控制仪表第二章答案
控制仪表及装置复习要点及习题
概论思考题与习题0-1 控制仪表与装置采用何种信号进行联络？电压信号传输和电流信号传输各有什么特点？使用在何种场合？0-2 说明现场仪表与控制室仪表之间的信号传输及供电方式。
0～10mA的直流电流信号能否用于两线制传输方式？为什么？0-3 什么是本质安全型防爆仪表，如何构成本质安全防爆系统？0-4 安全栅有哪几种？它们是如何实现本质安全防爆的？第一章思考题与习题1-1 说明P、PI、PD调节规律的特点以及这几种调节规律在控制系统中的作用。
1-2 调节器输入一阶跃信号，作用一段时间后突然消失。
在上述情况下，分别画出P、PI、PD调节器的输出变化过程。
如果输入一随时间线性增加的信号时，调节器的输出将作何变化？1-3 如何用频率特性描述调节器的调节规律？分别画出PI、PD、PID的对数幅频特性。
1-4 什么是比例度、积分时间和微分时间？如何测定这些变量？1-5 某P调节器的输入信号是4～20mA，输出信号为1～5Ｖ，当比例度δ=60%时，输入变化6mA所引起的输出变化量是多少？1-6 说明积分增益和微分增益的物理意义。
它们的大小对调节器的输出有什么影响？1-7 什么是调节器的调节精度？实际PID调节器用于控制系统中，控制结果能否消除余差？为什么？1-8 某PID调节器（正作用）输入、输出信号均为4～20mA，调节器的初始值I i=I0=4mA，δ=200%，T I=T D=2min，K D=10。
在t=0时输入ΔI i=2mA的阶跃信号，分别求取t=12s 时：（1）PI工况下的输出值；（2）PD工况下的输出值。
1-9 PID调节器的构成方式有哪几种？各有什么特点？1-10 基型调节器的输入电路为什么采用差动输入和电平移动的方式？偏差差动电平移动电路怎样消除导线电阻所引起的运算误差？1-11 在基型调节器的PD电路中，如何保证开关S从“断”位置切至“通”位置时输出信号保持不变？1-12 试分析基型调节器产生积分饱和现象的原因。
【精选】控制仪表及系统1、2章习题11
均不能点燃爆炸性气体混合物； ib是指在正常工作和一个故障时不能点燃
爆炸性气体混合物。
1-6.常用的防爆型控制仪表有哪几类？各有什么特点？ 答：常用的防爆型控制仪表有隔爆型和本质安全型两类仪表。 （一）隔爆型仪表
隔爆型仪表具有隔爆外壳，仪表的电路和接线端子全部置于防 爆壳体内，其表壳的强度足够大，隔爆结合面足够宽，它能承受仪 表内部因故障产生爆炸性气体混合物的爆炸压力，并阻止内部的爆 炸向外壳周围爆炸性混和物传播。这类仪表适用于1区和2区危险场 所。隔爆型仪表安装及维护正常时，能达到规定的防爆要求，但当 揭开仪表外壳后，它就失去了防爆性能，因此不能在通电运行的情 况下打开表壳进行检修或调整。 （二）本质安全型仪表
1-8.什么是安全栅？说明常用安全栅的构成和特点。 答：安全栅作是本安型仪表的关联设备，它一方面传输信号，另一方面 控制流入危险场所的能量在爆炸性气体或混合物的点火能量以下，以确 保系统的本安防爆性能。
安全栅的构成形式有多种，常用的有齐纳式安全栅和隔离式安全栅 两种。 1、齐纳式安全栅
齐纳式安全栅是基于齐纳二极管反向击穿性能而工作的。如图0-7 所示。在正常工作时，安全栅不起作用。
注：正常使用时，K I
A3CM mCI
，m
1，10
，K I
104或105；K P由决定，设定
后为定值，一般情况下，KP 0.2。
控制精度与K
D无关，K
只影响动态偏差。
D
1 .
2 7.某PID控制器（正作用）输入、输出信号均为4 ~ 20mA，控制器初始 值Ii Io 4mA， 200%, TI 2 min，TD 2 min，K D 10，在t 0 时输入2mA的阶跃信号，即I（i 0） 2mA，分别求取t 12s时（1）PI 工况下（2）PD工况下的输出值。 解：
自动化控制仪表安装工程定额-第二章 显示及调节控制仪表
第二章显示及调节控制仪表说明一、本章适用范围：1．电动和气动单元组合仪表：显示单元、调节单元、计算单元、转换单元、给定单元和辅助单元仪表的安装、调试。
2．组件式综合控制仪表：输入输出组件、信号处理组件、调节组件、辅助组件和盘装仪表。
3．基地式调节仪表：电动调节器、气动调节器、电（气）动调节记录仪。
二、本章包括以下工作内容：领料、搬运、准备、单体调试、安装、固定、上接头、校接线、配合单机试运转、挂位号牌、安装校验记录。
三、不包括的内容：1．仪表支架、支座、台座制作安装。
2．工业管道或设备上安装的执行仪表或变送器用法兰焊接或插入式安装仪表的插座焊接。
3．管道上安装调节阀、电磁阀及短管装拆、调节阀研磨。
4．液动执行机构设备解体、清洗、油泵检查、电机干燥、油泵用油量。
工程量计算规则一、显示及调节控制仪表安装及单体调试包括显示仪表、组合仪表、调节仪表，均以“台块”为计量单位，放大器、过滤器等与仪表成套的元件、部件或是仪表的一部分，其工程量不得分开计算。
二、仪表在工业设备、管道上的安装孔和一次部件安装，按预留好和安装好考虑，并已合格，定额中已包括部件提供、配合开孔和配合安装的工作内容，不得另行计算。
三、仪表设备支架、支座制作安装执行《第四册电气设备安装工程》铁构件制作安装。
四、显示及调节控制仪表安装中已包括安装、调试、配合单机试运转的工作内容，不得另行计算，但不包括无负荷或有负荷联动试车。
五、随机自带校验用专用仪器仪表，建设单位应免费无偿提供给施工单位使用。
2272.1 显示仪表工作内容：安装、检查、校接线、单体调试。
计量单位：台228工作内容：同前。
计量单位：台229工作内容：同前。
计量单位：台230工作内容：同前。
计量单位：台231工作内容：同前。
计量单位：台2322.2 电动单元组合仪表2.2.1 显示单元工作内容：设备清理、检查、盘孔修理、表计固定、校接线、单体调试。
计量单位：台233工作内容：同前。
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 P152-1. （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。
LTLC1Q 2Q 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=17min2）由于规定操作温度为800︒C ，而系统稳态值为810︒C 所以不满足工艺要求。
第二章P711-3 某台测温仪表测量的上下限为500℃~1000℃，它的最大绝对误差为±2℃，试确定该仪表的精度等级；答：根据题意可知：最大绝对误差为±2℃则精度等级%4.0%1005002±=⨯±=δ 所以仪表精度等级为0.4级1-4某台测温仪表测量的上下限为100℃~1000℃，工艺要求该仪表指示值的误差不得超过±2℃，应选精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求？答：由题可得：%22.0%10010010002±=⨯-±=δ仪表精度等级至少0.2以上。
过程控制仪表及控制系统_课后习题答案(林德杰) 2
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，内部温度上升，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：乙炔发生器内温度控制参数：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内容？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φ4．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。
过程控制系统及仪表智慧树知到答案章节测试2023年青岛大学
第一章测试1.过程控制针对生产过程的主要参数包括：A:压力B:流量C:物位D:温度答案:ABCD2.过程控制技术的发展中，控制策略与算法也经历了由简单控制到复杂控制、先进控制的发展历程。
A:对B:错答案:A3.过程控制系统按照设定值的形式不同划分为：A:随动控制系统B:定值控制系统C:随机控制系统D:程序控制系统答案:ABD4.过程控制系统按照系统结构特点分为：A:前馈控制系统B:反馈控制系统C:复合控制系统D:微分控制系统答案:ABC5.稳定系统的过渡过程包括：A:单调衰减过程B:振荡衰减过程C:等幅振荡过程D:振荡发散过程答案:AB6.衰减比和衰减率是衡量过渡过程稳定程度的动态指标。
A:对B:错答案:A7.最大动态偏差和超调量是衡量过渡过程稳定程度的动态指标。
A:错B:对答案:B8.偏差积分性能指标是系统阶跃响应的综合性能指标。
A:错B:对答案:B9.采用不同的偏差积分性能指标意味着对过渡过程评价的侧重点不同。
A:错B:对答案:B10.过程控制系统中性能指标要求越高越好。
A:对B:错答案:B第二章测试1.数字仪表的分辨率用来表征仪表的灵敏程度。
A:对B:错答案:A2.温度不能直接测量，只能间接测量，其测量方法可以归结为两类：A:接触式测量方法B:红外感应式测量方法C:膨胀式测量方法D:非接触式测量方法答案:AD3.热电偶使用时需要进行冷端温度补偿。
A:对B:错答案:A4.金属热电阻测温精度高，测温范围宽，在工业温度测量中得到了广泛应用。
A:对B:错答案:A5.弹性式压力计的测压敏感元件是：A:记录机构B:电气变换装置C:控制元件D:弹性元件答案:D6.差压式流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。
A:错B:对答案:B7.电气式物位测量是利用敏感元件将物位的变化转换为电量参数的变化，通过测出电量的变化而得知物位的。
A:错B:对答案:B8.超声波液位计的测量精度不高，要提高其测量精度，必须采取措施消除声速变化的影响。
过程控制系统与仪表习题答案 第二章
第2章 思考题与习题2-1 某一标尺为0～1000℃的温度计出厂前经校验得到如下数据： 标准表读数/℃ 0 200 400 600 800 1000 被校表读数/℃2014026048061001求：1）该表最大绝对误差；2）该表精度；3）如果工艺允许最大测量误差为±5℃，该表是否能用？2-2 一台压力表量程为0～10MPa ，经校验有以下测量结果： 标准表读数/MPa 0 2 4 6 8 10 被校表读数/MPa正行程 0 1.98 3.96 5.94 7.97 9.99 反行程2.024.036.068.0310.01求：1）变差；2）基本误差；3）该表是否符合1.0级精度？2-3 某压力表的测量范围为0～10MPa ，精度等级为1.0级。
试问此压力表允许的最大绝对误差是多少？若用标准压力计来校验该压力表，在校验点为5MPa 时，标准压力计上读数为5.08MPa ，试问被校压力表在这一点上是否符合1级精度，为什么？解答： 1）基本误差δ=100%⨯最大绝对误差∆max ＝0.01×10＝0.1MPa 2）校验点为5 MPa 时的基本误差：%8.0%10010508.5=⨯-=δ0.8％<1％ ，所以符合1.0级表。
2-4 为什么测量仪表的测量范围要根据被测量大小来选取？选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值有什么问题？解答： 1） 2）2-5 有两块直流电流表，它们的精度和量程分别为1) 1.0级，0～250mA 2）2.5级，0～75mA现要测量50mA 的直流电流，从准确性、经济性考虑哪块表更合适？ 解答：分析它们的最大误差：1）∆max ＝250×1％＝2.5mA ；%5%100505.2±=⨯±=δ2）∆max ＝75×2.5％＝1.875mA ；%75.3%10050875.1±=⨯±=δ选择2.5级，0～75mA 的表。
(完整版)过程控制系统与仪表习题答案第二章
第2章 思考题与习题2-1 某一标尺为0～1000℃的温度计出厂前经校验得到如下数据： 标准表读数/℃ 0 200 400 600 800 1000 被校表读数/℃20140260480610012）该表精度；3）如果工艺允许最大测量误差为±5℃，该表是否能用？2-2 一台压力表量程为0～10MPa ，经校验有以下测量结果： 标准表读数/MPa 0 2 4 6 8 10 被校表读数/MPa正行程 0 1.98 3.96 5.94 7.97 9.99 反行程2.024.036.068.0310.012）基本误差；3）该表是否符合1.0级精度？2-3 某压力表的测量范围为0～10MPa ，精度等级为1.0级。
试问此压力表允许的最大绝对误差是多少？若用标准压力计来校验该压力表，在校验点为5MPa 时，标准压力计上读数为5.08MPa ，试问被校压力表在这一点上是否符合1级精度，为什么？解答： 1）基本误差δ=100%⨯最大绝对误差∆max ＝0.01×10＝0.1MPa 2）校验点为5 MPa 时的基本误差：%8.0%10010508.5=⨯-=δ 0.8％<1％ ，所以符合1.0级表。
2-4 为什么测量仪表的测量范围要根据被测量大小来选取？选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值有什么问题？解答： 1） 2）2-5 有两块直流电流表，它们的精度和量程分别为1) 1.0级，0～250mA 2）2.5级，0～75mA现要测量50mA 的直流电流，从准确性、经济性考虑哪块表更合适？ 解答：分析它们的最大误差：1）∆max ＝250×1％＝2.5mA ；%5%100505.2±=⨯±=δ 2）∆max ＝75×2.5％＝1.875mA ；%75.3%10050875.1±=⨯±=δ 选择2.5级，0～75mA 的表。
2-11 某DDZ-Ⅲ型温度变送器输入量程为200～1000℃，输出为4～20mA 。
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控制仪表第二章答案
2—1说明变送器的总体构成。
它在结构上采用何种方法使输入信号与输出信号之间保持线性关系
答1变送器包括测量部分即输入转换部分放大器和反馈部分。
2如果转换系数
C 和反馈系数F 是常数则变送器的输出与输入将保持良好的线性关系。
2—2何为量程调整、零点调整和零点迁移试举一例说明。
答量程调整即满度调整的目的是使变送器输出信号的上限值ymax即统一标准信号的上限值与测量范围的上限值xmax 相对应。
零点调整使变送器输出信号的下限ymin 即统一标准信号的下限值与测量范围的下限值xmin 相对应。
在xmin=0时为零点调整。
零点迁移使变送器输出信号的下限ymin即统一标准信号的下限值与测量范围的下限值xmin 相对应。
在xmin≠0 时为零点迁移。
举例量程调整通常是通过改变反馈系数 F 的大小来实现的F 大量程就大F 小量程就小。
还可以通过改变转换系数 C 来
调整量程。
2—7说明电容式差压变送器的特点及构成原理。
答1电容式差压变送器结构简单性能稳定、可靠且具有较高的精度。
2输入差压⊿pi 作用于测量部件的感压膜片使其产生位移从而使感压膜片与两固定电极所组成的差动电容器的电容量发生变化此电容变化量与电容-电流转换成直流电流信号与调零信号的代数和同发亏信号进行比较其差值送入放大电路经放大
得到整机的输出电流Io。
2—8电容式差压变送器如何实现差压—电容和电容—电流的转换试分析测量部件和各部分电路的作用。
答差动电容器Ci
1、Ci2由振荡器供电经解调后输出两组电流信号一组为差动信号一组为共模信号。
差动信号随输入差压⊿pi 而变化此信号与调零及调量程信号叠加后送入运算放大器IC3在经功放和限流得到4~20mA的输出电流。
转换放大电路将差动电容的相对变化量转换为标准的电流输出信号。
振荡器向差动电容提供高频电流线性调整电路消除分布电容带来得误差放大及输出限制电路将电
流信号Ii 放大,转换成4-20mA的直流电流。
2—9电容式差压变送器如何进行零点和量程调整
答电路中RP2为调零电位器用以调整输出零位RP3为调量程电位器用以调整变送器的量程。
2—11用差压变送器测量流量范围0-16m³/h。
当流量为
12m³/h问变送器的输出电流是多少答
12mA
2—13四线制温度变
送器为何采用隔离式
供电和隔离输出线路
在电路上是如何实现的答1四线制为了避免输出与输入之间有直接电的联系在功率放大器与输出回路之间采用隔离变压器T。
来传递信号。
DC/AC/DC 变换器用来对仪表进行隔离式供电它既为功率放大器提供方波电源又为集成运算放大器和量程单元提供直流电源。
2T。
复变电流经过桥式整流和由R
14、C6组成的阻容滤波器滤波得到4~20mA的直流输出电流I。
I。
在阻值为250Ω的电阻R15上的压降U。
1~5V作为变送器输出电压信号。
DC/AC/DC 先把电源供给的24V直流电压转换成一定频率4~5kHz的交流方波电压再经过整流、滤波和稳压提供直流电压。
2—14四线制和两线制热电偶温度变送器是用何种方法实现冷端温度补偿的这两种变送器如何实现量程和零点调整
答:1在两线制温度变送器中冷端补偿只用了一个铜电阻而在四线制温度变送器中则用了两个铜电阻并且这两个电阻的阻值在0℃时都固定为50Ω。
2当B 端子板上的B2与B3端子相连接时Uz 等于R104两端的电压固定为25mV,故可以0℃为基准点用毫伏信号来检查变送器的零点。
2-15四线制温度变送器是如何使输出信号和被测温度之间呈线性关系的简述热电偶温度变送器和热电阻温度变送器的线性化原理。
答线性化电路的作用是使热电偶温度变送器的输出信号U。
、I。
与被测温度信号t 之间呈线性关系。
热电偶温度变送器线性化原理输入放大器的信号ε=Et+Uz-Uf,要实现线性化反馈回路的特性Uf-U。
的特性需与热电偶的特性一致。
热电阻温度变送器的线性化原理采用正反馈的方法将热电阻两端的电压信号Ut 引致IC2的同相输入端这样IC2的输出电流It 将随Ut 的增大而增大从而补偿了热电阻随被测温度升高其变化量逐渐减小的趋势最终使得热电阻两端的电压信号Ut 与被温度t 之间呈线性关系。
2-16气动仪表的基本元件有哪些说明喷嘴挡板机构和放大器的作用原理。
答1表的基本元件气阻、气容、弹性元件、喷嘴-挡板机构和功率放大器等。
2喷嘴挡板机的作用原理把微小的位移转换成相应的压力信号;功率放大器的作用原理将喷嘴挡板的输出压力和流量都放大。
2-17简述电/气转换器的结构和动作过程。
答1由电流-位移转换部分、位移-气压转换部分、气动功率放大器和反馈部件组成。
2工作过程当输入电流Ii 进入动圈厚产生的磁通与永久磁钢在空气隙中的磁通相互作用那个而产生向上的电磁力带动杠杆转动安装在杠杆右端的挡板靠近喷嘴使其背压升高经气动放大器惊喜放大后输出压力p。
p。
送给反馈波纹管产生向上的负反
馈力同事送个正反馈波纹管产生向上的正反馈力以抵消一部分负反馈的影响。