化工儀表及自動(dòng)化總復(fù)習(xí)題目及

1、。 10131313 鐘曉帆化工儀表及自動(dòng)化總復(fù)習(xí)習(xí)題及答案 第一章第一章 自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念 一、基本要求一、基本要求 1. 掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成，了解各組成部分的作用以及相互影響和聯(lián)系； 2. 掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用術(shù)語(yǔ)，了解方塊圖的意義及畫(huà)法； 3. 掌握管道及控制流程圖上常用符號(hào)的意義； 4. 了解控制系統(tǒng)的分類形式，掌握系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性的意義； 5. 掌握閉環(huán)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下，過(guò)渡過(guò)程的形式和過(guò)渡過(guò)程的品質(zhì)指 標(biāo)。 二、常用概念二、常用概念 1.化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容： 化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化， 一般包括自動(dòng)檢測(cè)、 自動(dòng)操縱、 自動(dòng)保護(hù)和自動(dòng)控制等方

2、面的內(nèi)容。 2.自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成: 被控對(duì)象和自動(dòng)化裝置 （測(cè)量元件與變送器、控制 器、執(zhí)行器）。 3.被控對(duì)象： 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中， 將需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或機(jī)器叫做 被控對(duì)象，簡(jiǎn)稱對(duì)象。 4.被控變量：過(guò)程內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)值的物理量。 5.操縱變量：受控制器操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持設(shè)定值的 物料量或能量。 6.干擾作用：指除操縱變量以外的各種因素引起被控變量偏離給定值的作用。 7.設(shè)定值：被控變量的設(shè)定值。 8.偏差：個(gè)別測(cè)定值與測(cè)定的平均值之差。 9.閉環(huán)系統(tǒng)：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。 10.開(kāi)環(huán)系統(tǒng)：指控制器與被控對(duì)象

3、之間只有順向控制而沒(méi)有反向聯(lián)系的自動(dòng) 控制。 11.控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程：一個(gè)控制系統(tǒng)在處界干擾或給定干擾作用下，從原有 的穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)的過(guò)程稱為過(guò)渡過(guò)程。 12.反饋：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)重新引回到輸人端的 做法叫做反饋。 13.負(fù)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。 14.正反饋： 反饋信號(hào)的作用方向與設(shè)定信號(hào)相同，反饋信號(hào)使原來(lái)的信號(hào)增強(qiáng)， 這種反饋叫做正反饋。 三、問(wèn)答題三、問(wèn)答題 1. 控制系統(tǒng)按被調(diào)參數(shù)的變化規(guī)律可分為哪幾類？簡(jiǎn)述每種形式的基本含義。 答： 開(kāi)環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)：操縱變量可以改變被控變量

4、，但被控變量對(duì)操縱變量沒(méi)有影 響。 閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)：操縱變量可以改變被控變量，被控變量又對(duì)操縱變量產(chǎn)生影 。1 。 響。 定值控制系統(tǒng)：給定值為常數(shù)； 隨動(dòng)控制系統(tǒng)：給定值為變數(shù)，要求跟隨變化； 程序控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)：按預(yù)定時(shí)間順序控制參數(shù)。 2.在階躍擾動(dòng)作用下，控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程有哪幾種形式 ? 其中哪些形式能基 本滿足控制要求？ 答： 發(fā)散振蕩過(guò)程 非振蕩發(fā)散過(guò)程 等幅振蕩過(guò)程 衰減振蕩過(guò)程 非振蕩衰減過(guò)程。 在上述五種過(guò)渡過(guò)程形式中，非振蕩衰減過(guò)程和衰減振蕩過(guò)程是穩(wěn)定過(guò)程，能基 本滿足控制要求。 但由于非振蕩衰減過(guò)程中被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的進(jìn)程過(guò)于 緩慢，致使被控變量長(zhǎng)時(shí)間偏離設(shè)定值，

5、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(guò)渡過(guò)程。 3.試述控制系統(tǒng)衰減振蕩過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)及其含義。 答: 最大偏差（超調(diào)量）：在過(guò)渡過(guò)程中，被控變量偏離給定值的最大數(shù)值。 衰減比：表示衰減程度的指標(biāo)。 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。 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。 振蕩周期（振蕩頻率）：過(guò)渡過(guò)程同向兩波峰之間的間隔時(shí)間。 4.什么是控制系統(tǒng)的方塊圖？它與工藝管道及控制流程圖有何區(qū)別？ 答： 自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖是由傳遞方塊、信號(hào)線（帶有箭頭的線段）、綜合點(diǎn)、 分支

6、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)中各組分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。 5.在自動(dòng)化系統(tǒng)中，儀表符號(hào)由哪幾部分組成，各表示

7、什么意義？ 答： 。2 。 儀表位號(hào)由字母組合和回路編號(hào)組成： 字母組合：首字母被側(cè)變量，尾字母儀表功能，中字母修飾詞。 回路編號(hào)：首位數(shù)工序號(hào)，后續(xù)數(shù)順序號(hào)。 四、選擇題：四、選擇題： 1反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)（ C）閉環(huán)系統(tǒng)。 A. 不一定是B. 肯定不是C. 肯定是 D、無(wú)法判斷 2定值控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)是按什么來(lái)劃分的（C）。 A. 按自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) B. 按自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性 C. 按給定值變化的規(guī)律D. 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 3. 在研究動(dòng)態(tài)特性時(shí)可以將( C )看作系統(tǒng)對(duì)象環(huán)節(jié)的輸入量。 A. 干擾作用； B. 控制作用；C干擾作用和控制作用；D測(cè)量?jī)x表的信號(hào) 4.在下列儀

8、表號(hào)位中表示有報(bào)警作用的字母為( C） A、“C”B、“H”C、“A”D、“I” 5.控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下的幾種過(guò)渡過(guò)程中， 那種震蕩過(guò)程是最希望出現(xiàn)的 震蕩過(guò)程（ B） A、非周期衰減過(guò)程 B、衰減震蕩過(guò)程 C、等幅震蕩過(guò)程 D、發(fā)散震蕩過(guò)程 6.下列哪些參數(shù)不是表示過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)好壞的指標(biāo)（ A） A、變差B、余差C、最大偏差D、衰減比 7.關(guān)于調(diào)節(jié)系統(tǒng)方塊圖的說(shuō)法，不正確的是（ B）。 A.一個(gè)方塊代表一個(gè)設(shè)備； B.方塊間的連線代表的是方塊間物料關(guān)系； C.方塊圖上的線條及箭頭方向不一定與流體流向一致 D.方塊間連線只代表信號(hào)關(guān)系 8.控制系統(tǒng)的反饋信號(hào)使得原來(lái)信號(hào)增強(qiáng)的叫做（ B）

9、。 A.負(fù)反饋B.正反饋C.前饋 D.回饋 9. 某換熱器的溫度控制系統(tǒng) （設(shè)定值是 40 ） 在階躍擾動(dòng)作用下的過(guò)渡過(guò)程 曲線如圖 6 所示。則該系統(tǒng)的余差、衰減比、最大偏差是（ B）。 A、1、4: 1、4 B、1、4:1、5 C、1、5:2、5 D、1、5:1、4 。3 。 五、填空題：五、填空題： 1. 自動(dòng)化裝置是由測(cè)量元件與變送器、自動(dòng)控制器、執(zhí)行器、等環(huán)節(jié)組成。 2描述控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)的參數(shù)有最大偏差或超調(diào)量、衰減比、余差、過(guò)渡 時(shí)間、震蕩周期或頻率等。 六、綜合題：六、綜合題： 1. 某發(fā)酵過(guò)程工藝操作溫度為（402）C?？紤]到發(fā)酵效果，控制過(guò)程中溫度 偏離設(shè)定值最大不能超過(guò)

10、 6C。先設(shè)計(jì)一定值控制系統(tǒng)，在階躍擾動(dòng)系統(tǒng)的最大 偏差、衰減比、余差、過(guò)渡時(shí)間（按被控變量進(jìn)入2%新穩(wěn)態(tài)值即達(dá)到穩(wěn)定來(lái)確 定）和振蕩周期等過(guò)渡過(guò)程指標(biāo)，并回答該系統(tǒng)能否滿足工藝要求？ 圖 5 解： 由反應(yīng)曲線可知： 最大偏差：A 4540 5 余差：C 4140 1 衰減比： 第一個(gè)波峰值B 4541 4 第二個(gè)波峰值B 42411 n B4 4 B1 。4 。 過(guò)渡時(shí)間：由題要求，被控變量進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的2%就可以認(rèn)為過(guò)渡過(guò)程已經(jīng)結(jié)束，那么 限制范圍應(yīng)是412 0.82 由圖可看出，過(guò)渡時(shí)間Ts 23min 振蕩周期：T 18513min 作業(yè)21 某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(900士1

11、0)?？紤]安全因素，控制 過(guò)程中溫度偏離給定值最大不得超過(guò) 80。 現(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(guò)渡過(guò)程曲線如圖 1-19 所示。試求該系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程品 質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、超調(diào)量、衰減比和振蕩周期，并回答該控制系統(tǒng)能否滿足 題中所給的工藝要求？ 解： 最大偏差：A95090050 超調(diào)量：B 950908 42 由于B91890810 所以，衰減比n B42 4.2 B10 余差C 908900 8 振蕩周期T 459 36min 所以，該控制系統(tǒng)能滿足題中所給的工藝要求。 。5 。 第二章第二章 過(guò)程特性及數(shù)學(xué)模型過(guò)程特性及數(shù)學(xué)模型 一、基本要求一、基本要求 1. 了

12、解建立被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的意義及數(shù)學(xué)模型的建立方法； 2. 掌握用機(jī)理建模的方法，建立簡(jiǎn)單對(duì)象的數(shù)學(xué)模型； 3. 掌握表征被控對(duì)象特性的三個(gè)參數(shù)放大倍數(shù) K、時(shí)間常數(shù) T、滯后時(shí)間 的物理意義及其對(duì)控制質(zhì)量的影響； 4. 了解被控對(duì)象特性的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法。 二、常用概念二、常用概念 1.被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型：被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式，即被控對(duì)象的輸出 （被控量）在輸入量（控制量和擾動(dòng)量）作用下變化的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系式。 2. 通道：由對(duì)象的輸入變量至輸出變量的信號(hào)聯(lián)系。 3.被控對(duì)象的放大倍數(shù)：如果有一定的輸入變化量Q 1,通過(guò)對(duì)象就被放大了 K 倍變?yōu)檩敵鲎兓縣，則K稱被控對(duì)象的放大倍數(shù)。 4

13、.被控對(duì)象的時(shí)間常數(shù)：對(duì)象受到干擾后， 被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需要的時(shí) 間。 5.被控對(duì)象的滯后時(shí)間：純滯后（輸出變化落后于輸入變化的時(shí)間）與容積滯后 （因物料或能量傳遞需要一定時(shí)間而引起的輸出變化遲緩）之和。 三、選擇題三、選擇題 1.一般認(rèn)為，經(jīng)過(guò)（ A）時(shí)間后，動(dòng)態(tài)過(guò)程便結(jié)束了。 A. 3T；B. T ；C. 5T； D10T 2.在描述對(duì)象特性參數(shù)的滯后時(shí)間時(shí),下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ C）。 A. 傳遞滯后又稱為純滯后； B. 容量滯后一般是由于物料和能量傳遞需要通過(guò)一定的阻力引起的； C. 容量滯后是有些對(duì)象在受到階躍輸入后，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間時(shí)間后被控變量才 開(kāi)始變化； D. 滯后時(shí)間包

14、括可分為容量滯后和純滯后時(shí)間。 四、填空題四、填空題 1. 目前求取過(guò)程數(shù)學(xué)模型的方法有兩種。其中一種是根據(jù)過(guò)程的內(nèi)在機(jī)理，通 過(guò)物料和能量平衡關(guān)系，用機(jī)理建模的方法求取過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。 2.描述對(duì)象特性的三個(gè)參數(shù)是放大系數(shù)、時(shí)間常數(shù) 和滯后時(shí)間 ，如果時(shí)間常 數(shù)越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越慢，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越好。 3.過(guò)程特性是指被控過(guò)程的被控對(duì)象的輸入變量發(fā)生變化時(shí)， 其輸出變量隨時(shí)間 變化的規(guī)律。 4.由于物料或能量的傳遞需要通過(guò)一定的阻力導(dǎo)致的滯后稱為容量滯后。 五、綜合題：五、綜合題： 1. 為了測(cè)量某物料干燥筒的對(duì)象特性， 在 T0 時(shí)刻突然將加熱蒸汽量從 25m3/h 增加到 28m3/

15、h， 物料出口溫度記錄儀得到的階躍響應(yīng)曲線如圖所示。試求出該對(duì) 。6 。 象的特性。已知流量?jī)x表量程為 040m3/h，溫度儀表為 0200 圖干燥筒的階躍響應(yīng)曲線 解： 由階躍應(yīng)曲線可看出該回想具有一階純滯后特性： 150120 200 2 放大倍數(shù)K 2825 40 時(shí)間常數(shù)T 4min 滯后時(shí)間 2min 作業(yè) 11.已知一個(gè)對(duì)象特性是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(xiě)出描述該對(duì)象特性的一階微分方程。 解：根據(jù)題意可知 K 10 T 5 2 則起一階微分方程為: 5 dyt 2 y t 210 xt dt 。7 。 第三章第三章檢測(cè)儀表與傳感

16、器檢測(cè)儀表與傳感器 一、基本要求一、基本要求 1掌握儀表精度的意義與測(cè)量誤差的關(guān)系。 2了解儀表的性能指標(biāo)。 3初步掌握各種壓力檢測(cè)儀表的基本原理及壓力表的選用方法。 4了解各種流量計(jì)的測(cè)量原理。重點(diǎn)是差壓式流量計(jì)及轉(zhuǎn)子流量計(jì)。 5了解各種液位測(cè)量方法。初步掌握液位測(cè)量中零點(diǎn)遷移的意義及計(jì)算方 法。 6掌握熱電偶溫度計(jì)及熱電阻溫度計(jì)的測(cè)溫原理。熟悉熱電偶溫度測(cè)量中 的冷端溫度補(bǔ)償?shù)淖饔眉胺椒ā?7了解 DDZ-型顯示儀表的基本結(jié)構(gòu)及原理。 二、常用概念二、常用概念 1.精度：測(cè)量值與真值的接近程度。 2.絕對(duì)誤差：指儀表指示值x i 與被測(cè)量的真值x t 之間的差值，可表示為 x i x t

17、。 3.相對(duì)誤差：某一點(diǎn)的絕對(duì)誤差與標(biāo)準(zhǔn)表在這一點(diǎn)的指示值之比x 0 ，可表 示為 x x 0 。 4.相對(duì)百分誤差：絕對(duì)誤差折合成儀表測(cè)量范圍的百分?jǐn)?shù)，可表示為 max100%。 測(cè)量范圍上限值 測(cè)量范圍下限值 5.允許相對(duì)誤差：在正常情況下允許的最大誤差，可表示為 允 儀表允許的最大絕對(duì)誤差值 100%。 測(cè)量范圍上限值 測(cè)量范圍下限值 6.儀表精度等級(jí)：用來(lái)統(tǒng)一規(guī)定儀表的精確度等級(jí)。 7.靈敏度：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 a 的比值，可表示為S 。 x 8.靈敏限：指能引起儀表指針發(fā)生動(dòng)作的被測(cè)參數(shù)的最小變化量。 9.分辨力：指數(shù)字顯示器的最末位數(shù)字間隔所

18、代表的被測(cè)參數(shù)變化量。 10.線性度：表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實(shí)際校準(zhǔn)曲線與理論直 線的吻合程度。 11.反應(yīng)時(shí)間：用來(lái)衡量?jī)x表能不能盡快反映出參數(shù)變化的品質(zhì)指標(biāo)。 三、問(wèn)答題：三、問(wèn)答題： 1. 工業(yè)壓力計(jì)按敏感元件通?？梢苑譃槟膸追N類型？試簡(jiǎn)述各種壓力計(jì)的 工作原理。 答: 。8 。 （1）液柱式壓力計(jì)：根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn) 行測(cè)量的； （2）活塞式壓力計(jì)：根據(jù)液壓原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡祛 碼的質(zhì)量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的； （3）彈性式壓力計(jì)：將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進(jìn)行測(cè)量的； （4）電氣式壓力計(jì)：通過(guò)機(jī)械和電氣元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電量來(lái)

19、進(jìn)行測(cè) 量的。 2. 試述壓力計(jì)選型的主要內(nèi)容及安裝注意事項(xiàng)。 答： （1）儀表類型選擇：類型選用必須滿足工藝生產(chǎn)要求。 （2）量程與盤面選擇：根據(jù)操作中需測(cè)量的參數(shù)大小來(lái)確定。 （3）精度選擇：根據(jù)工藝生產(chǎn)上所允許的最大測(cè)量誤差來(lái)確定。 注意：取壓位置與隔離。 3. 試述流量計(jì)的分類及其工作原理。 答： （1）速度式流量計(jì)：以測(cè)量流體在管道內(nèi)的流速作為測(cè)量的依據(jù)來(lái)計(jì)算流 量。 （2）壓差流量計(jì)：基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，在節(jié)流面積不變的情況下， 以壓差變化來(lái)反應(yīng)流量的大小。 （3）轉(zhuǎn)子流量計(jì)：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。 （4）電磁流量計(jì)：根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在非磁性管道中，

20、利用測(cè)量導(dǎo)電流 體平均速度而顯示流量。 （5）超聲波流量計(jì)：利用聲學(xué)原理來(lái)測(cè)定流過(guò)管道的流體的流速。 （6）渦輪流量計(jì)：利用在一定流量范圍內(nèi)，對(duì)一定的流體介質(zhì)黏度，渦輪 旋轉(zhuǎn)的角速度與流體的流速成正比來(lái)反應(yīng)流量。 （7）容積式流量計(jì)（齒輪流量計(jì)、活塞流量計(jì)）：利用機(jī)械測(cè)量元件把流 體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)計(jì)量室逐次、重復(fù)地充滿和排放 該體積部分流體的次數(shù)來(lái)測(cè)量流量體積總量。 （8）質(zhì)量流量計(jì)：以流體流過(guò)的質(zhì)量 M 為依據(jù)計(jì)算流量。 （9）間接質(zhì)量流量計(jì)：通過(guò)測(cè)量體積流量和流體密度經(jīng)計(jì)算得出質(zhì)量流量， 這種方式又稱為推導(dǎo)式。 （10）直接質(zhì)量流量計(jì)：由檢測(cè)元件直接檢測(cè)出流體的質(zhì)

21、量流量。 4. 試述物位計(jì)的分類及其工作原理。 。9 。 答： （1）直讀式物位計(jì)：主要有玻璃管液位計(jì)，玻璃板液位計(jì)。 （2）浮力式物位計(jì)：利用浮子高度隨液位變化而改變或液體對(duì)浸沉于液體 中的浮子的浮力隨液位高度而變化的原理工作。 （3）壓差式物位計(jì)：利用液柱或物料堆積對(duì)某定點(diǎn)產(chǎn)生壓力的原理工作。 （4）電磁式物位計(jì)：使物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化，通過(guò)測(cè)量這些 電量的變化來(lái)測(cè)知物位。 （5）核輻射式物位計(jì)：利用輻射透過(guò)物料時(shí)，其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變 化的原理工作。 （6）超聲波物位計(jì)：由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲 波的反射距離的不同，測(cè)出這些變化就可測(cè)知物位。 （7）光

22、電式物位計(jì)：利用物位對(duì)光波的遮斷和反射原理工作。 5. 試述溫度測(cè)量?jī)x表的種類及其工作原理。 答： （1）接觸式溫度計(jì)：測(cè)溫元件與被測(cè)介質(zhì)直接接觸，兩者進(jìn)行充分的熱交達(dá)測(cè) 溫目的。 膨脹式溫度計(jì)：根據(jù)物體受熱時(shí)體積膨脹的原理工作。 玻璃液體溫度計(jì)：當(dāng)溫度變化時(shí)，玻璃球中的液體體積會(huì)發(fā)生膨脹或收縮，使 進(jìn)入毛細(xì)管中的液柱高度發(fā)生變化，從刻度上可指示出溫度的變化。 雙金屬溫度計(jì)：利用兩種不同金屬在溫度改變時(shí)膨脹程度不同的原理工作的。 壓力式溫度計(jì)：根據(jù)在封閉系統(tǒng)中的液體、 氣體或低沸點(diǎn)液體的飽和蒸汽受熱 后體積膨脹或壓力變化的原理工作。 熱電偶溫度計(jì)：根據(jù)熱電效應(yīng)原理工作。 熱電阻溫度計(jì)：根據(jù)導(dǎo)體

23、或半導(dǎo)體電阻值隨溫度的變化關(guān)系的原理工作。 （2）非接觸溫度計(jì)：測(cè)溫元件與被測(cè)介質(zhì)不接觸，通過(guò)輻射或?qū)α鲗?shí)現(xiàn)熱交換 來(lái)測(cè)溫。 輻射溫度計(jì)：根據(jù)物體輻射的能量來(lái)測(cè)量溫度。 紅外溫度計(jì)（光電溫度計(jì)、熱電溫度計(jì)）：一切溫度高于零度的物體都在不停 向周圍四周發(fā)出紅外輻射能量。 四、選擇題： 1 1.5 級(jí)儀表的精度等級(jí)可寫(xiě)為：（ A） A.1.5 級(jí)B. 1.5 級(jí)C. +1.5 級(jí)D. 1.5 2. 下列不屬于節(jié)流裝置的是（ D）。 A、孔板； B、噴嘴； C、長(zhǎng)徑噴嘴D、阿紐巴管 3溫度越高，鉑、鎳、銅等材料的電阻值越（ A）。 。10 。 A. 大B. 小C. 不變D. 不一定 4 雙金屬溫度計(jì)

24、的感溫元件，測(cè)量溫度時(shí)必須是（ B） A 浸液 1/2； B 全部浸液；C 浸液 2/3； D 浸入任何長(zhǎng)度 5.關(guān)于壓力計(jì)安裝的描述錯(cuò)誤的是（A） A. 要選擇測(cè)量介質(zhì)拐彎處安裝； B. 測(cè)量流動(dòng)介質(zhì)時(shí)，應(yīng)使取壓點(diǎn)與流動(dòng)方向垂直安裝； C. 測(cè)量液體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)安裝在管道下部； D. 測(cè)量蒸汽壓力時(shí)應(yīng)安裝凝液管。 6.下列儀表中屬于恒壓降的儀表是（ D）。 A.孔板流量計(jì)B.文丘里管式流量計(jì) C.電磁流量計(jì)D.轉(zhuǎn)子流量計(jì) 7.在下列物位檢測(cè)儀表中，能夠檢測(cè)出兩種不同液體界面的儀表是（ C） A.壓差式物位儀表 B.壓力式物位儀表 C.電容式物位儀表 D.稱重式液罐計(jì)量?jī)x 8.在下列物位檢

25、測(cè)儀表中， 不與被測(cè)物體發(fā)生實(shí)際接觸并可以檢測(cè)物位的儀表是 （ B）。 A.稱重式液罐計(jì)量?jī)xB.核輻射物位儀表 C.壓差式物位儀表 D.電容 式物位 儀表 9.在下列工業(yè)用流量計(jì)中，屬于容積式流量計(jì)的是 （ C）。 A. 轉(zhuǎn)子流量計(jì) B. 電磁流量計(jì) C. 橢圓齒輪流量計(jì) D. 科里奧利力式流量計(jì) 10.測(cè)量穩(wěn)定壓力時(shí)，被測(cè)介質(zhì)的最大工作壓力不得超過(guò)儀表量程的( C )。 A.12；B.13；C.23；D.35 11.關(guān)于壓力測(cè)量?jī)x表的下列描述中，錯(cuò)誤的是 （ D）。 A. 液柱式壓力計(jì)是根據(jù)流體靜力學(xué)的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成為液柱高度進(jìn)行 測(cè)量的； B. 彈性式壓力計(jì)利用彈性元件變形的位移進(jìn)

26、行測(cè)量的； C. 電氣式壓力計(jì)是將壓力轉(zhuǎn)換為電量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的； D. 活塞式壓力計(jì)是將壓力轉(zhuǎn)換為活塞位移來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。 12. 熱電偶信號(hào)，在采集過(guò)程中，實(shí)質(zhì)上是（ C）。 A 電流信號(hào)； B 熱電阻信號(hào)； C 電壓信號(hào)； D 數(shù)字信號(hào)。 13.關(guān)于溫度檢測(cè)儀表的下列描述中錯(cuò)誤的是 （ C）。 A. 玻璃管溫度計(jì)屬于膨脹式溫度計(jì)的一種； B. 測(cè)量的溫度大于 600 度的溫度計(jì)為高溫計(jì)； C. 熱電偶是由兩種不同的金屬材料構(gòu)成的，不同材料構(gòu)成的熱電偶在相同的觸 點(diǎn)溫度下所產(chǎn)生的電勢(shì)相同； D.在熱電偶回路中引入第三種導(dǎo)線對(duì)熱電偶所產(chǎn)生的電勢(shì)無(wú)影響。 14.熱電偶輸出電壓與（ B）有關(guān)。 A.

27、熱電偶兩端溫度 B. 熱電偶兩端溫度和電極材料 C.熱電偶熱端溫度 D.熱電偶兩端溫度、電極材料及長(zhǎng)度 15.鎳鉻鎳硅熱電偶的分度號(hào)是（ C）。 A、E B、S C、K D、B 。11 。 16.關(guān)于用熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線配接進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)，以下說(shuō)法不正確的是 （ C） A、熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)該配接 B、補(bǔ)償導(dǎo)線也有極性 C、采用了補(bǔ)償導(dǎo)線后可以不進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償 D、在一定溫度范圍內(nèi)，熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線有近似相同的熱電特性 17.一臺(tái)安裝在設(shè)備內(nèi)最低液位下方的壓力式液位變送器，為了測(cè)量準(zhǔn)確，壓力 變送器必須采用（ A）。 A、正遷移 B、負(fù)遷移 C、無(wú)遷移 D、不確定 18. 差壓式液位計(jì)進(jìn)行負(fù)向

28、遷移后,其量程（ C）。 A、 變大 B、 變小 C、 不變 D、 視遷移大小而定 19. 用電容式液位計(jì)測(cè)量導(dǎo)電液體的液位時(shí)， 介電常數(shù)是不變的，那么液位變化 相當(dāng)于（ C）在改變。 A、電極電容 B、電極電感 C、電極面積 D、電極能量 20. 一臺(tái)1151壓力變送器量程范圍為03OOkPa，現(xiàn)零位正遷50，則 儀表的量程為（ B）。 A150kPa B300kPa C 450kPa D250kPa 五、填空題五、填空題 1. 某溫度表的精度為 0.5 級(jí)，其測(cè)量下限是 50，上限是 850。則此表的量程 是 800；測(cè)量范圍是 50850 ；允許相對(duì)百分誤差是 0.5%；最大絕對(duì)誤差 是

29、 4。 2.熱電偶溫度計(jì)中常用的冷端溫度補(bǔ)償方法有冷端溫度保持 0、冷端溫度修正 法、 校正儀器零點(diǎn)法、 補(bǔ)償電橋法、 補(bǔ)償熱電偶法五種。 3.彈簧管壓力表是利用 輸入壓力 產(chǎn)生_位移量 與被測(cè)壓力相平衡來(lái)測(cè)量的。 4.差壓式流量計(jì)是利用節(jié)流_原理測(cè)量流量的。 5.電容式差壓變送器的測(cè)量部分是先將 壓差 轉(zhuǎn)變成 位移 ，然后再變成_電容量 變化 作為轉(zhuǎn)換部分的輸入。 6.液位變送器測(cè)量進(jìn)行零點(diǎn)遷移時(shí)只改變_ 測(cè)量范圍_，不改變量程。 7. 在常用的熱電偶溫度計(jì)中， 精度較高的是 S 熱電偶， 線性最好的是 K 熱電偶， 靈敏度較高的是 E 熱電偶。 8常用的熱電阻材料是金屬銅和鉑，分度號(hào)是 c

30、u-50、cu-100，pt-10、pt-100， 線性好的是銅熱電阻，它適于測(cè)量較低溫度。 9.熱電偶是基于熱點(diǎn)效應(yīng)原理工作的。 六、綜合題：六、綜合題： 1. 熱電偶測(cè)溫時(shí)，使用補(bǔ)償導(dǎo)線的目的是什么？它能否進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？ 如不能應(yīng)如何處理？ 答： 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)。但實(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(wèn)題的方法是采用一種專用導(dǎo)線，將熱電

31、偶 的冷端延伸出來(lái)，這種專用導(dǎo)線稱為“償導(dǎo)線”。 。12 。 補(bǔ)償導(dǎo)線不能進(jìn)行冷端補(bǔ)償， 因?yàn)榘褵犭娕嫉睦涠藦臏囟容^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)，冷端溫度還不是 0 攝氏度。 進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ幸韵聨追N： (1)冷端溫度保持為 0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。 2. 某壓力儀表的測(cè)量范圍是 1001100Pa，其精度為 0.5 級(jí)，則這臺(tái)表的量程 是多少？允許相對(duì)百分誤差是多少？最大絕對(duì)誤差是多少？ 解： 量程為11001001000Pa 基本誤差有儀表的精度可知0.5% 最大絕對(duì)誤差為：10000

32、.5% 5Pa 允許誤差為0.5% 3. 一臺(tái)測(cè)溫儀表，其測(cè)溫范圍為 0300 ，已知其最大絕對(duì)誤差為2，則 其精度等級(jí)為多少？ 解：依題意得， 儀器的相對(duì)百分誤差為： 因此，其精度等級(jí)為 1.0 級(jí) 2 100% 0.7% 3000 4. 有一臺(tái)測(cè)壓儀表，其標(biāo)尺范圍為 0400 KPa，要求測(cè)量時(shí)最大絕對(duì)誤差不超 過(guò) 5 KPa ，則應(yīng)該選擇精度等級(jí)為多少的儀表才能滿足要求。 解：依題意得， 儀器的相對(duì)百分誤差為： 5 100% 1.25% 4000 所以應(yīng)該選擇 1.0 級(jí)的儀表才能滿足要求。 作業(yè)20某壓力表的測(cè)量范圍為01MPa，精度等級(jí)為1 級(jí)，試問(wèn)此壓力表允許 的最大絕對(duì)誤差 是多

33、少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來(lái)校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn) 0.5MPa 時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為0.508MPa，試問(wèn)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 max 101% 0.01MPa 在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa處，校驗(yàn)得到的絕對(duì)誤差為： 0.5080.5 0.008MPa 在0.01MPa范圍之內(nèi)，所以被校驗(yàn)壓力表在這一點(diǎn)符合1級(jí)精度。 。13 。 第四章第四章自動(dòng)控制儀表自動(dòng)控制儀表 一、基本要求一、基本要求 1掌握各種基本控制規(guī)律及其特點(diǎn)。 2熟悉比例度、積分時(shí)間、微分時(shí)間對(duì)控制系統(tǒng)的影響。 3了解 DDZ-型和 DDZ-型控制器的特點(diǎn)和基本組成。 二、常用概念二、常用概

34、念 1.基地式控制儀表:由檢測(cè)器和顯示器組裝成的一個(gè)整體，同時(shí)具有檢測(cè)， 控制，顯示等功能的儀表。 2.單元組合式控制儀表：根據(jù)其功能不同分成若干單元，每個(gè)單元只完成其 中一種功能。 3.控制器的控制規(guī)律：控制器的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的關(guān)系。 4.雙位控制：控制器只有兩個(gè)輸出值，相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)只有開(kāi)和關(guān)兩個(gè)極限 位置，又稱開(kāi)關(guān)控制。 5.放大倍數(shù) KP：是一個(gè)可調(diào)的放大倍數(shù)，它決定了比例控制作用的強(qiáng)弱。 6.比例度 ： 指控制器輸入變化相對(duì)值和相應(yīng)的輸出變化相對(duì)值之比的百分 數(shù)。 7.無(wú)干擾切換：指在自動(dòng)-手動(dòng)切換時(shí)，控制器輸出不變，因此生產(chǎn)過(guò)程不 會(huì)有擾動(dòng)。 三、問(wèn)答題三、問(wèn)答題 1. 控

35、制系統(tǒng)按控制規(guī)律可以分為哪幾類？各類控制規(guī)律的特點(diǎn)是什么？ 答： （1）雙位控制系統(tǒng)：控制器只有兩個(gè)輸出值，相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)只有開(kāi)和關(guān) 兩個(gè)極限位置。 （2）比例控制系統(tǒng)：即輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間成比例關(guān)系的控制系統(tǒng)， 一種最簡(jiǎn)單的控制方式，僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。 （3）積分控制系統(tǒng):反應(yīng)慢，控制不及時(shí)，但能消除余差。 （4）微分控制系統(tǒng)：動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩 甚至失穩(wěn).其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件,具 有抑制誤差的作用,其變化總是落后于誤差的變化。 （5）比例積分控制系統(tǒng)：積分作用使控制器的輸出和偏差的積分成比例， 故

36、過(guò)度過(guò)程結(jié)束時(shí)無(wú)余差，但是加上積分作用，穩(wěn)定性降低。積分作用時(shí)增大比 例度，可保持穩(wěn)定性，但超調(diào)量和振蕩周期增大，過(guò)度時(shí)間增長(zhǎng). 此控制器是適 用最多的，它適用于調(diào)節(jié)通道滯后較小，負(fù)荷變化不大，工藝要求不能有余差的 系統(tǒng)。 （6）比例微分控制系統(tǒng)：它所產(chǎn)生的控制作用不僅反映了系統(tǒng)的靜態(tài)誤差， 同時(shí)還反映了誤差信號(hào)的變化率，因此微分使控制信號(hào)提前作用，使系統(tǒng)的響應(yīng) 振蕩減 輕，過(guò)渡過(guò)程加快，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有利。 （7）比例積分微分控制系統(tǒng)：這種控制器既能快速進(jìn)行控制，又能消除余 差，具有較好的控制性能。 2. 試述 PID 控制的數(shù)學(xué)模型及參數(shù)意義。 答： 。14 。 比例積分微分控制規(guī)律為：

37、1 de p K p e edt T D T dt I p 為輸出變化量；K p 為放大倍數(shù)即比例增益；e 為輸入信號(hào)的偏差；T I 為積分時(shí) 間即控制器消除偏差的調(diào)整時(shí)間；T D為微分時(shí)間； de 為偏差信號(hào)變化速度。 dt 3. 試述 DDZ儀表的特點(diǎn)。 答： （1）采用國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）推薦的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)傳輸出信號(hào)為 4-20mDC，控制室聯(lián)絡(luò)信號(hào)為 1-5VDC，信號(hào)電流與電壓的轉(zhuǎn)換電阻為 250 歐姆， 這種信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)如下： 電氣零點(diǎn)不是從零開(kāi)始，且與機(jī)械零點(diǎn)重合，不但利用了晶體管的線性段，而 且容易識(shí)別斷電、斷線等故障。 只要改變轉(zhuǎn)換電阻阻值，控制室儀表便可接收其它

38、1:5 的電流信號(hào)。 因?yàn)樽钚⌒盘?hào)電流不為零，為現(xiàn)場(chǎng)變送器實(shí)現(xiàn)兩線制創(chuàng)造了條件。 （2）廣泛采集運(yùn)算放大器電路，可靠性提高，維修工作量減小，為儀表帶來(lái)了 如下優(yōu)點(diǎn)： 由于集成運(yùn)算放大器均為差分放大器，且輸入對(duì)稱性好，漂移小，儀表的穩(wěn)定 性得到提高。 由于集成運(yùn)算放大器有高增益，因而開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)很高，這使儀表的精度得到 提高。 由于采用了集成電路，焊點(diǎn)少，強(qiáng)度高，大大提高了儀表的可靠性。 （3）型儀表統(tǒng)一由電源供給 24VDC 電源，并有蓄電池作為備用電源，這種供 電方式優(yōu)點(diǎn)而下： 各單元省掉了電源變壓器，沒(méi)有工頻電源進(jìn)入單元儀表，既解決了儀表發(fā)熱問(wèn) 題，又為儀表的防爆提供了有利條件。 在工頻電

39、源停電時(shí)備用電源投入，整套儀表在一定時(shí)間內(nèi)仍可照常工作，繼續(xù) 進(jìn)行監(jiān)視控制作用，有利于安全停車。 （4）結(jié)構(gòu)合理，與之型有許多先進(jìn)之處，主要表現(xiàn)在： 基型控制器有全刻度指示控制器和偏差指示控制器， 指示表頭為 100mm 刻度縱 形大表頭，指示醒目，便于監(jiān)視操作。 自動(dòng)、手動(dòng)的切換以無(wú)平衡、無(wú)擾動(dòng)的方式進(jìn)行。結(jié)構(gòu)形式適于單獨(dú)安裝和 高密度安裝。 有內(nèi)給定和外給定兩種給定方式。 整套儀表可構(gòu)成安全火花型防爆系統(tǒng)。 4.在控制系統(tǒng)應(yīng)用中，有哪些基本控制規(guī)律和組合控制規(guī)律？寫(xiě)出各自的表 達(dá)式？它們各應(yīng)用在什么場(chǎng)所？ 答： （1）在控制系統(tǒng)應(yīng)用中，基本調(diào)節(jié)規(guī)律有：P、I、D，基本組合調(diào)節(jié)規(guī)律有 PI、

40、 PD、PID。 。15 。 （2） P:y K pe 1 PI :y K p eedt T I de PD:y K p eT D dt 1 de PID:y K p e edt T D T dt I （3） P：自衡能力強(qiáng)，滯后小的對(duì)象且控制質(zhì)量要求不高； PI：對(duì)象滯后小，負(fù)荷變化幅度大，要求無(wú)差； PD：一階滯后較大允許有余差的對(duì)象； PID：負(fù)荷變化大，容量滯后大，被控變量變化緩慢，質(zhì)量要求高。 四、選擇題： 1調(diào)節(jié)器加入微分作用是用來(lái)（ C）。 A. 克服對(duì)象的純滯后B. 克服對(duì)象的慣性滯后 C. 克服對(duì)象的慣性滯后和容量滯后 D. 克服對(duì)象的容量滯后 2. 調(diào)節(jié)器的比例度和積分時(shí)間

41、正確說(shuō)法是（ B）。 A. 比例度越大,比例作用越強(qiáng)B.積分時(shí)間越小,積分作用越強(qiáng) C. 比例度越大,比例作用越弱,積分時(shí)間越大,積分作用越強(qiáng) D. 比例度越小,比例作用越弱,積分時(shí)間越小,積分作用越弱 3在控制系統(tǒng)中，控制器的積分作用過(guò)強(qiáng)，會(huì)使系統(tǒng)的（ C ）變壞。 A、余差； B、最大偏差； C、穩(wěn)定性； D、超調(diào)量。 4.根據(jù)對(duì)象特性來(lái)選擇控制規(guī)律時(shí)，對(duì)于控制通道滯后小，負(fù)荷變化不大， 工藝參數(shù)不允許有余差的系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)選用( B )控制。 A、比例； B、比例積分； C、比例微分；D、比例積分微分。 5控制系統(tǒng)中控制器正反作用的確定是依據(jù)（ B） A. 生產(chǎn)的安全性B. 實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回路的負(fù)

42、反饋 C. 系統(tǒng)放大倍數(shù)恰到好處 D. 調(diào)節(jié)器本身的特性 6、（ D）存在純滯后，通常不影響控制質(zhì)量。 A、調(diào)節(jié)通道 B、測(cè)量元件 C、變送器 D、干擾通道 7、調(diào)節(jié)器的反作用是指（ D ）。 A測(cè)量值大于給定值時(shí)，輸出增大； B. 測(cè)量值大于給定值時(shí)，輸出減??； C測(cè)量值增大，輸出增大； D. 測(cè)量值增大，輸出減小。 8、PID 調(diào)節(jié)器變?yōu)榧儽壤饔?，則（ C ）。 A、積分時(shí)間置、微分時(shí)間置； B、積分時(shí)間置0、微分時(shí)間置 C、積分時(shí)間置，微分時(shí)間置0； D、積分時(shí)間置0，微分時(shí)間置0 。16 。 9. 在PI 控制規(guī)律中，過(guò)渡過(guò)程振蕩劇烈，可以適當(dāng)（ C ）。 A、減小比例度 B、增大輸

43、入信號(hào) C、增大積分時(shí)間 D、增大開(kāi)環(huán)增益 五、填空題：五、填空題： 1儀表自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)中，氣動(dòng)儀表標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)范圍是 0.02-0.1MPa ；電動(dòng)型標(biāo) 準(zhǔn)信號(hào)范圍是 4-20mA 。 2控制系統(tǒng)引入積分作用是為了消除余差_,但積分的引入會(huì)使系統(tǒng)_不穩(wěn)定,引 入微分作用是為了_克服慣性滯后和容量滯后_。 3.表征控制規(guī)律的參數(shù)是比例度 、積分時(shí)間 及 微分時(shí)間。 4.在 PID 調(diào)節(jié)中， 比例作用是依據(jù) 余差大小來(lái)動(dòng)作的，在系統(tǒng)中起著 穩(wěn)定控制 變量的作用；積分作用是依據(jù) 余差是否存在來(lái)動(dòng)作的，在系統(tǒng)中起著消除余 差 的作用；微分作用是依據(jù) 余差變化速度來(lái)動(dòng)作的，在系統(tǒng)中起著 超前調(diào)節(jié) 的作用。

44、5.調(diào)節(jié)器的比例度越大，則放大倍數(shù)越小 ，比例作用就越 弱 ，過(guò)渡過(guò)程曲 線越 平穩(wěn) ，但余差也越 大。 6.調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間越小，則積分速率越 大 ，積分特性曲線的斜率越 大， 積分作用就越強(qiáng) ，消除余差越 快。微分時(shí)間越大，微分作用越強(qiáng)。 六、綜合題：六、綜合題： 1.控制器輸入偏差是階躍信號(hào)（見(jiàn)下圖），請(qǐng)根據(jù)下列已知參數(shù)，分別畫(huà)出 P、 PI 的輸出響應(yīng)曲線。 （1）P 輸出，已知：比例度=50%； （2）PI 輸出，已知：比例度=100%，積分時(shí)間 TI=1 分。 答： 。17 。 作業(yè)5一臺(tái)DDZ-型溫度比例控制器，測(cè)量的全量程為01000，當(dāng)指示 值變化100，控 制器比例度為80

45、%，求相應(yīng)的控制器輸出將變化多少？ 解： 1000 10000 100% 80% x 204 x 2 即相應(yīng)的控制器輸出將變化2mA. 即級(jí) 。18 。 第五章第五章執(zhí)行器執(zhí)行器 一、基本要求一、基本要求 1掌握控制閥的流量特性的意義，了解串聯(lián)管道中阻力比 s 和并聯(lián)管道中 分流比 x 對(duì)流量特性的影響。 2了解氣動(dòng)薄膜控制閥的基本結(jié)構(gòu)、主要類型及使用場(chǎng)合。 3理解氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開(kāi)、氣關(guān)型式及其選擇原則。 二、常用概念二、常用概念 1.控制閥的理想流量特性:在不考慮控制閥前后壓差變化時(shí)得到的流量特性。 2.控制閥的實(shí)際流量特性 :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 3.串

46、聯(lián)管道：阻力比 s 對(duì)流量特性的影響。 4.并聯(lián)管道：分流比 x 對(duì)可調(diào)范圍的影響。 三、問(wèn)答題三、問(wèn)答題 1. 什么是氣開(kāi)式控制閥和氣關(guān)式控制閥？如何選擇？ 答： 有壓力信號(hào)時(shí)閥關(guān)、無(wú)信號(hào)壓力時(shí)閥開(kāi)的為氣關(guān)式，反之，為氣開(kāi)式。 考慮原則是：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)位置危害性小，則應(yīng)選擇氣關(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)選擇氣開(kāi)閥。又如 控制進(jìn)入設(shè)備易燃?xì)怏w的控制閥，應(yīng)選用氣開(kāi)式，以防爆炸，若介質(zhì)為易結(jié)晶物 料，則選用氣關(guān)式，以防賭賽。 2. 執(zhí)行器在控制系統(tǒng)中有何作用？ 答： 接收控制器送來(lái)

47、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)。 3. 執(zhí)行器有哪幾種?工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)為什么大多數(shù)使用氣動(dòng)執(zhí)行器？ 答： 氣動(dòng)，電動(dòng)，液動(dòng)。因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠穩(wěn)定，輸出推力較大，維修 方便，防火防爆而且價(jià)格較低。 4. 氣動(dòng)執(zhí)行器主要有哪兩部分組成？各起什么作用？ 答： （1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)： 是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置， 按控制信號(hào)壓力大小產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的推 力，推動(dòng)控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作。 （2)控制機(jī)構(gòu)：是執(zhí)行器的控制部分，直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流 量。 5. 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？各有什么特點(diǎn)？ 答: （1）薄膜式：最為常用，用作一般控制閥的推動(dòng)裝置，組成

48、氣動(dòng)薄膜式執(zhí) 。19 。 行器，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、維修方便，應(yīng)用廣泛。 （2）活塞式：推力較大，主要適用于大口徑、高壓降控制閥或蝶閥的推動(dòng) 裝置。 （3）長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)：它的行程長(zhǎng)、轉(zhuǎn)矩大，適于輸出轉(zhuǎn)角（0-90）和力 矩。 6. 何謂正作用執(zhí)行器？何謂反作用執(zhí)行器？ 答： 當(dāng)來(lái)自控制器或閥門定位器的信號(hào)壓力增大時(shí)，閥桿向下動(dòng)作的叫正作用， 反之叫反作用。 7. 何謂控制閥的理想流量特性和工作流量特性？理想流量特性有哪幾種？ 答： （1）理想流量特性：在不考慮控制閥前后壓差變化時(shí)得到的流量特性。 理想流量特性種類： 直線流量特性： 等百分比特性：等百分比特性的相對(duì)行程和相對(duì)流量不成直線關(guān)

49、系，在 行程的每一點(diǎn)上單位行程變化所引起的流量的變化與此點(diǎn)的流量成正比， 流量變 化的百分比是相等的。所以它的優(yōu)點(diǎn)是流量小時(shí)，流量變化小，流量大時(shí)，則流 量變化大，也就是在不同開(kāi)度上，具有相同的調(diào)節(jié)精度。 線性特性：線性特性的相對(duì)行程和相對(duì)流量成直線關(guān)系。單位行程的變 化所引起的流量變化是不變的。流量大時(shí)，流量相對(duì)值變化小，流量小時(shí)，則流 量相對(duì)值變化大。 拋物線特性：流量按行程的二方成比例變化，大體具有線性和等百分比 特性的中間特性。 （2）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 流量特性稱為工作流量特性。 8. 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？ 答

50、： 氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開(kāi)式為， 有壓力控制信號(hào)時(shí)閥開(kāi)，無(wú)壓力控制信號(hào)時(shí)閥處于 全關(guān)； 氣動(dòng)執(zhí)行器的氣關(guān)式為， 有壓力控制信號(hào)時(shí)閥關(guān)，無(wú)壓力控制信號(hào)時(shí)閥處于 全開(kāi)。 氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開(kāi)式與氣關(guān)式的選擇原則是考慮工藝生產(chǎn)的安全， 即信號(hào)中 斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和工作人員的安全。 四、選擇題四、選擇題 1.控制閥的流量隨著閥門開(kāi)度的增大迅速上升，很快地接近最大值的是（ C ）。 A、直線流量特性； B、等百分比流量特性； C、快開(kāi)流量特性； D、拋物線流量特性。 2. 工藝人員打開(kāi)與調(diào)節(jié)閥并聯(lián)的截止閥，會(huì)使可調(diào)比變( D )，流量特性變 ( D )。 A.大，好 B.大，差 C.小，好 D.小，差 。20 。

51、 3. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)為（ A ）作用，閥芯為（ A ）裝，則該調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)閥。 A、正、正 B、正、反 C、反、正 D、正或反、正 4. 487.控制閥工作流量特性取決于（ D ）。 A閥芯形狀 B配管狀況 C閥前后壓差 D. 閥芯形狀及配管狀況 5. 490.控制閥的氣開(kāi)、氣關(guān)型式的選擇與（ D ）有關(guān)。 A控制器 B管道的位置 C工藝要求 D生產(chǎn)安全 6. 氣開(kāi)式薄膜調(diào)節(jié)閥，當(dāng)壓縮空氣中斷時(shí)，其處于（A ）狀態(tài)。 A 全關(guān) B 原位不動(dòng) C 全開(kāi) D 不確定 五、填空題：五、填空題： 1.被控介質(zhì)流過(guò)閥門的相對(duì)流量(Q/Qmax)與閥門相對(duì)開(kāi)度(l/L)之間的關(guān)系，稱 為調(diào)節(jié)閥的流量 特性；若

52、閥前后的壓差保持不變時(shí)，上述關(guān)系稱為_(kāi)理想流量 特性；實(shí)際使用中，閥前后的壓差總是變化的，此時(shí)上述關(guān)系為_(kāi)工作流量_ 特性。調(diào)節(jié)閥的流量特性有 直線 、等百分比（對(duì)數(shù)）、 _拋物線 、和_快開(kāi) 。 六、綜合題：六、綜合題： 1. 從保證控制質(zhì)量的角度，控制閥設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮哪幾個(gè)方面？ 答： 控制閥設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮：閥口徑的選擇、氣開(kāi)氣關(guān)形式的選擇和流量特性選擇。 。21 。 第六章第六章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng) 一、基本要求一、基本要求 1了解簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成及作用。 2掌握簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)中被控變量、操縱變量選擇的一般原則。 3了解各種基本控制規(guī)律的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。 4掌握控制器正、反作用確定

53、的方法。 5了解控制器參數(shù)工程整定的方法。 二、常用概念二、常用概念 1. 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)：由一個(gè)測(cè)量元件，變送器，一個(gè)控制器，一個(gè)控制閥和 一個(gè)對(duì)象所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng) 2. 控制器的工程整定：確定最合適的控制器比例度，積分時(shí)間和微分時(shí)間。 三、問(wèn)答題三、問(wèn)答題 1. 如何選擇被控變量？ 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)重要變 量； （2）被控變量應(yīng)是工藝生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常受到一些干擾影響而變化，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

54、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）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。 2. 如何選擇操縱變量？ 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。 3. 造成控制系統(tǒng)滯后的原因有哪些？ 答: 對(duì)象滯后、檢測(cè)滯后（

55、由測(cè)量元件安裝位置引起的）、信號(hào)傳送滯后（包括 測(cè)量信號(hào)和控制信號(hào)傳送滯后）。 4. 控制器整定的任務(wù)是什么？常用整定方法有哪幾種？ 答： （1）理論計(jì)算：根據(jù)已知的廣義對(duì)象特性及控制質(zhì)量的要求，通過(guò)理論計(jì) 。22 。 算出控制器的最佳參數(shù)。 （2)工程整定：通過(guò)試驗(yàn)或探索來(lái)確定控制器的最佳參數(shù)。 常用整定方法有： 臨界比例度法： 先通過(guò)試驗(yàn)得到臨界比例度和臨界周期，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。 衰減曲線法：通過(guò)使系統(tǒng)產(chǎn)生衰減振蕩來(lái)整定控制器的參數(shù)。 經(jīng)驗(yàn)湊試法： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先將控制器參數(shù)放在一個(gè)數(shù)值上，直接在閉環(huán)的控 制系統(tǒng)中，通過(guò)改變給定值施加干擾，在記錄儀上觀察過(guò)渡過(guò)程

56、曲線，運(yùn)用、 Ti、TD 對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響為指導(dǎo)，按照規(guī)定的順序，對(duì)比例度、積分時(shí)間、 微分時(shí)間逐個(gè)整定，直到獲得滿意的過(guò)渡過(guò)程為止。 5.為什么要考慮控制器的正、反作用？如何選擇？ 答： 控制作用對(duì)被控變量的影響應(yīng)與干擾作用對(duì)被控變量的影響相反， 才能使被 控變量值回復(fù)到給定值。 控制器的正反作用是關(guān)系到控制系統(tǒng)能否正常運(yùn)行與安全操作的重要問(wèn)題。 6.被控對(duì)象、執(zhí)行器、控制器的正、反作用方向是怎么規(guī)定的？ 答： 被控對(duì)象的正、反作用方向規(guī)定為：當(dāng)操縱變量增加時(shí)，被控變量也增加的 對(duì)象屬于 “正作用” 的； 反之， 被控變量隨操縱變量的增加而降低的對(duì)象屬于 “反 作用”的。 執(zhí)行器的作用方向由

57、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.控制器參數(shù)整定的任務(wù)是什么？工程上常用的的控制器參數(shù)整定有哪幾 種方法？ 答： 確定最合適的控制器比例度，積分時(shí)間和微分時(shí)間。有臨界比例度法，衰減 曲線法，經(jīng)驗(yàn)湊試法等。 四、選擇題：四、選擇題： 1.在研究對(duì)象特性對(duì)選擇操縱變量影響中， 下列哪個(gè)參數(shù)對(duì)控制質(zhì)量影響是可以 忽略的（ D） A、控制通道時(shí)間常數(shù)B、控制通道純滯后時(shí)間 C、干擾通道

58、的時(shí)間常數(shù)D、干擾通道的純滯后時(shí)間 2、（ D）存在純滯后，但不會(huì)影響調(diào)節(jié)品質(zhì)。 A、調(diào)節(jié)通道； B、測(cè)量元件； C、變送器； D、干擾通道。 3、DDZ-調(diào)節(jié)器，如無(wú)預(yù)先平衡，（ C）的切換為有擾動(dòng)的切換。 A、從硬手動(dòng)向軟手動(dòng)； B、從硬手動(dòng)向自動(dòng)； C、從自動(dòng)向硬手動(dòng)； D、從自動(dòng)向軟手動(dòng)。 4、在自控系統(tǒng)中，確定控制器、控制閥、被控對(duì)象的正、反作用方向必須按 。23 。 步驟進(jìn)行，其先后排列次序?yàn)椋?D）。 A、控制器、控制閥、被控對(duì)象； B、控制閥、被控對(duì)象、控制器； C、被控對(duì)象、控制器、控制閥； D、被控對(duì)象、控制閥、控制器。 5、調(diào)節(jié)系統(tǒng)中控制器正、反的確定依據(jù)是（ B） A、

59、實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回路的正反饋； B、實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回路的負(fù)反饋； C、系統(tǒng)放大系數(shù)恰到好處； D、生產(chǎn)的安全性。 6.下列哪一種方法不是自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)常用的參數(shù)整定方法（ D）。 A、經(jīng)驗(yàn)法； B、衰減曲線法； C、臨界比例度法； D、階躍響應(yīng)法。 7. 控制器參數(shù)整定的工程方法主要有經(jīng)驗(yàn)湊試法、衰減曲線法和( B ) A、理論計(jì)算法； B、臨界比例度法； C、檢測(cè)法； D、經(jīng)驗(yàn)法。 8. 有一冷卻器，以冷卻水作為冷劑來(lái)冷卻物料溫度，現(xiàn)選擇冷卻水流量為操 縱變量，物料出口溫度為被控變量，若從被冷卻物料溫度不能太高，否則對(duì)后續(xù) 生產(chǎn)不利角度來(lái)考慮，則（ C） A、執(zhí)行器應(yīng)選氣開(kāi)閥、控制器為反作用方式 B、執(zhí)行器應(yīng)選氣開(kāi)閥、控制器為正作用方式 C、執(zhí)行器應(yīng)選氣關(guān)閥、控制器為反作用方式 D、執(zhí)行器應(yīng)選氣關(guān)閥、控制器為正作用方式 9. 如果在燃燒爐的燃料氣進(jìn)口的管線上，設(shè)置一個(gè)燃料氣壓力控制系統(tǒng)，則控 制閥和控制器應(yīng)采用下述情況中的（ B） A、氣開(kāi)閥、正作用控