自动控制系统由哪几部分组成
化工仪表及自动化答案
化工仪表及自动化答案(总8页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除第一章 自动控制系统基本概念4.自动控制系统主要由哪些环节组成？答：主要由测量与变送器 、自动控制器、执行器、被控对象组成。
9.试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量？答：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫被控对象。
生产过程中所要保持恒定的变量，在自动控制系统中称为被控变量。
工艺上希望保持的被控变量即给定值。
具体实现控制作用的变量叫做操纵变量。
12.什么是负反馈负反馈在自动控制系统中有什么重要意义答：系统的输出变量是被控变量，但是它经过测量元件和变送器后，又返回到系统的输入端，能够使原来的信号减弱的做法叫做负反馈。
负反馈在自动控制系统中的重要意义是当被控变量，y 受到干扰的影响而升高时，只有负反馈才能使反馈信号升高，经过比较到控制器去的偏差信号将降低，此时控制器将发出信号而使控制阀的开度发生变化，变化的方向为负，从而使被控变量下降回到给定值，这样就达到了控制的目的。
控变量的干扰是什么？Z被控对象：反应器 A 、B 的流量、温度。
13.结合11题，说明该温度控制系统是一个具有负反馈的闭环系统。
当被控变量反应温度上升后，反馈信号升高，经过比较使控制器的偏差信号e 降低。
此时，控制器将发出信号而使控制阀的开度变大，加大冷却水流量，从而使被控变量下降到S.P 。
所以该温度控制系统是一个具有反馈的闭环系统。
14.图1-18所示的温度控制系统中，如果由于进料温度升高使反应器内的温度超过给定值，试说明此时该控制系统的工作情况，此时系统是如何通过控制作用来克服干扰作用对被控制变量影响的？当反应器的温度超过给定值时，温度控制器将比较的偏差经过控制运算后，输出控制信号使冷却水阀门开度增大，从而增大冷却水流量，使反应器内的温度降下来。
这样便可以通过控制作用克服干扰作用对被控变量的影响。
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2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？答：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。
8.什么是自动控制系统的过度过程？在阶跃干扰作用下有哪几种基本形式？其中哪些能满足自动控制的要求，哪些不能，为什么？答：系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间的过程称为系统的过度过程。
①发散振荡过程②等幅振荡过程③衰减振荡过程④非振荡的单调过程。
衰减振荡和非振荡的单调过程属于稳定的过渡过程，能满足自动控制的要求，其它的不能。
9.试画出衰减比分别为n<1,n=1,n>1,n→∞时的过度过程曲线？4.在控制系统中，对象的放大系数，时间常数，滞后时间对控制有什么影响？答：对于不同的通道，对象的特性参数（K，T ，τ）对控制作用的影响是不同的。
对于控制通道：放大系数K大，操纵变量的变化对被控变量的影响就大，即控制作用对扰动的补偿能力强，余差也小；放大系数K小，控制作用的影响不显著，被控变量的变化缓慢。
但K太大，会使控制作用对被控变量的影响过强，使系统的稳定性下降。
在相同的控制作用下，时间常数T 大，则被控变量的变化比较缓慢，此时对象比较平稳，容易进行控制，但过渡过程时间较大；若时间常数T小，则被控变量变化速度快，不易控制。
时间常数太大或太小，在控制上都将存在一定困难，因此，需根据实际情况适中考虑。
滞后时间τ的存在，使得控制作用总是落后于被控变量的变化，造成被控变量的最大偏差增大，控制质量下降。
因此，应尽量减小滞后时间τ。
对于扰动通道：放大系数K大对控制不利，因为当扰动频繁出现且幅度较大时，被控变量的波动就会很大，使得最大偏差增大；而放大系数k小，即使扰动较大，对被控变量仍然不会产生多大影响。
时间常数T大，扰动作用比较平缓，被控变量变化较平稳，对象较易控制。
纯滞后的存在，相当于将扰动推迟τ0时间才进入系统，并不影响控制系统的品质；而容量滞后的存在，则将使阶跃扰动的影响趋于缓和，被控变量的变化相应也缓和些，因此，对系统是有利的。
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2.自动控制系统主要是由哪几个环节组成的？自动控制系统中常用的术语是哪些？答：自动控制系统主要由被控对象、测量元件和变送器、调节器、执行器等环节组成。
自动控制系统中常用术语包括：被控变量y 、给定值y s 、测量值y m 、操纵变量m 、干扰f 、偏差信号e 、控制信号u 。
5.什么是闭环控制？什么是开环控制?定值控制系统为什么必须是一个闭环负反馈系统？答：闭环控制：控制系统的输出信号的改变会返回影响操纵变量的控制方式。
开环控制：控制系统的输出信号不会影响操纵变量的控制方式。
定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统。
定值控制系统的作用是克服扰动对被控变量的影响，当输出信号变大时，反馈影响操纵变量使输出信号减小，反之则影响操纵变量使输出信号增大。
可见，定值控制系统满足闭环负反馈系统的要求。
7.图1-12为贮槽液位控制系统，工艺要求液位保持为某一数值。
图1-12 题7图①试画出系统的方框图；②指出该系统中被控对象、被控变量、操纵变量、干扰作用各是什么？解：①该液位控制系统的方框图如题7图（2）所示。
题7图（2） 液位控制系统的方框图② 在该液位控制系统中，被控对象：贮液槽 被控变量：液位H 操纵变量：调节阀控制的液体流量 干扰作用：q V1的变化 10．表示衰减振荡过程的控制指标有哪些？答：衰减振荡过程的控制指标主要有：最大偏差A 、衰减比n 、回复时间t s 、余差e(∞)、振荡周期T 。
其各自的含义是：最大偏差A 是指过渡过程中被控变量偏离设定值的最大数值。
最大偏差描述了被控变量偏离设定值的程度，最大偏差愈大被控变量偏离设定值就越远，这对工艺条件要求较高的生产过程是十分不利的。
衰减比n 是指过渡过程曲线上同方向的相邻两个波峰之比。
对于衰减振荡而言，n 总是大于1的。
若n 接近1控制系统的过渡过程曲线接近于等幅振荡过程；若n 小于1，则为发散振荡过程；n 越大，系统越稳定，当n 趋于无穷大时，系统接近非振荡衰减过程。
自动化控制系统组成部分及其作用
自动化控制系统组成部分及其作用自动化控制系统是由多个组成部分组合而成的，每个组成部分都有其独特的作用。
下面将逐一介绍这些组成部分及其作用。
1. 传感器：传感器是自动化控制系统中的重要组成部分，其作用是将被控对象的物理量转换为电信号或其他形式的信号，以便系统对其进行监测和控制。
传感器可以感知温度、压力、湿度、速度等多种物理量，并将这些信息转化为电信号输出。
2. 执行器：执行器是自动化控制系统中的另一个关键组成部分，其作用是根据控制信号来执行相应的动作。
常见的执行器包括电动执行器、气动执行器和液压执行器等。
通过执行器，控制系统可以对被控对象进行控制，实现预定的动作或操作。
3. 控制器：控制器是自动化控制系统的核心部分，其作用是根据输入信号（传感器信号）和输出信号（执行器信号），进行逻辑判断和运算，从而实现对被控对象的精确控制。
控制器可以是硬件设备，如可编程逻辑控制器（PLC）或单片机，也可以是软件程序，如嵌入式控制系统。
4. 信号处理单元：信号处理单元是自动化控制系统的重要组成部分，其作用是对传感器采集到的信号进行处理和分析，以提取有用的信息并进行决策。
信号处理单元可以对信号进行滤波、放大、采样和数字化等操作，从而使得控制系统能够更好地对被控对象进行监测和控制。
5. 人机界面：人机界面是自动化控制系统中与操作人员交互的界面，其作用是将系统的运行状态、数据和报警信息以可视化的方式展示给操作人员，并接收操作人员的指令和设定参数。
人机界面可以是显示屏、触摸屏、键盘、鼠标等设备，使得操作人员能够直观地了解系统运行情况，并对系统进行调整和控制。
6. 通信网络：通信网络是自动化控制系统中不可或缺的组成部分，其作用是实现各个子系统之间的信息交换和数据传输。
通过通信网络，传感器、执行器、控制器和人机界面等不同部分可以相互协调工作，实现数据共享和远程监控。
7. 电源系统：电源系统为自动化控制系统提供电能供给，确保各个组成部分正常运行。
列车运行自动控制系统的组成
列车运行自动控制系统的组成
列车运行自动控制系统通常由以下几部分组成：
1. 轨道信号系统：包括信号机和轨道电路，用来指挥、监控列车的运行状态和速度。
2. 列车控制中心：负责传输和处理轨道信号系统发送的指令，控制列车的起动、行驶和停车等操作。
3. 信号设备：包括信号灯、车站显示屏、列车接收器等，用来向列车驾驶员和乘客发送运行信息。
4. 列车自动控制装置：位于列车上的设备，通过接收来自信号系统的信号，控制列车的运行速度和停车。
5. 信息传输系统：用来传输轨道信号和列车运行数据的系统，可以采用有线或无线通信技术。
6. 列车位置和速度检测系统：通过安装在轨道上的传感器，监测列车的位置和速度，并将数据传输给列车控制中心。
以上是列车运行自动控制系统的主要组成部分，不同的列车类型和运营模式可能会有所不同。
自动控制系统主要有哪些环节组成
1.自动控制系统主要有哪些环节组成？各环节的作用是什么？a测量变送器：测量被控变量，并将其转化为标准，统一的输出信号。
b控制器：接收变送器送来的信号，与希望保持的给定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用标准，统一的信号发送出去。
c执行器：自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度。
d被控对象：控制装备所控制的生产设备。
2.被控变量：需要控制器工艺参数的设备或装置；被控变量：工艺上希望保持稳定的变量；操作变量：克服其他干扰对被控变量的影响，实现控制作用的变量。
给定值：工艺上希望保持的被控变量的数值；干扰变量：造成被控变量波动的变量。
3.自动控制系统按信号的传递路径分：闭环控制系统，开环~（控制系统的输出端与输入端不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用不发生影响的系统），复合~4.按给定值的不同分：定值控制系统，随动控制系统（随机变化），程序控制系统（给定值按预先设定好的规律变化）5.自动控制系统的基本要求：稳定性：保证控制系统正常工作的必要条件快速性：反应系统在控制过程中的性能准确性：衡量系统稳态精度的指标，反映了动态过程后期的性能。
提高动态过程的快速性，可能会引起系统的剧烈振荡；改善系统的平稳性，控制进程又可能很迟缓，甚至使系统稳态精度变差。
6.控制系统的静态：被控变量不随时间而变化的平衡状态。
7.自动系统的控过渡过程及其形式控制系统在动态过程中，被控变量从一个稳态到达另一个稳态随时间变化的过程称为~形式：非周期衰减过程，衰减振荡过程，等幅振荡过程，发散振荡过程8.衰减振荡过渡过程的性能指标衰减比：表振荡过程中的衰减程度，衡量过渡过程稳定性的动态指标。
（以新稳态值为标准计算）最大偏差：被控变量偏离给定值的最大值余差：系统的最终稳态误差，终了时，被控变量达到的新稳态值与设定值之差。
调节时间:从过渡过程开始到结束所需的时间振荡周期：曲线从第一个波峰到同一方向第二个波峰之间的时间9.对象的数学模型：用数学的方法来描述对象输入量与输出量之间的关系，这种对象特性的数学描述叫~动态数学模型：表示输出变量与输入变量之间随时间而变化的动态关系的数字描述10.描述对象特性的参数放大系数K：数值上等于对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。
自动控制系统的组成及其质量指标
自动控制系统的组成及其质量指标自动控制系统是指通过传感器、执行器、控制器和反馈装置等组成的系统，用来实现对其中一过程或设备进行自动调节和控制的一种装置。
它是现代工业生产中的重要组成部分，广泛应用于各个领域，如工厂生产线、交通系统、环境控制等。
1.传感器：传感器是自动控制系统中的输入设备，用于获取被控制对象的参数或状态信息。
常用的传感器有光电传感器、温度传感器、压力传感器等。
传感器能够将被测量的物理量转换为电子信号，传输至控制器进行处理。
2.执行器：执行器是自动控制系统中的输出设备，用于根据控制信号执行相应的操作。
常见的执行器有电动阀门、电动机、气动阀门等。
执行器能够根据控制器的信号实现对被控制对象的控制或操作。
3.控制器：控制器是自动控制系统中的核心部件，用于接受传感器采集到的数据并进行处理，产生相应的控制信号。
常用的控制器有PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分布式控制系统）、PID控制器等。
控制器的主要任务是根据设定的控制算法对输入信号进行处理，产生输出信号控制执行器的工作状态。
4.反馈装置：反馈装置是自动控制系统中的重要组成部分，用于将被控对象的状态信息反馈给控制器，以实现对系统的闭环控制。
常见的反馈装置有位置传感器、速度传感器等。
反馈装置能够及时将被控对象的实际状态反馈给控制器，使得控制器能够根据实际情况对控制信号进行调整。
1.稳定性：稳定性是指控制系统在任何扰动条件下都能保持稳定的性能。
对于一个稳定的控制系统，无论输入条件如何变化，系统的输出都能回到期望状态，并保持在一个可接受的范围内。
2.精度：精度是指控制系统在给定输入情况下能够实现预期的输出。
对于一个精度较高的控制系统，其输出与预期输出的误差较小，能够满足控制要求。
3.响应时间：响应时间是指控制系统从接收到输入信号开始产生输出信号所需要的时间。
对于一些需要实现快速调节的系统，较短的响应时间是非常重要的指标。
4.鲁棒性：鲁棒性是指控制系统对于参数变化或外部扰动的抗干扰能力。
(带答案版)化工仪表和自动化习题
化工仪表及自动化习题（2014）一.填空题。
1.自动控制系统是由被控对象、测量变送装置、控制器（中心环节）和执行器组成。
2.自动控制在阶越干扰作用下的过渡过程有：①非周期衰减过程；②衰减振荡过程；③等幅振动过程；④发散振荡过程几种基本形式。
3.描述对象特性的参数有：放大系数K、时间常数T、滞后时间τ。
4.自动控制系统与自动检测、自动操纵等系统相比较最本质的区别为自动控制系统有负反馈。
5.控制阀的理想流量特性主要有直线流量特性、抛物线流量特性、对数流量特性、快开特性等几种。
6.研究对象的特性就是用数学的方法来描述出对象输入量与输出量之间的关系，这种对象特性的数学模型主要有参量模型和非参量模型两大类。
7.标准信号是指物理量的形式和数值范围都符合国际标准的信号。
例如，直流电流4~20mA、空气压力 0.02~0.1MPa都是当前通用的标准信号。
8.弹性式压力计是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。
例如弹簧管压力计、波纹管压力计和膜式压力计。
9.热电阻温度计主要是测量 500℃以下的中、低温，目前应用最广泛的热电阻是铂电阻和铜电阻。
10.节流件应用最广泛的是孔板，其次是喷嘴、文丘里管等。
11.化工自动化是一门综合性的技术学科，它应用自动控制学科、仪器仪表学科及计算机学科的理论和技术服务于化学工程学科。
12.为了实现化工生产过程自动化，一般要包括自动检测、自动保护、自动控制和自动操纵等方面的内容。
13.差压式流量计是基于流体流动的节流原理，采用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的，差压式流量计也称为节流式流量计。
14.气动差压变送器中，当液位高度H为0时，变送器输出信号为 0.02MPa 的气压信号，当液位高度H为最高时，变送器输出信号为 0.1MPa 。
15.电气式压力计的种类有霍尔片式压力传感器、应变片式压力传感器、压阻式压力传感器、力矩平衡式压力变送器、电容式压力变送器，霍尔片式弹簧管压力表的核心是：霍尔元件，它是利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势，从而实现压力的间接测量。
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自动控制系统由哪几部分组成
自动控制系统组成
自动控制系统主要由：控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。
自动控制系统各部分功能
（一）控制器
目前控制系统的控制器主要包括PLC、DCS、FCS等主控制系统。
在底层应用最多的就是PLC控制系统，一般大中型控制系统中要求分散控制、集中管理的场合就会采用DCS控制系统，FCS系统主要应用在大型系统中，它也是21世纪最具发展潜力的现场总线控制系统，与PLC和DCS之间有着千丝万缕的联系。
控制器是现场自动化设备的核心控制器，现场所有设备的执行和反馈、所有参数的采集和下达全部依赖于控制器的指令。
（二）被控对象
在自动控制系统中被控对象一般指控制设备或过程（工艺、流程等）等。
在自动控制系统中，广义的理解被控对象包括处理工艺、电机、阀门等具体的设备；狭义的理解可以是各设备的输入、输出参数等。