《过程控制与自动化仪表》习题答案
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篇一：自动化仪表与过程控制课后答案
自动化仪表与过程控制课后答案
0-1自动化仪表是指哪一类仪表？什么叫单元组合式仪表？
自动化仪表:是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的
自动化技术工具单元组合式调节仪表: 由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表
0-2DDZ-II型与DDZ-III型仪表的电压,电流信号输出标准是什么？在现场与控制室之间采用直
流电流传输信号有什么好处？P5 第二段
0-3什么叫两线制变送器？它与传统的四线制变送器相比有什么优点？试举例画出两线制变
送器的基本结构,说明其必要的组成部分？P5~6
0-4什么是仪表的精确度？试问一台量程为-100~100C,精确度为0.5级的测量仪表,在量程范围内的最大误差为多少？
一般选用相对误差评定，看相对百分比，相对误差越小精度越高x/(100+100)=0.5% x=1 摄氏度
1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种？什么叫热电偶的分度号？在什么情况下要使用补偿导线？
答：a、当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时，若两个接点温度不同，回路中就会出现热电动势，并产生电流。
b、铂极其合金，镍铬-镍硅，镍铬-康铜，铜-康铜。
c、分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列。
d、在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时，自动补偿冷端温度变化，以保证测量精度，为了节约，作为热偶丝在低温区的替代品。
1-2 热电阻测温有什么特点？为什么热电阻要用三线接法？
答：a、在-200到+500摄氏度范围内精度高，性能稳定可靠，不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低，存在非线性。
b、连接导线为铜线，环境温度变化，则阻值变，若采用平衡电桥三线连接，连线R使桥路电阻变化相同，则桥路的输出不变，即确保检流计的输出为被测温度的输出。
1-3说明热电偶温度变送器的基本结构，工作原理以及实现冷端温度补偿的方法。在什么情
况下要做零点迁移？
答：a、结构：其核心是一个直流低电平电压-电流变换器，大体上都可分为输入电路、放大
电路及反馈电路三部分。
b、工作原理：应用温度传感器进行温度检测其温度传感器通常为热电阻，热敏电阻集成温度传感器、半导体温度传感器等，然后通过转换电路将温度传感器的信号转换为变准电流信
号或标准电压信号。
c、由铜丝绕制的电阻Rcu安装在热电偶的冷端接线处，当冷端温度变化时，利用铜丝电阻
随温度变化的特性，向热电偶补充一个有冷端温度决定的电动势作为补偿。桥路左臂由稳压
电压电源Vz（约5v）和高电阻R1（约10K欧）建立的恒值电流I2流过铜电阻Rcu，在Rcu
上产生一个电压，此电压与热电动势Et串联相接。当温度补偿升高时，热电动势Et下降，但由于Rcu增值，在Rcu两端的电压增加，只要铜电阻的大小选择适当，便可得到满意的补
偿。
d、当变送器输出信号Ymin下限值（即标准统一信号下限值）与测量范围的下限值不相对应
时要进行零点迁移。
1-5 力平衡式压力变送器是怎样工作的？为什么它能不受弹性元件刚度变化的影响？在测量差压时，为什么它的静压误差比较大？
答：a、被测压力P经波纹管转化为力Fi作用于杠杆左端A点，使杠杆绕支点O做逆时针旋
转，稍一偏转，位于杠杆右端的位移检测元件便有感觉，使电子放大器产生一定的输出电流
I。此电流通过反馈线圈和变送器的负载，并与永久磁铁作用产生一定的电磁力，使杠杆B 点受到反馈力Ff，形成一个使杠杆做顺时针转动的反力矩。由于位移检测放大器极其灵敏，杠杆实际上只要产生极微小的位移，放大器便有足够的输出电流，形成反力矩与作用力矩平
衡。
b、因为这里的平衡状态不是靠弹性元件的弹性反力来建立的，当位移检测放大器非常灵敏
时，杠杆的位移量非常小，若整个弹性系统的刚度设计的很小，那么弹性反力在平衡状态的
建立中无足轻重，可以忽略不计。
1-6试述差动电容式和硅膜片压阻式压力变送器的工作原理,他们与力平衡式压力变送器相比有何优点？
硅：被测介质的压力直接作用与传感器的膜片上，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应与这一压力的
标准测量信号。
差：电容式压力变送器主要由完成压力/电容转换的容室敏感元件及将电容转换成二线制
4-20mA电子线路板构成，当进程压力从从测量容室的两侧（或一侧）施加到隔离膜片后，经硅油灌充液传至容室的重心膜片上，重心膜片是个边缘张紧的膜片，在压力的作用下，发
生对应的位移，该位移构成差动电容变化，并经历电子线路板的调理、震荡和缩小，转换成
4-20mA信号输入，输入电流与进程压力成反比。
优点：他们不存在力平衡式变送器必须把杠杆穿出测压室的问题
1-7试述节流式,容积式,涡轮式,电磁式,漩涡式流量测量仪表的工作原理,精度范围及使用特点？
答：a、节流式工作原理：根据流体对节流元件的推力或在节流元件前后形成的压差等可以测定流量的大小。
差压流量计：根据节流元件前后的压差测流量。精度：正负0.5%到1%使用特点：保证节流元件前后有足够长直管段
靶式流量计：使用悬在管道中央的靶作为节流元件精度：2%到3%
使用特点：可用于测量悬浮物，沉淀物的流体流量
转子流量计：以一个可以转动的转子作为节流元件
使用特点：可从转子的平衡位置高低，直接读出流量数值
b、容积式工作原理：直接安装固定的容积来计量流体。精度：可达2%较差时亦可保证
0.5%~1%使用特点：适用于高黏度流体的测量
c、涡轮式工作原理：利用导流器保证流体沿轴向推动涡轮，并且根据磁阻变化产生脉冲的输出。精度：0.25%~1%
使用特点：只能在一定的雷诺数范围内保证测量精度。由于有转子，易被流体中的颗粒及污
物堵住，只能用于清洁流体的流量测量。
d、电磁式工作原理：以电磁感应定律为基础，在管道两侧安放磁铁，以流动的液体当作切割磁力线的导体，由产生的感应电动势测管内液体的流量。精度：0.5%~1%
使用特点：只能测导电液体的流量
e、漩涡式工作原理：根据漩涡产生的频率与流量的关系测定流量精度：正负0.2%~正负1%
使用特点：量程比达到30:1，可测液体和气体。
1-8简述液位的测量方法
答: 有压差液位计、超声波液位计、激光液位计、雷达料位计、浮球液位计和音叉料位计等，后两种只能输出开关量，其他的可以输出模拟量也可以输出开关量。
2-3 PID调节器中，比例度p，积分时间常数Ti,微分时间常数Td,积分增益Ki,微分增益Kd 分别有什么含义？在调节器动作过程中分别产生什么影响？若令Ti取∞，Td取0，分别代表调节器处于什么状态？
答：1在比例积分运算电路中，RI,CI组成输入电路，CM为反馈元件
1）比例度P=Cm/CiX100%表示在只有比例作用的情况下，能使输出量做满量程变化的输入量变化的百分数。
2）积分时间Ti=RICI Ti愈小，由积分作用产生一个比例调节效果的时间愈短，积分作用愈强。Ti越大，积分作用越弱。
3）积分增益Ki=CM/CIXA A 为放大器增益，Ki越大，调节静差越小。比例微分运算电路中，由Rd Cd及分压器构成无源比例微分电路
4）kd为比例微分调节器输出地最大跳变值与单纯由比例作用产生的输出变化值之比。5）微分时间Td=KdRdCd
2,Ti取无穷时，调节器处于PD状态。Td取零时调节器处于PI状态。
2-4什么是PID调节器的干扰系数？
答：用PI，PD串联运算获得PID调节规律时，在整定参数上存在相互干扰的现象，常用干扰系数F=1+Td/Ti表示
2-5调节器为什么必须有自动/手动切换电路？怎样才能做到自动/手动双向无扰切换？为了适应工艺过程启动、停车或发生事故等情况，调节器除需要“自动调节”的工作状态外，
还需要在特殊情况时能由操作人员切除PID运算电路，直接根据仪表指示做出判断，操纵调节器输出的“手动”工作状态。在DDZ-III型调节器中，自动和手动之间的平滑无扰切换是由比例积分运算器上的开关S1实现的，如下图所示
其中开关接点“A”为自动调节；“M”为软手动操作；“H”为硬手动操作。切换分析：“A”→“M”为保持，无扰切换。
“M”→“A”：S1、2在M，S2把CI接VB，VO2以10V起对CI充电，但CI右端电位被钳位不变（10V），A3的V-≈V+ =10V，当“M”→“A”，两点电位几乎相等，所以为无扰切换。
“M”→“H”：断开前，必然先断开S4，M为保持。切换后,接入“H”，V-与RH的电位相同时，则为无扰切换，所以切换前应平衡RPH，有条件无扰切换。
“H“→”M“：切换后，S41~S44瞬间是断开的，CM和V-为保持状态，所以为无扰切换。2-7什么是调节器的正/反作用？调节器的输入电路为什么要采取差动输入方式？输出电路是怎样将输出电压转换乘4-20mA电流的？
（1）测量值增加(偏差信号e减少)，调节器输出增加，则调节器静态放大放大系数为负，KC为负值，称正作用调节器；反之，测量值增加（偏差减小），调节器输出减小，则调节器静态放大系数为正，KC为正值，称反作用调节器。（2）由于所有的仪表都用同一个电源供电，在公共电源地线上难免出现电压降，为了避免这些压降带来误差，输入电路需要采用差动输入方式。（3）调节器的输出电路是一个电压-电流转换器，它将PID电路在1-5V 间变化的输出电压转换为4-20mA的电流，输出电路实际就是一个比例运算器，通过强烈的电流负反馈使输出电流保持在4-20mA，输出电路的电路图如下：其中经过运算得出
取Rf=62.5，则当V03=1-5V时，输出电流为4-20mA。
2-9给出使用的PID数字表达式,数字仪表中常有哪些改进型PID算法？
答:1)P67 2)P68-70
4-1执行器在控制系统处于什么地位？其性能对控制系统的运行有什么影响？
执行器是安全测控中不可缺少的重要部分，它在系统中的作用是根据调节器
的命令，直接控制被测物体的状态和参数。
4-2调节有哪些结构形式？分别适用于什么场合？执行机构是指执行器中的哪一部分？执行器选用气开,气关的原则是什么？
调节阀根据结构分为九个大类：(1)单座调节阀；适用于泄漏要求严、工作压差小的干净介质场合(2)双座调节阀；适用于泄漏要求不严、工作压差大的干净介质场合(3)套筒调节阀；适用于单座阀场合(4)
求直角配管的场合(5)三通调节阀；用于分流和合流及两相流、温度差不大于150 ℃的场合(6)隔膜阀；适用于不干净介质、弱腐蚀介质的两位切断场合(7)蝶阀；适用于不干净介质和大口径、大流量、大压差的场合(8)球阀；适用于不干净、含纤维介质、可调比较大的控制场合(9)偏心旋转阀。故适用于不干净介质、泄漏要求小的调节场合
执行机构是执行器的推动部分
规则P178 最顶上一段(气开，气闭的选择主要从生产安全角度考虑)
4-3什么是调节阀的固有流量特性和工作流量特性？为什么流量特性的选择对控制系统的工作至关重要？
答：①在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性称为固有流量特性，也叫理想流量特性。在各种具体的使用条件下，阀芯位移对流量的控制特性，称为工作流量特性。
②从自动控制的角度看，调节阀一个最重要的特性是他的流量特性，即调节阀阀芯位移与流量之间的关系，值得指出调节阀的特性对整个自动调节系统的调节品质有很大的影响
4-4为什么合理选择调节阀的口径，也就是合理确定调节阀的流通能力C非常重要？
答：在控制系统中，为保证工艺操作的正常进行，必须根据工艺要求，准确计算阀门的流通能力，合理选择调节阀的尺寸。如果调节阀的口径选的太大，将是阀门经常工作在小开度位置，造成调节质量不好。如果口径选的太小，阀门完全打开也不能满足最大流量的需要，就难以保证生产的正常进行。
4-5电-气阀门定位器（含电-气转换器和阀门定位器）是怎样工作的？它们起什么作用？答:①由电动调节器送来的电流I通入线圈，该线圈能在永久磁铁的气隙中自由地上下运动，当输入电流i增大时，线圈与磁铁产生的吸引增大，使杠杆作逆时针方向旋转，并带动安装在杠杆上的挡板靠近喷嘴，改变喷嘴和挡板之间的间隙
②使气动执行器能够接收电动调节器的命令，必须把调节器输出的标准电流信号转换为20~100kPa的标准气压信号。
4-6电动仪表怎样才能用于易燃易爆场所？安全火花是什么概念？
具有一定的防燃防爆措施安全火花：不会引起引燃、爆炸等事故的火花
4-7试述安全火花防爆仪表的设计思想和实现方法。如果一个控制系统中的仪表全部采用了安全火花防爆仪表,是否就构成了安全火花防爆系统？
答:P188划线与打五角星段落
篇二：《自动化仪表与过程控制》练习题及参考答案
一、填空题
1、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环节组成。
2、仪表的精度等级又称准确度级，通常用引用误差作为判断仪表精度等级的尺度。
3、过程控制系统动态质量指标主要有衰减比n 、超调量σ和过渡过程时间态质量指标有稳态误差e ss 。
4、真值是指被测变量本身所具有的真实值，在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。
5、根据使用的能源不同，调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀三大类。
6、过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模。
7、积分作用的优点是可消除稳态误差(余差)，但引入积分作用会使系统稳定性下降。
8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭环比值控制和变比值控制三种。
9、Smith预估补偿原理是预先估计出被控过程的数学模型，然后将预估器并联在被控过程上，使其对过程中的纯滞后进行补偿。
10、随着控制通道的增益K0的增加，控制作用增强，克服干扰的能力最大，系统的余差减小，最大偏差减小。
11、从理论上讲，干扰通道存在纯滞后，不影响系统的控制质量。
12、建立过程对象模型的方法有机理建模和系统辨识与参数估计。
13、控制系统对检测变送环节的基本要求是准确、迅速和可靠。
14、控制阀的选择包括结构材质的选择、口径的选择、流量特性的选择和正反作用的选择。
15、防积分饱和的措施有对控制器的输出限幅、限制控制器积分部分的输出和积分切除法。
16、如果对象扰动通道增益Kf增加，扰动作用，
最大偏差增大。
17、在离心泵的控制方案中，机械效率最差的是通过旁路控制。
二、名词解释题
1、衰减比
答：衰减比n定义为：ts；静
B1n? B2衰减比是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。为保证系统足够的稳定程度，一般取衰减比为4:1～10:1。
2、自衡过程
答：当扰动发生后，无须外加任何控制作用，过程能够自发地趋于新的平衡状态的性质称为自衡性。称该类被控过程为自衡过程。
3、分布式控制系统
答：分布式控制系统DCS，又称为集散控制系统，一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层体系结构、局部网络通信的计算机综合控制系统。
DCS的设计思想是“控制分散、管理集中”
三、简答题
1、电气阀门定位器有哪些作用
答：①改善阀的静态特性
②改善阀的动态特性
③改变阀的流量特性
④用于分程控制
⑤用于阀门的反向动作
2.简述串级控制系统的设计原则。
答：（1）副回路的选择必须包括主要扰动，而且应包括尽可能多的扰动；（2）主、副对象的时间常数应匹配；（3）应考虑工艺上的合理性和实现的可能性；（4）要注意生产上的经济性。
3. 简单控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
答：简单控制系统由一个被控对象，一个检测元件和变送器，一个调节阀和一个调节器组成。检测元件和变送器用于检测被控变量，并将检测到的信号转换为标准信号，输出到控制器。控制器用于将检测变送器的输出信号与设定值进行比较，得出偏差，并把偏差信号按一定的控制规律运算，运算结果输出到执行器。执行器是控制系统回路中的最终元件，直接用于改变操纵量，以克服干扰，达到控制的目的。
4. 前馈控制和反馈控制各有什么特点？为什么采用前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质？
答:前馈控制的特点是:根据干扰工作;及时;精度不高,实施困难;只对某个干扰有克服作用.反馈的特点作用依据是偏差;不及时:精度高,实施方便,对所有干扰都有克服作用.由于两种控制方式优缺点互补, 所以前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质.
5、PID调节器的参数Kp、TI、TD对控制性能各有什么影响？
答：(1)比例增益Kp反映比例作用的强弱，Kp越大，比例作用越强，反之亦然。比例控制克服干扰能力较强、控制及时、过渡时间短，但在过渡过程终了时存在余差；
(2)积分时间TI反映积分作用的强弱，TI越小，积分作用越强，反之亦然。积分作用会使系统稳定性降低，但在过渡过程结束时无余差；
(3)微分时间TD反映积分作用的强弱，TD越大，积分作用越强，反之亦然。微分作用能产生超前的控制作用，可以减少超调，减少调节时间；但对噪声干扰有放大作用。
6、与反馈控制系统相比，前馈控制系统有哪些特点？
答：
(1)反馈控制的本质是基于偏差来消除偏差，而前馈控制是基于扰动来消除扰动对被控量的影响；
(2)反馈控制是“不及时”的，而前馈控制器可“及时”动作；
(3)反馈控制属闭环控制，而前馈控制属开环控制；
(4)反馈控制对闭环内扰动均有校正作用，而前馈控制具有制定性补偿的局限性；
(5)反馈控制规律通常有P、PI、PD、PID等，而前馈控制规律比较复杂。
7、简述“积分饱和现象”产生的内因和外因。
答：造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用，外因是控制器长期存在偏差。在偏差长期存在的条件下，控制器输出会不断增加或减小，直到极限值引起积分饱和。
8、如图所示的压力容器，采用改变气体排出量以维持
容器内压力恒定：
(1)调节阀应选择气开式还是气关式？请说明原因。
(2)压力控制器(PC)应为正作用还是反作用？请说明原因。
答：
(1)应选择气关式。因为在气源压力中断时，调节阀可以自动打开，
以使容器内压力不至于过高而出事故。
(2) 调节阀应选择气关式，则压力控制器(PC)应为反作用。
当检测到压力增加时，控制器应减小输出，则调节阀开大，使容器
内压力稳定。
或：当检测到压力减小时，控制器应增大输出，则调节阀开小，使容器内压力稳定。
9、在制药工业中，为了增强药效，需要对某种成分的药物注入一定量的镇定剂、缓冲剂，或加入一定量的酸、碱，使药物呈酸性或碱性。这种注入过程一般都在混合槽中进行。工艺要求生产药物与注入剂混合后的含量必须符合规定的比例，同时在混合过程中不允许药物流量突然发生变化，以免混合过程产生局部的化学副反应，为此设计如下图所示的控制系统。试分析：1图中停留槽的作用是什么？
2图中有几个控制系统，分别是什么系统，各系统的作用如何？
答: 停留槽的作用是稳定药物流量,防止其发生急剧变化.图中共有两个控制系统,一个是停留槽液位与出口流量的均匀控制系统,是药物流量缓慢变化;另一个是药物与添加剂的比值控制系统,保持二者的比例关系.
四、分析与计算题
1、有一台温度变送器，量程为400－600℃，输出为4－20mA，当温度从500℃变化到550℃时，变送器从多少变为多少？
答：500℃时输出为：（20－4）×［（500－400）/（600－400）］＋4＝12mA
500℃时输出为：（20－4）×［（550－400）/（600－400）］＋4＝16mA
即：当温度从500℃变化到550℃时，变送器从12mA变为16mA。
2.某仪表的测量范围为—200--600℃，仪表的精度为0.5级，在600℃该仪表指示为604℃，问该仪表是否超差？
答：某仪表的测量范围为—200--600℃，仪表的精度为0.5级，在600℃该仪表指示为604，问该仪表是否超差？
（600—（—200））×0.5=4℃
该仪表不超差。
3.某测量仪表的测量范围是+200~+500℃精度等级为为5.0，求当其示值为200℃和500℃时,被测点的真实温度（真值）大约为多少？
3、答：某测量仪表的测量范围是+200~+500℃,精度等级为为5.0，求当其示值为200℃和500℃时,被测点的真实温度（真值）大约为多少？
△max=±5.0%（500-200）=±15
示值为200℃时真值在185和215℃之间
示值为500℃时真值在485和515℃之间
4、如下图所示的隔焰式隧道窑烧成带温度控制系统，烧成带温度是被控变量，燃料流量为操纵变量。试分析：
(1)该系统是一个什么类型的控制系统？画出其
方框图；
(2)确定调节阀的气开、气关形式，并说明原因。
答：(1)该系统是一个串级控制系统，其方框图为：
(2)当调节阀气源出现故障失去气源时，为保证系统安全，应使阀门处于关闭位置，故调节阀采用气开式。
5、如下图所示的液体储罐，设进水口和出水口的体积流量分别是qi 和qo ，输出变量为液位h，储罐的横截面积为A 。试建立该液体储罐的动态数学模型H(s) 。
Qi(s)
完整解答过程如下（含评分标准）：
液位的变化满足动态物料平衡关系：
液罐内蓄液量的变化率＝单位时间内液体流入量－单位时间内液体流出量：
A?dh?qi?qo ?????????????????????????????(2分) dt
d?h??qi??qo （式1）????????????????????????(2分) dt以增量形式表示各变量偏离起始稳态值的程度。即：A?
由重力场中无粘性不可压缩流体定常流动的伯努利方程：
p12v12p2v2??gz1???gz2??????????????????????(2分) ?2?2
得：v?
2gh
篇三：《过程控制与自动化仪表(第2版)》课后答案1(1)
第一章绪论
2.（1）解：
图为液位控制系统，由储水箱（被控过程）、液位检测器（测量变送器）、液位控制器、调节阀组成的反馈控制系统，为了达到对水箱液位进行控制的目的，对液位进行检测，经过液位控制器来控制调节阀，从而调节系统框图如下：
q1（流量）来实现液位控制的作用。
控制器输入输出分别为：设定值与反馈值之差e?t??、控制量u?t??；
执行器输入输出分别为：控制量u?t??、操作变量q1??t??；
被控对象的输入输出为：操作变量q1??t??、扰动量q2??t??，被控量h；所用仪表为：控制器（例如PID 控制器）、调节阀、液位测量变送器。
2.（4）
解：
控制系统框图：
蒸汽流量变化
被控参数：汽包水位
控制参数：上水流量
干扰参数：蒸汽流量变化
第二章过程参数的检测与变送
1.（1）
答：在过程控制中，过程控制仪表：调节器、电/气转换器、执行器、安全栅等。
调节器选电动的因为电源的问题容易解决，作用距离长，一般情况下不受限制；调节精度高，还可以实现微机化。执行器多数是气动的，因为执行器直接与控制介质接触，常常在高温、高压、深冷、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、易爆等恶劣条件下工作，选气动的执行器就没有电压电流信号，不会产生火花，这样可以保证安全生产和避免严重事故的发生。
气动仪表的输入输出模拟信号统一使用0.02~0.1MPa 的模拟气压信号。
电动仪表的输入输出模拟信号有直流电流、直流电压、交流电流和交流电压四种。各国都以直流电流和直流电压作为统一标准信号。过程控制系统的模拟直流电流信号为4~20mA DC，负载250??；模拟直流电压信号为1~5V DC。
1.（2）解：
由式?????
1 KC
??
?100%可得: K C?? 1
1
??
4
dt?? 3mA 20
比例积分作用下???u可由下式计算得出：
??u?Kc?e?t???
TI????
u?????u?? u(0)?? 3mA?? 6mA?? 9mA
经过4min 后调节器的输出9mA.
2.（5）解：
调节器选气开型。当出现故障导致控制信号中断时，执行器处于关闭状态，停止加热，使设备不致因温度过高而发生事故或危险。
2.（6）解：
（1）直线流量特性：
10%：
13.0 50%：
51.7 90.3??? 80.6
80%：
80.6
?100%?? 74.62%
?100%?? 18.57%
?? 12.03% ?100%
线性调节阀在小开度时流量的相对变化量大，灵敏度高，控制作用强，容易产生振荡；
而在大开度时流量的相对变化量小，灵敏度低，控制作用较弱。由此可知，当线性调节阀工作在小开度或大开度时，它的控制性能较差，因而不宜用于负荷变化大的过程。（2）对数流量特性
10%：
4.67
50%：
18.3 80%：
50.8
?100%?? 40.90%
?100%?? 39.89% ?100%?? 40.18%
对数流量特性调节阀在小开度时其放大系数K v较小，因而控制比较平稳；在大开度工作10%：
时放大系数
K v较大，控制灵敏有效，所以它适用于负荷变化较大的过程。
21.7
（3）快开流量特性
?100%?? 75.58%
50%：
75.8
80%：
96.13
?100%?? 11.48%
?100%?? 3.02%
快开流量特性是指在小开度时候就有较大的流量，随着开度的增大，流量很快达到最大，快开流量特性的调节阀主要用于位式控制。
第四章被控过程的数学模型
1.(4) 解:
(1)由题可以列写微分方程组:
?????q1??????q2??????q3?? C ???????q2???
R2
???????q3???
R3 ??
dt
(2)过程控制框图
(3)传递函数G0 (S )?? H (S ) / Q1 (S )
G0 (S )?? H (S ) / Q 1(S )?? 1 / (CS??1 / R2??1 / R3 )
2.(1)
解:首先由题列写微分方程
? 1 ???q1??????q2?? C dt ?????q2??????q3?? C ?? ??h ?????q2???? R2
??2
???q3 ????
???h?????h1??????h2 ???消去???q2、???q3，得：
1
? C ??q1????R2 dt
2 dt 2 ? C ?可得：???q1??? 2
dt R2 R3
??? ????
???q1?? 2 ??R3 则有：???h2??????? C dt ??
???
消去中间变量???h2可得：
??R2
2 R3
? C
C2 R3 2
2
H??s??可得：G0??s??????
1?s??
1 3 ???h?????q1?? CR3 ?C??1R
2 ?? dt ?? R2
1?? CR3S
1
dt
1 3??????
?1????S??R2
?? R2??????
第五章简单控制系统的设计
1.(13)
解:(1)只讨论系统干扰响应时，设定值由
Tr?? 0。
K 01?? 5.4 , K 02?? 1 , K d?? 1.48 , T01＝5 min , T02＝2.5 min，则被控对象传递函数：
5.4
T???
(5s??? 1)(2.5s?? 1)
扰动传递函数:
5.4
1.487.992 (5 s???1)(
2.5 s??1) k d??T
F ( s) 1?? k c??T
当??F?? 10，
1?? kc(5 s??? 1)(2.5 s?? 1)
??
(5 s???1)(2.5 s??1)??5.4?? k c
K c?? 2.4时，则有：G (s )???
7.992
??
F (s) 12.5s2?? 2.5s?? 11.96
??
?? F1 (s ) ?Y1 (s )?? G (s )
??
?Y2 (s)?? G(s)?? F2 (s)
?? 79.92
?TF?????Y?? Y1??? Y2?? G (s )(F1??? F2 )?? G (s)?????F2?? 12.5s?2.5s?11.96s 12.5s3?2.5s?11.96s
经过反拉氏变换之后可得出：系统干扰响应
TF (t)?????6.682?? e??0.1t?? cos(0.9730t )??? 0.6867? e???0.1t?? sin(0.9730t )?? 6.682 ( ) 7.992
a)同理可得出当??F?10，Kc?0.48时，则：G(s)???F (s) 12.5s 2?? 2.5s??1.5920
79.92 TF?????Y?? Y1??? Y2?? G (s )(F1??? F2 )?? G (s)?????F2
12.5s?2.5s?1.5920s 12.5s3?2.5s2?1.5920s
经过反拉氏变换之后可得出：系统干扰响应
TF (t)?? 50.20??? 50.20?? e??0.1t?? cos(0.3426t )??? 14.65? e??0.1t?? sin(0.3426t )
(2)只讨论系统设定值阶跃响应时，干扰输入
F?? 0
已知???Tr?? 2 a）当
kc??T
G(s)??? Tr (s) 1?? kc??T
K c?? 2.4时，
5.4kc
(5s???1)(2.5s??1)?? 5.4kc
TR?? G(s)?????Tr???
反拉氏变换：
系统
25.92
(5???1)(2.5??1)?? 5.4?? 2.4 12.5s3?? 2.5s 2??11.96s
设
定
值
??0.1阶跃响应：
TR (t)?????2.167?? e
b) 当
??0.1? cos(0.9730t )??? 0.2227? e ? sin(0.9730t )?? 2.167
K c?? 0.48时,
5.4?? 5.1840
TR?? G(s)?????Tr???
(5s???1)(2.5s??1)?? 5.4??0.48 s 12.5s3?? 2.5s2??1.5920s
系
统设
??0.1?定值阶
??0.1?跃
响
应：
TR (t)?? 3.256??? 3.256?? e
3）
? cos(0.3426t )??? 0.9505? e
? t ) ? sin(0.3426
Kc对设定值响应的影响：增大K c可以减小系统的稳态误差，加速系统的响应速度。Kc 对干扰的影响：增大Kc可以对干扰的抑制作用增强。
2.(6)解:
由图可以得到，??? 40，T0?? 230??? 40?? 190，
39 /??100??? 0??
? 1.56 对象增益? K 0???
0.02 /0.1??? 0.02 1 1
对应????，再查表得PI 控制器参数结果。??
K 0 1.56
?? 40 ??1.56??????
? T0 190
T1?? 3.3??? 3.3?? 40?? 132s
??1）液位变送器量程减小，由公式
ymin
K 0???ymax???
??u max??? u min
，此时Ymax 减小，???y不变，对象增
益K0放大1 倍，相应??缩小1 倍。此时查表得到的??应加大。《《过程控制与自动化仪表》习题答案》
过程控制技术课后作业答案详解
过程控制与自动化仪表课后作业详解 第一章 P15 2-1. （1）简述图1-6所示系统的工作原理，画出控制系统的方框图并写明每一方框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。 LT LC 1 Q 2 Q A 图1-6 控制系统流程图 答： 1）图为液位控制系统，由储水箱（被控过程）、液位检测器（测量变送器）、液位控制器、调节阀组成的反馈控制系统，为了达到对水箱液位进行控制的目的，对液位进行检测，经过液位控制器来控制调节阀，从而调节Q 1（流量）来实现液位控制的作用。 2）框图如图1-7所示： 控控控LC 控控控 控控控控 A 控控控控LT _ 2() Q t () 1Q t () r t () e t () u t h 图1-7 控制系统框图 3）控制器输入输出分别为：设定值与反馈值之差e (t )、控制量u (t )；执行器输入输出分别为：控制量u (t )、操作变量Q 1 (t ) ；被控对象的输入输出为：操作变量Q 1 (t ) 、扰动量Q 2 (t ) ，被控量h ；所用仪表为：控制器（例如PID 控制器）、调节阀、液位测量变送器。 2-3某化学反应过程规定操作温度为800℃，最大超调量小于或等于5％，要求设计的定值控制系统，在设定值作最大阶跃干扰时的过渡过程曲线如图所示。要求： 1）计算该系统的稳态误差、衰减比、最大超调量和过渡过程时间； 2）说明该系统是否满足工艺要求。 答： 1）稳态误差：e(∞)=810-800=10 衰减比：n=B 1/B 2=(850-810)/(820-810)=4 最大超调量：σ=(850-810)/810=4.9% 假设以系统输出稳定值的2%为标准，则810*2%=16.2，则 过渡过程时间：ts=17min
自动化仪表与过程控制课后习题答案
第1章(P15) 1、基本练习题 (1)简述过程控制的特点。 Q：1)系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成；2)被控过程复杂多样，通用控制系统难以设计；3)控制方案丰富多彩，控制要求越来越高；4)控制过程大多属于慢变过程与参量控制；5)定值控制是过程控制的主要形式。 (2)什么是过程控制系统？试用框图表示其一般组成。Q：1)过程控制是生产过程自动化的简称。它泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，是自动化技术的重要组成部分。过程控制通常是对生产过程中的温度、压力、流量、液位、成分和物性等工艺参数进行控制，使其保持为定值或按一定规律变化，以确保产品质量和生产安全，并使生产过程按最优化目标自动进行。2)组成框图： f(t) r(t) e% u(t) q(t)》, 一上fo_U捽制器一►执行器一— z(t) --------------------- ----------- 测量变送装置」------- (3))单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？Q：各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。1)模拟仪表的信号：气动0.02~0.1MPa、电动皿型：4~20mADC或1~5V DC。2) 数字式仪表的信号：无统一标准。 (4)试将图1-2加热炉控制系统流程图用框图表示。Q：是串级控制系统。方块图： 热油出 (5)过程控制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？Q：1)最大偏差、超调量、衰减比、余差、调节时间、峰值时间、振荡周期和频率。2)略 (8)通常过程控制系统可分为哪几种类型？试举例说明。Q：1)按结构不同，分为反馈控制 系统、前馈控制系统、前馈•反馈复合控制系统；按设定值不同，分为定值控制系统、随动控制系统、顺序控制系统。2)略 (10)只要是防爆仪表就可以用于有爆炸危险的场所吗？为什么？Q：1)不是这样。2)比如对安全火花型防爆仪表，还有安全等级方面的考虑等。
过程控制与仪表第六版答案
过程控制与仪表第六版答案 1、计算机引入到过程控制中，实现了设定值控制，其英文缩写为：（） A、DDC； B、SPC； C、DCS； D、PLC。 答案：SPC ； -------------------------------- 2、过程控制系统采用经典控制理论进行分析与设计时，以下说法错误的是：（） A、可以应用频率法与根轨迹法； B、只能解决单输入-单输出控制系统的问题； C、可以解决多输入-多输出控制系统的问题； D、可以应用状态空间法。 答案：可以解决多输入-多输出控制系统的问题；; 可以应用状态空间法。 -------------------------------- 3、过程控制通常指的是温度、压力、流量、液位、机械位移等物理量的自动控制。 答案：错
-------------------------------- 1、自动化仪表可以根据不同的标准进行分类，比如（）： A、现场类仪表与控制室类仪表； B、液动、气动与电动仪表； C、模拟式仪表与数字式仪表； D、基地式仪表、单元组合式仪表、组装式仪表与数显式仪表。 答案：现场类仪表与控制室类仪表；; 液动、气动与电动仪表；; 模拟式仪表与数字式仪表； -------------------------------- 2、有关自动化仪表信号制的描述，正确的是：（）。 A、气动模拟式仪表统一使用20-100KPa的数字气压信号； B、我国DDZ-III型电动模拟式仪表统一使用0-20mA电流或0-5V电压信号； C、数字式仪表必须使用微处理器芯片作为控制单元； D、我国DDZ-II型电动模拟式仪表统一采用0-10mA电流信号。 答案：数字式仪表必须使用微处理器芯片作为控制单元；; 我国DDZ-II型电动模拟式仪表统一采用0-10mA电流信号。 -------------------------------- 3、在自动化仪表的能源供给中，下列描述正确的是：（） A、气动模拟式仪表由140KPa的气源信号提供能源； B、电动模拟式仪表目前常由直流低电压电源箱供电；
自动化仪表与过程控制习题集1
自动化仪表与过程控制习题集 一、选择题 简单控制系统从结构上来说是由一个受控对象、一个测量变送器、一个控制器和一个执行器(调节阀)所组成的( C )系统。 A、预测控制 B、推理控制 C、闭环控制 电子式电动执行器接受的控制信号为( A )。 A．4-20mADC信号B．220VAC信号C．开关信号 由热偶测温原理，下列哪种条件下，可测得电势？( A ) A、热电偶电极材料不同，两端温度不同 B、热电偶电极材料相同，两端温度不同 C、热电偶电极材料不同，两端温度相同 热电偶是利用热电偶的( B )测量温度的。 A、电阻值 B、热电效应 C、电磁感应 在过程控制中，使用最多的是（A）。 A.气动执行器 B.电动执行器 C.热动执行器 D.手动执行器 与热敏电阻相比，金属电阻的温度系数（B ）。 A. 大 B. 小 C. 相等 D. 与外部条件有关 若仪表的精度为1级，即允许误差为( A ) A、±1% B、-1% C、1% 校验一块精度为1.5级，量程为6.0MPa的工业压力表，选用的标准压力表的精度和量程为（C ） A、0.4级，16Mpa B、0.6级，10Mpa C、0.25级，10Mpa 一台测温仪表，其测温范围为600~1100℃，已知其最在绝对误差为±6℃，则其精度等级为(C) A、1.0级 B、1.2级 C、1.5级 压力表的测量使用范围一般为其量程的( A )处。 A、1/3~2/3 B、<2/3 C、>1/3 压力表的测量使用范围一般为其量程的1/3~2/3处，如果低于1/3则( C ) A、因压力过低而仪表无指示 B、精度等级降低 C、相对误差增大 现有两台压力变送器，精度等级都为1级，第一台量程为0－600KPa，第二台量程为250－500KPa，测量变化范围320－360KPa的的压力，下列说法正确的是( B ) A．第一台准确度高B．第二台准确度高C．两者结果一样 测量管道内的液体静压力，为了防止液体中固体颗粒混合物或气泡的不良影响，因此开孔位置应为( B ) A、管道上方 B、管道下方45度区域 C、管道底部 科氏流量计从其测量原理上来说，是一种什么类型的流量计？( B ) A、体积流量计 B、质量流量计 C、速度式流量计 采用容积测量法的是（B ） Ａ、涡轮流量计Ｂ、罗茨流量计Ｃ、电磁流量计 适用于大口径大流量和浓稠浆液及悬浮粒的场合的控制阀是( B )。 A、三通阀 B、蝶阀 C、球阀 自动调节阀门按照工作所用能源形式可分为电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀，其中( C )推力最大；但安装、维护麻烦，使用不多。 A、电动调节阀 B、气动调节阀 C、液动调节阀
过程控制与自动化仪表第三版课后答案
第1章思考题与习题 1．基本练习题 （1）简述过程控制的特点。 答： 1．控制对象复杂、控制要求多样 2．控制方案丰富 3．控制多属慢过程参数控制 4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式 5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 （2）什么是过程控制系统？试用方框图表示其一般组成。 答： 过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。 过程控制系统的一般性框图如图1-1所示： 图1-1 过程控制系统的一般性框图 （3）单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？ 答： 各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。 1）模拟仪表的信号：气动0.02 ~0.1MPa；电动Ⅲ型：4~20mADC或1~5V DC。 2）数字式仪表的信号：无统一标准。 （4）试将图1-2加热炉控制系统流程图用方框图表示。 答： 加热炉控制系统流程图的方框图如图1-3所示：
图1-2 加热炉过程控制系统流程 图1-3 加热炉过程控制系统流程方框图 （5）过程控制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？ 答： 1）单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。 2）各自定义为： 衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n ； 超调量：第一个波峰值1y 与最终稳态值y （∞）之比的百分数： 1 100%() y y σ= ?∞ 最大动态偏差A ：在设定值阶跃响应中，系统过渡过程的第一个峰值超出稳态值的幅度； 静差，也称残余偏差C ： 过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态值y （∞）与设定值之间的偏差C 称为残余偏差，简称残差；
《过程控制与自动化仪表》—试卷及答案2套
《过程控制与自动化仪表》试卷A 适用班级： 一、填空题（每空1分，共20分） 1．所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置，对生产过程、工艺参数、目标要求等进行 ，使之按照预定的方案达到要求的指标。 2．按输入量变化的规律分类，自动控制系统可以分为 系统、 系统、 系统。 3．过程控制系统的要求 、 、经济性。 4. 在经典控制理论中，主要有 ， 和根轨迹法等几种分析方法。 5. 对数幅频特性L (ω)或它的渐近线大多与lg ω成 关系。因此，若以L (ω)为纵轴，lg ω为横轴，则其图线将为 。 6. 热电阻Cu50中的“Cu ”是指 ，“50”是指 。 7. 电容式压力变送器由测量部件、 和 三部分组成。 8. 执行器按其能源形式分为液动、 、 三大类。 9. DCS 是指 。 10．串级控制系统能迅速克服进入 回路的扰动，改善 控制器的广义对象特性，容许 回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系统的控制品质。 二、选择题（每题2 分，共20分） 1、控制系统时域分析中，最常用的典型输入信号是( )。 A. 阶跃函数 B. 脉冲函数 C. 斜坡函数 D. 正弦函数 2、与开环控制相比较闭环控制的特征是（ ） A.系统有执行元件 B.系统有控制器 C.系统有放大元件 D.系统有反馈环节 3、积分环节的频率特性相位移θ(ω)=( )。 A. 90° B. -90° C. 0° D. -180° 4、根据对象特性来选择控制规律时，对于控制通道滞后小，负荷变化不大，工艺参数不允许有余差的系统，应当选用( )控制。 A.比例 B.比例积分 C.比例微分 D.比例积分微分 5．如果系统不稳定，则系统( ) A.不能工作 B.可以工作，但稳定误差很大 C.可以工作，但过渡时间很长 D.可以正常工作 6．.电—气阀门定位器将4-20MA 的标准信号转换为（ ）的标准气压信号。 A 、0.04MA-0.02MA B 0.02MA-0.1MA C 、0.01-0.05MA D 0.03-0.15MA 7．测4~20mA 电流信号时用以下哪些工具：（ ） A.螺丝刀 B.万用表 C.校验仪（气压） D.试电笔
自动化仪表与过程控制试题(含答案)
自动化仪表与过程控制试题（含答案）自动化仪表与过程控制试题 题号一二三四五总分 得分 得分评卷人 一、填空题(每空1分，共20分) 1、测量温度的方法虽然很多，但从感受温度的途径来分，可以分为两大类:一类是( )的，即通过测温元件与被测物体的接触而感知物体的温度;另一类是( )的，即通过接收被测物体发出的辐射热来判断温度。 2、电动温度变送器，核心都是一个直流低电平电压—电流变换器，大体上都可分为( )、( )及( )三部分。 3、调节器的输出电路是一个电压—电流转换器，还承担( )的任务。 4、在数字控制系统中，当需要限制输出量的变化速率，以及需要实现自动/手动无扰切换等场合，使用增量算式有许多便利之处，所以有些控制系统中不直接计算y，而先算出( )。 n 5、SLPC单回路控制器是按( )或( )的定周期节拍工作的。 6、DCS系统常采用多主站的令牌传送方式，在系统内，各( )和( )的地位都是相同的，没有固定的主站与从站划分。 7、集散控制系统的操作站主要有三大功能，即以系统生成、维护为主的( )功能，以监视、运行、记录为主的( )功能，以及与现场控制站和上位计算机交换信息的( )功能。 8、从结构来说，执行器一般由( )和( )两部分组成。 9、目前，用来测定对象动态特性的实验方法主要有( )、( )和( )三种。 10、为了克服用白色噪声作为输入，估算脉冲响应函数需要较长时间，可以采用( )信号作为输入探测信号。
得分评卷人 二、判断题(每题1分，共10分) 1、比例度P是一个无因次量，它表示在只有比例作用的情况下，能使输出量作满量程变化的输入量相对变化的百分数。 ( ) 2、DDZ-?型调节器的运算电路是PD与PID两个运算电路串联组成的。 ( ) 3、在混合过程PID算法的混合过程中要求的是瞬时流量的正负偏差积分为零 ( ) 4、SLPC型单回路控制器的指令共有46种。 ( ) 5、一个功能块参数可分为三类:输入参数，输出参数及外含参数。 ( ) 1 6、设备管理是所有基金会现场设备中重要的应用进程，用以管理设备信息，并协调分布式现场总线系统中各设备的运行。 ( ) 7、我国生产的DDZ-?型仪表中，在要求较高的场合，防爆栅采用隔离式方案，以变压器作为隔离元件，分别将输入、输出和电源电路进行隔离，以防止危险能量直接窜入现场。 ( ) 8、因为可以采用随机激励信号、瞬态激励信号来迅速测定系统的动态特性，所以现在很少采用稳态正弦激励试验来测定。 ( ) 9、和最佳过渡过程相反的调节器参数值叫做最佳整定参数。 ( ) 10、串级调节系统是一个双回路系统，实质上是把两个调节器串接起来，通过它们的协调工作，使一个被调量准确保持为给定值。 ( ) 得分评卷人 三、选择题(每题1分，共10分) 1、被称为( )仪表的理由是这些检测元件安装在生产第一线，直接与工艺介质相接触，取得第一次的测量信号。 A 一次 B 二次 C 三次 D 四次 2、下列( )不是工业上最常用的弹性测压元件。
过程控制与自动化仪表课后题及答案
1、调节器正反作用方式的定义是什么？在方案设计中应该怎样确定调节器的正反作用方式？P157-P158 答： （1）当被控过程的输入量增加（或减小）时，过程的输出量（即被控参数）也随之增加（或减小），则称为正作用被控过程，反之称为反作用被控过程； （2）①首先根据生产工艺要求及安全等原则确定调节阀的气开、气关形式，以确定Kv的正负； ②然后根据被控过程特征确定其属于正、反哪种类型，以确定Ko的正负； ③最后根据系统开环传递函数中各环节静态增益的乘积α必须为正这一原则确定调节器Ko的正负，进而确定调节器的正反作用类型。 2、P、I、D调节规律各有何特点？P152 答： P调节（比例调节规律）特点： 1)有差调节，不可避免地存在稳态误差： 2)稳态误差随比例度的增大而增大；； 3)不适用于给定值随时间变化的系统； 4)增大Kc，不仅可以减小稳态误差，还可以加快响应速率 I调节（积分调节规律）特点： 1)可以提高系统的无差度，也即提高系统的稳态控制精度： 2)过渡过程变化相对缓慢，系统的稳定性差 D调节（微分调节规律）特点： 1)单纯的微分调节器是不能工作的； 2)能预测偏差变化趋势，防止系统被调量出现较大动态偏差； 3、调节器的参数有哪些工程整定方法？各有什么特点？P159 答： （1）反应曲线法，临界比例度法，衰减曲线法 （2）特点： a)反应曲线法是一种开环整定方法，是得到被控过程的典型参数之后，再对调节器参数进行整定的； b)临界比例度法是一种闭环整定方法，不需测试动态特征，方便简洁，使用方便； c)衰减曲线法与临界比例度法类似，都是依赖系统在某种运行状况下的特征信息对调节器进行参数整定的， 无需单据被控的数学模型，但不同的是无需出现等幅振荡过程 4、微分控制为什么不能单独作用调节规律？P154 答：因为任何实际的调节器都有一定的不灵敏区（或称死区），在不灵敏区内，当系统的输出产生变化时，调节器并不动作，从而导致被调节的偏差有可能出现相当的数值而得不到校正 5、控制方案确定中为了减小或消除控制通道中纯时延时对系统控制品质不良影响，怎样设计一种补偿措施？答：在系统设计时，应使控制通道的时间常数To既不能太大也不能太小。当To过大而又无法减小时，可以考虑在控制通道中增加微分环节。另可以选用快速测量仪表变送环节的时间常数，或采取一定措施以减小执行器的时间常数等等。 6、简述DDE-Ⅲ全刻度指示器的组成、工作状态和各开关作用。P76 答： 1.指示单元：测量指示电路，给定指示电路 2.控制单元：输入电路，PD电路，PI电路，输出电路，软手动与硬手动操作电路 3.工作状态：自动，软手动，硬手动 4.各开关作用：内、外给定，换挡，工作状态选择等 7、简述执行器的组成、作用，常用执行器及特点。P93 答：
自动化仪表与过程控制课后习题答案
•自动化仪表指哪一类仪俵么叫单元组合式仪表 答:a:是由若干自动化元件构成购有较完善功能的自动化技术而剧具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表 •DDZ-II型与DDZ-III型仪表的电域流信号传输标准是伟海现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处 答:在DDZ-型和DDZ-II型以表中采用〜10mA流电流作为标准信丽在DDZ-III型和DDZ-型仪表中采用国际上统一的〜20mA流电流作为标准信域两种标准信号都以直流电流作为联络信得用直流信号的优点是传输过程中易于和交流感应干扰相区另阻不存在相移问额不受传输线中电确容和负载性质的限怵用电流制的优点首先可以不受传输线及负载电阻变化6镰狮信号白^远距离传送其次由于电动单元组合仪表很多是采用力平衡原理梅琳电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械邺卜对于要求电压输入的仪表和麻耍在电流回路中串联电阻便可得到电压,蔽装用比较灵活 ・什么叫两线制变送?雷与传统的四线制变送器相比有什么懒攀例画出两线制变送器的基本结懒明其必要的组成部分 答:a.就是将供电的电源线与信号的传输线合并起集只用两根导载1有利于识别仪表的断电断线等救舜仅节省电缆布线方侧且大大有利与安全防爆易抗干扰3上限值较大有利于才制干挑上下限的比值为:1与气动仪表信号制对应便于相互折拿产生较大的磁力.图.
•什么是仪表的精确道问一台量程为00〜+1(00.精确度为0.5级的测量仪表 在量程范围内的最大误差为多少 答:模拟式仪表的合理精确膻该以测量范围中最大的绝对误差和该仪表的测量范围之比来衡好文种比值称为相对百分误豫表工业规林掉百分误差的称为仪表精确度.一般选用相对误差评定,看相对百分比，相对误差越小精度越 高.x/(100+100)=0.5%定1 ・1-1试述热电偶的测温原理业上常用的测温热电偶有哪喻检热电偶的分度 号次什么情况下要使用补偿导线 答:a.当两种不同的导体或半导体连接成闭合回籁两个接点温度不南路中就 会出现热电动聊产生电流.钳极其合例铸银硅银铸康铜专屏康铜c.分度 号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列d.在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势励补偿冷端温度 变化以保证测量精殿1了节约作为热偶丝在低温区的替代品 ・1-2热电阻测温有什么特施什么热电阻要用三线按法 答:a.在-200到+50城氏度范围内精度1tt能稳定可靠不需要冷端温度补1f鲫温 范围比热电偶彳盼在非线，曲.在使用平衡电桥对热电阻进行测量管电阻引出 三根导线一根的电阻与电源相连接不影响电桥的平彳朝外两根接到电桥的两臂内，他们随环境温度的变化可以相互抵消 ・1-3说明热电偶温度变送器的基本.制原理以及实现冷端温度补偿的箔法
过程控制系统与仪表习题答案王再英完整版
过程控制系统与仪表习 题答案王再英 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
过程控制系统与仪表 王再英刘淮霞陈毅静编着 习题与思考题解答 机械工业出版社 第1章思考题与习题 1-1 过程控制有哪些主要特点为什么说过程控制多属慢过程参数控制 解答： 1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富 3．控制多属慢过程参数控制 4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式 5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统典型过程控制系统由哪几部分组成
解答： 过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。 组成：参照图1-1。 1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？ 解答： 分类方法说明： 按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。 通常分类： 1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统 （2）随动控制系统
（3）程序控制系统 2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统 （2）前馈控制系统 （3）前馈—反馈复合控制系统 1-5 什么是定值控制系统 解答： 在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。1-6 什么是被控对象的静态特性什么是被控对象的动态特性二者之间有什么关系解答： 被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。 被控对象的动态特性：。系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。 二者之间的关系：
过程控制与自动化仪表期末试卷及答案5套
试卷一 一、填空题（每空1分，共20分） 1．所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置，对生产过程、工艺参数、目标要求等进行，使之按照预定的方案达到要求的指标。 2．按输入量变化的规律分类，自动控制系统可以分为系统、系统、系统。 3．过程控制系统的要求、、经济性。 4. 在经典控制理论中，主要有，和根轨迹法等几种分析方法。 5. 对数幅频特性L(ω)或它的渐近线大多与lgω成关系。因此，若以L(ω)为纵轴，lgω为横轴，则其图线将为。 6. 热电阻Cu50中的“Cu”是指，“50”是指。 7. 电容式压力变送器由测量部件、和三部分组成。 8. 执行器按其能源形式分为液动、、三大类。 9. DCS是指。 10．串级控制系统能迅速克服进入回路的扰动，改善控制器的广义对象特性，容许回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系统的控制品质。 二、选择题（每题2 分，共20分） 1、控制系统时域分析中，最常用的典型输入信号是( )。 A. 阶跃函数 B. 脉冲函数 C. 斜坡函数 D. 正弦函数 2、与开环控制相比较闭环控制的特征是（） A.系统有执行元件 B.系统有控制器 C.系统有放大元件 D.系统有反馈环节 3、积分环节的频率特性相位移θ(ω)=( )。 A. 90° B. -90° C. 0° D. -180° 4、根据对象特性来选择控制规律时，对于控制通道滞后小，负荷变化不大，工艺参数不允许有余差的系统，应当选用( )控制。 A.比例 B.比例积分 C.比例微分 D.比例积分微分 5．如果系统不稳定，则系统( ) A.不能工作 B.可以工作，但稳定误差很大 C.可以工作，但过渡时间很长 D.可以正常工作 6．.电—气阀门定位器将4-20MA的标准信号转换为（）的标准气压信号。 A、0.04MA-0.02MA B 0.02MA-0.1MA C、0.01-0.05MA D 0.03-0.15MA 7．测4~20mA电流信号时用以下哪些工具：（） A.螺丝刀 B.万用表 C.校验仪（气压） D.试电笔 8．液位调节系统的调节规律，通常选用（）。 A. PI B. PD C. PID D. P 9. 在理想流量特性中（）亦称为对数流量特性。 A.直线流量特性 B.等百分比流量特性 C.快开流量特性 D.抛物线流量特性 10. 在计算机控制系统中，计算机的输入和输出信号是（）。 A.模拟信号 B.数字信号 C.4~20mA的标准信号 D.什么信号都行 三、判断题（每题1分，共10分） 1.有的仪表所用电压是直流电，有的用交流电。（）
过程控制与自动化仪表刘波峰课后答案第一章
过程控制与自动化仪表刘波峰课后答案第一章 1、调节器正反作用方式的定义是什么？在方案设计中应该怎样确定调节器的正反作用方式？P157-P158 答： （1）当被控过程的输入量增加（或减小）时，过程的输出量（即被控参数）也随之增加（或减小），则称为正作用被控过程，反之称为反作用被控过程； （2）①首先根据生产工艺要求及安全等原则确定调节阀的气开、气关形式，以确定Kv的正负； ②然后根据被控过程特征确定其属于正、反哪种类型，以确定Ko的正负； ③最后根据系统开环传递函数中各环节静态增益的乘积α必须为正这一原则确定调节器Ko的正负，进而确定调节器的正反作用类型。 2、P、I、D调节规律各有何特点？P152 答： P调节（比例调节规律）特点： 1) 有差调节，不可避免地存在稳态误差： 2) 稳态误差随比例度的增大而增大；； 3) 不适用于给定值随时间变化的系统； 4) 增大Kc，不仅可以减小稳态误差，还可以加快响应速率 I调节（积分调节规律）特点： 1) 可以提高系统的无差度，也即提高系统的稳态控制精度：
2) 过渡过程变化相对缓慢，系统的稳定性差 D调节（微分调节规律）特点： 1) 单纯的微分调节器是不能工作的； 2) 能预测偏差变化趋势，防止系统被调量出现较大动态偏差； 3、调节器的参数有哪些工程整定方法？各有什么特点？P159 答： （1）反应曲线法，临界比例度法，衰减曲线法 （2）特点： a) 反应曲线法是一种开环整定方法，是得到被控过程的典型参数之后，再对调节器参数进行整定的； b) 临界比例度法是一种闭环整定方法，不需测试动态特征，方便简洁，使用方便； c) 衰减曲线法与临界比例度法类似，都是依赖系统在某种运行状况下的特征信息对调节器进行参数整定的，无需单据被控的数学模型，但不同的是无需出现等幅振荡过程 4、微分控制为什么不能单独作用调节规律？P154 答：因为任何实际的调节器都有一定的不灵敏区（或称死区），在不灵敏区内，当系统的输出产生变化时，调节器并不动作，从而导致被调节的偏差有可能出现相当的数值而得不到校正 5、控制方案确定中为了减小或消除控制通道中纯时延时对系统控制品质不良影响，怎样设计一种补偿措施？ 答：在系统设计时，应使控制通道的时间常数To既不能太大也不能太小。
《过程控制与自动化仪表》习题答案
[标签:标题] 篇一：自动化仪表与过程控制课后答案 自动化仪表与过程控制课后答案 0-1自动化仪表是指哪一类仪表？什么叫单元组合式仪表？ 自动化仪表:是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的 自动化技术工具单元组合式调节仪表: 由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表 0-2DDZ-II型与DDZ-III型仪表的电压,电流信号输出标准是什么？在现场与控制室之间采用直 流电流传输信号有什么好处？P5 第二段 0-3什么叫两线制变送器？它与传统的四线制变送器相比有什么优点？试举例画出两线制变 送器的基本结构,说明其必要的组成部分？P5~6 0-4什么是仪表的精确度？试问一台量程为-100~100C,精确度为0.5级的测量仪表,在量程范围内的最大误差为多少？ 一般选用相对误差评定，看相对百分比，相对误差越小精度越高x/(100+100)=0.5% x=1 摄氏度 1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种？什么叫热电偶的分度号？在什么情况下要使用补偿导线？ 答：a、当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时，若两个接点温度不同，回路中就会出现热电动势，并产生电流。 b、铂极其合金，镍铬-镍硅，镍铬-康铜，铜-康铜。 c、分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列。 d、在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时，自动补偿冷端温度变化，以保证测量精度，为了节约，作为热偶丝在低温区的替代品。 1-2 热电阻测温有什么特点？为什么热电阻要用三线接法？ 答：a、在-200到+500摄氏度范围内精度高，性能稳定可靠，不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低，存在非线性。 b、连接导线为铜线，环境温度变化，则阻值变，若采用平衡电桥三线连接，连线R使桥路电阻变化相同，则桥路的输出不变，即确保检流计的输出为被测温度的输出。 1-3说明热电偶温度变送器的基本结构，工作原理以及实现冷端温度补偿的方法。在什么情 况下要做零点迁移？ 答：a、结构：其核心是一个直流低电平电压-电流变换器，大体上都可分为输入电路、放大 电路及反馈电路三部分。 b、工作原理：应用温度传感器进行温度检测其温度传感器通常为热电阻，热敏电阻集成温度传感器、半导体温度传感器等，然后通过转换电路将温度传感器的信号转换为变准电流信
过程控制与自动化仪表(第2版)课后答案1.docx
第一章绪论 2.（1） 解： 图为液位控制系统，由储水箱（被控过程）、液位检测器（测量变送器）、液位控制器、调节阀组成的反馈控制系统，为了达到对水箱液位进行控制的目的，对液位进行检测，经过 液位控制器来控制调节阀，从而调节q1（流量）来实现液位控制的作用。 系统框图如下： 控制器输入输出分别为：设定值与反馈值之差e(t )、控制量u(t )； 执行器输入输出分别为：控制量u(t )、操作变量q1 (t )； 被控对象的输入输出为：操作变量q1 (t )、扰动量q2 (t )，被控量h； 所用仪表为：控制器（例如 PID 控制器）、调节阀、液位测量变送器。 2.（4） 解： 控制系统框图： 蒸汽流量变化液位设定 实际液位 液位控制器上水调节阀汽包 液位变送器 被控过程：加热器+汽包 被控参数：汽包水位 控制参数：上水流量 干扰参数：蒸汽流量变化 第二章过程参数的检测与变送 1.（1） 答：在过程控制中，过程控制仪表：调节器、电/气转换器、执行器、安全栅等。 调节器选电动的因为电源的问题容易解决，作用距离长，一般情况下不受限制；调节精 度高，还可以实现微机化。执行器多数是气动的，因为执行器直接与控制介质接触，常常在 高温、高压、深冷、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、易爆等恶劣条件下工作，选气动的执行 器就没有电压电流信号，不会产生火花，这样可以保证安全生产和避免严重事故的发生。 气动仪表的输入输出模拟信号统一使用 0.02~0.1MPa 的模拟气压信号。 电动仪表的输入输出模拟信号有直流电流、直流电压、交流电流和交流电压四种。各国 都以直流电流和直流电压作为统一标准信号。过程控制系统的模拟直流电流信号为 4~20mA DC，负载 250 &；模拟直流电压信号为 1~5V DC。 1.（2） 解：
《过程控制与自动化仪表(第3版)》第4章 思考题与习题
第4章思考题与习题 1．基本练习题 （1）什么是被控过程的特性？什么是被控过程的数学模型？为什么要研究过程的数学模型？目前研究过程数学模型的主要方法有哪几种？ 答： 1）过程控制特性指被控过程输入量发生变化时，过程输出量的变化规律。 2）被控过程的数学模型是描述被控过程在输入（控制输入与扰动输入）作用下，其状态和输出（被控参数）变化的数学表达式。 3）目的： ○1设计过程控制系统及整定控制参数； ○2指导生产工艺及其设备的设计与操作； ○3对被控过程进行仿真研究； ○4培训运行操作人员； ○5工业过程的故障检测与诊断。 4）机理演绎法和实验辨识法。 （2）响应曲线法辨识过程数学模型时，一般应注意哪些问题？ 答： 1）合理地选择阶跃输入信号的幅度，幅值不能过大以免对生产的正常进行产生不利影响。但也不能太小，以防其他干扰影响的比重相对较大而影响试验结果。一般取正常输入信号最大幅值的10%； 2）试验时被控过程应处于相对稳定的工况； 3）在相同条件下进行多次测试，消除非线性； 4）分别做正、反方向的阶跃输入信号试验，并将两次结果进行比较，以衡量过程的非线性程度； 5）每完成一次试验后，应将被控过程恢复到原来的工况并稳定一段时间再做第二次试验。 （3）怎样用最小二乘法估计模型参数，最小二乘的一次完成算法与递推算法有何区别？ 答： 1）最小二乘法可以将待辨识过程看作“黑箱”。利用输入输出数据来确定多项式的系数利用) h k e =θ来确定模型参数。 k T+ ) ( (y k ( ) 2）区别：一次完成要知道所有的输入输出数据才能辨识参数，即只能离线辨识。递推算法可以只知道一部分数据即进行辨识，可用于在线辨识。
《自动化仪表与过程控制》练习题及参考答案
《自动化仪表与过程控制》练习题及参考答案班级：姓名：学号：成绩：一、填空题 1.过程控制系统一般由控制器、执行器、受控过程和测量传输组成。 2.仪器的精度等级也称为精度等级，通常以参考误差作为衡量仪器精度等级的标尺。 3、过程控制系统动态质量指标主要有衰减比n、超调量σ和过渡过程时间s；静态质量指标有稳态误差ess。 4、真值是指被测变量本身所具有的真实值，在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。 5、根据使用的能源不同，调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀三大类。 6、过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模。 7.积分作用的优点是可以消除稳态误差（残差），但积分作用的引入会降低系统的稳定性。 8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭环比值控制和变比值控制三种。 9.Smith的预测补偿原理是预先估计受控过程的数学模型，然后将预测器与受控过程并联，以补偿过程中的纯滞后。10.随着控制通道增益K0的增加，控制效果增强，抗干扰能力最大，系统剩余误差减小，最大偏差减小。 11、从理论上讲，干扰通道存在纯滞后，不影响系统的控制质量。12、建立过程对象模型的方法有机理建模和系统辨识与参数估计。13、控制系统对检测变送环节的基本要求是准确、迅速和可靠。 14.控制阀的选择包括结构材料、直径、流量特性和正负效应的选择。15.防止积分饱和的措施包括限制控制器的输出幅度、限制控制器积分部分的输出和积分切除方法。16.如果物体受到干扰，信道增益的最大偏差会增加。 17、在离心泵的控制方案中，机械效率最差的是通过旁路控制。 二、名词1的解释。衰减比a：衰减比 tkf增加，扰动作用增强，系统的余差增大， N的定义如下： n?b1b2衰减比是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。为保证系统足够的稳定程度，一般取衰减比为4:1～10:1。 2.自我平衡过程
《过程控制与自动化仪表》习题答案
《过程控制与自动化仪表》习题答案 篇一：2012过程控制及其自动化仪表A卷参考答案 ：号学：名姓：级班业专装：院学 安徽农业大学2011~2012学年第二学期试卷 (A卷) 考试形式:闭卷笔试，2小时，满分100分适用专业:09电气 一、单项选择题(共10小题，每小题2分，共20分) (注意：第一大题答案请写入下面的答题卡中) 1、控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫做( B ) A、负反馈 B、正反馈 C、前馈 2、某测温仪表范围为200~1000℃，根据工艺要求，温度指示值不允许超过±6℃，则应选仪表的精度等级为( A ) A、级 B、级 C、级 3、常见的自动控制系统是一个( C )系统。 A、开环控制 B、前馈控制 C、反馈控制 4、积分作用可用来( A ) A、消除余差 B、克服纯滞后 C、克服容量滞后 5、下列表达式中，表示比例积分调节规律的是( A ) A、?MV?K1 p(DV? TDVdt)B、?MV?Kp(DV?TdDVD)C、?MV? KpDV I ?dt6、压力表的测量使用范围一般为其量程的( A )处。
A、1/3~2/3 B、1/3 7、常见的调节阀按其工作方式分有气动、电动和液动，其中加工、安装和维护工作量大，但动力强劲，常用于航空航天、矿山机械的是 ( C ) A、电动调节阀 B、气动调节阀 C、液动调节阀 8、如图所示直通双座阀，下列表述正确的是( A ) A、适于大压差场合 B、不适于大管径场合 C、泄漏量较小 9、对象受到阶跃输入后，输出达到新的稳态值的％所需的时间，就是( B ) A、放大倍数 B、时间常数 C、纯滞后时间 10、有些工艺对象不允许长时间施加较大幅度的扰动，在实验法建立其数学模型时应采用( B ) A、阶跃响应曲线法 B、方波响应曲线法 C、最小二乘法 二、判断题(共5小题，每小题2分，共10分) ( ×)1、工业过程控制系统大部分是随动系统。 ( ×)2、被调参数为温度的对象，时间常数和滞后都比较小。 ( ×)3、用电子电位差计测热电偶温度，若冷端温度下降3℃，热端温度升高3℃，则示值约升高6℃。 ( √)4、测量液体管道静压时，应选择在管道中间偏下方45度取压。 ( √)5、零点迁移的实质是测量范围的平移，它并不改变仪表的量程。 三、填空题(共10小题，每题2分，共20分) 1、自动调节系统方块图中，给定值SV，测量值 PV，偏差DV 之间的关系是。
过程控制系统与仪表习题答案
过程控制系统与仪表习题与思考题 解答
第1章思考题与习题 1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？ 解答： 1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富 3．控制多属慢过程参数控制 4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式 5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？ 解答： 过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。 组成：参照图1-1。 1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？ 解答： 分类方法说明： 按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。 通常分类： 1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统 （2）随动控制系统 （3）程序控制系统 2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统 （2）前馈控制系统 （3）前馈—反馈复合控制系统 1-5 什么是定值控制系统? 解答： 在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。