过程控制与仪表
1.自控系统环节,作用?
被控对象:被控制的设备或装置.被控变量:需要对其进行控制的工艺变量.操纵变量:受执行机构操纵用于克服扰动影响的变量.扰动:影响被控变量的各种扰动作用.检测变送:把被测出来并转换成标准信号,送控制器.控制器:根据设定值与测量值间偏差按控制规律输出信号的设备.执行器:接受控制器输出信号控制操纵变量的设备.
2.按给定值控制系统可分哪几类?
可分为开环控制系统和闭环控制系统.其中闭环控制系统按其设定值不同可分为1定值控制系统2随动控制系统3程序控制系统
3.什么是自动系统过渡过程?有哪几种分类?
系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程为过渡过程.形式：稳定系统的过渡过程：单调衰减过程、振荡衰减过程；不稳定系统的过渡过程：振荡发散过程；临界稳定系统的过渡过程：等幅振荡过程；
4.自控系统衰减振荡过渡过程品质指标?影响因素?
1) 衰减比n：前后相临两个峰值的比。2)超调量：指被调量的第一个波峰与新稳态值之差。3）最大动态偏差：被控变量偏离给定值最大数值。4）余差（残差）：过渡过程终了时，被控变量所达到的新稳态于给定值之间的偏差，亦即过渡过程终了时的剩余偏差。5）调节时间：过度过程同向两波峰或波谷之间的间隔时间，其倒数为振荡频率影响因素:被控对象和自动调节装置.
5.什么是对象特征?研究对象特征的目的是什么?
答：对象的动态特征：描述对象特征的数学模型。即输入和输出的函数关系，研究控制对象的动态特性对控制系统的研究具有重要的理论和实践意义，如判断系统的稳定性和为控制系统选配合适的控制仪表以及控制系统的参数调整等。
6.反映对象特性的参数有哪些?物理义意,对控制系统影响?
1放大系数K:是当对象达到稳态时把输入量放大的倍数.K越大被控变量对输入量越灵敏.2时间常数T:对象输出以是大变化速度达到新的稳定值所需时间.T越长调节时间越长.3自衡度:控制对象受扰动后,被控量的变化引起物质或能量的流量产生变化,而使自身恢复到平衡态的能力.自衡度越大说明系统的自我调节能力强.4灵敏度:对象受到干扰平衡破坏后被调量的变化速度.灵敏度越大,系统的调节速度越快.5滞后时间:传递滞后t0由于传出距离导致被控量的变化比控制量的变化所落后的时间长度.t0越长调节时间越长恢复时间就越长.
7.什么是控制器规律?控制器有哪些规律?
控制器规律又称控制特性,是指控制器的输入与输出的关系U(t)=f(e(t)基本控制规律:比控制:△U=Kc*e 积分控制: △U=Ui∫edt 微分控制: △U=Td de/dt
8.比例控制规律?它产生余差原因?
比例控制规律是输入与偏差成比例的调节规律.原因:比例控制作用中,调节量偏差的极限状态(e=0),即比例度=0的状态不能实现,所以产生余差.
9.比例控制器的比例度对过程有什么影响?选择比例度注意问题?
影响:比例度指在偏差带内△u与e具有比例关系,比例度d越小,Kc越大其比例作用越强,但d太小时则容易产生振荡.注意问题:选择比例度时应注意大小合适,太小时系统不稳定太大时则产生余差也变大,因此,一般选择应使其衰减比在4——10之间的比例度.
10.写出积分控制规律的数学表达式,为什么积分作用能消除余差?
U=Vi∫edt 原因:1微分作用的输出与偏差的变化成正比,输出变化量的大小仅取决于偏差的大小而且取决于偏差存在的时间长短,只要有输入偏量存在,输出就一直变化,只有在输入偏差为0时,输出才不再变化.可见积分作用能消除余差.
11.理想微分控制规律的数学表达式?微分控制不能单独使用?
微分控制规律:原因:1微分作用的输出与偏差的变化成正比,有超前调节作用.其作用强弱有Td决定,Td月打控制作用越强,到了终了时有余量.2 一旦出现固定不变的偏差不管这一偏差有多大都没有调节作用即使很大的偏差也调节不了.3 若扰动量很小,被调量的变化以调节器不能察觉的速度爬行,微分作用为零,但经过相当长的时间后,也可积累很大的偏差,以上决定了微分作用不能单独使用.
12.试分析比例,积分,微分控制规律各自特点
答：1.比例控制作用特点:比例作用的输出与偏差的大小成正比,其作用的强弱与比例系数(Kc)或比例度(δ=1/Kc)有关,Kc越大(δ越小)控制作用越强.有余差,控制作用及时.
2. 积分作用的特点:积分作用的输出与偏差的变化积分成正比,输出变化量的大小不仅取决于偏差的大小,而且取决于偏差存在的时间长短,只要有输入偏差存在,输出就一直变化,只有输入偏差为0时,输出才不现变化,可见积分作用能消除余差.积分作用的强弱由积分时间决定,积分时间越小,控制作用越强.
3.微分作用特点:微分作用输出与偏差的变化速率成正比,有超前调节作用,其作用强弱由Td决定，Td越大，控制作用越强。调节终了时有余差一旦出现固定不变的偏差，不管这一偏差有多在，都没有调节作用，即使很大的偏差也调节不了。
13.过程控制系统方案设计的基本要求：
安全性、稳定性、经济性
主要内容 1.控制方案的设计（核心）：带控制点的工艺流程图、初步设计说明书 2.工程设计：仪表选型、控制室和
仪表盘的设计、仪表供电气系统设计、信号及连锁保护系统设计等。3.工程安装和仪表的调校4.调节器参数的工程
整定
基本方法 1.提出具体的控制目标；2.给出系统的品质指标；3.设计控制方案，选用合适的仪表；4.现场投运，对调
节器参数进行整定。
步骤：1）熟悉和理解生产对控制系统的技术要求与性能指标 2）建立被控过程的数学模型3）控制方案的确定
4）控制设备选型5）实验或仿真验证
14.控制器参数整定原则：
1）控制系统稳定的静态条件是系统的开环控制系数K 恒定。2）控制系统动态特性由过程时滞和时间常数之比确定3）最基本的控制作用是比例作用4）积分作用能消除余差，但是系统稳定性变差。5）微分作用能消除告诫对象过渡时
滞后的影响。
6）微分作用应适合多高频噪声应采用反微分。
15.控制规律的选择：
1.控制过程通道的时间常数大，或多容对象，采用PD或PID 控制规律。
2.时间常数小，系统负荷变化小时，采用PI
控制规律。3.时间常数和时滞都较大，系统负荷变化亦大时，采用复杂控制系统。
16.控制器正反作用（选择根据控制回路是负反馈的要求：控制系统开环总增益为正）：
当控制器的测量值增加或设定值减少时，它的输出增加，是正作用控制器，Kc为负；
当控制器的测量值增加或设定值减少时，它的输出减少，是反作用控制器，Kc为正；
17.如何选择被控变量和操纵变量?
被控变量选择原则:1 能表达生产过程的质量 2 确定表征生产过程的独立变量数.3 注意控制系统间的相互影响.
K要大.2 扰动通道的时间常数大,控制通道的时间常数小.3 控制通道
操纵变量选择原则:1 控制通道的放大系数
的纯滞后时间小.4 考虑工艺的合理性.
18.控制器参数整定的任务是什么?工程上常用的控制器参数整定有哪几种方法?各种方法适用于适用于何种场合?
目的:根据调节对象的动态特性选择最佳的调节器参数以使调节过程具有最佳调节指标方法:1控制器参数的衰减曲
线应用于一般控制系统2控制器参数整定的临界比例度法:适用于大多数热工对象3控制器参数整定的控制度法适用
于数字控制系统4响应曲线法调节指标约束条件不多快速简单调节系统5控制器参数整定的凑试法要求比较严格或
有扰动系统.
19.试述衰减曲线法整定控制器参数的步骤和注意事项步骤:
1）使调节器只有纯比例作用 (Ti=oo Td=0) 为了考虑系统稳定将比例度放在较大值上 2）找到相应的比例度衰减比
为4:1记下ds Tr Tp 3）加上积分调节使比例度d=1.2ds时Ti=2Tr或0.5Tp进行调节 4）加上微分调节使d=0.8ds Ti=1.2Tr 或0.3Tp Td=0.4Tr或 0.1Tp对其进行调节直至得到满意曲线注意事项:先要调纯比例并使曲线衰减比
达4:1并在调节过程中注意曲线变化适当调节d,Ti,Td 在调节过程中要保持稳定系统
20.如何区分由比例度过小和积分时间过小微分时间过大引起的振荡过渡过程?
按Ti大小,d大小,Td大小的顺序引起的振荡过程中的曲线频率渐增大.
21.经验凑试法整定控制器参数的关键是什么?
1、看曲线
2、作分析
3、调参数
4、寻佳值
22．什么叫串级控制系统?有哪些特点?在什么情况下使用串级控制系统?
有两具调节器串联组成的系统
特点:1能迅速克服进入副回路扰动的影响2可改善过程特性3可消除副回路非线性特性和调节阀流量特性不适合对
控制质量的影响4可兼顾两个变量5可实现更灵活的控制方式
使用情况：当工艺要求高，扰动大，过程时滞大，需增加副回路扰动进行了粗调时使用，容量滞后大。
23.复杂控制系统作用：1）改善对象特性（如串级控制系统）2）实现特殊控制（如均匀控制系统）
24.串级控制系统中主副调节器的正反作用如何选择？他们与阀门的开关有无关系？
1副调节器的正反作用方向根据调节阀气开关型式来决定，主调节器是通过副回路才起作用，其正反作用应根据副变
量对主变量影响来确定2副调节器正反作用选择要依据阀门的气开气关而定，主调节器正反作用的选择与阀门开关情
况无关。
串级控制主、副被控变量的选择：
1、主被控变量应能够反映工艺指标
2、副被控变量包含主要扰动和尽量多的扰动
3、主、副回路时间常数应避开，防止共振
4、主、副被控变量应有一一对应关系
5、主对象有较大增益和足够的灵敏
度6、应考虑经济性和工艺的合理性
主、副控制器控制规律的选择：
1、主控制器：采用PID控制规律
2、副控制器：无消除余差要求，可不采用I作用
3、流量的副控制器：加积分来减弱控制作用
4、温度的副控制器：回路容量大，可加微分
串级控制器正反作用选择步骤：
1、确定控制阀气开气关
2、确定副对象特性
3、确定副控制器正反作用
4、确定主对象特性5确定主控制器正反作用（当副控制器是正作用时，如主控制器切入主控作用需改变主控制器作用方式）
25．简单均匀控制系统与简单控制系统有何异同？
26．从构成上看，他们像简单的定值控制系统，但系统的设计目的的不同简单均匀控制系统不要求被控量保持在设定值上，只需要在一定范围内做缓慢变化，因此其区别是在于调节器参数的整定上均匀需要兼顾两个变量，要求控制作用弱，为此比例度适当加大，积分也相应增加而简单控制需要被控变量回到设定值上，因而要求控制作用强，比例度和积分时间往往较小。
26．选择控制系统中有哪两个调节器？他们起什么作用？
高选器，低选器/ 作用：当生产过程中某一变量超过安全软限时，用另一个控制回路代替原有回路，选择生产过程式中的最高，最低或中间值，用于指导生产过程防止事故发生。
27．什么是前馈控制？他与反馈控制有何不同？应用场合？为什么前馈控制不能单独使用？
1依据预防的控制策略设计的控制系统 2区别前馈控制依据不变性原理，扰动控制系统克服单一属于开环控制调节及时不能单独使用，典型控制器为超前—滞后环节 3 应用场合：扰动变化频繁而幅值又较大的情况主要扰动是可测而不可控的情况扰动对被控变量的影响显著，单独用反馈控制难以达到控制的情况单纯的前馈系统是开环控制系统所以不能单独使用。
28.构成比值控制系统有哪些方案？试比较他们的优缺点？
有比值控制系统相乗方案和比值相除方案
优缺点：相乗:1相乗方案中,仪表比值系数K与负荷变化无关2改变仪表量程可改变仪表比值系数K 3实施仪表输入信号与所选仪表有关 4无法了解两个流量的实际比值 5为了不影响精度K不宜过小或过大,以接近1为宜 6仪表实施可采用分流器加法器相除:1仪表比值系数K与负变化有,呈非线性,使改变比值系数 2改变仪表量程,同样可改变仪表比值系数K 3 实施时,仪表输入信号与所选仪表有关,电动型组合仪表 4可直接得到两个流量的实际比值 5为了使调节有裕度,设定值在中间即K在50%左右6仪表实施可采用除法器,比值控制器
29.什么是双交叉限幅燃烧控制系统？试分析它的工作原理？
加选择器的串级比值控制系统为双交叉限幅燃烧系统；
工作原理：（1）燃烧正常情况下燃料A>C,高选器选择A，A
30.实现加热炉的炉温控制?
1用热电偶测量炉气温度推测出钢坯表面温度依靠加热制度达到表面与中心温度差值控制2用辐射温度计测量,钢坯氧化层表面,气体及炉墙等辐射,反射等的综合温度,借助试验或数学家模型确定钢坯表面温度及钢坯的平均温度. 31.锅炉汽包水位控制系统任务?汽包水位过高过低危害?
任务:1给水量与蒸发量相适应2维持汽包水位在工艺规定的范围内.水位过高:会影响汽包的汽水分离,产生蒸汽带液现象,若该蒸汽做为气轮机动力,将会损坏气轮机叶片.水位过低:汽包内的水量较少,当负荷大时,容易使汽包内的水全部汽化,可能导致锅炉烧坏和爆炸.
32.三种量给水系统中给水量气泡水位个起什么作用？
答：1.给水量作用：当调节阀的工作特性不一是线性，要做到定太补偿比较困难，对于给水泵的扰动不能及时克服时引入给水流量。2．气泡流量：起一个动态前馈补偿作用，以避免负荷突然增加或减少时，水位偏离设定值过高或过低造成锅炉停车3.气泡水位：起到简单水位控制作用
33.减温水流量扰动时，过热蒸汽温度的影响有何特点？为什么采取串级控制系统？
答：当减温水流量扰动时，过热蒸汽温度变化存在滞后，然后过热蒸汽温度才会变化，串级控制系统能够解决时滞大的问题，由于串级控制系统引入了一个副回路能及早克服进入到回路的扰动，对减温水流量的控制作为副回路，当其扰动时，经过副回路及时控制，使其不影响过热器的温度。
34.为什么要进行加热炉炉膛正压控制？简述炉膛为正压控制系统的工作原理？
答：减少炉膛吸冷风或溢气太甚现象的放生。如果炉膛保持正压，炉气将装料门等处溢出，不仅污染环境，而且造成热的损失，反之，如果炉膛为负压，冷空气将由炉门被吸入炉内，降低炉温，对传热不利。并增加了炉气的含氧量加剧了坯料的烧损。所以要进行加热炉的炉膛微正压控制，一般压力控制在10～30pa的微正压范围。
35.电动执行器有哪几部分组成？各部分起什么作用？
答：由执行机构本体，伺服放大器和电动操作器三大部分组成。伺服放大器将输入信号Li和反馈信号If相比较，所得差值信号经功率放大器放大后，驱动伺服电机转动再经减速器减速，带动输入轴改变转角。输出轴转角位置经位置发送器转换成相应的反馈电流，回送到伺服放大器的输入端，当反馈信号与输入信号相平衡即差值为零时，伺服点击停止转动，输入轴就稳定在与输入信号相对应的位置上，操作器的作用是选择工作方式：自动，手动和断。
36.热交换器正反作用选型：
正常工况下：釜夜流量增加，为温度降低。Kp1为负，温度控制器是正作用，Kc1为负，不正常工况下：釜夜流量增加，温度低于安全软线（15），流量控制器取代温度控制器，控制器阀开大，流量增加，Kp2为正，流量控制器是反作用Kc2为正，流量大时，流量控制器输出下降，为取代TC，应选低选器。
37.双交叉限幅控制实质：
是一种选择性调节，它是把最佳燃烧工艺过程要求的限制条件组成逻辑关系为实现这些逻辑规律，采用选择器叠加到正常的自动调节系统上去，从而形成了新的组合方法。
38.影响锅炉汽包水位因素?控制变量的选择如何?
因素:1、给水量,2、蒸汽流量,3、燃料量,4、蒸汽压力.选择：控制变量选择给水量.
39.蒸汽锅炉控制系统?
1汽包水位控制系统2过热蒸汽控制系统3燃烧控制系统
40.加热炉控制系统?
1、炉温控制系统,
2、炉压控制系统,
3、空气流量控制系统,
4、燃料量控制系统
41．工业炉窑自动化意义如何？
1.节约能源1）空气燃烧比控制2）测控咽气中氧气和一氧化碳的含量 3)炉内压力控制 2．改善环境
42. 加热炉冷物加热：
负对象：控制阀开打，炉膛温度升高，Kp2为正。副控制器：Kc2为正，即反作用控制器。主对象：燃料压力增加，出口温度升高，Kp1为正。主控制器：Kc为正，即反作用控制器。
1. 静态：被控变量不随时间变化的平衡状态。
2. 过度过程：系统有一个平衡状态过度到另一个平衡状态的过程。
3. 阶跃扰动：在某一时刻扰动量以接近无穷大的速度加上，而后一直保持不变。
4. 过度过程曲线：输入为阶跃扰动时的响应曲线。
5. 非周期衰减过程：被控变量在给定值的某一侧做缓慢变化，没有来回破洞，最后稳定在某一数值上
6.衰减震荡过程：被控变量上下波动，但幅度逐渐减小，最后稳定在某一数值上。
7.等幅震荡过程：被控变量在给定值附近来回波动，且波动幅度保持不变。
8.发散正当过程：被控变量来回波动，且波动幅度逐渐变大，即偏离给定值越来越远。
9单容控制对象或简单控制对象：只有一个储蓄容积对象。
10..多容控制对象：具有两个以上的储蓄容积的对象。
11.阻力系数：推动物质或能量运动的动力与因此而产生的物质或能量的流量之比.
12.飞升曲线：就是对象相对于阶跃扰动的响应曲线。
过程控制与自动化仪表
1：串级控制系统参数整定步骤应为（）。 1.先主环，后副环 2.先副环后主环 3.只整定副环 4.没有先后顺序 2：仪表的精度等级指的是仪表的（） 1.误差 2.基本误差 3.允许误差 4.基本误差的最大允许值 3：串级控制系统主、副回路各有一个控制器。副控制器的给定值为（） 1.恒定不变 2.由主控制器输出校正 3.由副参数校正 4.由干扰决定 4：用K分度号的热偶和与其匹配的补偿导线测量温度。但在接线中把补偿导线的极性接反了，则仪表的指示（） 1.偏大 2.偏小
3.可能大,也可能小,要视具体情况而定 5：用4：1衰减曲线法整定控制器参数时得到的TS值是什么数值（） 1.从控制器积分时间旋纽上读出的积分时间 2.从控制器微分时间旋纽上读出的积分时间 3.对象特性的时间常数 4.是4：1衰减曲线上测量得到的振荡周期 6：当高频涡流传感器靠近铁磁物体时（） 1.线圈的震荡频率增加 2.线圈的电阻减小 3.线圈的电感增大 7：某容器控制压力，控制排出料和控制进料，应分别选用的方式为（）。 1.气开式；气开式 2.气关式；气关式 3.气开式；气关式 4.气关式；气开式 8：准确度等级是仪表按（）高低分成的等级。 1.精度 2.准确度
3.限度 9：不属于工程上控制参数的整定方法是（） 1.动态特性法 2.稳定边界法 3.衰减曲线法 4.比较法 10：最常见的控制结构除了反馈控制结构外还有。（） 1.串级控制 2.前馈控制 3.单回路控制 4.多回路控制 11：串级均匀控制系统结构形式与串级控制系统相同，它与串级控制系统有区别也有相同的地方。相同是（） 1.系统构成目的 2.对主、副参数的要求 3.参数整定顺序、投运顺序 4.干扰补偿方式 12：工业现场压力表的示值表示被测参数的（）。 1.动压 2.全压
仪表与控制系统题
山东核电有限公司 2013年度调试授权培训(总第三期)试题(A卷) 考试用时：本次考试时间为120分钟。 一、填空题(请将答案写在横线上，每空1分，共25分。) 1.AP1000仪控系统的非安全级系统采用Ovation平台，执行正常运行仪控功能，并覆盖了核电 厂绝大多数的控制功能。 2.堆内仪表探测器的热电偶信号送38个给PMS,送4个信号给DAS。 3.CRDM电磁线圈分为保持线圈，提升线圈，移动线圈。 4.PLC常用的编程语言有梯形图，语句表(STL) ，功能图(FBD)，高级语言。 5.当热电偶的两个接点温度不同时，回路中将产生电流，称为热电流；产生热电流的电动势称 为热电势Es，这种现象叫做热电效应。 6.热电阻安装前应进行检定，有合格证书。 7.Pt100热电阻，仪表显示0℃，现场信号为 100 Ω，Cu50热电阻，现场信号为50Ω，仪表 显示 0 ℃。 8.PMS由四个冗余的通道组成，分别为A、B、C、D。所有的通道以及和非安全系统之间都存在 物理、功能、电气上的隔离。 9.堆内仪表系统具有42根IITA堆内仪表组件，每个堆内仪表组件包含7个自给能探测器，1 个热电偶探测器。 10.压力变送器检定点应包括上、下限值(或其附近10%输人量程以内)在内不少于 5 个点。 11.中子注量率测量响应时间快，测量精度也比较高，所以在反应堆启动和安全保护监测中，通 过监测中子注量率来监测反应堆功率的大小及变化率。 二、单选题(请将答案填写在括号内，每题2分，共40分。) 1.国际单位制中长度的基本单位是( B )。 (A)尺；(B)米；(C)英尺；(D)公里。2.辐射监测系统可分成哪四种类型的仪表：( C ) A. β、γ、快中子、脉冲； B. 气体、水、废物、燃料； C. 工艺、流出物、气载、区域； D. 气载、区域、工艺、计数 3.主泵轴振动传感器是( C ) A、压电式加速度计； B、RTD探针； C、接近式探针； D、闪烁体探针； 4.地震监测系统包含( B )个三轴向加速度传感器。 A、3； B、4； C、5； D、6 5.表征仪表的主要质量指标之一是( D )。 (A)绝对误差；(B)相对误差；(C)引用误差； (D)基本误差。 6.两个10Ω的电阻并联后再与一个10Ω的电阻串联，其等效电阻为( C )Ω。 (A)5； (B)10； (C)15； (D)20。 7.功率控制(Power Control)系统通过调节(A)组位置来控制反应堆冷却剂平均温度。因为一回 路冷却剂流量在稳态运行时恒定，控制了冷却剂平均温度就可以控制反应堆功率。 A、M棒组 B、AO棒组 C、SD棒组 8.分散控制系统是以( B )为核心。 (A)数据通信系统；(B)微处理器；(C)控制处理单元；(D)以上都不是。 9.在“或门”电路中，当三个输入端中的其中一端为高电平时，其输出端为( B )。 A 、低电平 B、高电平 C、不确定 10.计量标准器具的准确度等级( B )计量基准。 (A)高于；(B)低于；(C)等于；(D)不定。 11.热电阻常采用三线制测量，此种接线方式的优点是( A )。 A.消除导线电阻变化引起的误差 B.消除测量线路中寄生电势引起的误差 C.消除二次仪表的误差 12.计算机能直接执行的程序是( C )。 (A)源程序；(B)汇编语言程序；(C)机器语言程序；(D)BASIC语言程序。 13.差压式流量计中节流装置输出差压与被测流量的关系为( D )。 (A)差压与流量成正比； (B)差压与流量成反比； (C)差压与流量成线性关系；(D)差压与流量的平方成正比。 14.数字0.0520中的有效数字有( C )位。
过程控制系统与仪表习题答案
一、某化学反应器，工艺规定操作温度为200±10℃，考虑安全因素，调节过程中温度规定值最大不得超过15℃。现设计运行的温度定值调节系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图所示，试求：该系统的过渡过程品质指标（最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间），并问该调节系统是否满足工艺要求。 参考答案： 最大偏差 A = 230-200 = 30℃ 余差C= 205-200 = 5℃ 衰减比n = y1: y3 = 25:5 = 5:1 振荡周期T = 20 – 5 = 15 （min） 设被控变量进入稳态值的土2％，就认为过渡过程结束，则误差区域=205 ×（±2％）＝±4.1℃ 在新稳态值（205℃）两侧以宽度为±4.1℃画一区域（阴影线）。曲线进入时间点Ts = 22min 工艺规定操作温度为200±10℃，考虑安全因素，调节过程中温度规定值最大不得超过15℃，而该调节系统A=30℃，不满足工艺要求。
最大偏差 A = 230-200 = 30℃ 余差C= 205-200 = 5℃ 衰减比n = y1: y3 = 25:5 = 5:1 二、如图所示，用差压变送器检测液位。已知ρ1＝1200kg／m3，ρ2＝950kg ／m3，h1＝1.0m，h2＝5.0m，液位变化的范围为0～3.0m，如果当地重力加速度g＝9.8m／s，求差压变送器的量程和迁移量。 当液位在0～3.0m变化时，差压的变化量为 ρ1gHmax＝1200×9.8×3.0＝35280 Pa 根据差压变送器的量程系列，可选差变的量程为40kPa 当H＝0时，有 Δp＝－ρ2g（h2－h1）＝－950×9.8×（5.0－1.0）＝－37240 Pa 所以，差压变送器需要进行负迁移，负迁移量为37.24kPa 迁移后该差变的测量范围为－37.24～2.76kPa 若选用DDZ-Ⅲ型仪表，则当变送器输出I＝4mA时，表示H＝0；当I＝20mA时，H＝40×3.0／35.28＝3.4m，即实际可测液位范围为0～3.4m。
(完整版)过程控制系统与仪表课后习题答案完整版汇总
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： 1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性？ 解答： 稳态： 对于定值控制，当控制系统输入（设定值和扰动）不变时，整个系统若能达 到一种平衡状态，系统中各个组成环节暂不动作，它们的输出信号都处于相对静 止状态，这种状态称为稳态（或静态）。 动态： 从外部扰动出现、平衡状态遭到破坏、自动控制装置开始动作，到整个系统 又建立新的稳态（达到新的平衡）、调节过程结束的这一段时间，整个系统各个环节的状态和参数都处于变化的过程之中，这种状态称为动态。 在实际的生产过程中，被控过程常常受到各种振动的影响，不可能一直工作在稳态。只有将控制系统研究与分析的重点放在各个环节的动态特性，才能设计出良好的控制系统。 1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些？各自的定义是什么？ 解答： 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。 衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n； 过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A； y与最终稳态值y（∞）之比的百分数σ； 超调量：第一个波峰值 1
模拟试卷：过程控制仪表与系统
中南大学考试试卷（模拟试卷） -- 学年下学期时间 110 分钟 过程控制仪表与控制系统课程 64 学时 4 学分考试形式：闭卷专业年级：总分100分，占总评成绩 70 % 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上 一、填空题（本题10分，每小题1分） 1、DDZ－Ⅲ仪表标准输入信号为。 2、变送器可以通过零点迁移和，来提高仪表的测量精度。 3、调节阀的流量特性是指介质流过控制阀的之间 的关系。 4、通过对干扰通道的分析，干扰通道的放大系数越______越好，这样可减小静差，提高控制 精度。 5、前馈控制是按照进行调节。 6、从一个平衡状态达到另一个平衡状态的过程称为。 7、在锅炉设备的控制中，三大主要的控制系统是：、和 。 8、积分时间愈，积分作愈强。 9、数字PID控制规律主要有位置式和两种。 10、智能控制系统研究的主要内容有：专家控制系统、神经网络控制系统和三 种形式。 二、简答题（本题25分，每小题5分） 1、现场与控制室仪表之间是采用直流电流信号还是采用交流电压信号进行信号传输？为什 么？ 2、写出PID控制规律的数学表达式，并说明式中各符号的意义。 3、电容式差压传感器的结构如下图所示，说明电容式差压变送器测量原理？ 凹形玻璃膜片
4、什么是放大系数K，时间常数T和滞后时间 ？ 5、串级控制系统有哪些特点？主要使用在哪些场合？ 三、计算题（本题32分，每题8分） 1、一台DDZ一Ⅲ型温度比例控制器，测温范围为0～1000℃。当温度给定值由800℃变动到 850℃时，其输出由12mA变化到16mA。试求该控制器的比例度及放大系数？该控制器是属于正作用还是反作用控制器，为什么？ 2、某发酵过程工艺规定操作温度为（40±2）℃。考虑到发酵效果，控制过程中温度偏离给 定值最大不能超过6℃。现设计一定值控制系统，在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图所示，试确定该系统的最大偏差、衰减比、余差、过渡时间（按被控变量进入±2%新稳态值即达到稳定来确定）和振荡周期等过程指标? 3、已知阀的最大流量Q max=100m3╱h，可调范围R=30。 (1)计算其最小流量Q min，并说明Q min是否是阀的泄漏量。 (2)若阀的特性为直线流量特性，问在理想情况下阀的相对行程（l ╱L）为 0.1及 0.9 时的流量值Q。 (3) 若阀的特性为等百分比流量特性，问在理想情况下阀的相对行程为0.1及0.9时的 流量值Q。 4、为了测定某物料干燥筒的对象特性，在t0时刻突然将加热蒸汽量从25m3/h增加到28m3/h， 物料出口温度记录仪得到的阶跃响应曲线如图所示。试写出描述物料干燥筒对象的传递函数，温度变化量作为输出变量，加热蒸汽量的变化量作为输入变量；温度测量仪表的测量范围0-200℃；流量测量仪表的测量范围0-40m3/h。 四、分析与应用题（本题33分，第1小题18分，第2小题15分） 1、如图为一蒸汽加热器，物料出口温度需要控制。试分别设计串级控制系统、前馈控制系统
过程控制系统与仪表习题答案汇总
第1章过程控制 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：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：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：由被控过程和过程检测控制仪表（包括测量元件，变送器，调节器和执行器）两部分组成。 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：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：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：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。 1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动 态特性？ 解： 稳态：对于定值控制，当控制系统输入（设定值和扰动）不变时，整个系统若能达到 一种平衡状态，系统中各个组成环节暂不动作，它们的输出信号都处于相对静止状态，这种状态称为稳态（或静态）。 动态：从外部扰动出现、平衡状态遭到破坏、自动控制装置开始动作，到整个系统又建立新的稳态（达到新的平衡）、调节过程结束的这一段时间，整个系统各个环节的状态和参数都处于变化的过程之中，这种状态称为动态。 在实际的生产过程中，被控过程常常受到各种振动的影响，不可能一直工作在稳态。只有将控制系统研究与分析的重点放在 各个环节的动态特性，才能设计出良好的控制系统。 1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些？各自的定义是什么？ 解：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。 衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n ； 过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A ； 超调量：第一个波峰值1y 与最终稳态值y （∞）之比的百分数σ；1 100%() y y σ= ?∞ 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；
《过程控制及仪表》期末复习题(基础题目)
一、填空题 二、自动调节系统方块图中，给定值R，测量值Z和偏差e三者之间的关系是e=R-Z。 一、过渡过程结束时，被控变量所达到的新的稳态值与原稳态值之差叫做余差 二、串级调节系统中，主回路是一个定值调节系统。 1．电子电位差计是根据电压补偿原理工作的。 三、积分时间愈____长_____，积分作愈弱。 四、当一个调节器的输出信号同时送给两个调节阀，这两个调节阀工作在不同的信号区间，则构成的控制系 统为___分程__控制系统。 五、在自动控制系统中，能够测量某物理量的大小并把它转化为一种特定信号的自动化装置是测量变送 器。 1．过程控制仪表包括控制器、执行器、操作器以及可编程控制器等各种新型控制仪表及装置。 2．一台仪表性能的优劣通常可以用精确度、变差、灵敏度来评价。 3．基本控制规律包括双位控制、比例控制、比例积分控制、积分控制、微分控制、比例微分控制、以及比例积分微分控制。 4．二、选择题 1.在自动化仪表中，显示仪表用于各种检测变量的显示、记录，按显示方式可分为三大类，下面哪项 不属于显示方式。（ B ） A 模拟式显示仪表B高端显示仪表 C 屏幕显示仪表 D 数字式显示仪表 2.对于始点为0℃的电子电位差计，当输入端短路时，仪表指针应指在（ C ）。 A．始点B．终点C．室温D．原位置 3. 下列（ A ）不是描述对象特性的参数。 A.过渡时间 B.时间常数 C.放大系数 D.滞后时间 4. 下面哪项不属于复杂控制系统。（ A ） A. 自动控制系统与编程控制系统 B. 比值控制系统均匀控制系统 C 分程控制系统与选择性控制系统 D 串级控制系统与前馈控制系统 5. 串级控制系统中，副调节器一般采用（D ）调节规律 A.PI B.PID C.PD D.P 6. 下面哪项不属于过程控制系统的分类。C A过程自动检测系统 B 过程自动控制系统 C过程自动显示系统D过程自动报警与联锁保护系统
仪表与控制系统
1仪表与控制系统1.1仪表和控制(三厢车车型) 1.气囊一驾驶员侧(如装备) 2.气囊一前排乘客(如装备) 3.汽车音响(如装备) 4.中央出风口 5.两侧出风口 6.组合仪表 7.空调系统控制面板 8.危险警告灯开关 9.手套箱 10.储币盒 11.发动机舱盖释放装置 12.雨伞烘干槽 13.显示屏(如装备) 14.点烟器 15.烟灰盒 16.加速踏板 17.制动器踏板 18.离合器踏板(手动变速箱)
1.2组合仪表 组合仪表 1．转速表 2．车速表 3．温度表 4．燃油表 5．转向信号指示灯 6．ABS(防抱死制动系统)警告灯 7．保持模式指示灯(如装备) 8．开门警告灯 9．前排乘客安全带提示灯 10．充电系统警告灯 11．制动系统警告灯 12．里程表 13．档位指示灯(如装备) 14．里程表模式选择键 15．低燃油量警告灯 16．故障指示灯 17机油压力警告灯 18．气囊警告灯 19．前雾灯指示灯 20．远光灯指示灯 21．后雾灯指示灯 22．行李厢盖警告灯 23．驾驶员安全带提示灯
车速表 车速表以公里／每小时(km／h)显示汽车速度 里程表／计程表 里程表以公里显示您车行驶的里程数。通过模式选择键，可从里程表先后切换到两个互相独立的计程表，测量自从您上一次重新设定这个功能后，您车已行驶的距离。 要将任意一个计程表重新设定为零，按下并按住模式选择键，直到重新设定。按模式选择键，切换计程表A、计程表B和里程表。
转速表 转速表显示的是发动机每分钟的转数(rpm)。为使燃油发挥最高效率，驾驶汽车时要将发动机转速保持在每分钟2，000至3，000转。 切记不可使发动机转速过高，致使转速表指针指在红色区域。 小心 发动机转速过高可能损坏发动机。不要让发动机的转速过高，致使其指针指在红色区域。 这样可能会导致昂贵的维修费用。 1.5燃油表 燃油表
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。
《自动化仪表与过程控制》练习题及参考答案
西南科技大学成教学院德阳教学点 《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 、 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s t ；静态质量指标有 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K 0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 f K 增加，扰动作用 增强 ，系统的余差 增大 ， 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： 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2 1B B n
过程控制仪表和装置考试试卷
一、填空题（每题2分，共20分） （1）控制仪表防爆措施主要有隔爆型和本质安全性。 （2）智能仪表的能源信号是24V ，标准传输信号是4~20mA 。电Ⅲ仪表的能源信号是24V ，标准传输信号是4~20mA （3）电气转换器是将4~20MA 信号转换为0.02~0.1MP 信号的设备。 （4）在PID控制器中，比例度越大系统越稳定；积分时间越短，积分作用越强；微分时间越长，微分作用越强。 （5）手动操作是由手动操作电路实现的，手动操作电路是在比例积分电路的基础上附加软手动操作电路和硬手动操作电路来实现的。 （6）DDZ-Ⅲ型控制器有自动（A）、软手动（M）、硬手动(H) 三种工作状态。 （7）执行器按所驱动的能源来分，有电动执行器、气动执行器、液动执行器三大类。 （8）常用的安全栅有：齐纳式安全栅和变压器隔离式安全栅。 （9）气动阀门定位器是按力矩平衡原理工作的，具有精确定位的功能的作用。 （10）电气阀门定位器是按力矩平衡原理工作的，即具有电器转换器的作用，又具有精确定位的功能的作用。 二、名词解释(每题4分，共20分) （1）流量系数C 流量系数C：流量系数C的定义为:在控制阀全开, 阀两端压差为100kPa, 流体密度为1g/cm3时，流经控制阀的流体流量(以m3/h 表示)。 （2）“虚短” “虚短”；差模输入电压为零，即Ud＝0； （3）“虚断” “虚断”；输入端输入电流为零，即ii＝0。 （4）控制规律： 控制规律，就是指控制器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律 （5）反作用执行机构 反作用执行机构:当来自控制器或阀门定位器的信号压力增大时，阀杆向下动作的叫正作用执行机构(ZMA 型)；当信号压力增大时，阀杆向上动作的叫反作用执行机构(ZMB 型)。 三、简答题(每题8分，共40分) 1、试述热电偶温度变送器的工作原理。 热电偶温度变送器与热电偶配合使用，可以把温度信号转换为4～20mA、1～5V的标准信号。它由量程单元和放大单元两部分组成，如图2.30所示。 热电偶温度变送器的放大单元包括放大器和直流/交流/直流变换器两部分，放大器由集成运算放大器，功率放大器、隔离输出和隔离反馈电路组成，后者有变换器和整流、滤波、稳压电路组成。放大单元的作用是将量程单元送来的毫伏信号进行电压放大和功率放大，输出统一的直流电流信号Io（4～20mA）和直流电压信号VO（1～5V）。同时，输出电流又经隔离反馈转换成反馈电压信号Vf，送至量程单元。热电偶温度变送器的量程单元原理电路如图2.34所示，它由信号输入回路①，零点调整及冷端补偿回路②，以及非线性反馈回路③等部分组成。
过程控制系统与仪表知识点归纳
检测的基本方法：(1)接触式与非接触式;(2)直接、间接与组合测量；(3)偏差式、零位式与微差式测量。 检测仪表的组成：传感器，变送器，显示仪表，传输通道 绝对误差Δ：被测量的测量值(xi)与真值(x0)之差。即Δ=xi- x0 系统误差、随机误差和粗大误差 温标三要素：温度计、固定点和内插方程 温标不是温度标准，而是温度标尺的简称 测温方法及分类：(1)接触式：测温元件与被测对象接触，依靠传热和对流进行热交换。(2)非接触式：测温元件不与被测对象接触，而是通过热辐射进行热交换，或测温元件接收被测对象的部分热辐射能，由热辐射能大小推出被测对象的温度。 热电偶测温原理两种不同的导体或半导体材料A和B组成闭合回路，如果两个结合点处的温度不相等，则回路中就会有电流产生，这种现象叫做热电效应。 热电势由两部分组成：温差电势和接触电势。 热电动势(1)只有用两种不同性质的材料才能组成热电偶，且两端温度必须不同；(2)热电势的大小，只与组成热电偶的材料和材料两端连接点处的温度有关，与热电偶丝的大小尺寸及沿程温度分布无关。 热电偶的基本定律(一)均质材料定律(二)中间导体定律(三)中间温度定律(四)参考电极定律 热电偶结构：热电极、绝缘套管、保护管和接线盒S、R、B三种热电偶均由铂和铂铑合金制成，称贵金属热电偶。K、N、T、E、J五种热电偶，是由镍、铬、硅、铜、铝、锰、镁、钴等金属的合金制成，称为廉价金属热电偶 热电偶的冷端补偿：冰点法，计算法，冷端补偿器法，补偿导线法可将热电偶的参比端移到离被测介质较远且温度比较稳定场合 补偿原理：不平衡电动势Uba补偿(抵消)热电偶因冷端温度波动引起的误差。 压力检测方法：(1) 弹性力平衡法(2) 重力平衡方法(3) 机械力平衡方法(4)物性测量方法 弹性元件：弹簧管，弹性膜片，波纹管 霍尔压力传感器：属于位移式压力(差压)传感器。它是利用霍尔效应，把压力作用所产生的弹性元件的位移转变成电势信号，实现压力信号的远传。 压电式传感器：是一种典型的发电型传感器。它以某些电介质的压电效应为基础，将被测量转换成电荷和电压，完成由非电量到电量的转换过程。 压电效应：压电材料在沿一定方向受到压力或拉力作用时，其内部产生极化现象，并在其表面上产生电荷；而且在去掉外力后，它们又重新恢复到原来的不带电状态，这种现象称之为压电效应。 热电偶式真空计：利用发热丝周围气体的导热率与气体的稀薄程度(真空度)间的关系。 流量计类型：速度式流量计，容积式流量计节流装置测量原理：当流体连续流过节流孔时，在节流件前后由于压头转换而产生压差。对于不可压缩流体例如水，节流前后流体的密度保持不变。 Q=αA d√(2△p/ρ) 标准节流装置：标准孔板、标准喷嘴与标准文丘里管 阿牛巴是一种均速流量探头，配以差压变送器和流量积算器而组成阿牛巴流量计，也属于差压式流量测量仪表，用来测量一般气体、液体和蒸汽的流量 电磁流量计原理：被测流体垂直于磁力线方向流动而切割磁力线时，在与流体流向和磁力线垂直方向上产生感应电势Ex(伏)，Ex与体积流量Q的关系为: Ex=4B/(πD)Q×10-8=KQ 利用传感器测量管上对称配置的电极引出感应电势，经放大和转换处理后，仪表指示出流量值。 自动控制：就是在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置(控制装置)，使机器、设备或生产过程(控制对象)的某个工作状态或参数(被控量)按照预定的规律自动地运行 过程控制系统：以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。 过程控制系统组成：对象，检测元件及变送器，控制器，执行器 过程控制系统的分类：定值控制系统、程序控制系统与随动控制系统 控制系统的品质指标:衰减比n，最大偏差或超调量，余差C，稳定时间，震荡周期或频率 自衡的非振荡过程：在阶跃作用下，被控变量无须外加任何控制作用、不经振荡过程能逐渐趋于新的状态的性质，称自衡的非震荡过程。 无自衡非振荡过程：如果不依靠外加控制作用，不能建立起新的物料平衡状态，这种特性称为无自衡。 有自衡的振荡过程：在阶跃作用下，被控变量出现衰减振荡过程，最后趋于新的稳态值，称为有自衡的振荡过程。具有反向特性的过程：有少数过程会在阶跃作用下，被控变量先降后升，或先升后降，即起始时的变化方向与最
过程控制仪表及控制系统课后习题答案(林德杰)
lxc第一章思考题与习题 1－2 图1.6为温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。 解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体 并释放出热量。当电石加入时，部温度上升，温度 检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控 制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调 节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。 系统框图如下： 被控过程：乙炔发生器 被控参数：乙炔发生器温度 控制参数：冷水流量 1－3 常用过程控制系统可分为哪几类? 答：过程控制系统主要分为三类： 1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。它是最常用、最基本的过程控制系统。 2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。 3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。 3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些容？它们的定义是什么？哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？ 答：1. 余差(静态偏差）e：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)
与给定值c 之差。它是一个静态指标，对定值控制系统。希望余差越小越好。 2. 衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第 一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即： n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。 衡量系统稳定性也可以用衰减率φ 4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。 5． 过程过渡时间ts ：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳态值的±5%或±3％ （根据系统要求）围所需要的时间。它是反映系统过渡过程快慢的质量指标，t s 越小，过渡过程进行得越快。 6．峰值时间tp : 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间，（根据系统要求）围所需要的时间。称为峰值时间tp 。它反映了系统响应的灵敏程度。 静态指标是余差，动态时间为衰减比（衰减率）、最大偏差、过程过渡时间、峰值时间。 第二章 思考题与习题 2－1 如图所示液位过程的输入量为Q1，流出量为Q2，Q3，液位h 为被控参数，C 为容量系数，并设R1、R2、R3均为线性液阻，要求： （1） 列出过程的微分方程组； （2） 求过程的传递函数W 0（S ）＝H （S ）/Q 1（S ）； （3） 画出过程的方框图。 解：（1）根据动态物料平衡关系，流入量＝流出量： B B n ' = B B B '-= ?dt dh )Q Q (Q 321=+-h d ?
过程控制系统与仪表习题答案---第三章
过程控制系统与仪表习题答案---第三章
第3章 习题与思考题 3-1 什么是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？ 解答： 1）控制规律：是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。 2）基本控制规律：位式控制、比例控制、比例积分控制、比例微分控制和比例积分微分控制。 3-2 双位控制规律是怎样的？有何优缺点？ 解答： 1）双位控制的输出规律是根据输入偏差的正负，控制器的输出为最大或最小。 2）缺点：在位式控制模式下，被控变量持续地在设定值上下作等幅振荡，无法稳定在设定值上。这是由于双位控制器只有两个特定的输出值，相应的控制阀也只有两个极限位置，总是过量调节所致。 3）优点：偏差在中间区内时，控制机构不动作，可以降低控制机构开关的频繁程度，延长控制器中运动部件的使用寿命。 3-3 比例控制为什么会产生余差？ 解答： 产生余差的原因：比例控制器的输出信号y 与输入偏差e 之间成比例关系： e K y p = 为了克服扰动的影响，控制器必须要有控制作用，即其输出要有变化量，而对于比例控制来讲，只有在偏差不为零时，控制器的输出变化量才不为零，这说明比例控制会永远存在余差。 3-4 试写出积分控制规律的数学表达式。为什么积分控制能消除余差？ 解答： 1）积分控制作用的输出变化量y 是输入偏差e 的积分：?=edt T y 1 1
2）当有偏差存在时，输出信号将随时间增大（或减小）。当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。因而积分控制器组成控制系统可以到达无余差。 3-5 什么是积分时间？试述积分时间对控制过程的影响。 解答： 1）? =edt T y 11 积分时间是控制器消除偏差的调整时间，只要有偏差存在，输出信号将随时间增大（或减小）。只有当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。 2） 在实际的控制器中，常用积分时间Ti 来表示积分作用的强弱，在数值上，T i =1／K i 。显然，T i 越小，K i 就越大，积分作用就越强，反之亦然。 3-6 某比例积分控制器输入、输出范围均为4～20mA ，若将比例度设为100%、积分时间设为2min 、稳态时输出调为5mA ，某时刻，输入阶跃增加0.2mA ，试问经过5min 后，输出将由5mA 变化为多少？ 解答： 由比例积分公式：??? ? ??+=?edt T e P y 111分析： 依题意：%1001==p K p ，即K p =1, T I = 2 min , e ＝＋0.2； 稳态时：y 0＝5mA ， 5min 后：mA edt T e P y y )7.05()52.02 12.0(151110±=??±±?+=???? ??++ =? 3-7 比例控制器的比例度对控制过程有什么影响？调整比例度时要注意什么问题？ 解答：P74 1）控制器的比例度P 越小，它的放大倍数p K 就越大，它将偏差放大的能力越
控制仪表及装置教案
青岛科技大学教师授课教案 课程名称控制仪表及装置 课程性质专业课（必修） 授课教师单宝明 教师职称讲师 授课对象自动化031-5 授课时数40学时（34+6） 教学日期2006年2月 所用教材《控制仪表及装置》 吴勤勤化学工业出版社 2002年第二版 授课方式课堂教学
控制仪表及装置教案2006 青岛科技大学授课教案应该覆盖如下内容： 本单元或章节的教学目的与要求 授课主要内容 重点、难点及对学生的要求（掌握、熟悉、了解、自学）主要外语词汇 辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、示数等）复习思考题 参考教材（资料）
第一章概述 第1章概论 学习目的和要求：掌握控制仪表的基本特点和分类，信号制和传输方法，仪表的分析方法。 重点、难点：信号制和信号传输，仪表电路分析方法 外语词汇：process control（过程控制）, process industries(过程工业)controlling instrument,direct digital control(DDC,直接数字控制)，supervisory system(监控系统)，distributed control system(DCS，集散控制系统或分布式控制系统)，fieldbus(现场总线)，CIMS—computer integrated manufacturing systems(计算机集成制造系统)， CIPS-- computer integrated process systems 参考资料：周泽魁主编《控制仪表与计算机控制装置》化学工业出版社 2002 何离庆主编《过程控制系统与装置》重庆大学出版社 2003 张永德《过程控制装置》，北京化学工业出版社，2000 李新光等编著《过程检测技术》机械工业出版社，2004 侯志林《过程控制与自动化仪表》，机械工业出版社，2002年1月 授课内容： ?过程控制系统概述 ?过程控制仪表与装置总体概述 ?自动控制系统和过程控制仪表 ?过程控制仪表与装置的分类及特点 ?信号制 ?仪表防爆的基本知识 ?仪表的分析方法 ? 1.1过程控制系统概述 1.1.1过程控制系统及其特点 过程控制的定义? 过程控制的参数? 过程控制的特点? 1.1.2过程控制系统发展概况 生产过程自动化的发展大体划分为几个阶段。
过程控制系统与仪表习题答案
第3章 习题与思考题 3-1 什么是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？ 解答： 1）控制规律：是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。 2）基本控制规律：位式控制、比例控制、比例积分控制、比例微分控制和比例积分微分控制。 3-2 双位控制规律是怎样的？有何优缺点？ 解答： 1）双位控制的输出规律是根据输入偏差的正负，控制器的输出为最大或最小。 2）缺点：在位式控制模式下，被控变量持续地在设定值上下作等幅振荡，无法稳定在设定值上。这是由于双位控制器只有两个特定的输出值，相应的控制阀也只有两个极限位置，总是过量调节所致。 3）优点：偏差在中间区内时，控制机构不动作，可以降低控制机构开关的频繁程度，延长控制器中运动部件的使用寿命。 3-3 比例控制为什么会产生余差？ 解答： 产生余差的原因：比例控制器的输出信号y 与输入偏差e 之间成比例关系： 为了克服扰动的影响，控制器必须要有控制作用，即其输出要有变化量，而对于比例控制来讲，只有在偏差不为零时，控制器的输出变化量才不为零，这说明比例控制会永远存在余差。 3-4 试写出积分控制规律的数学表达式。为什么积分控制能消除余差？ 解答： 1）积分控制作用的输出变化量y 是输入偏差e 的积分：?=edt T y 1 1 2）当有偏差存在时，输出信号将随时间增大（或减小）。当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。因而积分控制器组成控制系统可以到达无余差。 3-5 什么是积分时间？试述积分时间对控制过程的影响。 解答：
1）? =edt T y 11 积分时间是控制器消除偏差的调整时间，只要有偏差存在，输出信号将随时间增大（或减小）。只有当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。 2） 在实际的控制器中，常用积分时间Ti 来表示积分作用的强弱，在数值上，T i =1／K i 。显然，T i 越小，K i 就越大，积分作用就越强，反之亦然。 3-6 某比例积分控制器输入、输出范围均为4～20mA ，若将比例度设为100%、积分时间设为2min 、稳态时输出调为5mA ，某时刻，输入阶跃增加0.2mA ，试问经过5min 后，输出将由5mA 变化为多少？ 解答： 由比例积分公式：??? ? ??+=?edt T e P y 111分析： 依题意：%1001==p K p ，即K p =1, T I = 2 min , e ＝＋0.2； 稳态时：y 0＝5mA ， 5min 后：mA edt T e P y y )7.05()52.02 12.0(151110±=??±±?+=???? ??++ =? 3-7 比例控制器的比例度对控制过程有什么影响？调整比例度时要注意什么问题？ 解答：P74 1）控制器的比例度P 越小，它的放大倍数p K 就越大，它将偏差放大的能力越强，控制力也越强，反之亦然，比例控制作用的强弱通过调整比例度P 实现。 2）比例度不但表示控制器输入输出间的放大倍数，还表示符合这个比例关系的有效输入区间。一表的量程是有限的，超出这个量程的比例输出是不可能的。 所以，偏差的变化使控制器的输出可以变化全量程（16mA ），避免控制器处于饱和状态。 3-8 理想微分控制规律的数学表达式是什么？为什么常用实际为分控制规律？