過控自動(dòng)化考前復(fù)習(xí)

第一章閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)有什么不同？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。操縱變量通過被控對(duì)象去影響被控變量，而被控變量又通過自動(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。開環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器與被控對(duì)象之間只有順向控制而沒有反向聯(lián)系的自動(dòng)控制系統(tǒng)。即操縱變量通過被控對(duì)象去影響被控變量，但被控變量并不通過自動(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。自動(dòng)控制系統(tǒng)怎樣構(gòu)成？各組成環(huán)節(jié)起什么作用？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，它包括檢測(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。檢測(cè)元件及變送器來感受被控變量的變化并將它轉(zhuǎn)換成一種特定的信號(hào)?？刂破鲗z測(cè)元件及變送器送來的測(cè)量信號(hào)與工藝上需要保持的設(shè)定值信號(hào)進(jìn)行比較得出偏差，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)律講行運(yùn)算后，將運(yùn)算結(jié)果用特定的信號(hào)發(fā)送給執(zhí)行器。執(zhí)行器根據(jù)控制器送來的信號(hào)值相應(yīng)地改變流人（或流岀）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。試分別說明什么是被控對(duì)象、被控變量、給定值、操縱變量。被控對(duì)象是對(duì)象的輸岀被控變量是生產(chǎn)過程中所要保持恒定的變量給定值是工藝上希望保持的被控變量數(shù)值操縱變量是具體實(shí)現(xiàn)控制作用的變量什么叫負(fù)反饋？它在自動(dòng)控制系統(tǒng)中有什么意義？把系統(tǒng)（或環(huán)節(jié)）的輸岀信號(hào)直接或經(jīng)過一些環(huán)節(jié)重新引回到輸人端的做法叫做反饋。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，這種反饋叫做負(fù)反饋。當(dāng)被控變量y受到干擾的影響而升高時(shí)，負(fù)反饋使負(fù)反饋信號(hào)z升高，經(jīng)過比較到控制器的偏差信號(hào)e降低，此時(shí)控制器發(fā)岀信號(hào)而使控制閥的開度發(fā)生變化，變化的方向?yàn)樨?fù)，從而使被控變量下降回到給定值X,這樣就達(dá)到了控制的目的。什么是控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)？為什么說研究動(dòng)態(tài)比研究靜態(tài)更為重要？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)稱為控制系統(tǒng)的靜態(tài)。系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)和信號(hào)都處于變動(dòng)狀態(tài)稱為控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。在生產(chǎn)過程中，干擾是客觀存在的，是不可避免的。這些干擾是破壞系統(tǒng)平衡狀態(tài)引起被控變量發(fā)生變化的外界因素。在一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行正常工作時(shí)，總是處于波動(dòng)不止、往復(fù)不息的動(dòng)態(tài)過程中，時(shí)刻都有干擾作用于控制系統(tǒng)破壞正常的工藝生產(chǎn)狀態(tài)，既而就需要通過自動(dòng)化裝置不斷地施加控制作用去對(duì)抗或抵消干擾作用的影響。什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程？它有哪些基本形式？哪些過渡過程能基本滿足控制要求？系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)過渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)的過程，稱為系統(tǒng)的過渡過程。過渡過程曲線有：①等幅振蕩過程；；②衰減振蕩過程；③非周期衰減過程；④發(fā)散振蕩過程非周期衰減過程和衰減振蕩過程是穩(wěn)定過程，能基本滿足控制要求。但由于非周期衰減過程中被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的進(jìn)程過于緩慢，致使被控變量長(zhǎng)時(shí)間偏離設(shè)定值，所以一般不采用。只有當(dāng)生產(chǎn)工藝不允許被控變量振蕩時(shí)才考慮采用這種形式的過渡過程。某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定的操作溫度為(900±W)°C?？紤]安全因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80°C?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度定值控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如圖1-13所示。試求最大偏差、衰減比和振蕩周期等過渡過程品質(zhì)指標(biāo)，并說明該控制系統(tǒng)是否滿足題中的工藝要求。最大偏差 A=950-900=50°C衰減比 第一個(gè)波峰值B=950-908=42C第二個(gè)波峰值B'=918-908=10C衰減比n=42:10=4.2振蕩周期 T=45-9=36min余差 C=908-900=8C過渡時(shí)間為47min。由于最大偏差為50C,不超過80C,故滿足題中關(guān)于最大偏差的工藝要求。衰減振蕩過程的品質(zhì)指標(biāo)主要有：最大偏差、衰減比、余差、過渡時(shí)間、振蕩周期(或頻率)第二章什么是被控對(duì)象特性？為什么研究對(duì)象特性？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)象的輸人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控制通道對(duì)被控變量的影響，和擾動(dòng)作用通過擾動(dòng)通道對(duì)被控變量的影響。系統(tǒng)的控制質(zhì)量和組成系統(tǒng)的每一個(gè)環(huán)節(jié)的特性都有密切的關(guān)系，特別是被控對(duì)象的特性對(duì)控制質(zhì)量的影響很大。什么是被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型？靜態(tài)數(shù)學(xué)模型和動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型有什么區(qū)別？定量地表達(dá)對(duì)象輸人輸出關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，稱為該對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。靜態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是對(duì)象在靜態(tài)時(shí)輸入量和輸出量之間的關(guān)系；動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是對(duì)象在輸入量改變之后輸出量的變化情況。穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型是動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型在對(duì)象達(dá)到平衡時(shí)的特例。3簡(jiǎn)述建立對(duì)象數(shù)學(xué)模型的主要方法。一是機(jī)理分析法。二是實(shí)驗(yàn)測(cè)取法(包括階躍反應(yīng)曲線法和矩形脈沖法)。以上兩種方法又稱機(jī)理建模和實(shí)驗(yàn)建模，將以上兩種方法結(jié)合起來，稱為混合建模。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？放大系數(shù)K反映的是對(duì)象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸人之間的關(guān)系，它是描述對(duì)象靜態(tài)特的參數(shù)。放大系數(shù)K越大就表示對(duì)象的輸入量有一定的變化時(shí)，對(duì)輸入量的影響越大。時(shí)間常數(shù)T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,是反映被控變量變化快慢的參數(shù)，它是對(duì)象的一個(gè)重要的動(dòng)態(tài)參數(shù)。時(shí)間常數(shù)T越大表示對(duì)象受到干擾的作用后被控變量變化的越慢，到達(dá)新的穩(wěn)定值所需要的時(shí)間越長(zhǎng)。滯后時(shí)間T是指對(duì)象在受到輸入作用后，被控變量不能立即而迅速地變化這種現(xiàn)象的參數(shù)。它是反映對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的重要參數(shù)。自動(dòng)控制系統(tǒng)中滯后的存在不利于控制，影響控制質(zhì)量。造成純滯后和容量滯后的原因？各對(duì)控制過程有什么影響？對(duì)象的純滯后是由于介質(zhì)的輸送和熱的傳遞需要一段時(shí)間引起的。在控制通道，如果存在純滯后，會(huì)使控制作用不及時(shí)，造成被控變量的最大偏差增加，控制質(zhì)量下降，穩(wěn)定性降低。在擾動(dòng)通道，如果存在純滯后，相當(dāng)于將擾動(dòng)推遲一段時(shí)間才進(jìn)入系統(tǒng)，并不影響控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。對(duì)象的容量滯后一般是由于物料或能量的傳遞需要通過一定的阻力而引起的。容量滯后增加，會(huì)使對(duì)象的時(shí)間常數(shù)T增加。在控制通道，T大，會(huì)使控制作用對(duì)被控變量的影響來得慢，系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。T小，會(huì)使控制作用對(duì)被控變量的影響來得快，系統(tǒng)的控制質(zhì)量有所提高，但時(shí)間常數(shù)不能太大或太小，且各環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)要適當(dāng)匹配，否則都會(huì)影響控制質(zhì)量亠在擾動(dòng)通道，如果容量滯后增加，擾動(dòng)作用對(duì)被控變量的影響比較平穩(wěn)，一般是有利于控制的。已知一個(gè)對(duì)象為具有純滯后的一階特性，其時(shí)間常數(shù)為5，放大系數(shù)為10，純滯后時(shí)間為2。試寫出描述該對(duì)象的微分方程；求出描述該對(duì)象的傳遞函數(shù)解(1)該對(duì)象的微分方程式數(shù)學(xué)模型為5"卩"*2)+y(t+2)=10x(t)dt式中y表示輸出變量，x表示輸入變量。(2)將式［1］在零初始條件下，兩端都取拉普拉斯變換，則有5sY(s)e2s+Y(s)e2s=10X(s)則對(duì)象的傳遞函數(shù)為

Y(s)X(s)10Y(s)X(s)105s+1e2s第三章什么是測(cè)量誤差，測(cè)量誤差的表示方法有哪兩種，各其意義？由儀表讀得的被測(cè)值與被測(cè)量真值之間總是存在一定的差距，這一差距稱為測(cè)量誤差。表示方法：絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差絕對(duì)誤差是指儀表指示值和被測(cè)量的真值之間的差值。由于無法測(cè)得真值，故A=x-x0兀：被校表的讀數(shù)值，x0:標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)值相對(duì)誤差是指絕對(duì)誤差與指示值的比。x-x2.儀表的相對(duì)百分誤差相對(duì)誤差是指絕對(duì)誤差與指示值的比。x-x2.儀表的相對(duì)百分誤差§=測(cè)量范圍上限值A(chǔ)max-測(cè)量范圍下限值x100%儀表允許的最大絕對(duì)誤差值儀表允許的最大絕對(duì)誤差值允許的相對(duì)百分誤差§=± x100%3?什么叫壓力？表壓力?壓別真空度范圍之間的關(guān)系？壓力是指均=垂直地作用在單p面積上的力。表壓絕對(duì)壓力—大氣壓力P=PP真空度大氣壓力—絕對(duì)壓力4.彈簧管壓力計(jì)的測(cè)壓原理是什么？及其組成和測(cè)壓過程。P50彈簧管壓力計(jì)時(shí)利用各種形式的彈性元件，在被測(cè)介質(zhì)壓力的作用下，使彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測(cè)壓儀表。組成：（1）彈性元件，包括彈簧管、膜片、波紋管。（2）彈簧管壓力表過程：當(dāng)通入被側(cè)的壓力P后,由于橢圓形截面在壓力P的作用下，將趨于圓形，而彎成圓弧形的彈簧管也隨之產(chǎn)生向外挺直的擴(kuò)張變形。由于變形，使彈簧管的自由端B產(chǎn)生位移。輸入壓力P越大，產(chǎn)生的變形也越大。由于輸入壓力與彈簧管的自由端B的位移成正比，所以只要測(cè)得B點(diǎn)的位移量就能反映出壓力P的大小?；魻柶綁毫鞲衅魇侨绾卫没魻栃?yīng)實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量的?利用霍爾元件將由壓力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。選定霍爾元件，并使電流保持恒定，則在非均勻磁場(chǎng)中，霍爾元件所處的位置不同，所受到的磁感應(yīng)強(qiáng)度也將不同，由此可得到與位移成比例的霍爾電勢(shì)，實(shí)現(xiàn)位移-電勢(shì)的線性轉(zhuǎn)換。當(dāng)被測(cè)壓力引入后，在被測(cè)壓力的作用下，彈簧管自由端產(chǎn)生位移，因而改變了霍爾片在非均勻磁場(chǎng)中的位置，使所產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)與被測(cè)壓力成比例。P42電容式壓力傳感器的工作原理是什么？有何特點(diǎn)。電容式壓力傳感器是先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進(jìn)行測(cè)量的。當(dāng)被測(cè)壓力p1、p2分別加于左右兩側(cè)的隔離膜片時(shí)，通過硅油將壓差傳遞到測(cè)量膜片上，使其向壓力小的一側(cè)彎曲變形，引起中央動(dòng)極板與兩邊固定電極間的距離發(fā)生變化，因而兩電極的電容量不再相等，而是一個(gè)增大，另一個(gè)減小，電容的變化量通過引線傳至測(cè)量電路，通過測(cè)量電路的檢測(cè)和放大，輸出一個(gè)4?20mA的直流電信號(hào)。特點(diǎn)：過載后恢復(fù)性好，尺寸緊湊，密封性與抗震性好，測(cè)量精度較好。如果某反應(yīng)器最大壓力為0.8MPa，允許最大絕對(duì)誤差為0.01MPa。現(xiàn)用一臺(tái)測(cè)量范圍為0?1.6MPa,精度為1級(jí)的壓力表來進(jìn)行測(cè)量,問能否符合工藝上的誤差要求？若采用一臺(tái)測(cè)量范圍為0?1.0MPa,精度為1級(jí)的壓力表，問能符合誤差要求嗎？試說明其理由解：測(cè)量范圍為0?1.6MPa，精度為1級(jí)的壓力表的允許最大絕對(duì)誤差為(1.6—0)x1%=0.016(MPa)已經(jīng)超出了工藝上允許的最大絕對(duì)誤差，故不能符合工藝上的誤差要求。若采用一臺(tái)測(cè)量范圍為0?1.0MPa，精度為1級(jí)的壓力表，這時(shí)允許的最大絕對(duì)誤差為(1.0—0)x1%=0.01(MPa)故能符合工藝上的誤差要求。8?某壓力表的測(cè)量范圍為0~1MPa,精度等級(jí)為1級(jí)，試問此壓力表允許的最大絕對(duì)誤差是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為0?508MPa,試問被校壓力表在這一點(diǎn)是否符合1級(jí)精度，為什么？解：最大絕對(duì)誤差A(yù)=(1-0)x1%=0.01(MPa)max在0.5MPa處，校驗(yàn)得到的絕對(duì)誤差為0.508-0.5=0.008(MPa)，此值小于該壓力表的允許最大絕對(duì)誤差，故在這一校驗(yàn)點(diǎn)符合1級(jí)精度9?壓力計(jì)安裝時(shí)要注意什么問題？p48應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方安裝地點(diǎn)應(yīng)避免震動(dòng)和高溫的影響測(cè)量蒸汽壓力時(shí)，應(yīng)加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測(cè)壓元件接觸；對(duì)于有腐蝕性介質(zhì)的壓力測(cè)量，應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離罐。(針對(duì)被測(cè)介質(zhì)的不同性質(zhì)要采取相應(yīng)的防熱、防腐、防凍、防堵等措施)壓力計(jì)的連接處，應(yīng)根據(jù)被測(cè)壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，作為密封墊片，以防泄漏。當(dāng)被測(cè)壓力較小，而壓力計(jì)與取壓口又不在同一高度時(shí)，對(duì)由此高度而引起的測(cè)量誤差應(yīng)按Ap=±Hpg進(jìn)行修正。式中H為高度差，p為導(dǎo)壓管中介質(zhì)的密度，g為重力加速度。6.為安全起見，測(cè)量高壓的壓力計(jì)除選用有通氣孔的外，安裝時(shí)表殼應(yīng)向墻壁或無人通過之處，以防發(fā)生意外。10?什么叫節(jié)流現(xiàn)象？流體經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)為什么會(huì)產(chǎn)生靜壓差？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。流體經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，由于流速發(fā)生變化，使流體的動(dòng)能發(fā)生變化，根據(jù)能量守恒定律，動(dòng)能的變化必然引起靜壓能變化，所以在流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生靜壓差。11.試述差壓式流量計(jì)測(cè)量流量的原理。并說明哪些因素對(duì)差壓式流量計(jì)的流量測(cè)量有影響？差壓式(也稱節(jié)流式)流量計(jì)是基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的由于流量基本方程是在一定的條件下推導(dǎo)而得的，這些條件包括節(jié)流裝置的形式、尺寸、取壓方式以及流體的工藝條件(密度、溫度、壓力、雷諾數(shù)等)，當(dāng)以上這些條件改變時(shí)都會(huì)影響流量的測(cè)量。12?橢圓齒輪流量計(jì)的工作原理是什么？為什么齒輪旋轉(zhuǎn)一周能排出4個(gè)半月溶劑的液體體積？p59

旋渦流量計(jì)的工作原理及特點(diǎn)p61漩渦流量計(jì)是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測(cè)量流體流量的儀表。質(zhì)量流量計(jì)分為直接式質(zhì)量流量計(jì)和間接式質(zhì)量流量計(jì)。什么是液位測(cè)量時(shí)的零點(diǎn)遷移問題，怎樣進(jìn)行遷移，其實(shí)質(zhì)是什么？p68電容式物位計(jì)的工作原理？p69熱電偶的熱電特性與哪些因素有關(guān)？熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用是什么？在選擇使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)需要注意什么問題？由熱電偶測(cè)溫原理知道，只有當(dāng)熱電偶冷端溫度保持不變時(shí)，熱電勢(shì)才是被測(cè)溫度的單值函數(shù)。茬實(shí)際應(yīng)用中，由于熱電偶的工作端與冷端離得很近，而且冷端又暴露在空間，易受到周圍環(huán)境溫度波動(dòng)的影響，因而冷端溫度難以保持恒定。當(dāng)然也可以把熱電偶做得很長(zhǎng)，使冷端遠(yuǎn)離工作端，但是這樣做會(huì)多消耗許多貴重金屬材料。解決這一問題的方法是采用一種專用導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸出來，這種專用導(dǎo)線稱為“補(bǔ)償導(dǎo)線”。在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，要注意型號(hào)相配，極性不能接錯(cuò)，熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接端所處的溫度不應(yīng)超過100°C。熱電偶的類型及所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶名稱^9^銠10-^9鎳鎘-鎳鋁鎳鉻-熱電偶名稱^9^銠10-^9鎳鎘-鎳鋁鎳鉻-銅鎳材料■銅■銅正極—色紅紅負(fù)極鎳鉻材料銅鎳銅鎳銅鎳顏色■綠

藍(lán)銅鎳銅-銅鎳銅鎳20.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？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在0C的情況下得到的，而操作室的溫度往往高于0C且是不恒定的，這時(shí)，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)必然減小，測(cè)量值也隨著溫度變化而變化，故測(cè)量結(jié)果會(huì)產(chǎn)生誤差。所以要將冷端溫度保持為0C冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ?1)冷端溫度保持為0C的方法；(2)冷端溫度修正方法；⑶校正儀表零點(diǎn)法；(4)補(bǔ)償電橋法；(5)補(bǔ)償熱電偶法。21?熱電阻的測(cè)溫原理，常用熱電阻的種類，％各為多少？熱電阻的溫度計(jì)是利用金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而變化的特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的，把溫度的變化通過測(cè)溫元件---熱電阻轉(zhuǎn)換為電阻值的變化來測(cè)量溫度的。種類：鉑電阻和銅電阻，R0各有兩種，一種是R0=50,R0=100(R0為0C時(shí)的電阻值)有一臺(tái)DDZ-III型兩線制差壓變送器，已知其測(cè)量范圍為20~100kPa，當(dāng)輸人信號(hào)為40kPa和70kPa時(shí)，變送器的輸出信號(hào)分別是多少？解當(dāng)輸入為40kPa時(shí)，其輸出為

20-4I= (40-20)+4=8(mA20-40100-20當(dāng)輸入為70kPa時(shí)，其輸出為I= 20-4(70-20)+4=14(mA)0100-20圖3-15所示的液位測(cè)量系統(tǒng)中采用雙法蘭差壓變送器來測(cè)量某介質(zhì)的液位。已知介質(zhì)液位的變化范圍％=0~950mm介質(zhì)密度p=120Okgm?，兩取壓口之間的高度差H=1200mm變送器毛細(xì)管中填充的硅油密度為p=950kgmP，試確定變送器的量程和遷移量。Di1h圖3-15液位測(cè)量系統(tǒng)解Ap =hpg=0.95x1200x9.81=11183.4(Pa)maxmax因此變送器量程可選0~16kPa。負(fù)遷移量為Hp店=1.2x950x9.81=11183.4(Pa)24?用K熱電偶測(cè)某設(shè)備的溫度，測(cè)得的熱電勢(shì)為20mV,冷端(室溫)為25°C,求設(shè)備的溫度？如果改用E熱電偶來測(cè)溫時(shí)，在相同的條件下，E熱電偶測(cè)得的熱電勢(shì)為多少？解⑴當(dāng)熱電勢(shì)為20mV時(shí)，此時(shí)冷端溫度為25C,即E(t,t)=20mV0查表可得 E(t,0)=E(25,0)=1mV0因?yàn)?E(t,0)=E(t,t)+E(t,0)=20+1=21mV00由此電勢(shì)，查表可得t=509C,即設(shè)備溫度為509Co(2)若改用E熱電偶來測(cè)溫時(shí)，此時(shí)冷端溫度仍為25C。查表可得E(t,0)=E(25,0)=1.5mV0設(shè)備溫度為509C，查表可得E(t,0)=E(509,0)=37.7mV因?yàn)?E(t,t)=E(t,0)—E(t,0)=37.7—1.5=36.2mV00即E熱電偶測(cè)得的熱電勢(shì)為36.2mVo25測(cè)溫系統(tǒng)如圖3-17所示。請(qǐng)說出這是工業(yè)上用的哪種溫度計(jì)？已知熱電偶的分度號(hào)為K但錯(cuò)用與E配套的顯示儀表，當(dāng)儀表指示為160°C時(shí)，請(qǐng)計(jì)算實(shí)際溫度t為多少度？(室溫為25C)控制室圖3-17測(cè)溫系統(tǒng)圖

解這是工業(yè)上用的熱電偶溫度計(jì)。查分度號(hào)E,可得160°C時(shí)的電勢(shì)為10501yV，這電勢(shì)實(shí)際上是由K熱電偶產(chǎn)生的，即E(t,25)=10501rVx查分度號(hào)K,可得E(20,0)=1000卩V，由此可見，E(t,0)=E(t,25)+E(25,0)=10501+1000=11501rVxx由這個(gè)數(shù)值查分度號(hào)K可得實(shí)際溫度t=283CoX第四章控制器的控制規(guī)律是指什么？常用的控制規(guī)律有哪些？所謂控制器的控制規(guī)律是指控制器的輸出信號(hào)p與輸人偏差信號(hào)e之間的關(guān)系，即P=f(e)=f(z-x)式中，z為測(cè)量值信號(hào)；x為給定值信號(hào)；f為某種函數(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PI,PD,PID等。什么是比例控制規(guī)律？什么是比例控制的余差？為什么比例控制會(huì)產(chǎn)生余差？P116比例控制規(guī)律(P)是指控制器的輸出信號(hào)變化量p與輸人偏差信號(hào)變化量e之間成比例關(guān)系，即p=Kp(%為比例放大系數(shù))％越大，比例控制作用越強(qiáng)何謂比例控制器的比例度，它對(duì)控制過程有什么影響，選擇比例度時(shí)要注意什么問題？比例度是指控制器輸入的變化相對(duì)值與相應(yīng)的輸出變化相對(duì)值之比的百分?jǐn)?shù)，式子表示( Ae /p)5= / x100%、x—x/'p—p丿max min max mine是輸入變化量，p相應(yīng)的輸出變化量，xmax—xmin是輸入的最大變化量，即儀表的量程，pmax—pmin是輸出的最大變化量，即控制器輸出的工作范圍。比例度越大，其控制作用越弱。雙位控制規(guī)律是怎樣的，有何優(yōu)缺點(diǎn)？-雙位控制的規(guī)律是當(dāng)測(cè)量值大于給定值時(shí)，控制器的輸出為最大(或最小)，而當(dāng)測(cè)量值小于給定值時(shí)，則輸出為最小(或最大)，即控制器只有兩個(gè)輸出值，相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)只有開和關(guān)兩個(gè)極限位置，又稱開關(guān)控制。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，易于實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用較普遍。缺點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)部件動(dòng)作頻繁，壽命較短。一臺(tái)DDZ-III型溫度比例控制器，測(cè)量的全量程為0~1O00C當(dāng)指示值變化100C控制器比例度為80%，求相應(yīng)的控制器輸出將變化多少？

解解根據(jù)比例度的定義x100%Ix一x/I一I丿max min max min代人有關(guān)數(shù)據(jù)，得80%x100%'100 /代人有關(guān)數(shù)據(jù)，得80%x100%k1000-0/'20-4丿可解得輸出變化量△I0=2（mA）什么是積分控制規(guī)0律，為什么積分控制能消除偏差？積分控制規(guī)律是指控制器的輸出變量p與輸人偏差e的積分成正比，即p=KJedt %為積分比例系數(shù)。當(dāng)有偏差存在時(shí)，輸出信號(hào)將隨時(shí)間增長(zhǎng)（或減小）。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)到無余差。什么是積分時(shí)間TI？它對(duì)控制過程的影響？對(duì)控制器輸入一個(gè)幅值為A的階躍變化，立即記下輸出的躍變值并開動(dòng)秒表時(shí)，當(dāng)輸出達(dá)到躍變值的兩倍時(shí)，此時(shí)間就是TI積分時(shí)間T［過大，積分作用不明顯，余差消除很慢，積分時(shí)間T［過小，易于消除余差,但系統(tǒng)會(huì)震蕩加劇。什么是微分控制規(guī)律，為什么它不能單獨(dú)使用？微分控制規(guī)律是指控制器的輸出變化量p與輸人偏差e的變化速度成正比，即deT—deT—DdtTD為微分時(shí)間因?yàn)樗妮敵霾荒芊从称畹拇笮?，假如偏差固定，即使?shù)值很大，微分作用也沒有輸出，因而控制結(jié)果不能消除偏差，所以不能單獨(dú)使用。9?寫出比例積分微分（PID）三作用控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。1 dep=K（e+ Jedt+T）PT Ddt10分析比例、積分、微分控制規(guī)律各自的特點(diǎn)第五章氣動(dòng)執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？氣動(dòng)執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)（閥）兩部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置，它根據(jù)控制信號(hào)（由控制器來）壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動(dòng)控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作，所以它是將信號(hào)壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置。控制機(jī)構(gòu)是指控制閥，它是執(zhí)行器的控制部分，它直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量，所以它是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過閥的流量的裝置為什么說雙座閥產(chǎn)生的不平衡力比單座閥的??？由于流體流過的時(shí)候，作用于上下兩個(gè)閥芯的方向相反而大小近于相等，可以相互抵消，所以不平衡力小。分別說明什么叫控制閥的流量特性和理想流量特性？常用的控制閥理想流量特性有哪些?控制閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過閥門的相對(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QQ

式中相對(duì)流量旦是控制閥某一開度時(shí)的流量Q與全開時(shí)的流量Qma之比。相對(duì)開

Q maxmax度-是控制閥某一開度時(shí)的閥桿行程l與閥桿全行程L之比。L在不考慮控制閥前后壓差變化時(shí)得到的流量特性稱為理想流量特性。常用的：直線流量特性（曲線2）、等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性（曲線4）、拋物線流量特性（曲線3）、快開特性（曲線1）。(//￡}/%(//￡}/%圖1---理想流量特性圖線為什么說等百分特性又叫對(duì)數(shù)特性？與線性特性比較起來有什么優(yōu)點(diǎn)？等百分比流量特性是指單位相對(duì)開度變化所引起的相對(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)流量的增加而增加，即QQQmaxQQmaxQmaxld()L將上式積分得In=K—+CQLmax由上式可以看出，等百分流量特性的相對(duì)流量的對(duì)數(shù)值與相位行程成正比，故又稱對(duì)數(shù)特性。優(yōu)點(diǎn)：由于等百分比流量特性的控制閥，其放大系數(shù)隨相對(duì)流量的增加而增加，在同樣的行程變化值下，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，控制靈敏有效，這是它比起線性特性的控制閥來說所具有的優(yōu)點(diǎn)。什么叫控制閥的工作流量特性？在實(shí)際生產(chǎn)中，控制閥前后壓差總是變化的，這時(shí)的流量特性稱為控制閥的工作流量特性。什么叫控制閥的可調(diào)范圍，在串、并聯(lián)管道中可調(diào)范圍為什么會(huì)變化？控制閥所控制的最大流量Qmax與最小流量Qmin的比值，稱為控制閥的可調(diào)范圍或可調(diào)比。什么是串聯(lián)管道中的阻力比s？s值的減少為什么會(huì)使理想流量特性發(fā)生畸變？s值表示控制閥全開時(shí)閥上壓差與系統(tǒng)總壓差之比。當(dāng)s=1時(shí)，說明系統(tǒng)總壓差全部降在控制閥上，所以控制閥在工作過程中，隨著閥開度的變化，閥兩端的壓差是不變的，故工作流量特性與理想流量特性是一致的。當(dāng)s值小于1時(shí)，系統(tǒng)的總壓差一部分降在控制閥，另一部分降在與控制閥串聯(lián)的管道上。隨著閥的開度增大，流量增加，降在串聯(lián)管道上的壓差增加，從而使降在控制閥上的壓差減少，因而流過控制閥的流量也減少。所以隨著s值減小，會(huì)使理想流量特性發(fā)生畸變，閥的開度越大，使實(shí)際流量值離開理想值越大。具體來說，會(huì)使理想的直線流量特性畸變?yōu)榭扉_特性，使理想的等百分比流量特性畸變?yōu)橹本€特性。什么是并聯(lián)管道中的分流比x?試說明x值的變化對(duì)控制閥流量特性的影響。x值表示并聯(lián)管道時(shí)，控制閥全開時(shí)流過控制閥的流量與總管的總流量之比。當(dāng)x=1時(shí)，說明流過控制閥的流量等于總管的流量，即旁路流量為零，如果這時(shí)閥的流量為理想流量特性，那么，隨著x值的減少，說明流過旁路的流量增加。這時(shí)，控制閥即使關(guān)死，也有一部分流體從旁路通過，所以控制閥所能控制的最小流量比原先的大大增加，使控制閥的可調(diào)范圍減小，閥的流量特性發(fā)生畸變?？刂崎y的旁路流量較大會(huì)出現(xiàn)什么情況？10?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)式的選擇主要是由工藝生產(chǎn)上安全條件決定的。一般來講，閥全開時(shí)，生產(chǎn)過程或設(shè)備比較危險(xiǎn)的選氣開式；閥全關(guān)時(shí)，生產(chǎn)過程或設(shè)備比較危險(xiǎn)的應(yīng)選擇氣關(guān)式。什么是控制閥的流量系數(shù)Kv?如何讓選擇控制閥的口徑？流量系數(shù)定義:當(dāng)閥兩端壓差為100kPa,流體的密度為1g/cm3，閥全開時(shí)流經(jīng)閥的水流量。其計(jì)算公式為：Kv=10Q- 單位為m3/hP1-P2控制閥的口徑的選擇實(shí)質(zhì)就是根據(jù)特定的工藝條件進(jìn)行Kv值得計(jì)算，然后按控制閥生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品目錄選擇相應(yīng)的控制閥口徑，使得通過控制閥的流量滿足工藝要求的最大流量且留有一定的裕量，但裕量不宜過大。試述電-氣轉(zhuǎn)換器的用途與工作原理。電-氣轉(zhuǎn)換器是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的氣信號(hào)的一種裝置。在控制系統(tǒng)中，如果所使用的控制器是電動(dòng)控制器，其輸出信號(hào)為0?10mADC或4?20mADC,但所選擇的執(zhí)行器為氣動(dòng)執(zhí)行器，其輸人信號(hào)一般為20~100kPa。這時(shí)就需要采用電-氣轉(zhuǎn)換器，先將控制器的輸出電信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的氣信號(hào)，才能為氣動(dòng)執(zhí)行器所接受。電-氣轉(zhuǎn)換器是接力矩平衡原理工作的。當(dāng)由輸入電流所產(chǎn)生的電磁力與由輸出氣壓所產(chǎn)生的反饋力相平衡時(shí)，就建立了輸出氣壓信號(hào)與輸人電流信號(hào)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。試述電一氣閥門定位器的基本原理與工作過程。電-氣閥門定位器的基本原理是力矩平衡原理。當(dāng)由輸人電流所產(chǎn)生的電磁力與由閥門位置所產(chǎn)生的反饋力在杠桿系統(tǒng)中建立力矩平衡時(shí)，就使一定的輸人電流信號(hào)對(duì)應(yīng)于一定的閥門位置。第六章1.簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由哪幾部分組成，各部分的作用是什么？被控對(duì)象、測(cè)量變送裝置、控制器和執(zhí)行器。被控變量的選擇原則是什么？（1）被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標(biāo)或能反映工藝操作狀態(tài)，一般是工藝過程中較重要的變量（2）被控變量在工藝操作過程中經(jīng)常要受到一些干擾影響而變化。為維持其恒定，需要較頻繁的調(diào)節(jié)（3）盡量采用直接指標(biāo)作為被控變量。當(dāng)無法獲得直接指標(biāo)信號(hào)，或其測(cè)量和變送信號(hào)滯后很大時(shí)，可選擇與直接指標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接指標(biāo)作為被控變量（4）被控變量應(yīng)能被測(cè)量出來，并具有足夠大的靈敏度。（5）選擇被控變量時(shí)，必須考慮工藝合理性和國(guó)內(nèi)儀表產(chǎn)品現(xiàn)狀。（6）被控變量應(yīng)是獨(dú)立可控的。操縱變量的選擇原則是什么?操縱變量應(yīng)是可控的，即工藝上允許調(diào)節(jié)的變量。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。在選擇操縱變量時(shí)，除了從自動(dòng)化角度考慮