸出方式，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信；d）具有數(shù)字微調(diào)、數(shù)字阻尼、通信報(bào)警、工程單位換算和有關(guān)信息的存儲(chǔ)等功能。2）硬件構(gòu)成分為6部分：傳感器部分，A/D轉(zhuǎn)換器，CPU，HART通信部分，數(shù)/模轉(zhuǎn)換及電壓調(diào)整電路，監(jiān)控電路。（9）溫度變送器接受直流毫伏信號(hào)、熱電偶信號(hào)和熱電阻信號(hào)時(shí)有哪些不同？答：直流毫伏信號(hào)與熱電偶信號(hào)的兩點(diǎn)區(qū)別是輸入信號(hào)由直流毫伏信號(hào)變?yōu)闊犭娕嫉臒犭妱?dòng)勢(shì)信號(hào)，該信號(hào)會(huì)隨熱電偶冷端溫度的變化而變化，因而需要對(duì)其進(jìn)行矯正，其矯正電壓由銅電阻變化的阻值來(lái)提供。而熱電阻信號(hào)由于其他不同：它用三限制接入電路取代了冷端溫度補(bǔ)償電路。對(duì)鉑電阻測(cè)溫進(jìn)行了非線性校正。非線性校正不是采用折線擬合方法而是采用正反饋方法。（10）什么叫壓力？表壓力、絕對(duì)壓力、負(fù)壓力之間有何關(guān)系？答：所謂的壓力是指垂直作用與單位面積上的力。表壓力是指絕對(duì)壓力與當(dāng)?shù)卮髿鈮毫χ睢＝^對(duì)壓力是指相對(duì)于絕對(duì)真空所測(cè)量得到的壓力。負(fù)壓是指絕對(duì)壓力小于大氣壓力之時(shí)，大氣壓力與絕對(duì)壓力之差。（11）體積流量、質(zhì)量流量、瞬時(shí)流量和累積流量的含義各是什么？答：體積流量是以體積表示的瞬時(shí)流量。質(zhì)量流量是以質(zhì)量表示的瞬時(shí)流量。瞬時(shí)流量和累積流量可以用體積表示，也可以用重量或質(zhì)量表示。瞬時(shí)流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)工藝管道某截面積的流體數(shù)量。累積流量：某一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)工藝管道某截面積的流體總量。（12）某被測(cè)溫度信號(hào)在40~80℃范圍內(nèi)變化，工藝要求測(cè)量誤差不超過(guò)±1％，現(xiàn)有兩臺(tái)測(cè)溫儀表，精度等級(jí)均為0.5級(jí)，其中一臺(tái)儀表的測(cè)量范圍為0~100℃，另一臺(tái)儀表的測(cè)量范圍為0~200℃，試問(wèn)：這兩臺(tái)儀表能否滿(mǎn)足上述測(cè)量要求?答：由題可得：這兩臺(tái)儀表均不能滿(mǎn)足上述測(cè)量要求。傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除?。?3）熱電偶測(cè)溫時(shí)為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？其補(bǔ)償方法常采用哪幾種？答：1）只有當(dāng)熱電偶的冷端溫度恒定時(shí)，其熱電動(dòng)勢(shì)才是單值函數(shù)。依據(jù)等值替換原理制成的補(bǔ)償導(dǎo)線，雖然可以將冷端延伸到溫度相對(duì)穩(wěn)定的地方，但還不能保持絕對(duì)不變。因此，為了消除冷端溫度不為零或變化時(shí)對(duì)測(cè)量精度的影響，可以進(jìn)行冷端溫度校正。2）補(bǔ)償方法常采用查表校正法和電橋補(bǔ)償法。（14）熱電阻測(cè)溫電橋電路中的三線制接法為什么能減小環(huán)境溫度變化對(duì)測(cè)溫精度的影響？答：三線制接法就是在熱電阻根部的一端引出一根導(dǎo)線，而在另一端引出兩根導(dǎo)線，分別與電橋中的相關(guān)元件相接。這種接法可利用電橋平衡原理較好的消除導(dǎo)線電阻的影響，所以這種接法是目前工業(yè)過(guò)程中最常用的接線方式。2．綜合練習(xí)題（1）某一標(biāo)定為100~600℃的溫度計(jì)出廠前經(jīng)校驗(yàn)，各點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果值如下：被校表讀數(shù)/℃100150200250300400500600標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/℃1021492042562964034956061)試求該儀表的最大絕對(duì)誤差。2）確定該儀表的精度等級(jí)。3）經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后，儀表的最大絕對(duì)誤差為±7℃，問(wèn)此時(shí)儀表的精度等級(jí)為多少？答：1）儀表的最大絕對(duì)誤差為：±6℃。2）根據(jù)，可知：儀表的精度等級(jí)1.2級(jí)。3）此時(shí)儀表的精度等級(jí)不變，仍然為1.2級(jí)。（2）用分度號(hào)Pt100的熱電阻測(cè)溫，卻錯(cuò)查了Cu50的分度表，得到的溫度是250℃。問(wèn)實(shí)際溫度是多少？答：根據(jù)題意可知：實(shí)際溫度為-120.8℃。（3）若被測(cè)壓力的變化范圍為0.5~1.4MPa，要求測(cè)量誤差不大于壓力示值的±5％，可供選用的壓力表規(guī)格：量程為0~1.6MPa，0~2.5MPa，0~4MPa，精度等級(jí)為1.0、1.5、2.5。試選擇合適量程和精度的壓力表。答：根據(jù)題意可知：傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！最大測(cè)量誤差為?max＝1.4×（＋5％）＝＋0.07Mpa1）量程確定：應(yīng)滿(mǎn)足工作最大壓力小于儀表量程的2/3處，即1.4MPa×3/2＝2.1MPa可以選量程為0～2.5MPa的彈簧壓力表。2）精度等級(jí)確定：求出基本誤差，以確定滿(mǎn)足要求的精度等級(jí)。，允許的精度等級(jí)為2.5級(jí)。綜上分析，選擇量程為0～2.5MPa，精度等級(jí)為2.5級(jí)的彈簧壓力表。該表的最大絕對(duì)誤差：?max＝2.5×（＋2.5％）＝＋0.0625MPa，<0.07MPa所以滿(mǎn)足要求。（4）已知某負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，在溫度為298K時(shí)阻值；當(dāng)溫度為303K時(shí)阻值。試求該熱電阻的材料常數(shù)B和298K時(shí)的電阻溫度系數(shù)。答：根據(jù)半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻值和溫度的函數(shù)近似關(guān)系如式（2-4）所示： （2-4）得該熱電阻的材料常數(shù)溫度系數(shù)在298K時(shí)，。（5）用差壓變送器與標(biāo)準(zhǔn)孔板配套測(cè)量管道介質(zhì)流量。若差壓變送器量程為0~Pa，對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)為4~20mADC，相應(yīng)流量為0~320m3/h。求差壓變送器輸出信號(hào)為8mADC時(shí)，對(duì)應(yīng)的差壓值及流量值各是多少？答：根據(jù)題意可知：斜率差壓值y=2500pa流量值（6）什么是FSK信號(hào)？HART協(xié)議的通信方式是如何實(shí)現(xiàn)的？答：傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！FSK信號(hào)：頻移鍵控，就是用數(shù)字信號(hào)去調(diào)制載波的頻率。是信息傳輸中使用較早的一種傳輸方式。HART協(xié)議的通訊方式是由調(diào)制器、解調(diào)器、載波檢測(cè)電路和時(shí)基電路構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)與FSK信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)化。（7）利用壓力表測(cè)量某容器中的壓力，工藝要求其壓力為1.3±0.06MPa，現(xiàn)可供選擇壓力表的量程有0~1.6MPa，0~2.5MPa，0~4.0MPa，其精度等級(jí)有1.0、1.5、2.0、2.5、4.0，試合理選用壓力表量程和精度等級(jí)。答：根據(jù)題意可知：最大測(cè)量誤差為?max＝±0.06Mpa1）量程確定：應(yīng)滿(mǎn)足工作最大壓力小于儀表量程的2/3處，即1.36MPa×3/2＝2.04MPa可以選量程為0～2.5MPa的壓力表。2）精度等級(jí)確定：求出基本誤差，以確定滿(mǎn)足要求的精度等級(jí)。，允許的精度等級(jí)為2.0級(jí)。綜上分析，選擇量程為0～2.5MPa，精度等級(jí)為2.0級(jí)的壓力表。該表的最大絕對(duì)誤差：?max＝2.5×（±2.0％）＝±0.05MPa，<0.06MPa所以滿(mǎn)足要求。3．設(shè)計(jì)題（1）用分度號(hào)為K的鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量溫度，在無(wú)冷端溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下，顯示儀表指示值為600℃，此時(shí)冷端溫度為50℃。試問(wèn)：實(shí)際溫度是多少？如果熱端溫度不變，使冷端溫度為20℃時(shí)，此時(shí)顯示儀表指示值應(yīng)為多少？答：1）已知冷端溫度為50℃，由分布表可查得又已知熱電動(dòng)勢(shì)E=24.902+2.022=26.924mV所以實(shí)際溫度為648℃。2）當(dāng)冷端溫度為20℃時(shí)，熱電勢(shì)為0.79826.924-0.798=26.126mV26.176-25.751=0.425mV當(dāng)冷端溫度為20℃時(shí)，顯示儀表指示值為629傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除?。?）某容器的正常工作壓力范圍為1.0~1.5MPa，工藝要求就地指示壓力，并要求測(cè)量誤差小于被測(cè)壓力的±5％，試選擇一個(gè)合適的壓力表（類(lèi)型、量程、精度等級(jí)等），并說(shuō)明理由。答：根據(jù)題意知：壓力范圍1.0～1.5MPa允許最大誤差：emax＝1.5×（5％）＝0.075MPa1）量程確定：應(yīng)滿(mǎn)足工作最大壓力小于儀表量程的2/3處，即1.5MPa×3/2＝2.21MPa可以選量程為0～2.5MPa的彈簧壓力表。2）精度等級(jí)確定：求出基本誤差，以確定滿(mǎn)足要求的精度等級(jí)。，允許的精度等級(jí)為3級(jí)。綜上分析，選擇量程為0～2.5MPa，精度等級(jí)為3級(jí)的彈簧壓力表。該表的最大絕對(duì)誤差：?max＝2.5×（3％）＝0.075MPa，<=0.075MPa所以滿(mǎn)足要求。（3）如圖2-1所示，利用雙室平衡容器對(duì)鍋爐汽包液位進(jìn)行測(cè)量。已知MPa，kg/m3，kg/m3，kg/m3，m，m。試求差壓變送器的量程，并判斷零點(diǎn)遷移的正負(fù)方向，計(jì)算遷移量。答：1）差壓液位計(jì)的量程為

：

當(dāng)液位最低時(shí)，差壓液位計(jì)的正、負(fù)壓室的受力為：

則遷移量

變送器的量程為Pa

2)因?yàn)镻+＜P-，故為負(fù)遷移；遷移量為。（4）某控制系統(tǒng)中有一個(gè)量程為20~100kPa、精度等級(jí)為0.5級(jí)的差壓變送器，在校驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，該儀表在整個(gè)量程范圍內(nèi)的絕對(duì)誤差的變化范圍為-0.5~+0.4kPa，試問(wèn)：該變送器能否直接被原控制系統(tǒng)繼續(xù)使用？為什么？答：允許最大誤差：?max＝100×（0.5％）＝0.5kPa這個(gè)范圍大于－0.5～＋0.4kPa，所以該變送器能直接北苑控制系統(tǒng)繼續(xù)使用。傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！（5）用K型熱電偶測(cè)量?jī)牲c(diǎn)溫差，其連接線路如圖2-2所示。已知℃，℃，測(cè)得兩點(diǎn)溫差電勢(shì)為15.24mV，試求兩點(diǎn)溫差為多少？后來(lái)發(fā)現(xiàn)，溫度下的那只熱電偶錯(cuò)用E型熱電偶，其它都正確，試求兩點(diǎn)實(shí)際溫差。 圖2-1鍋爐汽包液位的測(cè)量 圖2-2兩點(diǎn)溫差檢測(cè)答：1）經(jīng)查表得：故而兩點(diǎn)溫差為2）則：經(jīng)查表得：故而兩點(diǎn)溫差為傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！第3章思考題與習(xí)題1．基本練習(xí)題（1）在過(guò)程控制中，哪些儀表是屬于過(guò)程控制儀表？在過(guò)程控制系統(tǒng)中，大多數(shù)調(diào)節(jié)器是電動(dòng)的，而執(zhí)行器多數(shù)是氣動(dòng)的，這是為什么？氣動(dòng)單元組合儀表與電動(dòng)單元組合儀表各單元之間的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)又是如何規(guī)定的？答：1）在過(guò)程控制中，過(guò)程控制儀表有：調(diào)節(jié)器、電/氣轉(zhuǎn)換器、執(zhí)行器、安全柵等。2）調(diào)節(jié)器選電動(dòng)的因?yàn)殡娫吹膯?wèn)題容易解決，作用距離長(zhǎng)，一般情況下不受限制；調(diào)節(jié)精度高，還可以實(shí)現(xiàn)微機(jī)化。執(zhí)行器多數(shù)是氣動(dòng)的，因?yàn)閳?zhí)行器直接與控制介質(zhì)接觸，常常在高溫、高壓、深冷、高粘度、易結(jié)晶、閃蒸、汽蝕、易爆等惡劣條件下工作，選氣動(dòng)的執(zhí)行器就沒(méi)有電壓電流信號(hào)，不會(huì)產(chǎn)生火花，這樣可以保證安全生產(chǎn)和避免嚴(yán)重事故的發(fā)生。3）氣動(dòng)儀表的輸入輸出模擬信號(hào)統(tǒng)一使用0.02~0.1MPa

的模擬氣壓信號(hào)。電動(dòng)儀表的輸入輸出模擬信號(hào)有直流電流、直流電壓、交流電流和交流電壓四種。各國(guó)都以直流電流和直流電壓作為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。過(guò)程控制系統(tǒng)的模擬直流電流信號(hào)為4~20mA

DC，負(fù)載250

Ω

；模擬直流電壓信號(hào)為1~5V

DC。（2）某比例積分調(diào)節(jié)器的輸入、輸出范圍均為4~20mADC，若設(shè)、，穩(wěn)態(tài)時(shí)其輸出為6mA；若在某一時(shí)刻輸入階躍增加1mA，試求經(jīng)過(guò)4min后調(diào)節(jié)器的輸出。答：由比例積分公式（3-1）所示：（3-1）依題意：，即Kp=1,e＝1；穩(wěn)態(tài)時(shí)：y0＝6mA，4min后：傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除?。?）簡(jiǎn)述DDZ-Ⅲ型全刻度指示調(diào)節(jié)器的基本組成、工作狀態(tài)以及開(kāi)關(guān)~的作用。答：1）調(diào)節(jié)器由控制單元和指示單元組成?？刂茊卧ㄝ斎腚娐?、PD與PI電路、輸出電路、軟手動(dòng)與硬手動(dòng)操作電路；指示單元包括輸入信號(hào)指示電路和給定信號(hào)指示電路。2）工作狀態(tài)：自動(dòng)、軟手動(dòng)、硬手動(dòng)三種。3）~為自動(dòng)、軟手動(dòng)、硬手動(dòng)聯(lián)動(dòng)切換開(kāi)關(guān)。（4）圖3-1所示輸入電路的輸入/輸出關(guān)系為，試問(wèn)：推導(dǎo)這一關(guān)系的假設(shè)條件有哪些？當(dāng)輸入導(dǎo)線電阻不可忽略時(shí)，還有上述關(guān)系嗎？請(qǐng)證明你的結(jié)論。圖3-1輸入電路圖答：假設(shè)運(yùn)算放大器是理想的即輸入阻抗無(wú)窮大，T點(diǎn)和F點(diǎn)同電位，。當(dāng)輸入導(dǎo)線電阻不可忽略時(shí)：（3-2）（3-3），依然可以得到原結(jié)論（5）什么叫無(wú)平衡無(wú)擾動(dòng)切換？全刻度指示調(diào)節(jié)器是怎樣保證由自動(dòng)到軟于動(dòng)、由軟手動(dòng)到硬手動(dòng)、再由硬手動(dòng)到軟手動(dòng)、由軟手動(dòng)到自動(dòng)之間的無(wú)擾切換的？答：在無(wú)平衡是非平衡狀態(tài)下切換不產(chǎn)生干擾的狀態(tài)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換無(wú)沖擊。因?yàn)槿潭戎甘菊{(diào)節(jié)器中有PID電路，用和兩個(gè)電容保證。當(dāng)調(diào)節(jié)器由“軟手動(dòng)”切向“硬手動(dòng)”時(shí)其輸出值將由原來(lái)某一數(shù)值跳躍到硬手動(dòng)電位器所確定的數(shù)值，這將會(huì)使內(nèi)部過(guò)程產(chǎn)生內(nèi)部繞動(dòng)。如要這一過(guò)程是無(wú)擾動(dòng)的話(huà)，必須在切換之前就先調(diào)整電位器傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！的位置，使其與調(diào)節(jié)器的瞬時(shí)輸出一致。換句話(huà)說(shuō)，就是先平衡在切換，方可保證輸出無(wú)擾動(dòng)。當(dāng)調(diào)節(jié)器由“硬手動(dòng)”切向“軟手動(dòng)”時(shí)，由于切換后的積分器具有保持特性，即能保證切換前的硬手動(dòng)輸出狀態(tài)，故由硬手動(dòng)切換軟手動(dòng)時(shí)。無(wú)需“平衡”即可做到輸出無(wú)擾動(dòng)。（6）調(diào)節(jié)器的正、反作用是如何規(guī)定的？答：若調(diào)節(jié)器輸出隨反饋值輸入的增加而增加，稱(chēng)為正作用調(diào)節(jié)器，反之為反作用調(diào)節(jié)器。正作用：偏差=測(cè)量值-給定值；反作用：偏差=給定值-測(cè)量值。（7）數(shù)字式控制器有哪些主要特點(diǎn)？簡(jiǎn)述其硬件的基本構(gòu)成。答：1）數(shù)字式控制器的主要特點(diǎn)：采用了模擬儀表與計(jì)算機(jī)一體的設(shè)計(jì)方法，使數(shù)字式控制器的外形結(jié)構(gòu)、面板布置、操作方式等保留了模擬調(diào)節(jié)器的特征；與模擬調(diào)節(jié)器相比具有更豐富的運(yùn)算控制功能；具有數(shù)據(jù)通信功能，便于系統(tǒng)擴(kuò)展；可靠性高具有自診斷功能，維護(hù)方便。2）數(shù)字式控制器的硬件電路由主機(jī)電路，過(guò)程輸入通道、過(guò)程輸出通道、人/機(jī)聯(lián)系部件、通信部件等。（8）SLPC數(shù)字式調(diào)節(jié)器的模塊指令有幾種主要類(lèi)型？它們的操作都與什么有關(guān)？試舉一例加以說(shuō)明。答：1）SLPC可編程調(diào)節(jié)器的功能模塊指令可分為四種類(lèi)型，即信號(hào)輸入指令LD、信號(hào)輸出指令ST、結(jié)束指令END和各種功能指令。2）所有指令都與五個(gè)運(yùn)算寄存器~有關(guān)。3）如加法運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)。加法運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖3-2所示。圖中~的初始狀態(tài)分別為A、B、C、D、E。圖3-2加法運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)過(guò)程加法運(yùn)算程序?yàn)長(zhǎng)D；讀取數(shù)據(jù)傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！LD；讀取數(shù)據(jù)+；對(duì)、求和ST；將結(jié)果存入；END；運(yùn)算結(jié)束（9）執(zhí)行器由哪幾部分組成？它在過(guò)程控制中起什么作用？常用的電動(dòng)執(zhí)行器與氣動(dòng)執(zhí)行器有何特點(diǎn)？答：1）執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)閥）兩部分組成。在過(guò)程控制系統(tǒng)中，他接受調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移來(lái)改變調(diào)節(jié)閥的流通面積，以控制流入或流出被控過(guò)程的物料或能量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程參數(shù)的自動(dòng)控制。2）特點(diǎn)：氣動(dòng)執(zhí)行器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格便宜、維護(hù)方便、防火防爆的等優(yōu)點(diǎn)，電動(dòng)執(zhí)行器優(yōu)點(diǎn)是能源取用方便。信號(hào)傳輸速度快和便于遠(yuǎn)傳，缺點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。價(jià)格貴，適用于防爆要求不高或缺乏氣源的場(chǎng)所。（10）簡(jiǎn)述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成及各部分的工作原理。答：主要由伺服放大器和執(zhí)行器兩大部分組成，電動(dòng)執(zhí)行器是電動(dòng)單元組合儀表中的執(zhí)行單元，以伺服電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的位置伺服機(jī)構(gòu)。電動(dòng)執(zhí)行器接受調(diào)節(jié)器來(lái)的0~10mA或4~20MA的直流信號(hào)，將其線性地轉(zhuǎn)換成0~900的機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角或直線位置位移，用以操作風(fēng)門(mén)、擋板、閥門(mén)等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。（11）什么叫氣開(kāi)式執(zhí)行器和氣關(guān)式執(zhí)行器？它們是怎樣組合的？試舉兩例分別說(shuō)明它們的使用。答：1）所謂“氣開(kāi)”，是指當(dāng)前氣壓信號(hào)p>0.02MPa時(shí)，閥由關(guān)閉狀態(tài)逐漸打開(kāi)；“氣關(guān)”則相反，即指當(dāng)前氣壓信號(hào)p>0.02MPa時(shí)，閥由全開(kāi)狀態(tài)逐漸關(guān)閉。2）組合如表3-1所示：表3-1執(zhí)行器組合表執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用方式閥體作用方式執(zhí)行器氣開(kāi)、氣關(guān)形式正正氣關(guān)正反氣開(kāi)反正氣開(kāi)反反氣關(guān)3）舉例：一般加熱器選用“氣開(kāi)”式，這樣當(dāng)控制信號(hào)中斷時(shí)，執(zhí)行器處于關(guān)閉狀態(tài)，停止加熱，使設(shè)備不會(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)高發(fā)生事故或危險(xiǎn)。又如，鍋爐進(jìn)水的執(zhí)行器則應(yīng)選用“氣關(guān)”式，即當(dāng)控制信號(hào)中斷時(shí)，執(zhí)行器處于打開(kāi)狀態(tài)，保證有水進(jìn)入鍋爐，不致產(chǎn)生燒干或爆炸事故。傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！（12）在過(guò)程控制系統(tǒng)中，為什么要使用電-氣轉(zhuǎn)換器？試簡(jiǎn)述其工作原理。答：1）由于氣動(dòng)執(zhí)行器有一系列優(yōu)點(diǎn)，絕大多數(shù)使用使用電動(dòng)調(diào)節(jié)儀表的系統(tǒng)也是用氣動(dòng)執(zhí)行器，為使氣動(dòng)執(zhí)行器能夠接受電動(dòng)調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)，必須把調(diào)節(jié)器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為20~100kPa的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。這個(gè)過(guò)程由電氣轉(zhuǎn)換器完成。2）工作原理：它是按力平衡原理設(shè)計(jì)和工作的。在其內(nèi)部有一線圈，當(dāng)調(diào)節(jié)器（變送器）的電流信號(hào)送入線圈后，由于內(nèi)部永久磁鐵的作用，使線圈和杠桿產(chǎn)生位移，帶動(dòng)擋板接近（或遠(yuǎn)離）噴嘴，引起噴嘴背壓增加（或減少），此背壓作用在內(nèi)部的氣動(dòng)功率放大器上，放大后的壓力一路作為轉(zhuǎn)換器的輸出，另一路饋送到反饋波紋管。輸送到反饋波紋管的壓力，通過(guò)杠桿的力傳遞作用在鐵芯的另一端產(chǎn)生一個(gè)反向的位移，此位移與輸入信號(hào)產(chǎn)生電磁力矩平衡時(shí)，輸入信號(hào)與輸出壓力成一一對(duì)應(yīng)的比例關(guān)系。即輸入信號(hào)從4mA.DC改變到20mA.DC時(shí)，轉(zhuǎn)換器的輸出壓力從0.02～0.1MPa變化，實(shí)現(xiàn)了將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成氣動(dòng)信號(hào)的過(guò)程。（13）在過(guò)程控制系統(tǒng)中，為什么要使用閥門(mén)定位器？它的作用是什么？答：1）電氣閥門(mén)定位器除了能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣信號(hào)外，還能夠使閥桿位移與送來(lái)的信號(hào)大小保持線性關(guān)系，即實(shí)現(xiàn)控制器來(lái)的輸人信號(hào)與閥門(mén)位置之間關(guān)系的準(zhǔn)確定位，故取名為定位器。2）定位器可以使用在閥的不平衡力較大或閥桿移動(dòng)摩擦力較大等場(chǎng)合，同時(shí)還可以利用定位器來(lái)改變閥的流量特性，改變執(zhí)行器的正、反作用。在分程控制中，利用定位器可以使閥在不同的信號(hào)段范圍內(nèi)作全行程移動(dòng)。（14）什么是調(diào)節(jié)閥的流通能力，確定流通能力的目的是什么？它是怎樣計(jì)算的？答：1)調(diào)節(jié)閥的流通能力指:調(diào)節(jié)閥全開(kāi)、閥前后壓差為0.1MPa、流體重度為1g/cm3時(shí)，每小時(shí)通過(guò)閥門(mén)的流體流量（m3或kg）。2)確定流通能力的目的是其調(diào)節(jié)閥的容量。3)由流體力學(xué)理論可知，當(dāng)流體為不可壓縮時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)閥的體積流量如式（3-4）所示： （3-4）式中，為流量系數(shù)，它取決于調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形狀和流體流動(dòng)狀況，可從有關(guān)手冊(cè)查閱或由實(shí)驗(yàn)確定；為調(diào)節(jié)閥接管截面積；為重力加速度；為流體重度。傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除?。?5）什么是調(diào)節(jié)閥的流量特性？調(diào)節(jié)閥的理想流量特性有哪幾種？它們各是怎樣定義的？調(diào)節(jié)閥的工作流量特性與阻力系數(shù)有關(guān)，而阻力系數(shù)又是怎樣定義的？它的大小對(duì)流量特性有何影響？答：1）理想流量特性：在調(diào)節(jié)閥前后壓差固定的情況下得出的流量特性稱(chēng)為固有流量特性，也叫理想流量特性。2）常用理想流量特性：直線流量特性、等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性、快開(kāi)特性。3）直線流量特性是指流過(guò)調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與閥門(mén)的相對(duì)開(kāi)度成直線關(guān)系。等百分比流量特性是指單位行程變化所引起的相對(duì)流量變化與該點(diǎn)的相對(duì)流量成正比關(guān)系。快開(kāi)流量特性是指在小開(kāi)度時(shí)就有較大的流量隨著開(kāi)度的增大，。流量很快達(dá)到最大，故稱(chēng)為快開(kāi)特性。4）阻力系數(shù)S定義為閥全開(kāi)時(shí)閥前后壓差與系統(tǒng)總壓差的比值。5)S=1時(shí)，工作流量特性為理想流量特性。當(dāng)S<1時(shí)，閥全開(kāi)時(shí)流量特性減小，隨著S減小，直線特性趨向快開(kāi)特性，對(duì)數(shù)特性趨向直線特性，S值愈小，流量特性變形程度愈大。（16）直通雙座調(diào)節(jié)閥與直通單座相比，有何優(yōu)點(diǎn)？它們各自適用什么場(chǎng)合？答：直通雙座調(diào)節(jié)閥與直通單座相比，主要優(yōu)點(diǎn)為：允許壓差大。2）直通單座適用于泄漏要求較嚴(yán)、壓差不大的干凈介質(zhì)場(chǎng)合；直通雙座調(diào)節(jié)閥適用于泄漏要求不嚴(yán)、壓差較大的干凈介質(zhì)場(chǎng)合。（17）智能電動(dòng)執(zhí)行器有哪些主要特點(diǎn)？它依據(jù)什么可以實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用”？答:1）主要特點(diǎn)為：具有智能化和高精度的控制功能；一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想；具有智能化的自診斷與保護(hù)功能；具有靈活的組態(tài)功能，“一機(jī)多用”，提高了經(jīng)濟(jì)效益。2）通過(guò)軟件組態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用”。（18）過(guò)程控制系統(tǒng)的所有儀表與裝置是否都應(yīng)考慮安全防爆？為什么？答：不是?，F(xiàn)場(chǎng)的所有儀表應(yīng)考慮安全防爆。非危險(xiǎn)場(chǎng)所的儀表則不一定要防爆，現(xiàn)場(chǎng)儀表與非危險(xiǎn)場(chǎng)所（包括控制室）之間必須經(jīng)過(guò)安全柵。（19）安全柵有在安全防爆系統(tǒng)中的主要作用是什么？簡(jiǎn)單齊納式安全柵有何缺點(diǎn)？它是如何改進(jìn)的？答：1）安全柵的作用是將送到現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)能量限制在可能引起爆炸的極限能量之內(nèi)。2）缺點(diǎn)：一是固定的限流電阻大小難以選擇。二是接地不合理通常一個(gè)信號(hào)回路只允許一點(diǎn)接地，兩點(diǎn)以上接地會(huì)造成信號(hào)通過(guò)過(guò)大的縮短或形成干擾。傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！3）改進(jìn)：第一點(diǎn)改進(jìn)，由四個(gè)齊納二極管和四個(gè)快速熔絲組成雙重限壓電路并取消了直接接地點(diǎn)，改為背靠背接地的齊納二極管中心接地。第二點(diǎn)改進(jìn)，用雙重晶體管限流電路代替固定電阻，以達(dá)到近似理想的限流效果。（20）與齊納式安全柵相比，隔離式安全柵有何優(yōu)點(diǎn)？答：隔離式安全柵與齊納式安全柵相比較，有如下優(yōu)點(diǎn)：1）可以在危險(xiǎn)區(qū)或安全區(qū)認(rèn)為合適的任何一個(gè)地方接地，使用方便，通用性強(qiáng)；2）隔離式安全柵的電源、信號(hào)輸入、信號(hào)輸出均可通過(guò)變壓器耦合，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸入、輸出完全隔離，使安全柵的工作更加安全可靠；3）隔離式安全柵由于信號(hào)完全浮空，大大增強(qiáng)了信號(hào)的抗干擾能力，提高了控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的可靠性。2．綜合練習(xí)題（1）用一個(gè)放大器組成的PID運(yùn)算電路如圖3-2所示。試推導(dǎo)其傳遞函數(shù)，并簡(jiǎn)化成實(shí)際PID運(yùn)算電路的標(biāo)準(zhǔn)形式。圖3-2用二個(gè)運(yùn)算放大器組成的PID運(yùn)算電路答：根據(jù)題意，將圖3-2可分解為如下兩部分，如圖3-3所示：圖3-3（a）比例微分傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！圖3-3（b）比例積分電路經(jīng)推導(dǎo)可知：（3-5）（3-6）即簡(jiǎn)化成實(shí)際PID運(yùn)算電路的標(biāo)準(zhǔn)形式為式（3-7）：（3-7）其中，（微分增益），，，（2）已知某比例微分調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 試求單位階躍輸入作用下的輸出響應(yīng)表達(dá)式，畫(huà)出響應(yīng)曲線，并用實(shí)驗(yàn)的方法確定其微分時(shí)間，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟及所用儀器。答：1）根據(jù)題意知，系統(tǒng)傳遞函數(shù)如式（3-8）：（3-8）階躍輸入表達(dá)式如式（3-9）：傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除?。?-9）在單位階躍輸入作用下的輸出響應(yīng)如式（3-10）：（3-10）經(jīng)拉式反變換得到，單位階躍輸入作用下的輸出響應(yīng)表達(dá)式如式（3-11）：（3-11）2）響應(yīng)曲線如圖3-4所示：圖3-4系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線圖圖3-5保持狀態(tài)的簡(jiǎn)化電路（3）在比例積分電路中，若運(yùn)算放大器不是理想的，積分電容的漏電阻也不是無(wú)窮大，其保持狀態(tài)的簡(jiǎn)化電路如圖3-圖3-5保持狀態(tài)的簡(jiǎn)化電路經(jīng)理論分析得到如下關(guān)系：1）；2）；3）；4）。若已知偏置電流pA，失調(diào)電壓mV，輸入阻抗?，開(kāi)環(huán)增益，積分電容μF，漏電阻；當(dāng)電路輸出V時(shí)，上述四種因素分別作用，使輸出產(chǎn)生0.5％的誤差時(shí)的保持時(shí)間各為多少小時(shí)？答：傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！當(dāng)輸出產(chǎn)生0.5％的誤差時(shí)：由得：(3-12)由得：(3-13)由得：(3-14)由得：(3-15)（4）如圖3-6所示的輸出電路中，試證明：當(dāng)k?時(shí)，可以獲得精確的轉(zhuǎn)換關(guān)系式。圖3-6輸出電路答：略圖3-7蒸汽加熱器（5）如圖3-圖3-7蒸汽加熱器傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！答：1）應(yīng)選用氣開(kāi)形式，當(dāng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致信號(hào)中斷時(shí)，執(zhí)行器處于關(guān)閉狀態(tài)，保證耐熱材料不被損壞。2）框圖如圖3-8所示：圖3-8系統(tǒng)框圖（6）現(xiàn)測(cè)得三種流量特性的有關(guān)數(shù)據(jù)如表3-1所示。試分別計(jì)算其相對(duì)開(kāi)度在10％、50％、80％各變化10％時(shí)的相對(duì)流量的變化量，并據(jù)此分析它們對(duì)控制質(zhì)量的影響和一些選用原則。表3-1調(diào)節(jié)閥的相對(duì)開(kāi)度與相對(duì)流量（R=30）相對(duì)開(kāi)度(l/L)(%)相對(duì)流量(q/qmax)(%)0102030405060708090100直線流量特性3.313.022.732.342.051.761.371.080.690.3100對(duì)數(shù)流量特性3.34.676.589.2613.018.325.636.250.871.2100快開(kāi)流量特性3.321.738.152.665.275.884.591.396.1399.03100答：1）直線流量特性：在10%開(kāi)度在50%開(kāi)度在80%開(kāi)度線性調(diào)節(jié)閥在小開(kāi)度時(shí)流量的相對(duì)變化量大，靈敏度高，控制作用強(qiáng)，容易產(chǎn)生振蕩；而在大開(kāi)度時(shí)流量的相對(duì)變化量小，靈敏度低，控制作用較弱。由此可知，當(dāng)線性調(diào)節(jié)閥工作在小開(kāi)度或大開(kāi)度時(shí)，它的控制性能較差，因而不宜用于負(fù)荷變化大的過(guò)程。（2）對(duì)數(shù)流量特性在10%開(kāi)度在50%開(kāi)度傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！在80%開(kāi)度對(duì)數(shù)流量特性調(diào)節(jié)閥在小開(kāi)度時(shí)其放大系數(shù)Kv較小，因而控制比較平穩(wěn)；在大開(kāi)度工作時(shí)放大系數(shù)Kv較大，控制靈敏有效，所以它適用于負(fù)荷變化較大的過(guò)程。（3）快開(kāi)流量特性在10%開(kāi)度在50%開(kāi)度在80%開(kāi)度快開(kāi)流量特性是指在小開(kāi)度時(shí)候就有較大的流量，隨著開(kāi)度的增大，流量很快達(dá)到最大，快開(kāi)流量特性的調(diào)節(jié)閥主要用于位式控制。3．設(shè)計(jì)題（1）某加熱過(guò)程，其控制介質(zhì)（熱流量）與被控溫度之間呈變?cè)鲆骊P(guān)系，若采用PID調(diào)節(jié)，希望調(diào)節(jié)器的增益隨溫度的升高而下降，以補(bǔ)償過(guò)程增益的變化。試用SLPC可編程數(shù)字調(diào)節(jié)器的模塊指令設(shè)計(jì)控制程序，并假定：用10段折線函數(shù)模塊作成過(guò)程增益變化曲線的反函數(shù)，調(diào)節(jié)器的當(dāng)前增益存入寄存器。答：略（2）常規(guī)執(zhí)行器的調(diào)節(jié)閥芯形狀一旦制造好就難以改變，因而給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)不便。現(xiàn)有一種數(shù)字閥，它是由一系列并聯(lián)安裝、按二進(jìn)制排列的閥門(mén)組成。試設(shè)計(jì)一個(gè)8位數(shù)字閥的構(gòu)成方案，并簡(jiǎn)述其設(shè)計(jì)原理。答：略（3）請(qǐng)參照?qǐng)D3-9檢測(cè)端安全柵電路原理圖和圖3-10執(zhí)行端安全柵結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計(jì)一個(gè)執(zhí)行端安全柵電路原理圖，并簡(jiǎn)述各部分的工作原理。傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！圖3-9檢測(cè)端安全柵電路原理圖圖3-10執(zhí)行端安全柵構(gòu)成原理框圖答：略第4章思考題與習(xí)題1．基本練習(xí)題（1）什么是被控過(guò)程的特性？什么是被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型？為什么要研究過(guò)程的數(shù)學(xué)模型？目前研究過(guò)程數(shù)學(xué)模型的主要方法有哪幾種？答：1）過(guò)程控制特性指被控過(guò)程輸入量發(fā)生變化時(shí)，過(guò)程輸出量的變化規(guī)律。2）被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型是描述被控過(guò)程在輸入（控制輸入與擾動(dòng)輸入）作用下，其狀態(tài)和輸出（被控參數(shù)）變化的數(shù)學(xué)表達(dá)式。3）目的：eq\o\ac(○,1)設(shè)計(jì)過(guò)程控制系統(tǒng)及整定控制參數(shù)；eq\o\ac(○,2)指導(dǎo)生產(chǎn)工藝及其設(shè)備的設(shè)計(jì)與操作；eq\o\ac(○,3)對(duì)被控過(guò)程進(jìn)行仿真研究；eq\o\ac(○,4)培訓(xùn)運(yùn)行操作人員；eq\o\ac(○,5)工業(yè)過(guò)程的故障檢測(cè)與診斷。4）機(jī)理演繹法和實(shí)驗(yàn)辨識(shí)法。（2）響應(yīng)曲線法辨識(shí)過(guò)程數(shù)學(xué)模型時(shí)，一般應(yīng)注意哪些問(wèn)題？答：1）合理地選擇階躍輸入信號(hào)的幅度，幅值不能過(guò)大以免對(duì)生產(chǎn)的正常進(jìn)行產(chǎn)生不利影響。但也不能太小，以防其他干擾影響的比重相對(duì)較大而影響試驗(yàn)結(jié)果。一般取正常輸入信號(hào)最大幅值的10%；2）試驗(yàn)時(shí)被控過(guò)程應(yīng)處于相對(duì)穩(wěn)定的工況；傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！3）在相同條件下進(jìn)行多次測(cè)試，消除非線性；4）分別做正、反方向的階躍輸入信號(hào)試驗(yàn)，并將兩次結(jié)果進(jìn)行比較，以衡量過(guò)程的非線性程度；5）每完成一次試驗(yàn)后，應(yīng)將被控過(guò)程恢復(fù)到原來(lái)的工況并穩(wěn)定一段時(shí)間再做第二次試驗(yàn)。（3）怎樣用最小二乘法估計(jì)模型參數(shù)，最小二乘的一次完成算法與遞推算法有何區(qū)別？答：1）最小二乘法可以將待辨識(shí)過(guò)程看作“黑箱”。利用輸入輸出數(shù)據(jù)來(lái)確定多項(xiàng)式的系數(shù)利用來(lái)確定模型參數(shù)。2）區(qū)別：一次完成要知道所有的輸入輸出數(shù)據(jù)才能辨識(shí)參數(shù)，即只能離線辨識(shí)。遞推算法可以只知道一部分?jǐn)?shù)據(jù)即進(jìn)行辨識(shí)，可用于在線辨識(shí)。（4）圖4-1所示液位過(guò)程的輸入量為，流出量為、，液位為被控參數(shù)，為容量系數(shù)，并設(shè)、、均為線性液阻。要求：1）列寫(xiě)過(guò)程的微分方程組；2）畫(huà)出過(guò)程的方框圖；3）求過(guò)程的傳遞函數(shù)。圖4-1圖4-1基本練習(xí)題（4）液位過(guò)程1）過(guò)程的微分方程組如式（4-1）所示：（4-1）2）過(guò)程控制框圖如圖4-2所示：圖4-2過(guò)程控制框圖3）傳遞函數(shù)如式（4-2）所示：傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除?。?-2）（5）某水槽水位階躍響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)記錄為：0102040608010015020030009.5183345556378869598其中階躍擾動(dòng)量為穩(wěn)態(tài)值的10%。1）畫(huà)出水位的階躍響應(yīng)標(biāo)么化曲線；2）若該水位對(duì)象用一階慣性環(huán)節(jié)近似，試確定其增益K和時(shí)間常數(shù)T。答：水位階躍響應(yīng)標(biāo)么化曲線如圖4-3所示：圖4-3水位階躍響應(yīng)標(biāo)么化曲線圖2）一階無(wú)延時(shí)環(huán)節(jié)的輸入輸出關(guān)系如式（4-3）所示：（4-3）有題意知：則又通過(guò)階躍響應(yīng)曲線查找得：，，，故可得：（6）有一流量對(duì)象，當(dāng)調(diào)節(jié)閥氣壓改變0.01MPa時(shí)，流量的變化如下表：01246810傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！09.5183345556398若該對(duì)象用一階慣性環(huán)節(jié)近似，試確定其傳遞函數(shù)。答：一階慣性傳遞函數(shù)如式（4-4）所示：（4-4）又0.01，可得放大系數(shù)，達(dá)到穩(wěn)態(tài)值63%的時(shí)間T=6s，所以傳遞函數(shù)如式（4-5）所示：（4-5）（7）某溫度對(duì)象矩形脈沖響應(yīng)實(shí)驗(yàn)為520253040506070800.461.73.79.019.026.43637.533.527.22110.45.12.81.10.5矩形脈沖幅值為2（無(wú)量綱），脈沖寬度為10min。（1）試將該矩形脈沖響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換為階躍響應(yīng)曲線；（2）用二階慣性環(huán)節(jié)寫(xiě)出該溫度對(duì)象傳遞函數(shù)。答：1）將脈沖響應(yīng)轉(zhuǎn)換成階躍響應(yīng)曲線，數(shù)據(jù)如下：t(min5Y(℃)0．461．73．79．019．026．436．037．5Y1（t）0．461．73．79．019．026．4－－t(min)2025304050607080Y(℃)33．527．221．010．45．12．81．10．5Y1（t）59.9－80.991.396.499.2100.3100.82）繪出階躍響應(yīng)曲線如圖4-4所示：圖4-4階躍響應(yīng)曲線如圖傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！由圖y(t1)＝0.4y(∞)，y(t2)＝0.8y(∞)處可得：t1=14min，t2=30.5，t1/t2≈0.46故二階系統(tǒng)數(shù)字模型為：（4-5）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式有：故可得二階系統(tǒng)數(shù)字模型為：（4-6）（8）已知某換熱器的被控變量為出口溫度，控制變量是蒸汽流量。當(dāng)蒸汽流量作階躍變化時(shí)，其出口溫度的響應(yīng)曲線如圖4-31所示。試用計(jì)算法求其數(shù)學(xué)模型。答：略2．綜合練習(xí)題（1）如圖4-6所示，為過(guò)程的流入量，為流出量，為液位高度，C為容量系數(shù)。若以為過(guò)程的輸入量，為輸出量（被控量），設(shè)、為線性液阻，求過(guò)程的傳遞函數(shù)。圖4-6綜合練習(xí)題（1）液位過(guò)程答：根據(jù)動(dòng)態(tài)物料平衡關(guān)系：流入量＝流出量過(guò)程的微分方程的增量形式如式（4-7）所示：（4-7）中間變量：傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除?。?-8）傳遞函數(shù)如式（4-9）所示：（4-9）如果考慮管道長(zhǎng)度l，即出現(xiàn)純時(shí)延，由于管道流量恒定，所以其傳遞函數(shù)如式（4-10）所示：（4-10）（2）已知兩只水箱串聯(lián)工作（如圖4-7所示），其輸入量為，流出量為、，、分別為兩只水箱的水位，為被控參數(shù)，、為其容量系數(shù)，假設(shè)、、、為線性液阻。要求：1）列寫(xiě)過(guò)程的微分方程組；2）畫(huà)出過(guò)程的方框圖；3）求液位過(guò)程的傳遞函數(shù)。圖4-7綜合練習(xí)題（2）液位過(guò)程答：1）過(guò)程的微分方程組如式（4-11）所示：傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除?。?-11）2）方框圖如圖4-8所示：圖4-8液位過(guò)程方框圖3）消去式（4-11）中的有（4-12）在上述方程中消去有（4-13）對(duì)上式進(jìn)行拉式變換可得：（4-14）（3）有一復(fù)雜液位對(duì)象，其液位階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：01020406080100140180250300400500600傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！000.20.82.03.65.48.811.814.416.618.419.219.6201）畫(huà)出液位的階躍響應(yīng)標(biāo)么值曲線；2）若該對(duì)象用帶純時(shí)延的一階慣性環(huán)節(jié)近似，試用作圖法確定純時(shí)延時(shí)間和時(shí)間常數(shù)。3）定出該對(duì)象增益和響應(yīng)速度（為時(shí)間常數(shù)的倒數(shù)）。設(shè)階躍擾動(dòng)量為穩(wěn)態(tài)值的15%。答：1）Matlab程序clc;clear;t=[01020406080100140180250300400500600];h1=[000.20.82.03.65.48.811.814.416.618.419.219.6];h=h1./19.6;plot(t,h,'b')xlabel('t/s')ylabel('h')title('液位的階躍響應(yīng)標(biāo)么化曲線')圖如下圖4-9階躍響應(yīng)標(biāo)么值曲線2）matlab程序如下：clc;clear;t=[01020406080100140180250300400500600];h1=[000.20.82.03.65.48.811.814.416.618.419.219.6];h=h1./19.6;fori=1:13傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！m(i)=h(i+1)-h(i);q(i)=t(i+1)-t(i);x(i)=m(i)/q(i)end[z,a]=max(x)plot(t(a),h(a),'rx')holdonqie=1:0.1:280;y=0.0046*qie-0.18449;plot(qie,y,'r')holdonplot(1:600,1,'k')holdonplot(258,-0.2:0.01:1,'r-')holdonplot(40,-0.2:0.01:1,'r-')holdonplot(1:600,0,'k')plot(t,h,'b')xlabel('t/s')ylabel('h')title('液位的階躍響應(yīng)標(biāo)么化曲線')圖4-10階躍響應(yīng)標(biāo)么化曲線如圖，τ=40s，T=258-40=218s。傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！3）（4-15）（4）已知溫度對(duì)象的輸出階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：010203040506070809000.160.651.151.521.751.881.941.971.992.00階躍擾動(dòng)量，試用二階或更高階慣性環(huán)節(jié)求出它的傳遞函數(shù)。答：由得繪制階躍響應(yīng)曲線，如圖4-11所示：由圖可知，又，采用三階化解求取過(guò)程的傳遞函數(shù)。圖4-11階躍響應(yīng)曲線圖故而，對(duì)象的傳遞函數(shù)如式（4-16）所示：傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除?。?-16）（5）有一液位對(duì)象，其矩形脈沖響應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：01020406080100120140160000.20.61.21.61.82.01.91.72202402602803003203403603800.80.70.70.60.60.40.20.20.150.15已知矩形脈沖幅值為階躍響應(yīng)穩(wěn)態(tài)值的10%，脈沖寬度。1）試將該矩形沖響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換為階躍響應(yīng)曲線；2）若將它近似為帶純遲延的一階慣性對(duì)象，試分別用作圖法和計(jì)算法確定其參數(shù)、和的數(shù)值，并比較其結(jié)果。答：1）階躍響應(yīng)曲線數(shù)據(jù)如表4-1所示：表4-1階躍響應(yīng)曲線數(shù)據(jù)t/s01020406080100120140160h/cm000.20.61.21.61.82.01.91.7Y000.20.82.03.65.47.49.311t/s220240260280300320340360380400h/cm0.80.70.70.60.60.40.20.20.150.15Y14.31515.716.316.917.317.517.717.8518由于160到220之間少點(diǎn)，所以應(yīng)用直線y=-0.015x+4.1差值，得到中間180對(duì)應(yīng)h=1.4,200對(duì)應(yīng)h=1.1。階躍響應(yīng)曲線如圖4-12所示（其中紅色曲線為系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線）：圖4-12階躍響應(yīng)曲線圖傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！2）用作圖法計(jì)算如圖4-13所示：圖4-13作圖法計(jì)算過(guò)程參數(shù)圖由圖可知τ=46s，T=226-46=180s。計(jì)算法：（4-17）（4-18）先將階躍響應(yīng)轉(zhuǎn)化為標(biāo)幺值。找兩點(diǎn)（60，0.1111），（120，0.4111）代入解得T=145.7272τ=80.3826（6）電偶的輸出電勢(shì)E可用下列模型描述：其中，為熱電偶冷、熱端之間的溫差；和是模型參數(shù)。試將熱電偶輸出電勢(shì)模型化成最小二乘格式。答：有題意知：傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！系統(tǒng)參數(shù)為：，輸入?yún)?shù)為，與線性無(wú)關(guān)，取，系統(tǒng)輸出為：，因此，熱電偶輸出電勢(shì)模型化成最小二乘格式為：。3．設(shè)計(jì)題（1）M序列應(yīng)如何產(chǎn)生?試用MATLAB語(yǔ)言編寫(xiě)5位移位寄存器產(chǎn)生M序列的程序，并調(diào)試其結(jié)果。答：1）M序列的產(chǎn)生通常有兩種方法，一是用移位寄存器產(chǎn)生，二是用軟件實(shí)現(xiàn)。2）5位移位寄存器產(chǎn)生M序列的程序如下：clcclearX1=1;X2=0;X3=1;X4=0;X5=1;m=100;fori=1:mY5=X5;Y4=X4;Y3=X3;Y2=X2;Y1=X1;X5=Y4;X4=Y3;X3=Y2;X2=Y1;X1=xor(Y4,Y5)ifY5==0U(i)=-1;elseU(i)=Y5;endendM=Ui1=ik=1:1:i1;plot(k,U,k,U,'rx')xlabel('k')ylabel('M序列')title('移位寄存器產(chǎn)生的M序列')調(diào)試結(jié)果如圖4-14所示：傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！圖4-14M序列圖（2）根據(jù)熱力學(xué)原理，對(duì)給定質(zhì)量的氣體，體積V與壓力P之間的關(guān)系為，其中和為待定參數(shù)。由實(shí)驗(yàn)獲得一批數(shù)據(jù)：54.361.872.488.7118.6194.061.249.537.628.419.210.1試用最小二乘一次完成算法確定參數(shù)和。要求：1）寫(xiě)出系統(tǒng)的最小二乘格式；2）編寫(xiě)MATLAB程序并仿真。答：1）有題意知：系統(tǒng)的最小二乘格式為（4-19）（3）依據(jù)圖4-15所示的最小二乘遞推算法計(jì)算機(jī)程序流程圖，試用MATLAB語(yǔ)言編寫(xiě)程序。傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！圖4-15最小二乘遞推辨識(shí)算法的計(jì)算機(jī)程序流程圖傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！第5章思考題與習(xí)題1．基本練習(xí)題（1）過(guò)程控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有哪些？一般應(yīng)怎樣選擇被控參數(shù)？答：1）主要內(nèi)容有:熟悉控制系統(tǒng)的技術(shù)要求和性能指標(biāo)；建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；確定控制方案；根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性進(jìn)行分析與綜合；系統(tǒng)仿真與實(shí)驗(yàn)研究；工程設(shè)計(jì)；工程安裝；控制器參數(shù)整定。2）被控參數(shù)的選擇：對(duì)于具體的生產(chǎn)過(guò)程，應(yīng)盡可能選取對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量、安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及環(huán)境保護(hù)等具有決定性作用的、可直接進(jìn)行測(cè)量的工藝參數(shù)作為被控參數(shù)。當(dāng)難以用直接參數(shù)作為被控參數(shù)時(shí)，應(yīng)選取直接參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系的所謂間接參數(shù)作為被控參數(shù)。當(dāng)采用間接參數(shù)時(shí)，該參數(shù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)該具有足夠高的控制靈敏度，否則難以保證對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制效果。被控參數(shù)的選擇還應(yīng)考慮工藝上的合理性和所用測(cè)量?jī)x表的性能、價(jià)格、售后服務(wù)等因素。（2）控制通道的大小是怎樣反映控制難易程度的？舉例說(shuō)明控制參數(shù)的選擇方法？答：1）一般認(rèn)為，當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)比較容易控制；而當(dāng)時(shí)，則較難控制，需要采取特殊措施，如當(dāng)難以減小時(shí)，可設(shè)法增加以減小的比值，否則很難收到良好的控制效果。2）控制參數(shù)的選擇方法：選擇結(jié)果應(yīng)使控制通道的靜態(tài)增益盡可能大，時(shí)間常數(shù)選擇適當(dāng)?？刂仆ǖ赖募儠r(shí)延時(shí)間應(yīng)盡可能小，與的比值一般應(yīng)小于0.3。干擾通道的靜態(tài)增益應(yīng)盡可能??；時(shí)間常數(shù)應(yīng)盡可能大，其個(gè)數(shù)盡可能多；擾動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)的位置應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離被控參數(shù)而靠近調(diào)節(jié)閥（執(zhí)行器）。當(dāng)廣義被控過(guò)程（包括被控過(guò)程、調(diào)節(jié)閥和測(cè)量變送環(huán)節(jié)）由幾個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)而成時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)法使幾個(gè)時(shí)間常數(shù)中的最大與最小的比值盡可能大，以便盡可能提高系統(tǒng)的可控性。在確定控制參數(shù)時(shí)，還應(yīng)考慮工藝操作的合理性、可行性與經(jīng)濟(jì)性等因素。（3）調(diào)節(jié)器正反作用方式的定義是什么？在方案設(shè)計(jì)中應(yīng)怎樣確定調(diào)節(jié)器的正反作用方式？傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！答：1）定義：當(dāng)被控過(guò)程的輸入量增加（或減少）時(shí)，過(guò)程（即被控對(duì)象）的輸出量也隨之增加（或減少），則稱(chēng)為正作用被控過(guò)程；反之稱(chēng)為反作用被控過(guò)程。2）確定方法：首先根據(jù)生產(chǎn)工藝要求及安全等原則確定調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)、氣關(guān)形式，以確定的正負(fù)；然后根據(jù)被控對(duì)象過(guò)程特性確定其屬于正、反哪一種類(lèi)型，以確定的正負(fù)；最后根據(jù)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)各個(gè)環(huán)節(jié)靜態(tài)增益的乘積必需為正這一原則確定調(diào)節(jié)器的正負(fù)，進(jìn)而確定調(diào)節(jié)器的正反作用。（4）什么叫比例度？它是怎樣定義的？答：比例度表示調(diào)節(jié)閥開(kāi)度改變（即從全開(kāi)到全關(guān)）時(shí)所需的系統(tǒng)被調(diào)量的允許變化范圍。也就是說(shuō)，只有當(dāng)被調(diào)量處在這個(gè)范圍之內(nèi)時(shí)，調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度變化才與偏差成比例；若超出這個(gè)范圍，調(diào)節(jié)閥則處于全開(kāi)或全關(guān)狀態(tài)，調(diào)節(jié)器將失去其調(diào)節(jié)作用。（5）比例控制對(duì)控制質(zhì)量有什么影響？答：1）比例調(diào)節(jié)是一種有差調(diào)節(jié)，即當(dāng)調(diào)節(jié)器采用比例調(diào)節(jié)規(guī)律時(shí)，不可避免的會(huì)使系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差?；蛘哒f(shuō)，比例調(diào)節(jié)器是利用偏差實(shí)現(xiàn)控制的，它只能使系統(tǒng)輸出近似跟蹤給定值。2）比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差隨比例度的增大而增大，若要減小誤差，就需要減小比例度，即需要增大調(diào)節(jié)器的比例增益。3）比例調(diào)節(jié)不適用于給定值隨時(shí)間變化的系統(tǒng)。4）增大比例調(diào)節(jié)的增益不僅可以減少系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，而且還可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度。（6）在保持穩(wěn)定性不變的情況下，比例微分控制系統(tǒng)的殘差為什么比純比例控制的殘差要小？答：因?yàn)楸壤⒎挚刂颇芴岣呦到y(tǒng)的穩(wěn)定性、抑制過(guò)渡過(guò)程的動(dòng)態(tài)偏差，這是由于微分作用總是力圖阻止系統(tǒng)被調(diào)量的變化，而使過(guò)渡過(guò)程的變化速度趨于平緩。（7）在保持穩(wěn)定性不變的情況下，在比例控制中引入積分作用后，為什么要增大比例度？積分作用的最大優(yōu)點(diǎn)是什么？答：1）因?yàn)椴捎梅e分調(diào)節(jié)時(shí)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益與積分速度成正比，增大積分速度會(huì)增強(qiáng)積分效果，從而導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。2）積分作用最大的優(yōu)點(diǎn)是可以提高系統(tǒng)的無(wú)差度，也就是提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)控制精度。傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！傳播優(yōu)秀Word版文檔，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除?。?）微分控制規(guī)律對(duì)純時(shí)延有無(wú)作用，為什么？答：1）微分調(diào)節(jié)對(duì)于純時(shí)延過(guò)程是無(wú)效的。2）由于在純時(shí)延時(shí)間里參數(shù)的變化率為零，所以微分環(huán)節(jié)對(duì)純滯后是無(wú)效的。（9）調(diào)節(jié)器參數(shù)都有哪些工程整定方法，各有什么特點(diǎn)，分別適用于什么場(chǎng)合？答：1）臨界比例度法：是一種閉環(huán)整定方法，它是直接在閉環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)行，不需要測(cè)試過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性，其方法簡(jiǎn)單，使用方便，因而廣泛使用。缺點(diǎn)是對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程不能反復(fù)做振蕩實(shí)驗(yàn)、對(duì)比例調(diào)節(jié)本質(zhì)穩(wěn)定的被控系統(tǒng)并不適用。2）衰減曲線法：該方法與臨界比例度法相類(lèi)似，所不同的是無(wú)需出現(xiàn)等幅振蕩過(guò)程。適用于多數(shù)過(guò)程，最大的缺點(diǎn)是較難準(zhǔn)確確定4:1的衰減程度。尤其是對(duì)于一些干擾比較頻繁、過(guò)程變化較快的控制系統(tǒng)。3）響應(yīng)曲線法：這是一種開(kāi)環(huán)整定方法，利用系統(tǒng)廣義過(guò)程的階躍響應(yīng)曲線對(duì)調(diào)節(jié)器參數(shù)進(jìn)行整定。這種方法適應(yīng)性較廣，為調(diào)節(jié)器參數(shù)的最佳整定提供可能。（10）已知某對(duì)象采用衰減曲線法測(cè)得，。試用衰減曲線法確定調(diào)節(jié)器參數(shù)（為衰減振蕩周期）。答：根據(jù)衰減曲線法計(jì)算公式表