控制技術(shù)課期末復(fù)習(xí)資料

1、過(guò)程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用?教學(xué)大綱教學(xué)內(nèi)容：第一章 控制系統(tǒng)的根本概念 3 學(xué)時(shí)概述 控制系統(tǒng)的組成 控制系統(tǒng)的方框圖 控制系統(tǒng)的分類 控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及其性能指標(biāo)根本要求： 掌握過(guò)程控制系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、分類及其過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)。重 點(diǎn)： 準(zhǔn)確理解過(guò)程控制系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、分類及其過(guò)渡過(guò)程和性能指標(biāo)。難 點(diǎn)：正確理解過(guò)程控制系統(tǒng)的各組成局部及其作用， 控制系統(tǒng)的兩大類性能指標(biāo) 過(guò) 渡過(guò)程的質(zhì)量指標(biāo)和偏差積分性能指標(biāo)的定義和含義。第二章 過(guò)程裝備控制根底 9 學(xué)時(shí) 被控對(duì)象的特性 單回路控制系統(tǒng) 復(fù)雜控制系統(tǒng) 根本要求： 掌握過(guò)程控制的根底理論知識(shí)，內(nèi)容包括被控對(duì)象特性、簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)和復(fù) 雜

2、控制系統(tǒng)。重 點(diǎn)： 準(zhǔn)確理解被控對(duì)象特性、單回路控制系統(tǒng)和復(fù)雜控制系統(tǒng)的控制根本原理和 結(jié)構(gòu)形式。難 點(diǎn)： 正確理解被控對(duì)象的數(shù)學(xué)描述、特性參數(shù)及其對(duì)控制系統(tǒng)的影響，調(diào)節(jié)器的 調(diào)節(jié)規(guī)律位式、比例、積分、微分的數(shù)學(xué)表達(dá)，比例度、積分時(shí)間、微分時(shí) 間對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的影響及其調(diào)節(jié)規(guī)律的選取，復(fù)雜控制系統(tǒng)串級(jí)、前饋、比 值、選擇性、均勻控制系統(tǒng)的根本原理、主要結(jié)構(gòu)形式及其優(yōu)缺點(diǎn)。第三章 過(guò)程檢測(cè)技術(shù) 14 學(xué)時(shí) 測(cè)量根本知識(shí)誤差根本知識(shí) 壓力測(cè)量 溫度測(cè)量 流量測(cè)量 液位測(cè)量 物質(zhì)成分分析 傳感器概述 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)根本要求： 掌握過(guò)程測(cè)量的根本概念和誤差根本知識(shí)；壓力、溫度、流量、液位、物質(zhì)成分

3、等參數(shù) 的測(cè)量原理、方法及應(yīng)用；新型傳感器的介紹以及計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)。重 點(diǎn)： 準(zhǔn)確理解誤差的根本知識(shí)；各類壓力、溫度、流量、液位、物質(zhì)成分測(cè)量?jī)x 表的根本原理及其應(yīng)用范圍；傳感器的根本概念及組成。難 點(diǎn)： 正確理解壓力、溫度、流量、液位、物質(zhì)成分等參數(shù)的測(cè)量原理。第四章 過(guò)程控制裝置 8 學(xué)時(shí)1變送器2調(diào)節(jié)器3執(zhí)行器 根本要求：掌握過(guò)程控制裝置，包括變送器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器的工作原理和特點(diǎn)。重 點(diǎn)： 準(zhǔn)確理解變送器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器的工作原理和特點(diǎn)。難 點(diǎn)： 正確理解變送器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器的工作原理和特點(diǎn)。第五章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 4.5 學(xué)時(shí) 1概述2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及分類3A/D 與 D

4、/A 轉(zhuǎn)換器 4直接數(shù)字控制系統(tǒng) 5計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 6提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可靠性的措施 根本要求：掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及分類， A/D 、D/A 轉(zhuǎn)換 器，直接數(shù)字控制系統(tǒng)， 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以及提高計(jì)算機(jī)控制可靠 性的措施。重 點(diǎn)：準(zhǔn)確理解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及分類， A/D 、D/A 轉(zhuǎn)換器，直接數(shù)字控制 系統(tǒng)。難 點(diǎn)：正確理解 A/D 、D/A 轉(zhuǎn)換器的工作原理、主要參數(shù)及選擇原那么；直接數(shù)字控 制系統(tǒng)的根本算法及改良算法。第六章 典型過(guò)程控制系統(tǒng)應(yīng)用方案 1.5 學(xué)時(shí) 單回路控制系統(tǒng)的應(yīng)用根本要求： 單回路控制系統(tǒng)的應(yīng)用。重 點(diǎn)： 單回路控制

5、系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)設(shè)計(jì)。難 點(diǎn)： 單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)被控參數(shù)及控制系數(shù)選擇、過(guò)程檢測(cè)控制儀表的選用 。實(shí)驗(yàn)教學(xué)：上水箱液位 PID 整定實(shí)驗(yàn) 4 學(xué)時(shí) 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn) 根本要求：熟悉單回路反響控制系統(tǒng)的組成和工作原理； 分析分別用 P、PI 調(diào)節(jié)時(shí)的過(guò)程圖形曲線； 定性地研究 P、PI 調(diào)節(jié)器的參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。重 點(diǎn)：?jiǎn)位芈贩错懣刂葡到y(tǒng)的組成和工作原理； P、PI 調(diào)節(jié)器的參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。難 點(diǎn)：P、PI 調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定。第一章 控制系統(tǒng)的根本概念1. 什么叫生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化？生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化主要包含了哪些內(nèi)容？答：利用自動(dòng)化裝置來(lái)管理生產(chǎn)過(guò)程的方法稱為生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。主要包含： 自動(dòng)檢

6、測(cè)系統(tǒng)信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)自動(dòng)操縱系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。2. 自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由哪幾個(gè)環(huán)節(jié)組成？自動(dòng)控制系統(tǒng)常用的術(shù)語(yǔ)有哪些？ 答：一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有兩大局部組成： 一局部是起控制作用的全套自動(dòng)控 制裝置，包括測(cè)量?jī)x表，變送器，控制儀表以及執(zhí)行器等；另一局部是自動(dòng)控制 裝置控制下的生產(chǎn)設(shè)備，即被控對(duì)象。自動(dòng)控制系統(tǒng)常用的術(shù)語(yǔ)有：被控變量y被控對(duì)象內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)值的工藝參數(shù)，即需要控制的工藝參數(shù)，如鍋爐汽包的水位，反響溫度；給定值或設(shè)定值ys對(duì)應(yīng)于生產(chǎn)過(guò)程中被控變量的期望值；測(cè)量值ym由檢測(cè)原件得到的被控變量的實(shí)際值；操縱變量或控制變量m受控于調(diào)節(jié)閥，用以克服干擾影響，具體實(shí)現(xiàn)控 制作用的變量稱為操縱

7、變量，是調(diào)節(jié)閥的輸出信號(hào)；干擾f引起被控變量偏離給定值的，除操縱變量以外的各種因素； 偏差信號(hào)e 被控變量的實(shí)際值與給定值之差，即 e=ym - ys 控制信號(hào)u控制器將偏差按一定規(guī)律計(jì)算得到的量。3. 什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)的方框圖？它與工藝流程圖有什么不同？ 答：自動(dòng)控制系統(tǒng)的方框圖上是由傳遞方塊、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)分塊代表系統(tǒng)中 的一個(gè)組成局部， 方塊內(nèi)填入表示其自身特性的數(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。 采用方塊圖可直觀地顯示出系統(tǒng)中各組 成局部以及它們之間的相互影響和信號(hào)的聯(lián)系，以便對(duì)

8、系統(tǒng)特性進(jìn)行分析和研 究。而工藝流程圖那么是以形象的圖形、符號(hào)、代號(hào)，表示出工藝過(guò)程選用的化工 設(shè)備、管路、附件和儀表自控等的排列及連接， 借以表達(dá)在一個(gè)化工生產(chǎn)中物料 和能量的變化過(guò)程，即原料 -成品全過(guò)程中物料和能量發(fā)生的變化及其流向。4. 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，什么是干擾作用？什么是控制作用？?jī)烧哂惺裁搓P(guān)系？ 答：干擾作用是由干擾因素施加于被控對(duì)象并引起被控變量偏離給定值的作用； 控制作用是由控制器或執(zhí)行器作用于被控對(duì)象，通過(guò)改變操縱變量克服干擾作用，使被控變量保持在給定值，兩者的相同之處在于都是施加于被控對(duì)象的作用， 不同之處在于干擾作用是使被控變量偏離給定值，而控制作用是使被控變量接近

9、給定值。5. 什么是閉環(huán)控制？什么是開(kāi)環(huán)控制？定值控制系統(tǒng)為什么必須是一個(gè)閉環(huán)負(fù) 反響系統(tǒng)？答：閉環(huán)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，即操縱變量通過(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)成了一個(gè)閉合回路。開(kāi)環(huán)控制是指控 制器與被控對(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。定值控制系統(tǒng)要求給定值恒定不變， 控制系統(tǒng)的輸出即被控變量應(yīng)穩(wěn)定在與給定值相對(duì)應(yīng)的工藝指標(biāo)上，或在工藝指標(biāo)的

10、上下一定范圍內(nèi)變化，因此需要閉環(huán)控制。另外負(fù)反響其反響信號(hào)的作用方 向與設(shè)定信號(hào)相反，是系統(tǒng)穩(wěn)定工作的根本條件，因此定值控制系統(tǒng)必須是一個(gè) 閉環(huán)負(fù)反響系統(tǒng)。6. 在圖1-11的換熱器出口溫度控制系統(tǒng)中，工藝要求熱物料出口溫度保持為某 一設(shè)定值。試畫出該控制系統(tǒng)的方框圖；方框圖中各環(huán)節(jié)的輸入信號(hào)和輸出 信號(hào)是什么？整個(gè)系統(tǒng)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)又是什么？系統(tǒng)在遇到干擾作用如冷物料流量突然增大 時(shí)，該系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的？答：如下圖為該控制系統(tǒng)的方框圖該控制系統(tǒng)及各環(huán)節(jié)的輸入、輸出信號(hào)如下圖。整個(gè)系統(tǒng)的輸入信號(hào)為：給定 值ys,干擾作用f，輸出為熱物料出口溫度T，當(dāng)冷物料流量增大，那么出口溫度y減

11、小，TT檢測(cè)后所得ym減小，偏差信號(hào) e=ym-ys<0，輸入調(diào)節(jié)器后產(chǎn)生控制信號(hào)u，使執(zhí)行器或調(diào)節(jié)閥加大閥門開(kāi)度，使 溫度T升高，從而實(shí)現(xiàn)控制。7. 圖1-12為貯糟液位控制系統(tǒng)，工藝要求液位保持為某一數(shù)值，1試畫出該系統(tǒng)的方框圖；2指出系統(tǒng)中被控對(duì)象，被控變量，操縱變量，干擾作用各 是什么？qv22該系統(tǒng)中被控變量對(duì)象為貯槽；被控變量為貯槽液位；操縱變量為出水流 量；干擾作用為：進(jìn)水流量，大氣溫度等。8什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)度過(guò)程？在階躍干擾作用下有哪幾種根本形式？其中哪些能滿足自動(dòng)控制的要求，哪些不能，為什么？答：對(duì)于任何一個(gè)控制系統(tǒng)，擾動(dòng)作用是不可防止的，系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后，其

12、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)，即系統(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)度過(guò)程。在階躍干擾作用下，其過(guò)度過(guò)程曲線有： 發(fā)散振蕩過(guò)程等幅振蕩過(guò)程衰減振蕩過(guò)程非振蕩的單調(diào)過(guò)程。其中衰減振蕩和非振蕩的單調(diào)過(guò)程屬于穩(wěn)定的過(guò)渡過(guò)程，能滿足自動(dòng)控制的要求，其它的不能。9. 試畫出衰減比分別為 *1,n=1,n>1,n十 時(shí)的過(guò)度過(guò)程曲線？答：如下圖：nx，單調(diào)過(guò)程10. 表示衰減振蕩過(guò)程的控制指標(biāo)有哪些?答：表示衰減振蕩過(guò)程的控制指標(biāo)有: 最大偏差A(yù)指過(guò)渡過(guò)程中被控變量偏離設(shè)定值的最大值，即被控變量第 一個(gè)波的

13、峰值與給定值的差。 衰減比n過(guò)渡過(guò)程曲線上同方向的相鄰兩個(gè)波峰之比。 回復(fù)時(shí)間(過(guò)渡時(shí)間)ts指被控變量從過(guò)渡狀態(tài)回復(fù)到新的平衡狀態(tài)的時(shí) 間間隔，即整個(gè)過(guò)渡過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間。 差e(x)指過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)被控變量新的穩(wěn)態(tài)值與設(shè)定值之差。 振蕩周期T過(guò)渡過(guò)程的第一個(gè)波峰與相鄰的第二個(gè)同向波峰之間的時(shí)間 間隔，其倒數(shù)稱為振蕩頻率。第二章 過(guò)程裝備控制根底1. 什么是被控對(duì)象的特性？表征被控對(duì)象特性的參數(shù)有哪些？它們的物理意義 是什么？答：所謂被控對(duì)象的特性， 是指當(dāng)被控對(duì)象的輸入變量發(fā)生變化時(shí)， 其輸出變量 隨時(shí)間的變化規(guī)律包括變化的大小，速度，描述被控對(duì)象特性的參數(shù)有放大 系數(shù)K，時(shí)間常數(shù)T和滯后

14、時(shí)間t 。K被控對(duì)象重新到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)的輸出變化量與輸入變化量之比。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)。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，到達(dá)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，被控變量到達(dá) 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 此是對(duì)象的動(dòng)態(tài)參數(shù)。T 滯后時(shí)間 是純滯后T 0時(shí)間和容量滯后T c的總和。 輸入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

15、。 容量滯后一般是因?yàn)槲锪匣?能量的傳遞需要通過(guò)一定的阻力而引起的。滯后時(shí)間 t 也是反映對(duì)象動(dòng)態(tài)特性 的重要參數(shù)。2. 為什么說(shuō)放大系數(shù)是對(duì)象的靜態(tài)特性，而時(shí)間常數(shù)和滯后時(shí)間是動(dòng)態(tài)特性？ 答：放大系數(shù) K 表達(dá)了被控對(duì)象在干擾作用下重新到達(dá)平衡狀態(tài)的性能，是不 隨時(shí)間變化的參數(shù)，所以 K 是被控對(duì)象的靜態(tài)特性參數(shù)。時(shí)間常數(shù)反映了被控 對(duì)象受到輸入作用后， 輸入變量到達(dá)新穩(wěn)態(tài)值的快慢， 它決定了整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程的 長(zhǎng)短，所以是動(dòng)態(tài)特性參數(shù)。滯后時(shí)間也是描述對(duì)象滯后現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)參數(shù)。3. 什么是被控對(duì)象的控制通道？什么是干擾通道？ 答：對(duì)一個(gè)被控對(duì)象來(lái)說(shuō)，輸入量是擾動(dòng)量和操縱變量，而輸出是被控變量。由

16、 對(duì)象的輸入變量至輸出變量的信號(hào)聯(lián)系稱為通道。 操縱變量至被控變量的信號(hào)聯(lián) 系稱為控制通道；擾動(dòng)量至被控變量的信號(hào)聯(lián)系稱為擾動(dòng)通道。4. 在控制系統(tǒng)中，對(duì)象的放大系數(shù)，時(shí)間常數(shù)，滯后時(shí)間對(duì)控制有什么影響？ 答：對(duì)于不同的通道，對(duì)象的特性參數(shù) K， T ，t 對(duì)控制作用的影響是不 同的。對(duì)于控制通道：放大系數(shù) K 大，操縱變量的變化對(duì)被控變量的影響就大，即控制作用對(duì)擾動(dòng)的補(bǔ)償能力強(qiáng)，余差也?。环糯笙禂?shù)K小，控制作用的影響不顯著，被控變量的變化緩慢。但 K太大，會(huì)使控制作用對(duì)被控變量的影響過(guò) 強(qiáng)，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。在相同的控制作用下，時(shí)間常數(shù) T大，那么被控變量的變化比擬緩慢，此時(shí) 對(duì)象比擬平穩(wěn)

17、，容易進(jìn)行控制，但過(guò)渡過(guò)程時(shí)間較大；假設(shè)時(shí)間常數(shù)T 小,那么被控 變量變化速度快，不易控制。時(shí)間常數(shù)太大或太小，在控制上都將存在一定困難， 因此，需根據(jù)實(shí)際情況適中考慮。滯后時(shí)間T的存在，使得控制作用總是落后于被控變量的變化， 造成被控 變量的最大偏差增大，控制質(zhì)量下降。因此，應(yīng)盡量減小滯后時(shí)間T。對(duì)于擾動(dòng)通道：放大系數(shù)K大對(duì)控制不利，因?yàn)楫?dāng)擾動(dòng)頻繁出現(xiàn)且幅度較大時(shí)，被控變量 的波動(dòng)就會(huì)很大，使得最大偏差增大；而放大系數(shù) k小，即使擾動(dòng)較大，對(duì)被控 變量仍然不會(huì)產(chǎn)生多大影響。時(shí)間常數(shù)T大，擾動(dòng)作用比擬平緩，被控變量變化較平穩(wěn)，對(duì)象較易控制。純滯后的存在，相當(dāng)于將擾動(dòng)推遲T0時(shí)間才進(jìn)入系統(tǒng)，并不

18、影響控制系統(tǒng) 的品質(zhì)；而容量滯后的存在，那么將使階躍擾動(dòng)的影響趨于緩和，被控變量的變化 相應(yīng)也緩和些，因此，對(duì)系統(tǒng)是有利的。5. 試從圖2-58某對(duì)象的反響曲線中，表示出該對(duì)象的放大系數(shù)，時(shí)間常數(shù)和滯 后時(shí)間。解：如下圖:k=H( ) H(O)=H( )H(0)x( ) x(0)qviT如下圖，以起始速率變化至新穩(wěn)態(tài)值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間,T=t1 t0， 0 0 , c 如下圖，不存在容量滯后， c 06. 什么是調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律？調(diào)節(jié)器有哪幾種根本控制規(guī)律？ 答：調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律是指調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)隨輸入信號(hào)變化的規(guī)律或是指控制 器的輸出信號(hào)P與輸入偏差信號(hào)e之間的關(guān)系。常用的根本調(diào)節(jié)規(guī)律有：位式

19、，比例，積分，微分等，以及它們的組合控制規(guī)律 如 PI，PD，PID。7. 什么是雙位控制，比例控制，積分控制，微分控制，它們各有什么特點(diǎn)？ 答：位式控制器的輸出只有幾個(gè)特定的數(shù)值，或它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)只有幾個(gè)特定的 位置。最常見(jiàn)的是雙位控制。，它們輸出只有兩個(gè)數(shù)值最大或最小，其執(zhí)行 機(jī)構(gòu)只有兩個(gè)特定的位置開(kāi)或關(guān)。位式控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本錢較低，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，不能使被控變量穩(wěn)定在某一數(shù)值上。 積分控制P是指調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)變化量 與輸入信號(hào)變化量et成比例關(guān) 系： ， -比例放大系數(shù)，比例控制的伏點(diǎn)

20、是反響快，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， 即比例控制不能消除余差， 因此只在對(duì) 被控變量要求不高的場(chǎng)合，才單獨(dú)使用比例控制。 積分控制I:調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的變化量與輸入偏差的積分成正比，即:式中 -積分速度， -積分時(shí)間。積分規(guī)律的特點(diǎn)是控制緩慢，但能消除余差。由 于輸出變化量總要滯后于偏差的變化， 因此不能及時(shí)有效地克服擾動(dòng)的影響， 加 劇了被控變量的波動(dòng)，使系統(tǒng)難以穩(wěn)定下來(lái)，故不單獨(dú)使用積分控制規(guī)律。 微分控制D-指調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的變化量與輸入偏差的變化速度成正比。即 。-微分時(shí)間。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； 由于其輸

21、出只與偏差的變化速度有關(guān)，而與偏差的存在無(wú)關(guān)，因此， 不能克服確 定不變的偏差。故也不單獨(dú)使用。8什么是余差？為什么單純的比例控制不能消除余差積分控制消除余差。 答：余差是指過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)，被控變量新的穩(wěn)態(tài)值與測(cè)定值之差。比例調(diào)節(jié)器的輸出變化量與輸入偏差具有一一對(duì)應(yīng)的比例差系， 要使調(diào)節(jié)器有輸 出，就必須要有偏差存在，因此，比例調(diào)節(jié)控制不能消除余差。積分控制其輸出 信號(hào)的大小不僅與輸入偏差信號(hào)的大小有關(guān)，還取決于偏差存在時(shí)間長(zhǎng)短。只要 有偏差，調(diào)節(jié)器的輸出就不斷變化，偏差存在的時(shí)間越長(zhǎng)，輸出信號(hào)的變化量就 越大，只有存在偏差身先等于的情況下，積分調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)才能相對(duì)穩(wěn)定， 因此積分控制作用

22、是力圖消涂余差。9.為什么積分控制規(guī)律一般不單獨(dú)使用？答：積分控制其輸出變化總是滯后于偏差， 不能及時(shí)有效地克服擾動(dòng)的影響，加 劇了被控變量的波動(dòng)，使系統(tǒng)難以穩(wěn)定下來(lái)， 因此工業(yè)過(guò)程控制中，通常不單獨(dú) 使用積分控制規(guī)律。10 比例、積分、微分、控制分別用什么量表示其控制作用的強(qiáng)弱？并分別說(shuō) 明它們對(duì)控制質(zhì)量的影響。答:比例一一比例度是反映比例控制器的比例控制作用強(qiáng)弱的參數(shù)。比例度越大，表示比例控制作用越弱。減少比例度，系統(tǒng)的余差越小，最大偏差也越短， 系統(tǒng)的穩(wěn)定程度降低；其過(guò)渡過(guò)程逐漸以衰減振蕩走向臨界振蕩直至發(fā)散振蕩。 積分控制一一積分時(shí)間Ti表示積分控制作用強(qiáng)弱的參數(shù)，積分時(shí)間越小，表 示

23、積分控制作用越強(qiáng)。積分時(shí)間 Ti的減少，會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，動(dòng)態(tài)性能 變差，但能加快消除余差的速度，提高系統(tǒng)的靜態(tài)準(zhǔn)確度，最大偏差減小。 微分控制一一微分時(shí)間Td是表示微分控制作用強(qiáng)弱的一個(gè)參數(shù)。如微分時(shí)間 Td越大，表示微分控制作用越強(qiáng)。增加微分時(shí)間 Td，能克服對(duì)象的滯后，改善 系統(tǒng)的控制質(zhì)量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性， 但微分作用不能太大，否那么有可能引起系 統(tǒng)的高頻振蕩。11 試畫出在階躍作用下，比例、比例積分、比例積分微分調(diào)節(jié)器的輸出特征 曲線。AAAtTitt12 比例積分微分調(diào)節(jié)器有什么特點(diǎn)? 答：比例積分微分調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)是： 在比例調(diào)節(jié)的根底上進(jìn)行微分調(diào)節(jié)可提高 系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進(jìn)行積

24、分調(diào)節(jié)可消除余差，所以這種調(diào)節(jié)器既能快速進(jìn)行調(diào)節(jié)， 又能消除余差，具有良好的調(diào)節(jié)性能。 調(diào)節(jié)作用可通過(guò)調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)膮?shù)， 比例 度，積分時(shí)間Ti和微分時(shí)間Td面改變。13在比例積分微分調(diào)節(jié)器中可以調(diào)整的參數(shù)有哪幾個(gè) ?試說(shuō)明調(diào)下整其中一個(gè) 參數(shù)時(shí) ,對(duì)調(diào)節(jié)器的控制作用有什么影響 ?答:在 PID 調(diào)節(jié)器中 ,比例度、積分時(shí)間、微分時(shí)間三個(gè)參數(shù)可以調(diào)整，從而可獲 得較高的控制質(zhì)量。如比例度增大，那么比例控制作用減少弱，當(dāng) 時(shí)， PID 調(diào)節(jié) 器成為積分微分調(diào)節(jié)器，當(dāng) TI 積分時(shí)間 時(shí)， PID 調(diào)節(jié)器成為比例微分控制器， 當(dāng) TD 時(shí)， PID 調(diào)節(jié)器成為 PI 即比例積分控制。14調(diào)節(jié)器參數(shù)整

25、定的目的是什么？工程上常用的整定方法有哪些？ 答：當(dāng)一個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝完成后， 系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)及其被控對(duì)象各通道的特征 不能改變了，而唯一能改變的就是調(diào)節(jié)器的參數(shù)，即調(diào)節(jié)器的比例度 、積分時(shí) 間Ti、微分時(shí)間Td。通過(guò)改變這三個(gè)參數(shù)的大小，就可以改變整個(gè)系統(tǒng)的性能， 獲得較好的過(guò)渡過(guò)程和控制質(zhì)量。 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的目的就是按照己定的控制系 統(tǒng)求取控制系質(zhì)量最好的調(diào)節(jié)器參數(shù)，工程上常用的整定方法有： 經(jīng)驗(yàn)試湊法根據(jù)被控變量的性質(zhì)在己知適宜的參數(shù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi) 選擇一組適當(dāng)?shù)闹底鰹檎{(diào)節(jié)器的參數(shù)值，然后直接在運(yùn)行的系統(tǒng)中，人為地 加上階躍干擾，通過(guò)觀察記錄儀表上的過(guò)渡曲線，并以比例度、積分時(shí)間、 微

26、分時(shí)間對(duì)過(guò)渡曲線的影響為指導(dǎo)，按照某種順序反復(fù)試湊比例度、積分時(shí) 間、微分時(shí)間的大小，直到獲得滿意的過(guò)渡過(guò)程曲線為止。 臨界比例度法首先求取比例作用下的閉環(huán)系統(tǒng)為等幅振蕩過(guò)程時(shí)的比例度和振蕩周期Tk，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出相應(yīng)的調(diào)節(jié)器參數(shù) 衰減曲線法以在純比例下獲得 4：1 衰減振蕩曲線為參數(shù)整定和依據(jù)， 方法同臨界比例度法，獲得 4：1 衰減曲線的 TS、 ，然后求解相應(yīng)的值。15調(diào)節(jié)器控制規(guī)律選擇的依據(jù)是什么？ 答：關(guān)于控制規(guī)律選取可歸納為以下幾點(diǎn)： 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)適用于控制負(fù)荷變化較小的被控變量，如果負(fù)荷變化較大，無(wú) 論選擇哪種調(diào)節(jié)規(guī)律，簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)都很難得到滿意的控制質(zhì)量，此時(shí)，應(yīng) 設(shè)計(jì)

27、選取用復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 在一般的控制系統(tǒng)中，比例控制是必不可少的，當(dāng)廣義對(duì)控制通道時(shí)間常數(shù) 較少，負(fù)荷變化較小，而工藝要求不高時(shí)，可選擇單純的比例規(guī)律，如貯罐 液位，不太重要的壓力等參數(shù)控制。 當(dāng)廣義對(duì)象控制通道時(shí)間常數(shù)較，負(fù)荷變化較小，而工藝要求無(wú)余差時(shí)，可 選用比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律，如管道壓力，流量等參數(shù)的控制。 當(dāng)廣義對(duì)象控制通道時(shí)間常數(shù)較大或容量滯后較大時(shí)，應(yīng)引入微分作用，如 工藝充許消除余差，可選用比例微分調(diào)節(jié)規(guī)律；如工藝要求無(wú)余差時(shí)，那么選 用 PID 調(diào)節(jié)規(guī)律，如溫度，成分， PH 等參數(shù)控制。 如果被控對(duì)象傳遞參數(shù)可用 近似，那么可根據(jù)對(duì)象的可控比 t/T 選擇哪個(gè)調(diào)節(jié) 器的調(diào)節(jié)規(guī)

28、律。當(dāng)t/T時(shí)，選用P或PI;當(dāng) 時(shí)，選PD或PID ;當(dāng) 時(shí)，采 用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)往往不能滿足控制要求，這時(shí)應(yīng)選用復(fù)雜控制系統(tǒng)。16設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，必須確定和考慮哪些方面的問(wèn)題？ 答：設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)， 首先應(yīng)對(duì)被控對(duì)象做全面的了解。 除被控對(duì)象的動(dòng)靜態(tài) 特征外，對(duì)于工藝過(guò)程，設(shè)備等也需要比擬深入的了解;在此根底上，確定正確的控制方案， 包括合理地選擇被控變量與操縱變量， 選擇 適宜的檢測(cè)變送元件及檢測(cè)位置， 選用恰當(dāng)?shù)膱?zhí)行行器， 調(diào)節(jié)器以及調(diào)節(jié)器控制 規(guī)律待，最后將調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定到最正確值。17什么是串級(jí)控制系統(tǒng)？它有什么特點(diǎn)？什么情況下采用串級(jí)控制？ 答：串級(jí)控制系統(tǒng)是由其結(jié)構(gòu)上的特征面

29、得出的。它是由主、 副兩個(gè)控制器串接 工作的，主控制器的輸出作為副控制器的給定值，副控制器的輸出操縱控制閥， 以實(shí)現(xiàn)對(duì)主變量的定值控制。它的特點(diǎn)有：能迅速克服進(jìn)入副回路的干擾。 能改善被控對(duì)象的特征，提高 了系統(tǒng)克服干擾的能力。主回路對(duì)副對(duì)象具有“魯棒性，提高了系統(tǒng)的控制 精度。串級(jí)控制系統(tǒng)主要就用于： 對(duì)象的滯后和時(shí)間常數(shù)很大， 干擾作用強(qiáng)面頻 繁，負(fù)荷變化大，對(duì)控制質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合。兩個(gè)18串級(jí)控制系統(tǒng)中心副回路和主回路各起什么作用？為什么？ 答：在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上， 串級(jí)控制系統(tǒng)是由兩個(gè)串聯(lián)工作的控制器構(gòu)成的雙閉環(huán)控制 系統(tǒng)。一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)在里面，稱為副環(huán)或副回路，在控制系統(tǒng)中起“粗調(diào)的作 用

30、;一個(gè)閉環(huán)在外面，稱為主環(huán)或主回路，用來(lái)完成“細(xì)調(diào)的任務(wù)，以保證被 控變量滿足工藝要求。由于串級(jí)控制系統(tǒng)由兩套檢測(cè)變送器、兩個(gè)調(diào)節(jié)閥、被控對(duì)象和一個(gè)調(diào)節(jié)閥組成，其中兩個(gè)調(diào)節(jié)閥器串聯(lián)起來(lái)工作，前一個(gè)調(diào)節(jié)器的 輸出作為后一個(gè)調(diào)節(jié)器的給定值， 后一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出才送給調(diào)節(jié)閥。 因此一個(gè) 是粗調(diào)，一個(gè)是細(xì)調(diào)。19.圖2-59是聚合釜溫度與流量的串級(jí)控制系統(tǒng)。 說(shuō)明該系統(tǒng)的主、副對(duì)象，主、副變量，主、副調(diào)節(jié)器各是什么? 試述該系統(tǒng)是如何客觀實(shí)現(xiàn)其控制作用？解：該系統(tǒng)的主對(duì)象：聚合釜副對(duì)象：冷卻水進(jìn)口管路主變量：聚合釜溫度副變量：冷卻水流量主調(diào)節(jié)器：溫度調(diào)節(jié)器副調(diào)節(jié)器：流量調(diào)節(jié)器如下圖：冷卻水流量假設(shè)減小

31、，首先由流量檢測(cè)變送，經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥調(diào)整冷卻水閥門開(kāi)度，開(kāi)度增加；同時(shí)由于流量減少使聚合釜由溫度 T升高。從而使溫度穩(wěn)定在工橄要求范圍內(nèi)20 什么是前饋控制系統(tǒng)？應(yīng)用在什么場(chǎng)合？答：前饋控制又稱擾動(dòng)補(bǔ)償，它是測(cè)量進(jìn)入過(guò)程的干擾包括外界干擾和設(shè)定值 變化，并按其信號(hào)產(chǎn)生適宜的控制作用去改變操縱變量，使被控變量維持在設(shè) 定值上。前饋控制主要用于以下場(chǎng)合：干擾幅值大面頻繁，對(duì)被控變量影響劇烈， 單純反響達(dá)不到要求時(shí)；主要干 擾是可測(cè)不可控的變量；對(duì)象的控制通道滯后大，反響控制不即時(shí)，控制質(zhì)量差時(shí)，可采用前饋一反響控制系統(tǒng)，以提高控制質(zhì)量。21. 什么是比值控制系統(tǒng)？它有哪幾種類型？答：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以

32、上的參數(shù)符號(hào)一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)， 稱為比值控制系 統(tǒng)，它主要有定比值控制系統(tǒng)和變比值控制系統(tǒng)。其中定比值系統(tǒng)有三類： 開(kāi)環(huán) 比值控制系統(tǒng)，單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)和雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。22. 選擇性控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是什么？應(yīng)用在什么場(chǎng)合？ 答：選擇性控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是使用選擇器，可以在兩個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出端， 或在幾個(gè)變送器輸出端對(duì)信號(hào)進(jìn)行選擇， 以適應(yīng)不同的工況， 主要應(yīng)用在對(duì)不穩(wěn) 定工況的控制，可以保證生產(chǎn)工藝過(guò)程的平安操作，盡量減少開(kāi)， 停車中的不穩(wěn) 定工況。23. 均勻控制的目的和特點(diǎn)是什么？ 答：均勻控制系統(tǒng)的目的是為了解決前后工序的供求矛盾， 使兩個(gè)變量之間能夠 互相兼顧和協(xié)調(diào)操作。均

33、勻控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是其控制結(jié)果不像其他控制系統(tǒng)那 樣，不是為了使被控變量保持不變可， 而是使兩個(gè)互相聯(lián)系的變量都在允許的范 圍內(nèi)緩慢地變化。第三章 過(guò)程檢測(cè)技術(shù)1. 寫出測(cè)量方程式，以及測(cè)量三要素，并舉例說(shuō)明。答：測(cè)量方程式： 為被測(cè)量， x 為測(cè)量值， u 為測(cè)量單位。測(cè)量過(guò)程三要素為： 測(cè)量單位，測(cè)量方法，測(cè)量?jī)x器與設(shè)備。舉例：如液柱式溫度計(jì)測(cè)量溫度。2. 簡(jiǎn)述直接測(cè)量法與間接測(cè)量法的定義，指出它們的異同及使用場(chǎng)合？ 答：直接測(cè)量法 指被測(cè)量與單位能直接比擬得出比值， 或者儀表能直接顯示出 被測(cè)參數(shù)值的測(cè)量方法； 間接測(cè)量法 通過(guò)測(cè)量與被測(cè)量有一定函數(shù)關(guān)系的其他 物理量， 然后根據(jù)函數(shù)關(guān)系計(jì)

34、算出被測(cè)量的數(shù)值，稱為間接測(cè)量法。 相同之處在 于都是對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中一些物理量的測(cè)量， 都包含測(cè)量三要素。 不同之處在于直接 測(cè)量測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單方便，應(yīng)用廣泛； 間接測(cè)量過(guò)程較復(fù)雜， 只有在誤差較大或缺 乏直接測(cè)量?jī)x表時(shí)才采用。3. 測(cè)量?jī)x表的主要性能指標(biāo)有哪些？傳感器的主要特性有哪些？ 答：測(cè)量?jī)x表的主要性能指標(biāo)有技術(shù)， 經(jīng)濟(jì)及使用三方面的指標(biāo)， 其中技術(shù)方面 的有：誤差，精度等級(jí)，靈敏度，變差，量程，響應(yīng)時(shí)間，漂移等；經(jīng)濟(jì)方面的 有：使用壽命，功耗，價(jià)格等；使用方面的有：操作維修是否方便，運(yùn)行是否可 靠平安，以及抗干擾與防護(hù)能的強(qiáng)弱，重量體積的大小，自動(dòng)化程度的上下等。 傳感器的主要特性有：準(zhǔn)

35、確性，穩(wěn)定性，靈敏性。4. 舉例說(shuō)明系統(tǒng)誤差，隨機(jī)誤差和粗大誤差的含義及減小誤差的方法。 答：系統(tǒng)誤差是由于測(cè)量工具本身的不準(zhǔn)確或安裝調(diào)整得不正確， 測(cè)試人員的分 辨能力或固有的讀數(shù)習(xí)慣， 測(cè)量方法的理論根據(jù)有缺陷或采用了近似公式等原因產(chǎn)生的測(cè)量值與真值的偏差。系統(tǒng)誤差的絕對(duì)值和符號(hào)或者保持不變，或者在條 件變化時(shí)按某一規(guī)律變化。如儀表零位未調(diào)整好會(huì)引起恒值系統(tǒng)誤差。隨即誤差是由于測(cè)量過(guò)程中大量彼此獨(dú)立的微小因素對(duì)被測(cè)值的綜合影響而產(chǎn)生的測(cè)量 值與真值的偏差，其絕對(duì)值和符號(hào)以不可預(yù)料的方式變化。如氣溫的變化。粗大誤差一是由于測(cè)量操作者的粗心，不正確地操作，實(shí)驗(yàn)條件的突變或?qū)嶒?yàn)狀況未 到達(dá)預(yù)想的

36、要求而匆忙實(shí)驗(yàn)等原因造成的明顯地歪曲測(cè)量結(jié)果的誤差。減小誤差的方法：系統(tǒng)誤差：應(yīng)盡量減少或消除系統(tǒng)誤差的來(lái)源。首先檢查儀表本身的 性能是否符號(hào)要求；其次仔細(xì)檢查儀器是否處于正常工作條件，如環(huán)境條件及安裝位置等是否符合技術(shù)要求，零位是否正確；此外還應(yīng)檢查測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量方法 本身是否正確。隨即誤差：由于摩擦，間隙，噪聲等都會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)誤差，因此 首先從結(jié)構(gòu)，原理上盡量防止采用存在摩擦的可動(dòng)局部；采用減小噪聲的裝置， 并采用抗干擾能力強(qiáng)的測(cè)量?jī)x器。對(duì)于粗大誤差應(yīng)端正科學(xué)研究態(tài)度，并認(rèn)真 分析數(shù)據(jù)，剔除壞值。5. 試述絕對(duì)誤差，相對(duì)誤差及引用誤差的定義，舉例說(shuō)明各自的用途。答：絕對(duì)誤差一儀表指示值與被測(cè)

37、變量的真值之間的代數(shù)差，即x x A，可表示儀表根本誤差限：a。相對(duì)誤差一測(cè)量的絕對(duì)誤差與被測(cè)變量的約定真值實(shí)際值之比，即用-100%6%，可表示儀表的根本誤差限與絕對(duì)誤差相比擬，相對(duì)誤差x更能說(shuō)明測(cè)量結(jié)果的精確程度，如溫度升測(cè)量顯示值為57C，時(shí)間溫度為60C， 那么：=57-60=-3 100%5.0%，' 60假設(shè)實(shí)際為30C，測(cè)量顯示值為27C，那么：=-3°C， 100%10.0%，顯然此時(shí)的相對(duì)誤差比前者大。30引用誤差一絕對(duì)誤差與儀表的量程之比，用引用誤差表示的儀表根本誤差限為：q - 100% d%， s如溫度計(jì)的量程為100C，貝U其引用誤差q100%100

38、3%，根據(jù)允許引用誤差值的大小可劃分儀表的精度等級(jí)。6.檢定一只量程為5A的電流表，結(jié)果如下：輸入量/A12345示量/A1.101.983.014.085.02(1) 試求儀表各示值的絕對(duì)誤差，實(shí)際相對(duì)誤差，示值相對(duì)誤差和引用誤差(2) 確定儀表的精度等級(jí)。解： 1-1.102-1.983-3.014.-4.085-5.02絕對(duì)誤差：x x人；相對(duì)誤差：，A0示值相對(duì)誤差：'xx，引用誤差：q Sx所以數(shù)值計(jì)算列表如下:Ao12345X1.101.983.014.085.02x x A00.1-0.020.010.080.02X 入0.1-0.010.00330.020.004X0.

39、091-0.01010.00330.01960.004X q S0.020.0040.0020.040.004儀表的精度等級(jí)Qqmax 2%，故該儀表的精度等級(jí)為27.對(duì)某物理量經(jīng)過(guò)20次測(cè)量，得到如下數(shù)據(jù):324.08324.03324.02324.11324.14324.07324.11324.14324.19324.23324.18324.03324.01324.12324.08324.16324.12324.06324.21324.14分別用3準(zhǔn)那么和肖維耐準(zhǔn)那么判斷有無(wú)粗差，并求該測(cè)量的計(jì)算平均值X，標(biāo)準(zhǔn)差和極限誤差，寫出測(cè)量結(jié)果表達(dá)式1 n解：n=20，平均值X = xin i 1

40、1 20Xi20 i 1324.11 ，剩余誤差：ViXi X ，即:-0.03-0.08-0.0900.03-0.0400.030.080.120.07-0.080.01-0.030.050.01-0.050.10.03標(biāo)準(zhǔn)差max 0.121Vi20.064，標(biāo)限誤差n 1 i 1(1)3準(zhǔn)那么：3 =0.192, Vmax 0.12 3因此該組數(shù)中無(wú)壞值。(2) 肖維耐準(zhǔn)那么：依表3-1可知n=20時(shí)，k =2.24k 0.14336，Vmax 0.12 k ，故該組數(shù)中無(wú)壞值。極限誤差max0.12，測(cè)量結(jié)果:x0 x 324.118. 用一溫度計(jì)測(cè)量某介質(zhì)溫度，40%的讀數(shù)誤差小于0

41、.5，用線性插值法估計(jì)該溫度升的標(biāo)準(zhǔn)差，并計(jì)算誤差小于 0.75的概率。解：( 1)(z)p| x|2 z蘭z=°e2dzz2e 2 dz 1 ，z 0.520.6985z 0.530.7019由此推得0.7時(shí)，z 0.5205由條件知(z)0.4，查概率積分表得:匸e 2 dz0.7時(shí) z=0.5205,0.96 1z 0.5 0.5205，得：(2) z 0.75，得：z 0.781查表得：z 0.78時(shí)，(z) = 2 0.7823 1 =0.5646即誤差小于0.75,概率為0.56469. 現(xiàn)有精度等級(jí)為1.5A級(jí)，2.0B級(jí)和2.5C級(jí)的三塊儀表，測(cè)量范圍分別為0: 10

42、0 °C，50: 550 C和100: 500 C，現(xiàn)需測(cè)量500 C左右的溫度，要求測(cè)量的相對(duì)誤差不超過(guò)2.5%，選用哪塊表適宜？解：根據(jù)測(cè)量范圍，選擇 B，C兩塊表，A表排除。B 表:q=2%=°.02=irmax0.02 550( 50)12 Cmax125000.024 2.4% 2.5%故B表適宜。C 表：q=2.5%=0.025=-maxmax0.025 500 ( 100)15 °C155000.033%2.5%故C表不適宜。綜上所述選用B表即2.0級(jí)，量程 的儀表。10. 檢定一臺(tái)測(cè)量范圍為 的位移測(cè)量?jī)x表，結(jié)果如下:1試畫出上下行程的輸入輸出特性

43、曲線；2求該儀表的線性度以上行曲線為例；位移 /mm 0 0.51.0 1.52.02.53.0 3.5 4.04.55.05.5上行程示值/mm:0 0.340.691.061.411.772.042.452.813.67 4.07 4.37下行程示值/mm：0 0.400.771.141.52 1.902.272.653.023確定該表的回差遲滯誤差解：數(shù)據(jù)：3.72 4.06 4.376.03.203.3854.543.532.521.510.5001234561如下圖，上下行程曲線2 LhmaxYmax2.04 0.7199 360.01995 100%2%3hmaxYmax2.272

44、.0463.8%11 概述膨脹式溫度計(jì)的工作原理與主要特點(diǎn)：答：膨脹式溫度計(jì)是利用物體熱脹冷縮的性質(zhì)來(lái)測(cè)溫的。主要特點(diǎn)：玻璃液體：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量精度高，價(jià)格低廉；測(cè)量上限 和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能遠(yuǎn)傳。雙金屬；結(jié)構(gòu)緊湊，牢固，可靠； 測(cè)量精度較低，量程和使用范圍有限。12熱點(diǎn)偶有那些特點(diǎn)？用普通導(dǎo)線和補(bǔ)償導(dǎo)線作熱電偶的延長(zhǎng)線，效果有何不 同？試證明補(bǔ)償導(dǎo)線的補(bǔ)償作用。tn答：熱電偶的特點(diǎn)有：測(cè)量精度教高，性能穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 易于制造，產(chǎn)品互換性好；將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，便于 信號(hào)遠(yuǎn)傳和象現(xiàn)多點(diǎn)切換測(cè)；測(cè)量范圍廣，可達(dá)200 2000C，形式多樣，適用于各種測(cè)量條件。選用

45、補(bǔ)償導(dǎo)線要 求其在一定溫度范圍內(nèi)與所連接的熱電偶具有相同的熱電 特性，型號(hào)相配，極性連接正確。補(bǔ)償導(dǎo)線的作用證明： 如下圖：回路中電勢(shì)為：E= Eab t，t1 + Ecd t1，t0 由補(bǔ)償導(dǎo)線的性質(zhì)得：Ecd t1,t0 =Eabt1,t0 E= Eab t，t1 + Eab t1，t0 = Eab t，t0 補(bǔ)：用普通導(dǎo)線做熱電偶得延長(zhǎng)線要求引入兩端得溫度相同熱電勢(shì)不同，故一般接熱電偶的冷端，因此冷端溫度依然是現(xiàn)場(chǎng)溫度。 而用補(bǔ)償導(dǎo)線卻可以將冷端溫 度現(xiàn)場(chǎng)溫度分開(kāi)，利于測(cè)量。13用兩只分度號(hào)為K的熱電偶測(cè)量A區(qū)與B區(qū)的溫差，連接方法如圖3 79所示。假設(shè) 1tA 220C0 ， tB 2

46、0C02 tA 200C0， tB 500C°試分別求兩種情況下的示值誤差，并解釋為何與實(shí)際溫差不同 解：查熱電偶分度號(hào)表：K 型熱電偶:20 C 200 C 220 C 500E:0.798mv 8.137mv 8.937mv 20.640mv E=8.938-0.798=8.140mv反查K熱電偶分度號(hào)表:201 C -8.177mv內(nèi)析求得： t=200.075 C(2) E=20.640-8.137=12.503 C反查 K分度號(hào)表:307-12.498 C ; 308-12.539 C內(nèi)析求得: t=307.12 C分析原因：低溫度下熱電勢(shì)與溫度線性關(guān)系較好，高溫時(shí)誤差較大

47、。14. 用分度號(hào)為S的熱電偶與動(dòng)圈儀表構(gòu)成的測(cè)溫系統(tǒng)，冷端補(bǔ)償器的平衡點(diǎn)溫 度在 20C .圖 3-80 中,t=1300 C , t1=80 C ,t2=25 C ,t0=30 C；動(dòng)圈儀表的機(jī) 械零位為0C,試求：(1)儀表的示值溫度是多少；(2)如何處理可使示值與實(shí)際溫 度相符；(3)把補(bǔ)償導(dǎo)線改為銅線時(shí)，示值變?yōu)槎嗌?？?如下圖：z(1)查S型熱電偶的分度號(hào)表：t/ C '13003025E/mv13.1550.173 0.142由 E(t,t0)=E(t,0)-E(t0,0)即 E(1300,30) = E(1300,0)-E(30,0)=13.155-0.173=12.9

48、82mv查表,12.982mv時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為t=1286 C ,即儀表顯示的溫度為1286 C 。(2) 由于補(bǔ)償電橋是在20 C時(shí)平衡的，因此須將儀表的機(jī)械零位預(yù)先調(diào)到20 處，即可使示值與實(shí)際溫度相符。t0 t1 80C。(3) 假設(shè)將補(bǔ)償導(dǎo)線改為銅線，那么，那么 E(1300,80)=E(1300,0)-E(80,0)=13.155-0.502=12.653mv查表12.653mv時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為t=1258.5 C ,即示值變?yōu)?258.5 Co15. 用分度號(hào)為Cu50的熱電阻測(cè)得某介質(zhì)的溫度為 84C，但經(jīng)檢定，該電阻R0=50.4Q ,電阻溫度系數(shù) a =4.28 X 10-3/

49、C .試求介質(zhì)的實(shí)際溫度。解：在-50 C150C的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度是線性關(guān)系：Rt Ro 1 t to查得他 t = 84°C 時(shí) R= 67.97 Q刖 67.9750.41 4.28 10 3 t 0即：t 81.5C016. 用U型管壓力計(jì)封液為水銀測(cè)溫度管道中水的壓力。壓力計(jì)在管道下面1.5M 至肘管端口處，壓力計(jì)同大氣一側(cè)肘管內(nèi)水銀面距口80mm兩管水銀面高度h=140mm求水的表壓力Pa解：如下圖：1-1截面壓力相等，即：P/K水 g(hi h2 h3)= Pa水銀gh3表壓P表 Pk Pa7水艮 gh3水 g h1 h2 h33313.6 109.8 0.14 1

50、 109.81.5 0.08 0.141803.2 Pa17四個(gè)應(yīng)變片R1, R2在上面，R3,R4 在下 面如圖3-81所示貼于梯形片簧，片簧以懸臂形 式固定。1畫出應(yīng)變片接成直流氣橋形式的電路圖；2當(dāng)片簧受力P的作用時(shí)，貼片處產(chǎn)生350卩£的應(yīng)變，供橋電壓10V,R R2 Rs R4 R，應(yīng)變片靈敏系數(shù)為2,求電橋輸出參考：化工測(cè)量及儀表范玉文主編P31Q R-R2R3R4 RUoR2 Ri4R2(R2R4u R-R2R4R3-(1 2 4 3)4R18.液體式壓力計(jì)有哪些主要類型？試分析其誤差答：液柱式壓力計(jì)主要有：U型管壓力計(jì)，單管壓力計(jì)和微壓力計(jì)。以U型管壓力計(jì)：誤差產(chǎn)生主

51、要有以下幾方面： a讀數(shù)誤差，消除視察。b溫度 變化產(chǎn)生液體p變化，產(chǎn)生測(cè)量誤差，故須修正。c安裝誤差：當(dāng)U型管安裝 不直時(shí)會(huì)產(chǎn)生安裝誤差。d毛細(xì)現(xiàn)象，修正19 試述彈簧管壓力計(jì)彈簧管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與測(cè)壓原理。答：彈簧管壓力計(jì)由彈簧管壓力感應(yīng)元件和放大指示機(jī)構(gòu)兩局部組成，前者是彎成圓弧狀的空心管子，一端固定(作為壓力輸入端)；另一端自由，作為位移輸 出端，接放大指示機(jī)構(gòu)。其它是由拉桿，齒輪及指針組成。測(cè)壓原理：在彈性范圍內(nèi)，彈簧管自由端的位移與被測(cè)壓力之間近似線性關(guān)系， 即通過(guò)測(cè)量自由端的位移，可直接測(cè)得相應(yīng)的被測(cè)壓力大小。20 被測(cè)壓力在范圍0.71MPa內(nèi)波動(dòng)，要求測(cè)量的絕對(duì)誤差不得超過(guò)0.02

52、MPa,試選定彈簧管壓力的量程和精度等級(jí)。 可供選用的壓力計(jì)量程系列為：0 0.6MPa; 02.5MPa.maxM min1s32 s30.71s 2.1MPas 1.5MPa應(yīng)選用01.6MPa精度等級(jí)：max應(yīng)選用精度等級(jí)為0.02100%1.2501.6MPa的儀表。21 轉(zhuǎn)子流量計(jì)顯示流量的形式有幾種，是如何分度的。答：轉(zhuǎn)子流量計(jì)顯示流量的形式有 3種，一種是玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)，其錐型管是電 玻璃制成，并在管壁標(biāo)有流量刻度，直接根據(jù)轉(zhuǎn)子的高度進(jìn)行讀數(shù)；另一類為電 運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)，即將轉(zhuǎn)子的位移信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)；另一種為氣動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)子 流量，將轉(zhuǎn)子的位移信號(hào)變?yōu)閴毫π盘?hào)，進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送。2

53、2 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有哪幾局部組成，對(duì)各局部有哪些要求？答：標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有：節(jié)流元件，取壓裝置和前、后管道三局部組成。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流 裝置的設(shè)計(jì)、加工、安裝和使用都有規(guī)定的技術(shù)要求， 規(guī)定和數(shù)據(jù)，可參見(jiàn)GB/T 262423 試比擬節(jié)流裝置與轉(zhuǎn)子流量計(jì)在工作原理與使用特點(diǎn)上的異同點(diǎn)。答：工作原理使用特點(diǎn)節(jié)流裝置利用節(jié)流元件前后的差壓與流速之間的關(guān) 系，獲得被測(cè)流量的大小使用已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化， 使用范圍：管徑為501000mm測(cè)量范圍 1.5100000m3/h,但使用 產(chǎn)生的壓力損失大，精度± 1 2%轉(zhuǎn)子 流量 計(jì)基于力平衡原理，利用錐形管內(nèi)的轉(zhuǎn)子把流 體的流速轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的位移，進(jìn)而獲得被測(cè)

54、 流量的大小。相同點(diǎn)：都是測(cè)流速然后得流量。使用已系列化，測(cè)量時(shí)假設(shè) 介質(zhì)變化，應(yīng)修正，可測(cè) 小流量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修 方便，壓力損失小。缺點(diǎn)： 機(jī)械傳逆信號(hào)，儀表性能 和準(zhǔn)確度難以提高，轉(zhuǎn)子 易卡死，測(cè)量管徑范圍 4150mm測(cè)量范圍： 0.0013000m3/h,精度土 12.5%24 從渦輪流量計(jì)得根本原理分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，輸出信號(hào)方法和使用要求。答：渦輪流量計(jì)得根本原理：流體對(duì)置于管內(nèi)渦輪得作用力，使渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)速度在一定流速范圍內(nèi)與管內(nèi)流體得流速成正比。其結(jié)構(gòu)主要由：渦輪、導(dǎo)流器、磁電轉(zhuǎn)換裝置，外殼以及信號(hào)放大電路等局部組成。輸出信號(hào)方法：將葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)得轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)電信號(hào)輸出， 經(jīng)進(jìn)一步放大整形 后獲得分撥信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)和單位換算可得到積累流量； 通過(guò)頻率一一 電流轉(zhuǎn)換單元可得到瞬時(shí)流量。使用要求：僅適用潔凈得被測(cè)介質(zhì)，通常在渦 輪前要安裝過(guò)濾裝置；流量計(jì)前后需由一定的直管段長(zhǎng)度， 流量計(jì)的轉(zhuǎn)換系數(shù)？ 一般在常溫下用水標(biāo)定的，當(dāng)介質(zhì)的密度和粘度發(fā)生變化時(shí)需重新標(biāo)定或進(jìn) 行補(bǔ)償。25.：流體為過(guò)熱蒸汽，工作壓力