化工儀表及自動(dòng)化復(fù)習(xí)總結(jié)

1、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

2、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)和開環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng).TCTT蒸汽冷物料熱物料閉環(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. （a）控制器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送擾動(dòng)被控變量設(shè)定值

3、（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

4、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。FT控制裝置開環(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。控制裝置（a）按設(shè)定值進(jìn)行控制的開環(huán)系統(tǒng) （b）按擾動(dòng)進(jìn)行控制的開環(huán)系統(tǒng)圖1-2 開環(huán)控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)開環(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

5、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z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

6、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

7、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）

8、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

9、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？7：12：15：給定值形式不同，自動(dòng)控制系統(tǒng)可分哪幾類？n 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，

10、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410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

11、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

12、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

13、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

14、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 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。或當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量達(dá)到新

15、的穩(wěn)態(tài)值的632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)間和容量滯后的總和。 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

16、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。 68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n 一、放大系數(shù)K

17、將流量Q1的變化Q1看作對(duì)象的輸入，而液位h的變化h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。 或 K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)間傳遞滯后又叫純滯后，一般用0表示。0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開始變化很慢，后來(lái)才逐漸加快，最后又變慢直至逐漸接

18、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真P絕P絕大氣壓力線絕對(duì)壓力

19、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。3何謂儀表的相對(duì)百分誤差和允許的相對(duì)百分誤差？相對(duì)百分誤差允許誤差說(shuō)的“絕對(duì)誤差”指的是絕對(duì)誤差中的最大值max。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

20、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

21、。(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。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

22、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：可見(jiàn)，由于溫度的變化，導(dǎo)致了金屬導(dǎo)體電

23、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。+ +_ _+_ AB圖2-2 熱電偶測(cè)溫原理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)tto)。這樣，就可以用圖315(b)作為(a)的等效電路，其中，為熱偶絲的等效電阻。在此閉合回路中總的熱電勢(shì)為：當(dāng)A、B材料確定后，熱電勢(shì)是接點(diǎn)溫度t和的函數(shù)之差。若一端溫度保持不變，即為常數(shù)，則熱

24、電勢(shì)就成為另一端溫度t的單值函數(shù)了。若t就是被測(cè)溫度，那么只要測(cè)出熱電勢(shì)的大小，就能判斷測(cè)溫點(diǎn)溫度的高低。這就是利用熱電現(xiàn)象來(lái)測(cè)量溫度的原理。一個(gè)例題：檢定一塊1.5級(jí)刻度為0100Pa的壓力表,發(fā)現(xiàn)在50 Pa處的誤差最大,為1.4 Pa,其它刻度處的誤差均小于1.4 Pa,問(wèn)這塊壓力表是否合格?解 該表的最大引用誤差為所以,這塊壓力表合格.概念：（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)表的指示值之差稱為絕對(duì)誤差，即標(biāo)準(zhǔn)表的指示值稱作為標(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

25、）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：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)。如用表示相對(duì)百分誤差，則式中 最大絕對(duì)誤差；儀表的測(cè)量上限；儀表的測(cè)量下限。（4）儀表的允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的允越小，表示儀表的精確度越高。將儀表的允許相對(duì)

26、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；為指針的線位移或角位移；x為引起所需的被測(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。 霍爾電勢(shì)可用下式表示 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

27、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320mA，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)順?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?。ㄔ黾樱?，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

28、”。 （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)

29、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，即式中z測(cè)量值信號(hào)；x給定值信號(hào)lf是指某種函數(shù)關(guān)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

30、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)。 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，式中比例放大系數(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

31、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： 式中積分比例系數(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： 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)，

32、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 式中丁微分時(shí)間。 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： 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)。1

33、1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構(gòu)成原理（不同點(diǎn)）數(shù)字技術(shù)模擬技術(shù)所用器件（相同點(diǎn)|）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為基本部

34、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。o 執(zhí)行機(jī)構(gòu)n 執(zhí)行器的推動(dòng)裝置。o 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)。o 活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)：氣壓推動(dòng)活塞并帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)。o 控制機(jī)構(gòu)n 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?？刂崎y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

35、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)開度（或相對(duì)位移）之間的關(guān)系，即式中相對(duì)流量是控制閥某一開度時(shí)的流量Q與全開時(shí)的流量之比。相對(duì)開度是控制閥某一開度時(shí)的閥桿行程了與閥桿總行程之比。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，閥逐漸打開的稱為氣開式，反之稱為氣關(guān)式。氣開、氣關(guān)式的選擇主

36、要是由工藝生產(chǎn)上安全條件決定的。一般來(lái)講，閥全開時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備比較危險(xiǎn)的選氣開式；閥全關(guān)時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備比較危險(xiǎn)的應(yīng)選氣開式；或：氣開閥與氣關(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，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

37、為： 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

38、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