工业过程与过程控制3单元课后习题
工业过程与过程控制第三章 比值控制系统
3.1 比值与比值系数的含义有什么不同?它们之间有什么关系？
答：①比值指工艺流量之比，既： ；
比值系数指主、副流量变送器输出电流信号之比，既：
二者之间的关系由下式决定： （变送器输出与流量成线性关系时）
（变送器输出与流量成开平方关系时）
3.2 用除法器进行比值运算时，对输入信号的安排有什么要求？为什么？
答：应使除法器输出小于1。
除法器输出值既仪表比值系数，需要通过副流量调节器的
内给定设置，大于1无法设定、等于1无法现场整定。
3.3 什么是比值控制系统？它有哪几种类型?画出它们的结构原理图。
答：比值控制系统就是实现副流量2F 与主流量1F 成一定比值关系，满足关系式：1
2F F K =
的控制系统。
比值控制系统的类型：单闭环、双闭环、变比值系统比值控制系统。
原理图见教材。
3.4 用除法器组成比值系统与用乘法器组成比值系统有何不同之处？
答：① 系统结构不同，实现比值控制的设备不同。
② 比值系数的设置方法不同，乘法方案通过在乘法器的一个输入端，输入一个外加电流信号I 0设置；除法方案通过副流量调节器的内给定设置。
3.5 在用除法器构成的比值控制系统中，除法器的非线性对比值控制有什么影响？ 答：除法器环节的静态放大倍数与负荷成反比。
3.6 为什么4：1整定方法不适用于比值控制系统的整定？
答：单闭环比值控制系统、双闭环的副流量回路、变比值回路均为随动控制系统，希望副流量跟随主流量变化，始终保持固定的配比关系。
出现4：1振荡时，固定配比关系不能保证。
3.7 当比值控制系统通过计算求得比值系数1K >' 时，能否仍用乘法器组成比值控制？
为什么？能否改变一下系统结构，仍用乘法器构成比值控制？
12F F K =min
1min 2I I I I K --='max 2max
1F F K K ='2max 2max 1)(F F K K ='
答：当比值控制系统通过计算求得比值系数大于1时，不能用乘法器组成比值控制。
因为当1K >'时，计算所得的乘法器的一个外加输入电流信号I 0大于20mA,
超出乘法器的输入范围。
不用改变系统结构，只要调整F 2max 保证K ＇〈1 即可。
3.8 一比值控制系统用DDZ-III 型乘法器来进行比值运算（乘法器输出416
)4I )(4I (I 01+--='， 其中I 1与I 0分别为乘法器的两个输入信号），流量用孔板配差压变送器来测量，但没有加开方器，如图所示。
已知h /kg 2000F ,h /kg 3600F max 2max 1==，要求：
① 画出该比值控制系统方块图。
② 如果要求1:2F :F 21=，应如何设置乘法器的设置值0I ？
解：①方框图如下：
1I 2F
②
3.9 某化学反应过程要求参与反应的A 、B 两物料保持5.2:4F :F B A =的比例，两物料的
最大流量h m F h m F B A /290,/6253
max 3max ==。
通过观察发现A 、B 两物料流量因管线压力波动而经常变化。
根据上述情况，要求：
① 设计一个比较合适的比值控制系统。
② 计算该比值系统的比值系数K '。
③ 在该比值系统中，比值系数应设置于何处？设置值应该是多少（假定采用DDZ-III 型仪表）。
④ 选择该比值控制系统控制阀的开闭形式及控制器的正、反作用。
解：①系统设计如下： mA K I F F K K F F K 96.16481.01641681.020********((2
1022max 2max 112=+⨯=+'==⨯=='==
②81.1)290
62545.2()F F K (K 22max B max A =⨯==' ③1K ≤'，所以要将max B F 调大。
所以 625.39062545.2KF F Amxa max B =⨯=
≥ 取450max =B F 75.0)450
62545.2()(22max max =⨯=='B A F F K K 比值系数K ＇通过I 0设置，mA K I 164160=+'=
④选择A 阀为气开阀，主对象为正环节，测量变送为正环节，则主调节器为反作用。
选取B 阀为气开阀，副对象为正环节，测量变送为正环节，则副调节器为反作用。
3.10 在硝酸生产过程中有一氧化工序，其任务是将氨氧化成一氧化氮。
为了提高氧化率，
要求维持氨与氧的比例为2：1。
该比值控制系统采用如图所示的结构形式。
已知h /m 5000F ,h /m 12000F 3max 3max ==氧氨。
试求比值系数K ’=？如果上述比值控制用DDZ-II 型仪表来实现，比值系数的设置0I 应该是多少？ 解：121.15000
1200021max max
〉=⨯=='氧氨F F K K 调整副流量的测量上限，使K ＜1’
取8.0='K ，则7500max =氧F 即可。
对于DDZ-II ，mA K I 88.010100=⨯='=
3.11 有一个比值控制系统如图所示。
图中k 为一系数。
若已知k=2，
h /kg 1000F ,h /kg 300F max B max A ==，试求？
K =' K=？
解：2
11='==K k I I A B 21)1000300K ()F F K
(K 22max B max A ===' 36.2K =⇒
3.12 一双闭环比值控制系统如图所示。
其比值用DDZ-III 型乘法器来实现。
已知
h /kg 4000F ,h /kg 7000F max 2max 1==。
要求：
① 画出该系统方块图。
② 若已知mA 18I 0=求该比值系统的比值K=？比值系数？K ='
③ 待该比值系统稳定时，测mA 10I 1=，试计算此时2I =？
解：①
②
③
2170004000875.0875.0161418 ,416max 1max 2max 2max 100=⨯='=⇒='=='⇒=+'=F F K K F F K K K m A
I K I mA I K I I I K 25.94)410(875.04)4(441212=+-⨯=+-'=⇒--='。
工业过程与过程控制3单元课后习题
工业过程与过程控制第三章 比值控制系统3.1 比值与比值系数的含义有什么不同?它们之间有什么关系？答：①比值指工艺流量之比，既： ；比值系数指主、副流量变送器输出电流信号之比，既：二者之间的关系由下式决定： （变送器输出与流量成线性关系时）（变送器输出与流量成开平方关系时）3.2 用除法器进行比值运算时，对输入信号的安排有什么要求？为什么？答：应使除法器输出小于1。
除法器输出值既仪表比值系数，需要通过副流量调节器的内给定设置，大于1无法设定、等于1无法现场整定。
3.3 什么是比值控制系统？它有哪几种类型?画出它们的结构原理图。
答：比值控制系统就是实现副流量2F 与主流量1F 成一定比值关系，满足关系式：12F F K =的控制系统。
比值控制系统的类型：单闭环、双闭环、变比值系统比值控制系统。
原理图见教材。
3.4 用除法器组成比值系统与用乘法器组成比值系统有何不同之处？答：① 系统结构不同，实现比值控制的设备不同。
② 比值系数的设置方法不同，乘法方案通过在乘法器的一个输入端，输入一个外加电流信号I 0设置；除法方案通过副流量调节器的内给定设置。
3.5 在用除法器构成的比值控制系统中，除法器的非线性对比值控制有什么影响？ 答：除法器环节的静态放大倍数与负荷成反比。
3.6 为什么4：1整定方法不适用于比值控制系统的整定？答：单闭环比值控制系统、双闭环的副流量回路、变比值回路均为随动控制系统，希望副流量跟随主流量变化，始终保持固定的配比关系。
出现4：1振荡时，固定配比关系不能保证。
3.7 当比值控制系统通过计算求得比值系数1K >' 时，能否仍用乘法器组成比值控制？为什么？能否改变一下系统结构，仍用乘法器构成比值控制？12F F K =min1min 2I I I I K --='max 2max1F F K K ='2max 2max 1)(F F K K ='答：当比值控制系统通过计算求得比值系数大于1时，不能用乘法器组成比值控制。
工业控制网络技术第三章课后答案
工业控制网络技术第三章课后答案本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March第三章工业控制网络的基本构成1、从网络结构形式简述工业企业网的发展过程？答：首先从“分层递阶式”向“分布化”、“扁平化”发展，其次将进一步向“网络化”和“动态重构化”的方向发展。
2、简述工业企业网的功能体系结构。
答：在功能上，工业企业网的结构分为信息网络和控制网络上下两层。
信息网络位于工业企业网的上层，是企业数据共享和传输的载体。
控制网络位于下层，与信息网络紧密联系集成在一起，服从信息网络的操作，同时又具有独立性和完整性。
3、简述工业控制网络与工业企业网之间的关系。
答：工业企业网络一般包括处理企业管理与决策信息网络和处理现场实时测控信息的工业控制网络两部分。
工业控制网络作为工业企业网络的重要组成部分，多于企业的生产具有重要作用，是现代化工业企业发展的必然趋势。
4、工业企业网的典型应用有哪些？简述它们的主要应用领域。
答：工业企业网支持的应用有管理信息系统（MIS）、办公自动化（OA）、计算机集成制造系统（CIMS）、决策支持系统（DSS）、客户关系管理（CRM）、电子商务（EB）等。
管理信息系统辅助企业进行决策，利用信息控制企业的行为，帮助企业实现其规划目标，完成企业日常结构化的信息处理任务。
办公自动化利用先进的科学文化技术，使人们借助各种设备解决一部分办公业务问题。
计算机集成制造系统借助计算机硬件及软件，综合应用现代管理技术，制造技术等，将企业生产全过程有机的集成并有效地运行。
决策支持系统是以管理科学，运筹学等科学为基础，针对半结构化的决策问题，支持决策活动的具有智能作用的人机系统。
客户管理系统实施于企业的市场营销、销售、服务与技术支持等与客户相关的领域。
电子商务是整个贸易活动的自动化和电子化。
5、简述DCS控制系统的特点。
答：DCS具有以下特点，1）松耦合的多处理机系统，可实现硬件积木化。
过程控制课后习题答案及解析
..WORD完美格式..第1章自动控制系统基本概念~~1-3 自动控制系统主要由哪些环节组成？解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
~~ 1-5 题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
题1-5图加热器控制流程图解PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
~~~~~ 1-7 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？解测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器；控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。
~~~1-8．试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质？解：被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。
被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。
控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。
给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。
它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。
操纵变量（调节变量）——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。
或实现控制作用的变量。
操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。
~~~1-11 题l-11图所示为一反应器温度控制系统示意图。
大学_过程控制工程课后作业试题以及答案(邵裕森)
过程控制工程课后作业试题以及答案（邵裕森）过程控制工程课后作业试题以及答案(邵裕森版)《过程控制工程第2版》是06月机械工业出版社出版的图书，作者是邵裕森图书简介：编辑作/译者：邵裕森出版社：机械工业出版社出版日期：06月 ISBN：9787111076025 [十位:7111076028]内容提要：编辑过程控制作为自动化技术的重要组成部分,其发展很快,并已广泛地应用于石油、化工、电力、冶金、机械、轻工、原子能、环保等许多国民经济的重要领域。
.具有跨世纪学科特色的规划教材--《过程控制工程》,不仅介绍了过程建模,将数字检测、数字控制仪表与计算机控制贯穿于全书的各章节,使模拟与数字技术融于全书,而且突出了系统的工程设计与工程应用。
教材主要内容包括过程建模,模拟及数字检测控制仪表,简单系统与复杂系统设计,dcs和工程应用举例等。
..本书内容丰富新颖,能适应跨世纪人才培养需要,是工业自... [显示全部]图书目录：编辑前言.第一章绪论第一节过程控制发展概况第二节过程控制的特点第三节过程控制系统的组成及其分类第四节“过程控制工程”课程的性质和任务思考题与习题第二章过程建模和过程检测控制仪表第一节过程建模第二节过程变量检测及变送第三节过程控制仪表第四节其它数字式过程控制装置思考题与习题第三章简单过程控制系统--单回路控制系统的工程设计第一节过程控制系统工程设计概述第二节控制方案设计第三节检测过程控制工程第2版简介课程内容主要包括过程动态测试和建模、控制器的参数整定、单回路控制系统、复杂控制系统、先进控制系统以及典型的工业过程控制系统。
通过学习，要求掌握过程控制系统的控制原理和分析设计方法，具备分析和设计能满足实际工业生产需要的控制系统的技能;掌握常用控制仪表选用，能熟练地操作、运行、安装、校验与维护常用控制仪表，能熟练地调试并进行技术改造，能熟练地正确调试简单控制系统及常用复杂控制系统，较熟练地掌握简单控制系统的开发与组织实施能力。
过程控制系统-第3章-简单系统-习题与解答
第3章习题与思考题3-1.简单控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？解答：简单控制系统由检测变送装置、控制器、执行器及被控对象组成。
检测变送装置的作用是检测被控变量的数值并将其转换为一种特定输出信号。
控制器的作用是接受检测装置送来的信号，与给定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果送往执行器。
执行器能自动地根据控制器送来的控制信号来改变操纵变量的数值，以达到控制被控变量的目的。
被控对象是指需要控制其工艺参数的生产设备或装置。
3-2.什么叫直接参数和间接参数？各使用在什么场合？解答：如果被控变量本身就是需要控制的工艺指标，则称为直接参数；如果被控变量本身不是需要控制的工艺指标，但与其有一定的间接对应关系时，称为间接参数。
在控制系统设计时，尽量采用直接参数控制，只有当被控变量无法直接检测，或虽能检测，但信号很微弱或滞后很大，才考虑采用间接参数控制。
3-3.被控变量的选择应遵循哪些原则？解答：被控变量的正确选择是关系到系统能否达到预期控制效果的重要因素，它选择的一般原则是：（1）被控变量应能代表一定的工艺操作指标或是反映工艺操作状态重要变量；（2）被控变量应是工艺生产过程中经常变化，因而需要频繁加以控制的变量；（3）被控变量应尽可能选择工艺生产过程的直接控制指标，当无法获得直接控制指标信号，或其测量或传送滞后很大时，可选择与直接控制指标有单值对应关系的间接控制指标；（4）被控变量应是能测量的，并具有较大灵敏度的变量；（5）被控变量应是独立可控的；（6）应考虑工艺的合理性与经济性。
3-4.操纵变量的选择应遵循哪些原则？解答：（1）操纵变量应是工艺上允许加以控制的可控变量；（2）操纵变量应是对被控变量影响诸因素中比较灵敏的变量，即控制通道的放大系数要大一些，时间常数要小一些，纯滞后时间要尽量小；（3）操纵变量的选择还应考虑工艺的合理性和生产的经济性。
3-5.简述选择调节器正、反作用的目的，如何选择?解答：其目的是使控制器、执行器、对象三个环节组合起来，能在控制系统中起负反馈作用。
过程控制试题及答案
.第1章绪论思考题与习题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．过程控制系统由标准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局部组成？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：控制器，被控对象，执行机构，检测变送装置。
1-3简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动〔干扰〕量、设定〔给定〕值和偏差的含义？解答：被控对象自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。
被控变量被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。
操纵变量受控制器操纵的，用以克服扰动的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。
扰动量除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。
设定值被控变量的预定值。
偏差被控变量的设定值与实际值之差。
1-4按照设定值的不同形式, 过程控制系统可分为哪几类？解答：按照设定值的不同形式又可分为:1．定值控制系统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,使被控变量最终回到设定值或其附近.以后无特殊说明控制系统均指定值控制系统而言.2.随动控制系统随动控制系统的设定值是不断变化的.随动控制系统的作用是使被控变量能够尽快地,准确无误地跟踪设定值的变化而变化3.程序控制系统程序控制系统的设定值也是变化的，但它是一个的时间函数，即设定值按一定的时间程序变化。
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？为什么说研究控制系统的动态比其静态更有意义？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。
过程控制系统第二版课后答案
过程控制系统第二版课后答案【篇一：过程控制系统与仪表课后习题答案完整版】>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。
过程控制课后习题答案
过程控制课后习题答案过程控制课后习题答案过程控制是一门涉及工程领域的重要学科，它主要研究如何通过控制系统来实现对工业过程的自动化控制。
在学习过程控制的过程中，课后习题是巩固知识和提高能力的重要途径。
下面将为大家提供一些过程控制课后习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。
1. 什么是过程控制系统？答案：过程控制系统是指通过传感器采集过程变量的信息，经过控制器进行处理，再通过执行器对过程进行调节，从而实现对过程的自动化控制的一种系统。
它由传感器、控制器和执行器组成。
2. 什么是反馈控制？答案：反馈控制是一种常见的控制方式，它通过比较实际输出与期望输出之间的差异，将差异信号作为反馈信号输入到控制器中，从而调整控制器的输出信号，使实际输出逐渐趋近于期望输出。
3. 什么是前馈控制？答案：前馈控制是一种通过提前预测未来的扰动信号，并将其作为控制器的输入信号进行补偿的控制方式。
它可以在扰动进入系统之前对其进行抵消，从而提高系统的稳定性和响应速度。
4. 什么是PID控制器？答案：PID控制器是一种常用的控制器类型，它由比例控制、积分控制和微分控制三个部分组成。
比例控制根据误差的大小来调整输出信号，积分控制根据误差的累积来调整输出信号，微分控制根据误差的变化率来调整输出信号。
PID控制器可以通过调节三个部分的参数来实现对系统的精确控制。
5. 什么是开环控制和闭环控制？答案：开环控制是指控制器的输出信号不受系统状态的反馈影响，只根据输入信号进行调节的一种控制方式。
闭环控制是指控制器的输出信号受到系统状态的反馈影响，通过比较实际输出与期望输出之间的差异来调节输出信号的一种控制方式。
闭环控制具有更好的稳定性和鲁棒性。
6. 什么是控制系统的稳定性？答案：控制系统的稳定性是指系统在受到扰动或参数变化时，能够保持输出信号在可接受范围内波动或迅速恢复到期望值的能力。
稳定性是控制系统设计中非常重要的一个指标，它可以通过系统的传递函数或状态方程进行分析和评估。
过程与控制部分课后题答案
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 ~；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控制器r(t)执行器被控过程检测变送装置y(t)_f(t)e(t)u(t)q(t)z(t)TCPC给定值阀管道加热炉热油出口温度PT燃油压力_TT_干扰2干扰1ACAT燃油PTPCTCTT引风机烟气冷油入口热油出口火嘴送风机空气1100%()y y σ=⨯∞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σ：第一个波峰值1y 与最终稳态值y ∞之比的百分数：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； 调节时间st ：系统从受干扰开始到被控量进入新的稳态值的5%±2%±范围内所需要的时间；振荡频率n ω：过渡过程中相邻两同向波峰或波谷之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期,其倒数称为振荡频率；上升时间p t：系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时间；峰值时间pt ：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间;9两个流量控制系统如图1-4所示;试分别说明它们是属于什么系统 并画出各自的系统框图;图1-4 两个流量控制回路示意图答：系统1是前馈控制系统,系统2是反馈控制系统;系统框图如图1-5如下：系统1 系统2图1-5 两个流量控制回路方框图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答：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; 11构成安全火花型防爆控制系统的仪表都是安全火花型的吗为什么答：1是的; 2因为安全火花型防爆系统必备条件之一为：现场仪表必须设计成安全火花型;测量变送被控过程执行器测量变送被控过程执行器2．综合练习题3某化学反应过程规定操作温度为80±5℃,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1-8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由上图可得y ∞ = 81℃,设定值r=80℃, B1=85−81=4,B2=82−81=1 稳态误差e ∞ = r − y ∞ =80℃-81℃= −1℃ 衰减比：,最大超调量：过渡过程时间ts ：大概在18min 左右;2虽然该系统最大超调满足要求,然而在规定操作温度为80℃,而最后趋于稳定的值却为81℃,因此不满足工艺要求;4图1-9所示为一类简单锅炉汽泡水位控制流程图,试画出该控制系统框图,并说明其被控过程、被控参数、控制参数和干扰参数各是什么图1-9 锅炉汽泡水位控制流程图 答：1控制系统框图如图1-10所示：图1-10 锅炉汽泡水位控制框图2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; 1．基本练习题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 所以仪表精度等级为级LTLC蒸汽汽包加热室水1244:11B n B ===()()8581100%100% 4.938%()81p y t y y δ-∞-=⨯=⨯=∞液位控制器上水调节阀汽包液位变送器液位设定-蒸汽流量变化实际液位%4.0%1005002±=⨯±=δ4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：仪表精度等级至少为级; 或者5有一台DDZ-Ⅲ型两线制差压变送器,已知其量程为20~100kPa,当输入信号为40kPa 和80kPa 时,变送器的输出分别是多少答： 由题可得：变送器输出的分别是8mA 和16mA;12某被测温度信号在40~80℃范围内变化,工艺要求测量误差不超过±1％,现有两台测温仪表,精度等级均为级,其中一台仪表的测量范围为0~100℃,另一台仪表的测量范围为0~200℃,试问：这两台仪表能否满足上述测量要求答： 由题可得：这两台仪表均不能满足上述测量要求; 13热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿其补偿方法常采用哪几种答：1只有当热电偶的冷端温度恒定时,其热电动势才是单值函数;依据等值替换原理制成的补偿导线,虽然可以将冷端延伸到温度相对稳定的地方,但还不能保持绝对不变;因此,为了消除冷端温度不为零或变化时对测量精度的影响,可以进行冷端温度校正; 2补偿方法常采用查表校正法和电桥补偿法;2．综合练习题5用差压变送器与标准孔板配套测量管道介质流量;若差压变送器量程为0~410Pa,对应输出信号为4~20mA DC,相应流量为0~320m3/h;求差压变送器输出信号为8mA DC 时,对应的差压值及流量值各是多少答：根据题意可知： 斜率差压值y = 2500pa流量值 3．设计题1用分度号为K 的镍铬-镍硅热电偶测量温度,在无冷端温度补偿的情况下,显示仪表指示值为600℃,此时冷端温度为50℃;试问：实际温度是多少如果热端温度不变,使冷端温度为20℃时,此时显示仪表指示值应为多少2500100004204=⨯-=k 160320100002500=⨯=p hm /3答：1已知冷端温度为50℃,由分布表可查得0E(t ,0)=E(50,0)=2.022mV又已知热电动势E=+= 所以实际温度为648℃;2当冷端温度为20℃时,热电势为 mV mV mV当冷端温度为20℃时,显示仪表指示值为629℃;1．基本练习题1在过程控制中,哪些仪表是属于过程控制仪表在过程控制系统中,大多数调节器是电动的,而执行器多数是气动的,这是为什么气动单元组合仪表与电动单元组合仪表各单元之间的标准统一信号又是如何规定的答： 1在过程控制中,过程控制仪表有：调节器、电/气转换器、执行器、安全栅等;2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;3气动仪表的输入输出模拟信号统一使用~ 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 Ω ；模拟直流电压信号为1~5V DC;2某比例积分调节器的输入、输出范围均为4~20mADC,若设100%δ=、12min T =,稳态时其输出为6mA ；若在某一时刻输入阶跃增加1mA,试求经过4min 后调节器的输出;答：由比例积分公式3-1所示：3-1 依题意：,即Kp =1, e ＝1；稳态时：y0＝6mA,4min 后：6调节器的正、反作用是如何规定的答：若调节器输出随反馈值输入的增加而增加,称为正作用调节器,反之为反作用调节器; 正作用：偏差=测量值-给定值； 反作用：偏差=给定值-测量值;111y e edt P T ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭⎰%1001==pK p mAdt T e P y y 9)4211(16e 11410=⨯+⨯+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=⎰26.17626.126630106290.425C --⨯≈︒9执行器由哪几部分组成它在过程控制中起什么作用常用的电动执行器与气动执行器有何特点答：1执行器由执行机构和调节机构调节阀两部分组成;在过程控制系统中,他接受调节器输出的控制信号,并转换成直线位移或角位移来改变调节阀的流通面积,以控制流入或流出被控过程的物料或能量,从而实现对过程参数的自动控制;2特点：气动执行器具有结构简单、工作可靠、价格便宜、维护方便、防火防爆的等优点,电动执行器优点是能源取用方便;信号传输速度快和便于远传,缺点就是结构复杂;价格贵,适用于防爆要求不高或缺乏气源的场所;11什么叫气开式执行器和气关式执行器它们是怎样组合的试举两例分别说明它们的使用;答：1所谓“气开”,是指当前气压信号p>时,阀由关闭状态逐渐打开；“气关”则相反,即指当前气压信号p>时,阀由全开状态逐渐关闭; 2组合如表3-1所示： 表3-1 执行器组合表3举例：一般加热器选用“气开”式,这样当控制信号中断时,执行器处于关闭状态,停止加热,使设备不会因为温度过高发生事故或危险; 又如,锅炉进水的执行器则应选用“气关”式,即当控制信号中断时,执行器处于打开状态,保证有水进入锅炉,不致产生烧干或爆炸事故;15什么是调节阀的流量特性调节阀的理想流量特性有哪几种它们各是怎样定义的调节阀的工作流量特性与阻力系数有关,而阻力系数又是怎样定义的它的大小对流量特性有何影响答：1理想流量特性：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; 2常用理想流量特性：直线流量特性、等百分比对数流量特性、快开特性;3直线流量特性是指流过调节阀的相对流量与阀门的相对开度成直线关系;等百分比流量特性是指单位行程变化所引起的相对流量变化与该点的相对流量成正比关系;快开流量特性是指在小开度时就有较大的流量随着开度的增大,;流量很快达到最大,故称为快开特性;4阻力系数S 定义为阀全开时阀前后压差minp V ∆与系统总压差p ∆的比值;5S=1时,工作流量特性为理想流量特性;当S<1时,阀全开时流量特性减小,随着S 减小,直线特性趋向快开特性,对数特性趋向直线特性,S 值愈小,流量特性变形程度愈大;2．综合练习题5如图3-7所示,冷物料通过加热器用蒸汽对其加热;在事故状态下,为了保护加热器设备的安全即耐热材料不被损坏,现在蒸汽管道上有一只气动执行器,试确定其气开、气关形式,并画出由PID 电动器构成的控制系统结构框图;答：1应选用气开形式,当出现故障导致信号中断时,执行器处于关闭状态,保证耐热材料不被损坏;2框图如图3-8所示：图3-8 系统框图 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：错误! 设计过程控制系统及整定控制参数； 错误! 指导生产工艺及其设备的设计与操作；错误! 对被控过程进行仿真研究； 错误! 培训运行操作人员； 错误! 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．综合练习题 1如图4-6所示,1q 为过程的流入量,2q 为流出量,h 为液位高度,C 为容量系数;若以1q 为过程的输入量,h 为输出量被控量,设1R 、2R 为线性液阻,求过程的传递函数01()()/()G s H s Q s =;答：根据动态物料平衡关系：流入量＝流出量过程的微分方程的增量形式如式4-7所示： 4-7图3-7蒸汽加热12d hQ Q Cdt∆∆-∆=22212h Q R d h R Q CR h ∆⎧∆=⎪⎪∆⎪∆=+∆⎨PID 控制器气动执行器加热器液位变送器设定值-e实际值u(t)中间变量：4-8传递函数如式4-9所示：4-9 如果考虑管道长度l, 即出现纯时延,由于管道流量恒定,所以其传递函数如式4-10所示：4-10 1．基本练习题4什么叫比例度它是怎样定义的答：比例度表示调节阀开度改变即从全开到全关时所需的系统被调量的允许变化范围;也就是说,只有当被调量处在这个范围之内时,调节阀的开度变化才与偏差成比例；若超出这个范围,调节阀则处于全开或全关状态,调节器将失去其调节作用;5比例控制对控制质量有什么影响答：1比例调节是一种有差调节,即当调节器采用比例调节规律时,不可避免的会使系统存在稳态误差;或者说,比例调节器是利用偏差实现控制的,它只能使系统输出近似跟踪给定值;2比例调节系统的稳态误差随比例度的增大而增大,若要减小误差,就需要减小比例度,即需要增大调节器的比例增益; 3比例调节不适用于给定值随时间变化的系统;4增大比例调节的增益不仅可以较少系统的稳态误差,而且还可以加快系统的响应速度; 6在保持稳定性不变的情况下,比例微分控制系统的残差为什么比纯比例控制的残差要小答：因为比例微分控制能提高系统的稳定性、抑制过渡过程的动态偏差,这是由于微分作用总是力图阻止系统被调量的变化,而使过渡过程的变化速度趋于平缓;Q lτ=2012()()()1R H s W s Q s CR S ==+2012()()()1SR H s W s eQ s CR S τ-==+7在保持稳定性不变的情况下,在比例控制中引入积分作用后,为什么要增大比例度积分作用的最大优点是什么答：1因为采用积分调节时系统的开环增益与积分速度成正比,增大积分速度会增强积分效果,从而导致系统稳定性降低; 2积分作用最大的优点是可以提高系统的无差度,也就是提高系统的稳态控制精度; 8微分控制规律对纯时延有无作用,为什么 答：1微分调节对于纯时延过程是无效的;2由于在纯时延时间里参数的变化率为零,所以微分环节对纯滞后是无效的; 9调节器参数都有哪些工程整定方法,各有什么特点,分别适用于什么场合答：1临界比例度法：是一种闭环整定方法,它是直接在闭环系统中进行,不需要测试过程的动态特性,其方法简单,使用方便,因而广泛使用;缺点是对生产工艺过程不能反复做振荡实验、对比例调节本质稳定的被控系统并不适用;2衰减曲线法：该方法与临界比例度法相类似,所不同的是无需出现等幅振荡过程;适用于多数过程,最大的缺点是较难准确确定4:1的衰减程度;尤其是对于一些干扰比较频繁、过程变化较快的控制系统;3响应曲线法：这是一种开环整定方法,利用系统广义过程的阶跃响应曲线对调节器参数进行整定;这种方法适应性较广,为调节器参数的最佳整定提供可能;2．综合练习题1试以一阶惯性过程为例,试计算并分析比例控制对控制质量超调量、调节时间、稳态误差的影响; 答：一阶惯性过程传递函数是：,若采用比例控制其输出与偏差的关系为()()c y t K e t =,比例调节中比例系数过小会导致过程出现振荡情况,增大比例系数,调节速度加快,稳态误差减少,但过大会是超调量增大,振荡次数增加,调节时间加长,甚至导致系统不稳定;3．设计题1如图5-8所示的换热器,用蒸汽将进入其中的冷水加热到一定温度;生产工艺要求热水温度维持在一定范围℃℃11+≤∆≤-T ,试设计一个简单的温度控制系统,并指出调节器类型;答：1、被控参数：热水的温度; 2、控制参数：热蒸汽的流量蒸汽管道上的阀门开度; 3、测温元件及其变送器的选择：选取热电阻,并配上相应温度变送器; 4、调节阀的选择：根据实际生产需要与安全角度考虑,选择气开阀; ()1kG s Ts =+调节器选PID 或PD 类型的调节器,由于调节阀为气开式无信号时关闭,故vK 为正,当被控过程输入的蒸汽增加时,水温升高,故为0K 正,正作用过程,测量变送mK 为正,为使整个系统中各环节静态放大系数乘积为正,调节器cK 应为正,所以选用反作用调节器;1．基本练习题1与单回路控制系统相比,串级控制系统有什么结构特点答：串级控制系统在结构上增加了一个测量变送器和一个调节器,形成了两个闭合回路,其中一个称为副回路,一个称为主回路;由于副回路的存在,使得控制效果得到了显著的改善;2前馈控制与反馈控制各有什么特点为什么采用前馈-反馈控制系统能改善控制品质答：前馈控制的特点：开环控制、比反馈控制及时、可以作为专用调节器;反馈控制的特点：属于闭环控制、可以抑制干扰对被控对象的影响、能够使被控参数稳定在设定值上保证系统的较高控制质量; 采用前馈－反馈控制系统能改善控制品质是因为该复合控制系统一方面利用前馈控制制及时有效的减少干扰对被控参数的影响；另一方面则利用反馈控制使参数稳定在设定值上,从而保证系统有较高的控制质量;9串级控制系统主调节器正、反作用的确定是否只取决于主被控过程放大系数的符号而与其他环节无关为什么答:1不对;2主、副调节器的正反作用方式选择的方法是：首先根据工艺要求决定调节阀的气开、气关形式,并决定负调节器的正、反作用；然后根据主、副过程的正、反形式最终确定主调节器的正反作用形式;11在图6-1所示加热炉原油出口温度与炉膛温度串级控制系统中,工艺要求一旦发生重大事故,应立即切断燃料油的供应;要求：1画出控制系统的框图；2确定调节阀的气开、气关型式；3确定主、副调节器的正、反作用方式答：1串级系统方框图如图6-2所示：副回路选择加热炉炉膛温度控制,消除F1S 干扰;图6-1加热炉温度串级控制系统 图6-2加热炉温度串级控制系统方框图 2由于发生重大事故时立即切断燃料油的供应,从工艺的安全性考虑,调节阀选择气开式,保证无气时调节阀关闭; 3主调节器选择PI 或PID 控制规律,副调节器选择P 调节规律;由于燃料增加加热炉温度必然增加,所以过程为正;调节阀气开式为正,主副调节器都选择反作用方式;12图6-3所示为精馏塔塔釜温度与蒸汽流量的串级控制系统;生产工艺要求一旦发生事故应立即停止蒸汽的供应;要求： 1画出控制系统的框图；2确定调节阀的气开、气关型式；3确定主、副调节器的正、反作用方式;1控制系统的框图如图6-4所示：图6-3 温度、流量串级控制系统 图6-4温度、流量串级控制系统框图2）调节阀：气开形式；这是因为当控制系统一旦出现故障,调节阀必须关闭,以使切断整齐的供应,确保设备的安全; 3）3主调节器：反作用方式；负调节器：反作用方式; 1．基本练习题1什么叫比值控制系统它有哪几种类型画出它们的原理框图;答：1比值控制系统就是实现副流量2F 与主流量1F 成一定比值关系,满足关系式： 的控制系统;2比值控制系统的类型：开环比值控制系统、单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、变比值控制系统; 3结构原理图分别如图7-1,图7-2,图7-3,图7-4所示：控制器对象控制阀测量变送-F 1F 2FC（a ）原理图（b ）方框图21F K F图7-1开环比值控制系统a 开环比值控制系统原理图b 开环比值控制系统方框图图7-2单闭环比值控制系统（a ）单闭环比值控制系统原理图 b 单闭环比值控制系统方框图图7-3双闭环比值控制系统b 双闭环比值控制系统方框图 (a) 原理图(b) 方框图（b ）方框图图7-4变比值控制系统a变比值控制系统原理图 b变比值控制系统方框图5什么是均匀控制常用均匀控制方案有哪几种试述设置均匀控制的目的与要求;答：1均匀控制是将两种控制统一在一个控制系统中,从系统内部解决两种工艺参数供求之间的矛盾的控制系统;2常用的均匀控制方案有：简单均匀控制系统、串级均匀控制系统;3设置均匀控制的目的是使前后设备的工艺参数相互协调、统筹兼顾,以确保生产的正常进行；要求是完成生产工艺所要求的特殊控制任务;8什么叫分程控制与前述过程控制方案如单回路、串级等相比,有何特点答：1根据工艺要求,需将调节器的输出信号分段,去分别控制两个或两个以上的调节阀,以便使每个调节阀在调节器输出的某段信号范围内全行程动作,这种控制系统被称为分程控制系统;2特点：在一般的过程控制系统中,通常是调节器的输出只控制一个调节阀;但在分程控制系统中,将调节器的输出信号分段,去分别控制两个或两个以上的调节阀;10什么叫选择性控制试述其常用的系统分类及应用;答：1选择性控制是指将工艺生产过程的限制条件所构成的逻辑关系叠加到正常自动控制系统上而形成的一种控制方法;2自动选择性控制系统按选择器所选信号不同大致可分为两类;选择调节器的输出信号,应用实例：锅炉燃烧过程压力自动选择性控制系统；选择变送器的输出信号,应用实例：化学反应过程峰值温度选择性控制系统;。
过程控制技术课后习题答案
过程控制技术课后习题答案过程控制技术课后习题答案过程控制技术是一门应用广泛的工程学科，它研究如何通过对工业过程进行监测和控制，使得系统能够在预期的工作条件下稳定运行。
对于学习过程控制技术的学生来说，课后习题是巩固知识、提高能力的重要环节。
下面是一些常见的过程控制技术课后习题及其答案，供大家参考。
1. 什么是PID控制器？它有哪些基本参数？PID控制器是一种常见的控制器，它通过测量过程变量与设定值之间的误差，计算出控制量的调节量，从而实现对过程的控制。
PID控制器的基本参数包括比例增益（Kp）、积分时间（Ti）和微分时间（Td）。
2. 什么是反馈控制？它与前馈控制有什么区别？反馈控制是根据系统输出的信息来调节系统输入的控制方法。
它通过不断测量系统输出与设定值之间的误差，并根据误差的大小来调整系统输入，使得系统能够稳定工作。
与之相对应的是前馈控制，前馈控制是根据系统输入的信息来调节系统输出的控制方法。
它通过预先知道系统输入与输出之间的关系，提前调整系统输入，使得系统能够达到期望的输出。
3. 什么是开环控制？它与闭环控制有什么区别？开环控制是指控制器的输出不受系统输出的影响，只根据设定值来调节系统输入的控制方法。
它没有对系统输出进行测量和反馈，容易受到干扰的影响，系统稳定性较差。
闭环控制是指控制器的输出受到系统输出的影响，根据系统输出与设定值之间的误差来调节系统输入的控制方法。
它能够根据系统的实际情况进行调节，具有较好的稳定性和鲁棒性。
4. 什么是控制系统的稳定性？如何判断一个控制系统是否稳定？控制系统的稳定性是指系统在受到外界干扰或参数变化的情况下，能够保持输出在可接受范围内的能力。
判断一个控制系统是否稳定通常可以通过判断系统的传递函数的极点位置来进行。
如果系统的所有极点都位于左半平面，则系统是稳定的；如果存在极点位于右半平面，则系统是不稳定的。
5. 什么是模糊控制？它与传统控制方法有什么不同？模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它模拟人类的思维方式，通过模糊集合和模糊规则来处理模糊信息，实现对系统的控制。