化工儀表及自動(dòng)化總結(jié)

1.化工儀表及自動(dòng)化系統(tǒng)按功能分類：檢測(cè)儀表、顯示儀表、執(zhí)行器。2.測(cè)量誤差按其產(chǎn)生原因：系統(tǒng)誤差、疏忽誤差、偶然誤差。3.測(cè)量?jī)x表的方法：直接測(cè)量、間接測(cè)量。

4.在壓力檢測(cè)中，常有表壓、絕對(duì)壓力、負(fù)壓或真空度之分其關(guān)系為：P表壓=P絕對(duì)壓力P大氣壓力P真空度=P大氣壓力P絕對(duì)壓力5.儀表測(cè)量范圍：

含義：是指被測(cè)量可按規(guī)定精確度進(jìn)行測(cè)量的范圍。范圍：最大：

①測(cè)量穩(wěn)定壓力時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)量程的2/3；②測(cè)量脈動(dòng)壓力時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)量程的1/2；③測(cè)量高壓壓力時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)量程的3/5.最小:最小值應(yīng)不低于儀表滿量程的1/3為宜。6.節(jié)流現(xiàn)象：流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)，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。7.差壓式流量計(jì)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)的區(qū)別：差壓式流量計(jì)，是在節(jié)流面積不變的條件下，以差壓的變化來(lái)反映流量的大小，而轉(zhuǎn)子流量計(jì)，卻是以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來(lái)測(cè)量流量的大小，即轉(zhuǎn)子流量計(jì)采用的是恒壓降，變節(jié)流面積的流量測(cè)量法。

8.遷移：遷移和調(diào)零都是使變送器輸出的起始值于被測(cè)量起始點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，只不過(guò)零點(diǎn)調(diào)整量通常較小，而零點(diǎn)遷移量則比較大。

遷移同時(shí)改變了測(cè)量范圍的上、下限，相當(dāng)于測(cè)量范圍的平移，它不會(huì)改變量程的大小。

9.按照測(cè)量方式的不同，溫度檢測(cè)儀表可分為接觸式和非接觸式倆類。

10.應(yīng)用熱膨脹原理測(cè)溫：利用液體或固體受熱時(shí)產(chǎn)生熱膨脹的原理，可以制成膨脹式溫度計(jì)。

11.冷端補(bǔ)償導(dǎo)線：以不太長(zhǎng)的鎳鉻鎳硅絲作為高溫測(cè)量端，然后以較長(zhǎng)的銅銅鎳絲去接替兩熱電極，借此達(dá)到延伸冷端的目的。

12.電子自動(dòng)平衡電橋和電子自動(dòng)電位差計(jì)的不同之處？答：①它們測(cè)量的電量形式不同。

②兩者的作用原理不相同。

③感測(cè)元件與測(cè)量橋路的連接方式不同。

④當(dāng)用熱電偶配電子電位差計(jì)時(shí)，其測(cè)量橋路需要熱電偶考慮熱電偶冷端溫度的自動(dòng)補(bǔ)償問(wèn)題；而用熱電阻配電子平衡電橋時(shí)，則不從在問(wèn)題。

13.電模擬量的模數(shù)變換器按方法分為：間接法、直接法兩種。

14.自動(dòng)化主要裝置分為：測(cè)量元件與變送器、自動(dòng)控制器、執(zhí)行器。

15.自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)閉合系統(tǒng)16.負(fù)反饋：以x作為正值，以z作為負(fù)值，也就是到控制器偏差信號(hào)e=x-z，所以叫做負(fù)反饋。

17.自動(dòng)控制系統(tǒng)在干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程的基本形式？答：①非周期衰減過(guò)渡過(guò)程

②衰減震蕩過(guò)程③等幅震蕩過(guò)程④發(fā)散震蕩過(guò)程

18.字母代號(hào)：第一位字母表示被測(cè)變量，后繼字母表示儀表的功能。

19.化工自動(dòng)化主要包括哪些內(nèi)容？20.自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有哪些環(huán)節(jié)組成？答：①檢測(cè)

②運(yùn)算（思考）、命令③執(zhí)行

21.模擬式控制器：所傳送的信號(hào)形式為連續(xù)的模擬信號(hào)，其基本結(jié)構(gòu)包括比較環(huán)節(jié)、反饋環(huán)節(jié)和放大器三部分組成。22.被控變量：生產(chǎn)過(guò)程中希望借助自動(dòng)控制保持恒定值的變量。

23.從工藝合理性考慮，常常選擇溫度作為被控變量這是因?yàn)椋?/p>

第一，在精餾塔操作中，壓力往往需要固定，只有將塔操作在規(guī)定的壓力下，才易于保證塔的分離純度，保證塔的效率和經(jīng)濟(jì)性，如果塔壓波動(dòng)，就會(huì)破壞原來(lái)的氣液平衡，影響相對(duì)揮發(fā)度，使塔處于不良工況；同時(shí)，隨著塔壓的變化，往往還會(huì)引起與之相關(guān)的其他物料量的變化；第二，在塔壓固定的情況下，精餾塔各層塔板上的壓力基本是一致的，這樣各層塔板上的溫度與組分之間就有一定的單值對(duì)應(yīng)關(guān)系，由此可見(jiàn)，固定壓力，選擇溫度作為被控變量對(duì)精餾塔的出料組分進(jìn)行間接指標(biāo)控制是可能的，也是合理的。24.選擇操縱變量的原則：

①操縱變量應(yīng)是可控的，即工藝上允控制的變量。②操縱變量一般應(yīng)比其他干擾對(duì)被控變量的影響更加靈敏。

③在選擇操縱變量時(shí)，除了從自動(dòng)化角度考慮外，還要考慮工藝的合理性與生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，盡可能地降低物料和能量的消耗。

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化工儀表及自動(dòng)化總結(jié)

（我是結(jié)合老師課件和習(xí)題解答總結(jié)復(fù)制的，有些要自己補(bǔ)充，可自行修改）謝謝！1．簡(jiǎn)述被控對(duì)象、被控變量、操縱變量、擾動(dòng)（干擾）量、設(shè)定（給定）值和偏差的

含義？

被控對(duì)象自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過(guò)程、設(shè)備或機(jī)器等。被控變量被控對(duì)象內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)值的工藝參數(shù)。

操縱變量受控制器操縱的，用以克服擾動(dòng)的影響，使被控變量保持設(shè)定值的物料量或能量。

擾動(dòng)量除操縱變量外，作用于被控對(duì)象并引起被控變量變化的因素。設(shè)定值被控變量的預(yù)定值。

偏差被控變量的設(shè)定值與實(shí)際值之差。

2.自動(dòng)控制系統(tǒng)按其基本結(jié)構(gòu)形式可分為幾類?其中閉環(huán)系統(tǒng)中按設(shè)定值的不同形式又可分為幾種?簡(jiǎn)述每種形式的基本含義.

答自動(dòng)控制系統(tǒng)按其基本結(jié)構(gòu)形式可分為閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng).閉環(huán)自動(dòng)控制是指控制器與被控對(duì)象之間既有順向控制又有反向聯(lián)系的自動(dòng)控制.如圖1-1(a)即是一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)控制.圖中控制器接受檢測(cè)元件及變送器送來(lái)的測(cè)量信號(hào),并與設(shè)定值相比較得到偏差的大小和方向,調(diào)整蒸汽閥門的開(kāi)度,改變蒸汽流量,使熱物料出口溫度回到設(shè)定值上.從圖1-1(b)所示的控制系統(tǒng)方塊圖可以清楚看出,操縱變量(蒸汽流量)通過(guò)被控對(duì)象去影響被控變量,而被控變量又通過(guò)自動(dòng)控制裝置去影響操縱變量.從信號(hào)傳遞關(guān)系上看,構(gòu)成一個(gè)閉合回路.蒸汽.

TCTT

冷物料熱物料

（a）擾動(dòng)

設(shè)定值被控變量控制器執(zhí)行器對(duì)象

測(cè)量變送（b）圖1-1閉環(huán)自動(dòng)控制基本結(jié)構(gòu)

在閉環(huán)控制系統(tǒng)中,按照設(shè)定值的不同形式又可分為:

(1)定值控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng)是指設(shè)定值恒定不變的控制系統(tǒng).定值控制系統(tǒng)的作用是克服擾動(dòng)對(duì)被控變量的影響,使被控變量最終回到設(shè)定值或其附近.以后無(wú)特殊說(shuō)明控制系統(tǒng)均指定值控制系統(tǒng)而言.

(2)隨動(dòng)控制系統(tǒng)隨動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)定值是不斷變化的.隨動(dòng)控制系統(tǒng)的作用是使被控變量能夠盡快地,準(zhǔn)確無(wú)誤地跟蹤設(shè)定值的變化而變化

（3）程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)的設(shè)定值也是變化的，但它是一個(gè)已知的時(shí)間函數(shù)，

即設(shè)定值按一定的時(shí)間程序變化。

開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器與被控制對(duì)象之間只有順向控制而沒(méi)有反向聯(lián)系的自動(dòng)控制系統(tǒng)。即操縱變量通過(guò)被控對(duì)象去影響被控變量，但被控變量并不通過(guò)自動(dòng)控制裝置去影響操縱變量。從信號(hào)傳遞關(guān)系上看，未構(gòu)成閉合回路。

開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)分為兩種，一種按設(shè)定值進(jìn)行控制，如圖1-2（a）所示。這種控制方式的操縱變量（蒸汽流量）與設(shè)定值保持一定的函數(shù)關(guān)系，當(dāng)設(shè)定值變化時(shí)，操縱變量隨其變化進(jìn)而改變被控變量。另一種是按擾動(dòng)進(jìn)行控制，即所謂前饋控制系統(tǒng)，如圖1-2（b）所示。這種控制方式是通過(guò)對(duì)擾動(dòng)信號(hào)的測(cè)量，根據(jù)其變化情況產(chǎn)生相應(yīng)控制作用，進(jìn)而改變被控變量�？刂蒲b置控制裝置FT（a）按設(shè)定值進(jìn)行控制的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)（b）按擾動(dòng)進(jìn)行控制的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)圖1-2開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)不能自動(dòng)地覺(jué)察被控變量的變化情況，也不能判斷操縱變量的校正作用是否適合實(shí)際需要。

3．自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由那些環(huán)節(jié)組成？各部分的作用是什么？

答自動(dòng)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(dòng)化裝置，對(duì)于常規(guī)儀表來(lái)說(shuō)，它包含檢測(cè)元件及變送器、控制器、執(zhí)行器等；另一部分是受自動(dòng)化裝置控制的被控對(duì)象。

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，檢測(cè)元件及變送器用來(lái)感受被控變量的變化并將它轉(zhuǎn)化成一種特定的信號(hào)（如氣壓信號(hào)或電壓、電流信號(hào)等）�？刂破鲗�檢測(cè)元件及變送器送來(lái)的測(cè)量信號(hào)與工藝上需要保持的設(shè)定值信號(hào)進(jìn)行比較得到偏差，根據(jù)偏差的大小及變化趨勢(shì)，按預(yù)先設(shè)計(jì)好的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算后，將運(yùn)算結(jié)果用特定的信號(hào)（如氣壓信號(hào)或電流信號(hào)）發(fā)送給執(zhí)行器。執(zhí)行器能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來(lái)的信號(hào)值相應(yīng)地改變流入（或流出）被控變量的物料量或能量，克服擾動(dòng)的影響，最終實(shí)現(xiàn)控制要求。4．什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程?

對(duì)于任何一個(gè)控制系統(tǒng)，擾動(dòng)作用是不可避免的客觀存在。系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后，其平衡狀態(tài)被破壞，被控變量就要發(fā)生波動(dòng)，在自動(dòng)控制作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，使被控變量回復(fù)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。把系統(tǒng)從一個(gè)平衡狀態(tài)進(jìn)入另一個(gè)平衡狀態(tài)之間的過(guò)程稱為系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程。

5．什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖？它與工藝管道及控制流程圖有什么區(qū)別？答：自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖是由傳遞方塊、信號(hào)先（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，方塊內(nèi)填入表示其自身特征的數(shù)學(xué)表達(dá)式；方塊間用帶有箭頭的線段表示相互間的關(guān)系及信號(hào)的流向。采用方塊圖可直觀的顯示出系統(tǒng)中各組成部分以及它們之間的相互影響和信號(hào)的聯(lián)系，以便對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行分析和研究。而工藝管道及控制流程圖則是在控制方案確定以后，根據(jù)工藝設(shè)計(jì)給出的流程圖，按其流程順序標(biāo)注有相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)、控制點(diǎn)、控制系統(tǒng)及自動(dòng)信號(hào)、連鎖保護(hù)系統(tǒng)的圖。在工藝管道及控制流程圖上設(shè)備間的連線是工藝管線，表示物料流動(dòng)的方向，與方塊圖中線段的含義截然不同

6．什么是控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)？答在自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)，把被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)成為控制系統(tǒng)的靜態(tài)。在這種狀態(tài)下，自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入（設(shè)定值和干擾）及輸出（被控變量）都保持不變，系統(tǒng)內(nèi)各組成環(huán)節(jié)都不改變其原來(lái)的狀態(tài)，它們輸入、輸出信號(hào)的變化率為零。而此時(shí)生產(chǎn)仍在進(jìn)行，物料和能量仍然有進(jìn)有出。因此，靜態(tài)反映的是相對(duì)平衡狀態(tài)。

系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)是被控變量隨時(shí)間而變化的不平衡狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)原來(lái)處于相對(duì)平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，受到擾動(dòng)作用的影響，其平衡狀態(tài)受到破壞，被控變量偏離設(shè)定值。此時(shí)，控制器就會(huì)改變?cè)瓉?lái)的狀態(tài)，產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用，改變操縱變量克服擾動(dòng)的影響，力圖恢復(fù)平衡狀態(tài)。從擾動(dòng)發(fā)生，經(jīng)過(guò)控制，直到系統(tǒng)重新建立平衡，在這段時(shí)間內(nèi)整個(gè)系統(tǒng)都處在變動(dòng)狀態(tài)中。7．什么是反饋？什么是正反饋和負(fù)反饋？負(fù)反饋在自動(dòng)控制中有什么重要意義？答把系統(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)重新引入輸入端的作法叫做反饋。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)為兩者之差，這種反饋叫負(fù)反饋；反之為正反饋。

在控制系統(tǒng)中采用負(fù)反饋，是因?yàn)楫?dāng)被控變量受到擾動(dòng)后，若使其升高，則反饋信號(hào)升高，經(jīng)過(guò)比較，偏差信號(hào)將降低，此時(shí)控制器將發(fā)出信號(hào)而使執(zhí)行器動(dòng)作，施加控制作用，其作用方向與擾動(dòng)方向相反，致使被控變量下降，這樣就達(dá)到了控制的目的。

作業(yè)1：什么是化工自動(dòng)化？它有什么重要意義？書4：控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成測(cè)量元件與變送器自動(dòng)化裝置組成被控對(duì)象自動(dòng)控制器執(zhí)行器自動(dòng)化學(xué)院電氣測(cè)控工程系57：12：

15：給定值形式不同，自動(dòng)控制系統(tǒng)可分哪幾類？

將控制系統(tǒng)按照工藝過(guò)程需要控制的被控變量的給定值是否變化和如何變

化來(lái)分類，這樣可將自動(dòng)控制系統(tǒng)分為三類，即定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。

21：22：

衰減震蕩過(guò)程

定值系統(tǒng)階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程（設(shè)定值固定，加一階躍干擾）y(t)自動(dòng)化學(xué)院電氣測(cè)控工程系BB穩(wěn)定誤差范圍：2％或者5％的新穩(wěn)態(tài)值C0t1e()t2t3t最大偏差emax：emaxBC衰減比n：余差e(∞)：過(guò)渡時(shí)間tp：振蕩周期：nB/Be()Cy()tpt3t2t128五種重要品質(zhì)指標(biāo)

1.最大偏差或超調(diào)量

最大偏差是指在過(guò)渡過(guò)程中，被控變量偏離給定值的最大數(shù)值。在衰減振蕩過(guò)程中，最大偏差就是第一個(gè)波的峰值。

超調(diào)量也可以用來(lái)表征被控變量偏離給定值的程度。2.衰減比

衰減比是衰減程度的指標(biāo)，它是前后相鄰兩個(gè)峰值的比。習(xí)慣表示為n:1，一般n取為4～10之間為宜。3.余差

當(dāng)過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)，被控變量所達(dá)到的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差叫做余差，或者說(shuō)余差就是過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)的殘余偏差。4.過(guò)渡時(shí)間

從干擾作用發(fā)生的時(shí)刻起，直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時(shí)止，過(guò)渡過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間叫過(guò)渡時(shí)間。

5.震蕩周期或頻率

過(guò)渡過(guò)程同向兩波峰（或波谷）之間的間隔時(shí)間叫振蕩周期或工作周期，其倒數(shù)稱為振蕩頻率。在衰減比相同的情況下，周期與過(guò)渡時(shí)間成正比，一般希望振蕩周期短一些為好。第二章

自動(dòng)控制系統(tǒng)是由被控對(duì)象、測(cè)量變送裝置、控制器和執(zhí)行器組成。1：什么是被控對(duì)象特性？什么是被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型？

研究對(duì)象的特性，就是用數(shù)學(xué)的方法來(lái)描述出對(duì)象輸入量與輸出量之間的關(guān)系。這種對(duì)象特性的數(shù)學(xué)描述就稱為對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。

什么是被控對(duì)象特性?什么是被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型?研究被控對(duì)象特性有什么重要意義?答被控對(duì)象特性是指被控對(duì)象輸入與輸出之間的關(guān)系。即當(dāng)被控對(duì)象的輸入量發(fā)生

變化時(shí)，對(duì)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(duì)象的輸入量有控制作用和擾動(dòng)作用，輸出量是被控變量。因此，討論對(duì)象特性就要分別討論控制作用通過(guò)控制通道對(duì)被控變量的影響，和擾動(dòng)作用通過(guò)擾動(dòng)通道對(duì)被控變量的影響。定量地表達(dá)對(duì)象輸入輸出關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，稱為該對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。

在生產(chǎn)過(guò)程中，存在著各種各樣的被控對(duì)象。這些對(duì)象的特性各不相同。有的較易操作，工藝變量能夠控制得比較平穩(wěn)；有的卻很難操作，工藝變量容易產(chǎn)生大幅度波動(dòng)，只要稍不謹(jǐn)慎就會(huì)越出工藝允許的范圍，輕則影響生產(chǎn)，重則造成事故。只有充分了解和熟悉對(duì)象特性，才能使工藝生產(chǎn)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。因此，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先必須充分了解被控對(duì)象的特性，掌握它們的內(nèi)在規(guī)律，才能選擇合適的被控變量、操縱變量，合適的測(cè)量元件和控制器，選擇合理的控制器參數(shù)，設(shè)計(jì)合乎工藝要求的控制系統(tǒng)。特別在設(shè)計(jì)新型的控制系統(tǒng)時(shí)，例如前饋控制、解耦控制、自適應(yīng)控制、計(jì)算機(jī)最優(yōu)控制等，更需要考慮被控對(duì)象特性。

2．簡(jiǎn)述建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型兩種主要方法。答一是機(jī)理分析法。機(jī)理分析法是通過(guò)對(duì)對(duì)象內(nèi)部運(yùn)動(dòng)機(jī)理的分析，根據(jù)對(duì)象中物理或化學(xué)變化的規(guī)律(比如三大守恒定律等)，在忽略一些次要因素或做出一些近似處理后推導(dǎo)出的對(duì)象特性方程。通過(guò)這種方法得到的數(shù)學(xué)模型稱之為機(jī)理模型，它們的表現(xiàn)形式往往是微分方程或代數(shù)方程。

二是實(shí)驗(yàn)測(cè)取法。實(shí)驗(yàn)測(cè)取法是在所要研究的對(duì)象上，人為施加一定的輸入作用，然后，用儀器測(cè)取并記錄表征對(duì)象特性的物理量隨時(shí)間變化的規(guī)律，即得到一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)曲線。然后對(duì)這些數(shù)據(jù)或曲線進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，求取對(duì)象的特性參數(shù)，進(jìn)而得到對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。

3．描述簡(jiǎn)單對(duì)象特性的參數(shù)有哪些?各有何物理意義?

答描述對(duì)象特性的參數(shù)分別是放大系數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T、滯后時(shí)間。

放大系數(shù)K放大系數(shù)K在數(shù)值上等于對(duì)象處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)輸出的變化量與輸入的變化量之比，即

K輸出的變化量

輸入的變化量由于放大系數(shù)K反映的是對(duì)象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸入之間的關(guān)系，所以放大系數(shù)是描述對(duì)象靜態(tài)特性的參數(shù)。

時(shí)間常數(shù)T時(shí)間常數(shù)是指當(dāng)對(duì)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(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間�；虍�(dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的63．2％所需時(shí)間。

時(shí)間常數(shù)T是反映被控變量變化快慢的參數(shù)，因此它是對(duì)象的一個(gè)重要的動(dòng)態(tài)參數(shù)。滯后時(shí)間滯后時(shí)間是純滯后時(shí)間0和容量滯后c的總和。

輸出變量的變化落后于輸入變量變化的時(shí)間稱為純滯后時(shí)間，純滯后的產(chǎn)生一般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時(shí)間引起的。容量滯后一般是因?yàn)槲锪匣蚰芰康膫鬟f需要通過(guò)一定的阻力而引起的。

滯后時(shí)間也是反映對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的重要參數(shù)。5．實(shí)驗(yàn)測(cè)取對(duì)象特性常用的方法有哪些?

答：實(shí)驗(yàn)測(cè)取對(duì)象特性常用的方法有階躍響應(yīng)曲線法、矩形脈沖法。

（下面這點(diǎn)是個(gè)人總結(jié)的，可以不看）

2：數(shù)學(xué)模型的表達(dá)形式分類（1）非參量模型

當(dāng)數(shù)學(xué)模型是采用曲線或數(shù)據(jù)表格等來(lái)表示時(shí)，稱為非參量模型。非參量模型可以通過(guò)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)得到，有時(shí)也可以通過(guò)計(jì)算來(lái)得到。（2）參量模型

當(dāng)數(shù)學(xué)模型是采用數(shù)學(xué)方程式來(lái)描述時(shí)，稱為參量模型。對(duì)象的參量模型可以用描述對(duì)象輸入、輸出關(guān)系的微分方程式、偏微分方程式、狀態(tài)方程、差分方程等形式來(lái)表示。5．機(jī)理建模的根據(jù)是什么？

根據(jù)對(duì)象或生產(chǎn)過(guò)程的內(nèi)部機(jī)理，列寫出各種有關(guān)的平衡方程，如物料平衡方程、能量平衡方程、動(dòng)量平衡方程、相平衡方程以及某些物性方程、設(shè)備的特性方程、化學(xué)反應(yīng)定律、電路基本定律等，從而獲取對(duì)象（或過(guò)程）的數(shù)學(xué)模型，這類模型通常稱為機(jī)理模型。6．

8．反映對(duì)象特性的參數(shù)有哪些？各有什么物理意義？它們對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)有什么影響？作

一、放大系數(shù)K

將流量Q1的變化ΔQ1看作對(duì)象的輸入，而液位h的變化Δh看作對(duì)象的輸出，那么在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，對(duì)象一定的輸入就對(duì)應(yīng)著一定的輸出，這種特性稱為對(duì)象的靜態(tài)特性。

hKQ1或

hKQ1K在數(shù)值上等于對(duì)象重新

穩(wěn)定后的輸出變化量與輸入變化量之比。K越大，就表示對(duì)象的輸入量有一定變化時(shí)，對(duì)輸出量的影響越大，即被控變量對(duì)這個(gè)量的變化越靈敏。二．時(shí)間常數(shù)T

時(shí)間常數(shù)越大，表示對(duì)象受到干擾作用后，被控變量變化得越慢，到達(dá)新的穩(wěn)定值所需的時(shí)間越長(zhǎng)。三、滯后時(shí)間τ傳遞滯后又叫純滯后，一般用τ0表示。τ0的產(chǎn)生一般是由于介質(zhì)的輸送需要一段時(shí)間而引起的。容量滯后：對(duì)象在受到階躍輸入作用x后，被控變量y開(kāi)始變化很慢，后來(lái)才逐漸加快，最后又變慢直至逐漸接近穩(wěn)定值。一般是由于物料或能量的傳遞需要通過(guò)一定阻力而引起的。

自動(dòng)控制系統(tǒng)中，滯后的存在是不利于控制的。所以，在設(shè)計(jì)和安裝控制系統(tǒng)時(shí)，都應(yīng)當(dāng)盡量把滯后時(shí)間減到最小。

第三章

1．什么是真值？什么叫儀表的基本誤差、測(cè)量誤差？

真值是一個(gè)變量本身所具有的真實(shí)值，它是一個(gè)理想的概念，一般是無(wú)法得到的。儀表的基本誤差是指在規(guī)定條件下儀表的誤差。

儀表的顯示數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)值(真實(shí)值)之間存在著一個(gè)差值，這個(gè)差值稱為測(cè)量誤差。2．什么叫壓力？表壓力，絕對(duì)壓力，負(fù)壓力（真空度）之間有何關(guān)系？壓力是垂直均勻地作用在單位面積上的力。

絕對(duì)壓力、大氣壓、表壓、真空度之間的相互關(guān)系如圖31所示。

p表P絕

P真P絕大氣壓力線

絕對(duì)壓力的零線

當(dāng)被測(cè)壓力低于大氣壓力時(shí)，一般用負(fù)壓或真空度來(lái)表示。p真空度p大氣壓力p絕對(duì)壓力表壓絕對(duì)壓力大氣壓力

3．何謂儀表的相對(duì)百分誤差和允許的相對(duì)百分誤差？

max相對(duì)百分誤差δ

100%測(cè)量范圍上限值測(cè)量范圍下限值

允許誤差儀表允許的最大絕對(duì)誤差值允100%測(cè)量范圍上限值測(cè)量范圍下限值

說(shuō)的“絕對(duì)誤差”指的是絕對(duì)誤差中的最大值Δmax。4．什么是節(jié)流現(xiàn)象?標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)流體有哪幾種?流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)，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。

標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)流件有三種：標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、標(biāo)準(zhǔn)文丘里管。

5．根據(jù)工作原理不同，物位測(cè)量?jī)x表有哪些主要類型?它們的工作原理各是什么?答按其工作原理主要有下列幾種類型。

(1)直讀式物位儀表這類儀表主要有玻璃管液位計(jì)、玻璃板液位計(jì)等。它們是利用連通器的原理工作的。

(2)差壓式物位儀表這類儀表又可分為壓力式物位儀表和差壓式物位儀表。它們是利用液柱或物位堆積對(duì)某定點(diǎn)產(chǎn)生壓力的原理而工作的。

(3)浮力式物位儀表這類儀表又可分為浮子帶鋼絲繩或鋼帶的、浮球帶杠桿的和沉筒式的幾種。它們是利用浮子的高度隨液位變化而改變或液體對(duì)浸沉于液體中的浮子(或沉筒)的浮力隨液位高度而變化的原理來(lái)工作的。

(4)電磁式物位儀表這類儀表可分為電阻式(即電極式)、電容式和電感式等幾種。它們是把物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化，通過(guò)測(cè)出這些電量的變化來(lái)測(cè)知物位的。另外，還有利用壓磁效應(yīng)工作的物位儀表。

(5)核輻射式物位儀表這類儀表是利用核輻射透過(guò)物料時(shí)，其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變化的原理而工作的，目前應(yīng)用較多的是7射線。

(6)聲波式物位儀表這類儀表可以根據(jù)它的工作原理分為聲波遮斷式、反射式和阻尼式幾種。它們的原理是：由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離的不同，測(cè)出這些變化就可以測(cè)知物位。

(7)光學(xué)式物位儀表這類儀表是利用物位對(duì)光波的遮斷和反射原理而工作的。它利用的光源可以是普通白熾燈光，也可以是激光。

ppp

6．用熱電偶測(cè)溫時(shí)，為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償?其冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N?答采用補(bǔ)償導(dǎo)線后，把熱電偶的冷端從溫度較高和不穩(wěn)定的地方，延伸到溫度較低和比較穩(wěn)定的操作室內(nèi)，但冷端溫度還不是o℃。而工業(yè)上常用的各種熱電偶的溫度熱電勢(shì)關(guān)系曲線是在冷端溫度保持為o℃的情況下得到的，與它配套使用的儀表也是根據(jù)這一關(guān)系曲線進(jìn)行刻度的，由于操作室的溫度往往高于o℃，而且是不恒定的，這時(shí)，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)必然偏小，且測(cè)量值也隨冷端溫度變化而變化，這樣測(cè)量結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生誤差。因此，在應(yīng)用熱電偶測(cè)溫時(shí)，又有將冷端溫度保持為o℃，或者進(jìn)行一定的修正才能得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。這樣做，就稱為熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償。

冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ幸韵聨追N：(1)冷端溫度保持為o℃的方法，(2)冷端溫度修正方法；(3)校正儀表零點(diǎn)法；(4)補(bǔ)償電橋法；(5)補(bǔ)償熱電偶法。7．熱電阻測(cè)溫原理?

答熱電阻溫度計(jì)是利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的，其電阻值與溫度關(guān)系如下：

RtR0[1(tt0)]

可見(jiàn)，由于溫度的變化，導(dǎo)致了金屬導(dǎo)體電阻的變化，只要設(shè)法測(cè)出電阻值的變化，就可達(dá)到溫度測(cè)量的目的。

23．熱電偶溫度計(jì)為什么可以用來(lái)測(cè)量溫度?（可能為其測(cè)溫原理）答熱電偶溫度計(jì)是根據(jù)熱電效應(yīng)這一原理來(lái)測(cè)量溫度的。如圖22所示。A+++eAB(t)eAB(t0)___圖2-2熱電偶測(cè)溫原理B

A、B為兩種不同材料的金屬導(dǎo)體，若把兩根導(dǎo)體兩端焊接在一起，形成閉合回路。由于A、B兩種不同的金屬，它們的自由電子密度不相同，則在兩接點(diǎn)處形成了兩個(gè)方向相反的熱電勢(shì)(設(shè)t

解該表的最大引用誤差m為m所以,這塊壓力表合格.概念：

1.4100001.4001.500

1000（1）絕對(duì)誤差對(duì)同一參數(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，儀表指示值x與標(biāo)準(zhǔn)表的指示值x0之差稱為絕對(duì)誤差，即xx0標(biāo)準(zhǔn)表的指示值x0稱作為標(biāo)準(zhǔn)值或真實(shí)值。

絕對(duì)誤差的單位與指示值的單位相同，有正、負(fù)之分。符號(hào)為“+”時(shí)，表示指示值高于標(biāo)準(zhǔn)值；符號(hào)為“”時(shí)，表示指示值低于標(biāo)準(zhǔn)值。

（2）相對(duì)誤差絕對(duì)誤差的大小并不能完全精確地判斷測(cè)量的準(zhǔn)確程度。原因是，同樣的絕對(duì)誤差，相對(duì)于很大的被測(cè)量來(lái)說(shuō)是小的，甚至可以忽略不計(jì)，但相對(duì)較小的被測(cè)量來(lái)說(shuō)，則是很大的，應(yīng)引起足夠多的重視，這樣就引出了相對(duì)誤差。儀表某點(diǎn)指示值的相對(duì)誤差就是該點(diǎn)的絕對(duì)誤差與該點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)值之比的百分?jǐn)?shù)，可表示為：10000x0相對(duì)誤差沒(méi)有單位。

（3）引用誤差即折合誤差，又稱相對(duì)百分誤差。它是校驗(yàn)過(guò)程中儀表的最大絕對(duì)誤差相對(duì)儀表標(biāo)尺范圍（量程范圍）的百分?jǐn)?shù)。如用m表示相對(duì)百分誤差，則

mmax10000K00

x1x2式中max最大絕對(duì)誤差；x1儀表的測(cè)量上限；x2儀表的測(cè)量下限。（4）儀表的δ允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的δ允越小，表示儀表的精確度越高。將儀表的允許相對(duì)百分誤差去掉“±”號(hào)及“％”號(hào)，便可以用來(lái)確定儀表的精確度等級(jí)。目前常用的精確度等級(jí)有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。

儀表的靈敏度是指儀表指針的線位移或角位移，與引起這個(gè)位移的被測(cè)參數(shù)變化量的比值。即式中，S為儀表的靈敏度；Δα為指針的線位移或角位移；Δx為引起Δα所需的被測(cè)參數(shù)變化量。

（5）霍爾片式壓力傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的，即利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量�；魻栯妱�(shì)可用下式表示HH式中，UH為霍爾電勢(shì)；RH為霍爾常數(shù)，與霍爾片材料、幾何形狀有關(guān)；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；I為控制電流的大小。

霍爾電勢(shì)與磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流成正比。提高B和I值可增大霍爾電勢(shì)UH，但兩者都有一定限度，一般I為3～20mA，B約為幾千高斯，所得的霍爾電勢(shì)UH約為幾十毫伏數(shù)量級(jí)。導(dǎo)體也有霍爾效應(yīng)，不過(guò)它們的霍爾電勢(shì)遠(yuǎn)比半導(dǎo)體的霍爾電勢(shì)小得多。

（6）應(yīng)變效應(yīng)：應(yīng)變片式壓力傳感器利用電阻應(yīng)變?cè)�理�?gòu)成。電阻應(yīng)變片有金屬和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類，被測(cè)壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變。當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生壓縮（拉伸）應(yīng)變時(shí)，其阻值減

URBI

小（增加），再通過(guò)橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級(jí)電勢(shì)輸出，并用毫伏計(jì)或其他記錄儀表顯示出被測(cè)壓力，從而組成應(yīng)變片式壓力計(jì)。（7）什么叫標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置

國(guó)內(nèi)外把最常用的節(jié)流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標(biāo)準(zhǔn)化，并稱為“標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置”。（8）節(jié)流現(xiàn)象

流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)，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。第四章

1．顯示儀表分為幾類？各有什么特點(diǎn)？

分類：模擬式顯示儀表。數(shù)字顯示儀表。屏幕顯示儀表3．自動(dòng)電子平衡電橋與自動(dòng)電子電位差計(jì)的比較相同處

與這兩種儀表配套的測(cè)溫元件（熱電偶、熱電阻）在外形結(jié)構(gòu)上十分相似。

儀表的外形及其組成：如放大器、可逆電機(jī)、同步電機(jī)及指示記錄部分都是完全相

同的。

不同處

它們的輸入信號(hào)不同。兩者的作用原理不同。

當(dāng)用熱電偶配電子電位差計(jì)測(cè)溫時(shí)，其測(cè)量橋路需要考慮熱電偶冷端溫度的自動(dòng)補(bǔ)

償問(wèn)題；而用熱電阻配電子平衡電橋測(cè)溫時(shí)，則不存在這個(gè)問(wèn)題。測(cè)溫元件與測(cè)量橋路的連接方式不同

4．電子電位差計(jì)的測(cè)量原理？

根據(jù)這種電壓平衡原理來(lái)進(jìn)行工作。

第五章

1．控制儀表經(jīng)歷的三個(gè)階段？

基地式控制儀表

單元組合式儀表中的控制單元以微處理器為基元的控制裝置

2．控制器的控制規(guī)律是指什么?常用的控制規(guī)律有哪些?

答所謂控制器的控制規(guī)律是指控制器的輸出信號(hào)戶與輸入偏差信號(hào)P之間的關(guān)系，即x給定值信號(hào)lf是指某種函數(shù)關(guān)系。pfefzx式中z測(cè)量值信號(hào)；

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P1、PD、PID等。4．什么是位式控制?它有什么特點(diǎn)?

答位式控制器的輸出只有數(shù)個(gè)特定的數(shù)值，或它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)只有數(shù)個(gè)特定的位置。最為常見(jiàn)的是雙位控制，它的輸出只有兩個(gè)數(shù)值(最大或最小)，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)只有兩個(gè)特定的位置(關(guān)或開(kāi))。

位式控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、易于實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用較普遍。但它的控制作用不是連續(xù)變化的，由它所構(gòu)成的位式控制系統(tǒng)其被控變量的變化將是一個(gè)等幅振蕩過(guò)程，不可能使被控變量穩(wěn)定在某一個(gè)數(shù)值上。

5．什么是比例控制規(guī)律?它有什么特點(diǎn)？

答比例控制規(guī)律(P)是指控制器的輸出信號(hào)變化量戶與輸入偏差信號(hào)變化量e之間成比例關(guān)系，即pkpe，式中kp比例放大系數(shù)。

比例控制的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)快、控制及時(shí)，其缺點(diǎn)是當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷改變時(shí)，控制結(jié)果有余差存在。

余差的產(chǎn)生是由比例控制本身的特性所決定的。這是由于比例控制器的p與e成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)負(fù)荷改變后，需要產(chǎn)生一定的控制作用戶，與之對(duì)應(yīng)必然要有一定的偏差e存在。

比例控制規(guī)律是一種基本的控制規(guī)律。但它有余差存在，故只在對(duì)被控變量要求不高的場(chǎng)合，才單獨(dú)使用比例控制作用。7．什么是積分控制規(guī)律?什么是比例積分控制規(guī)律?它有什么特點(diǎn)?為什么積分控制能消除余差？

答：積分控制規(guī)律是指控制器的輸出變量戶與輸入偏差e的積分成正比，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：pk1edt式中k1積分比例系數(shù)。

在比例控制的基礎(chǔ)上，再加上積分控制作用，便構(gòu)成比例積分控制規(guī)律，其輸出戶與輸入P的關(guān)系為：pkpek1edt

積分控制規(guī)律的特點(diǎn)是控制緩慢，但能消除余差。比例積分控制規(guī)律的特點(diǎn)是控制既及時(shí)，又能消除余差。

當(dāng)有偏差存在時(shí)，輸出信號(hào)將隨時(shí)間增長(zhǎng)（或減�。�。當(dāng)偏差為零時(shí)，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(dá)到無(wú)余差。8．什么是微分控制與比例微分控制?它有什么特點(diǎn)？理想微分控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么？為什么不能單獨(dú)使用？

答：微分控制規(guī)律是指控制器的輸出變化量戶與輸入偏差e的變化速度成正比，即

pTDde式中丁TD微分時(shí)間。dt在比例控制的基礎(chǔ)上，再加上微分控制作用，便構(gòu)成比例微分控制規(guī)律，其輸出戶與輸入e的關(guān)系為：pKPeTDdedt微分控制規(guī)律的特點(diǎn)是有一定的超前控制作用，能抑制系統(tǒng)振蕩，增加穩(wěn)定性(但微分作用不宜過(guò)強(qiáng))。在控制系統(tǒng)中，一般不單獨(dú)使用微分作用，而是與比例作用同時(shí)使用。如果要消除余差，就得再加上積分控制作用，構(gòu)成比例積分微分三作用控制規(guī)律(PID)。

11．模擬式控制器主要由哪幾部分組成?畫出其框圖，說(shuō)明各部分的作用。（不能確定是不是這些？）

答：模擬式控制器主要由比較環(huán)節(jié)、放大器和反饋環(huán)節(jié)構(gòu)成，其基本框圖見(jiàn)圖51。

比較環(huán)節(jié)的作用是將給定信號(hào)與測(cè)量信號(hào)進(jìn)行比較，以產(chǎn)生與比較結(jié)果成比例的偏差信號(hào)。

放大器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)穩(wěn)態(tài)增益很大的比例環(huán)節(jié)。

反饋環(huán)節(jié)的作用是通過(guò)正、負(fù)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)比例、積分、微分控制規(guī)律。

對(duì)于不同的模擬式控制器，其各部分的具體結(jié)構(gòu)形式及具體的聯(lián)接方式會(huì)有所不同。

數(shù)字式控制器與模擬式控制器的異同點(diǎn)：數(shù)字式控制器模擬式控制器模擬技術(shù)構(gòu)成原理數(shù)字技術(shù)（不同點(diǎn)）所用器件以微處理機(jī)為核心部件以運(yùn)算放大器等模擬電子器件（相同點(diǎn)|）為基本部件

第六章

1．氣動(dòng)執(zhí)行器的組成部分和分類？氣動(dòng)執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？控制閥結(jié)構(gòu)的類型？

氣動(dòng)執(zhí)行器主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)兩部分組成。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)

執(zhí)行器的推動(dòng)裝置。

薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)：氣壓推動(dòng)薄膜并帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)�；钊麍�(zhí)行機(jī)構(gòu)：氣壓推動(dòng)活塞并帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)。

控制機(jī)構(gòu)

直接作用于對(duì)象，并使對(duì)象的運(yùn)動(dòng)發(fā)生改變的裝置。作用：通過(guò)改變（閥心

與閥座之間的）流通面積來(lái)改變被控介質(zhì)的流量，從而達(dá)到控制工藝參數(shù)的目的。

控制閥的分類：直通單座控制閥；直通雙座控制閥；角形控制閥；三通控制閥；隔膜控制閥；蝶閥；球閥；凸輪撓曲閥；籠式閥

2．控制閥的流量特性是什么？什么是控制閥的工作流量特性？

答控制閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過(guò)閥門的相對(duì)流量與閥門的相對(duì)開(kāi)度（或相對(duì)位移）之間的關(guān)系，即

QlfQmaxL式中相對(duì)流量

Q是控制閥某一開(kāi)度時(shí)的流量Q與全開(kāi)時(shí)的流量Qmax之比。相對(duì)開(kāi)Qmax度

l是控制閥某一開(kāi)度時(shí)的閥桿行程了與閥桿總行程Ｌ之比。L在實(shí)際生產(chǎn)中，控制閥前后壓差總是變化的，這使得流量特性稱為工作流量特性。

3．何為控制閥的理想流量特性和工作流量特性？

答閥前后壓差保持不變時(shí)的流量特性稱為理想流量特性；在實(shí)際使用過(guò)程中，閥前后的壓差會(huì)隨閥的開(kāi)度的變化而變化，此時(shí)的流量特性稱為工作流量特性。

4．.什么叫氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開(kāi)式與氣關(guān)式？其選擇原則是什么？

隨著送往執(zhí)行器的氣壓信號(hào)的增加，閥逐漸打開(kāi)的稱為氣開(kāi)式，反之稱為氣關(guān)式。氣開(kāi)、氣關(guān)式的選擇主要是由工藝生產(chǎn)上安全條件決定的。一般來(lái)講，閥全開(kāi)時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備比較危險(xiǎn)的選氣開(kāi)式；閥全關(guān)時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備比較危險(xiǎn)的應(yīng)選氣開(kāi)式；或：氣開(kāi)閥與氣關(guān)閥的選擇原則

主要從工藝生產(chǎn)上安全要求出發(fā)。信號(hào)壓力中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全。如果閥處于打開(kāi)位置時(shí)危害性小，則應(yīng)選用氣關(guān)式，以使氣源系統(tǒng)發(fā)生故障，氣源中斷時(shí)，閥門能自動(dòng)打開(kāi)，保證安全。反之閥處于關(guān)閉時(shí)危害性小，則應(yīng)選用氣開(kāi)閥。

6為什么說(shuō)等百分比特性又叫對(duì)數(shù)特性？與線性特性比較起來(lái)它有什么優(yōu)點(diǎn)？

等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性：是指單位相對(duì)行程變化所引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的相對(duì)流量成正比關(guān)系，即控制閥的放大系數(shù)隨相對(duì)流量的增加而增大。用數(shù)學(xué)式表示為：

Qd()

QmaxQKlQmaxd()L

在同樣的行程變化下，流量小時(shí)，流量變化小，控制平穩(wěn)緩和；流量大時(shí)，流量變化大，控制靈敏。

補(bǔ)充：執(zhí)行器的作用：接收控制器送來(lái)的控制信號(hào)，改變被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內(nèi)。

第七章

1．何為簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)?試畫出簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的典型方塊圖。由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？

答：所謂簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，通常是指由一個(gè)被控對(duì)象、一個(gè)檢測(cè)元件及傳感器(或變送器)、一個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行器所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)，因此有時(shí)也稱為單回路控制系統(tǒng)。

2．被控變量的選擇原則是什么?答：被控變量的正確選擇是關(guān)系到系統(tǒng)能否達(dá)到預(yù)期控制效果的重要因素，它的選擇的

一般原則是：

(1)被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標(biāo)或是反映工藝操作狀態(tài)的重要變量；(2)被控變量應(yīng)是工藝生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常變化，因而需要頻繁加以控制的變量；

(3)被控變量應(yīng)盡可能選擇工藝生產(chǎn)過(guò)程的直接控制指標(biāo)，當(dāng)無(wú)法獲得直接控制指標(biāo)信號(hào)，或其測(cè)量或傳送滯后很大時(shí)，可選擇與直接控制指標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接控制指標(biāo);

(4)被控變量應(yīng)是能測(cè)量的，并具有較大靈敏度的變量；(5)被控變量應(yīng)是獨(dú)立可控的；(6)應(yīng)考慮工藝的合理性與經(jīng)濟(jì)性。3．操縱變量的選擇原則是什么?

答：(1)操縱變量應(yīng)是工藝上允許加以控制的可控變量;

(2)操縱變量應(yīng)是對(duì)被控變量影響諸因素中比較靈敏的變量，即控制通道的放大系數(shù)要大一些，時(shí)間常數(shù)要小一些，純滯后時(shí)間要盡量小;

(3)操縱變量的選擇還應(yīng)考慮工藝的合理性和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。4．試述自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的控制規(guī)律及其特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合。

答：控制系統(tǒng)中常用的控制規(guī)律有比例(P)、比例積分(PI)、比例積分微分(PID)控制規(guī)律。

比例控制規(guī)律是控制器的輸出信號(hào)與它的輸入信號(hào)(給定值與測(cè)量值的偏差)成比例。它的特點(diǎn)是控制及時(shí)，克服干擾能力強(qiáng)，但在系統(tǒng)負(fù)荷變化后，控制結(jié)果有余差。這種控制規(guī)律適用于對(duì)象控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、對(duì)控制要求不高的場(chǎng)合。比例積分控制規(guī)律是控制器的輸出信號(hào)不僅與輸入信號(hào)成比例，而且與輸入信號(hào)對(duì)時(shí)間的積分成比例。它的特點(diǎn)是能夠消除余差，但是積分控制作用比較緩慢、控制不及時(shí)。這種控制規(guī)律適用于對(duì)象滯后較小、負(fù)荷變化不大、控制結(jié)果不允許有余差存在的系統(tǒng)。比例積分微分控制規(guī)律是在比例積分的基礎(chǔ)上再加上微分作用，微分作用是控制器的輸出與輸入的變化速度成比例，它對(duì)克服對(duì)象的容量滯后有顯著的效果。這種控制規(guī)律適用于對(duì)象容量滯后較大、負(fù)荷變化大、控制質(zhì)量要求較高的系統(tǒng)。5．為什么要考慮控制器的正、反作用?如何選擇?

答：在控制系統(tǒng)中，要正確選擇控制器的作用方向，即“正”、“反”作用。選擇控制器的正、反作用的目的是使系統(tǒng)中控制器、執(zhí)行器、對(duì)象三個(gè)環(huán)節(jié)組合起來(lái)，能在系統(tǒng)中起負(fù)反饋的作用。選擇控制器正、反作用的一般步驟是首先由操縱變量對(duì)被控變量的影響方向來(lái)確定對(duì)象的作用方向，然后由工藝安全條件來(lái)確定執(zhí)行器的氣開(kāi)、氣關(guān)型式，最后由對(duì)象、執(zhí)行器、控制器；個(gè)環(huán)節(jié)作用方向組合后為“負(fù)”來(lái)選擇執(zhí)行器的正、反作用。

6．執(zhí)行器、控制器的正、反作用方向各是怎樣規(guī)定的?看作業(yè)13題167頁(yè)

執(zhí)行器的作用方向由它的氣開(kāi)、氣關(guān)型式來(lái)確定。氣開(kāi)閥為“正”方向；氣關(guān)閥為“反”方向。

如果將控制器的輸入偏差信號(hào)定義為測(cè)量值減去給定值，那么當(dāng)偏差增加時(shí)，其輸出也增加的控制器稱為“正作用”控制器；反之，控制器的輸出信號(hào)隨偏差的增加而減小的稱為“反作用”控制器。

7．什么叫直接指標(biāo)控制和間接指標(biāo)控制？各使用在什么場(chǎng)合？根據(jù)被控變量與生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)系，可分為兩種類型的控制形式：直接指標(biāo)控制和間接指標(biāo)控制。

如果被控變量本身就是需要控制的工藝指標(biāo)（溫度、壓力、流量、液位、成分等），則稱為直接指標(biāo)控制。

如果工藝是按質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行操作的，照理應(yīng)以產(chǎn)品質(zhì)量作為被控變量進(jìn)行控制，但有時(shí)缺乏各種合適的獲取質(zhì)量型號(hào)的監(jiān)測(cè)手段，或雖能檢測(cè)，但信號(hào)很微弱或滯后很大，這是可選取與直接質(zhì)量指標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系而反應(yīng)又快的另一變量，如溫度、壓力等作為間接控制指標(biāo)，進(jìn)行間接指標(biāo)控制。

8．試簡(jiǎn)述臨界比例度法及其特點(diǎn)。

答：臨界比例度法是在純比例運(yùn)行下通過(guò)試驗(yàn)，得到臨界比例度靠和臨界周期T。，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的關(guān)系求出控制器各參數(shù)值。

這種方法比較簡(jiǎn)單、易于掌握和判斷，適用于一般的控制系統(tǒng)。但是不適用于臨界比例度小的系統(tǒng)和不允許產(chǎn)生等幅振蕩的系統(tǒng)，否則易影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行或造成事故。9．試簡(jiǎn)述衰減曲線法及其特點(diǎn)

衰減曲線法是在純比例運(yùn)行下通過(guò)使系統(tǒng)產(chǎn)生衰減震蕩，得到衰減比例度s和衰減周期，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的關(guān)系求出控制器各參數(shù)值。Ts（或上升時(shí)間T升）

這種方法比較簡(jiǎn)便，整定質(zhì)量高，整定過(guò)程安全可靠，應(yīng)用廣泛，但對(duì)于干擾頻繁，記錄

曲線不規(guī)則的系統(tǒng)難于應(yīng)用。

10．經(jīng)驗(yàn)湊試法及特點(diǎn)（書）

11．如何區(qū)分由于比例度過(guò)小，積分時(shí)間過(guò)小或微分時(shí)間過(guò)大所引起的振蕩過(guò)渡過(guò)程？（書本165頁(yè)最后一，二段）

P15：1、4、7、12、15、21、22P32：1、5、6、8

P90：3、5、7、26、29、33P111：1、7、9

P139：1、2、3、7、10P151:1、5、6、11

P166:1、4、5、7、9、10、13

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