《过程控制理及应用》阶段练习题—3
过程控制技术-第三章 过程控制系统的分析
3 过程控制系统的分析
时曲线有极值点（ｎ为正整数）。将上述两种ｔ值代入式（３-18），就能求出过渡过程曲线的各个特殊点数值，其数值列入表３-２中。
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根据表３-２中数据绘制出过渡过程曲线如图３-5中的曲线２所示
过程控制技术
第六讲 过程控制系统的过渡过程分析（二）
3 过程控制系统的分析
（2）衰减比n 是指过渡过程曲线同方向的前后相邻两个峰值之比，如图3-6中Ｂ/Ｂ′＝n，或习惯表示为n∶1。可见n愈小，过渡过程的衰减程度越小，意味着控制系统的振荡程度越加剧烈，稳定性也就低，当n＝１时，过渡过程为等幅振荡；反之，n愈大，过渡过程愈接近非振荡过程，相应的稳定性也越高。从对过程控制系统的基本性能要求综合考虑（稳定、迅速），
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式中下标“0”表示系统在初始平衡状态下的数值，则
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（4）控制器的控制规律 在过程控制系统中常使用的控制器，其控制规律有比例、比例积分和比例积分微分三种，它们的数学模型分别为：
3 过程控制系统的分析
在这个系统中若选用的是电动比例控制器，则p＝Ｋcｅ 在过程控制仪表中控制器的放大系数Ｋc是通过改变控制器的比例度δ来设置的，若采用测量范围（量程）为50～100℃，输出信号为4～20 mA DC的电动温度变送器，并选用电动控制器的比例度δ＝２０％，于是根据比例度的定义计算出控制器的放大系数是：
3 过程控制系统的分析
（5）余差Ｃ（残余偏差） 余差是过渡过程终了时设定值与被控变量的稳态值之差，用数学式表示为 余差是一个反映控制系统准确性的质量指标，也是一个精度指标。它由生产工艺给出，一般希望余差为零或不超过预定的范围。
3 过程控制系统的分析
过程控制3——精选推荐
过程控制31.⾃动化仪表：第⼀位字母表⽰被控变量的类别，常见的字母包括T（temperature温度）、P（pressure压⼒）、dP(differential pressure差压)、F（flow流量）、L（liquid 液位或料位）、A（Analysis分析量）、W（weight重量或藏量）、D（density密度）等；后继字母表⽰仪表功能，常见的字母包括T（Transmitters传感变送器）、C （controller控制器）、I（indicator指⽰仪表）等。
2.hsp ：设定值（Setpoint sp）也称给定值（Setpoint Valuesv），h(被控变量Controlled Variable CV),LT21(液位变送),LC21(液位控制),Q0(Mainpulated Variable MV操作变量),Qi（Disturbance Variable DV扰动变量）3.被控变量：Controlled Variable（CV）过程变量：ProcessVariable(PV) 测量值：Measurement 设定值：Setpoint(SP)给定值：Setpoint Value(SV) 操作变量：ManipulatedVariable(MV) 扰动变量：Disturbance Variables(DVs) 安全性：Safety 质量：Quality 收益：Profit 直接数字控制：Direct Digital Control(DDC) 分布式控制系统：DistributedControl System(DCS) 局域⽹：Local Area Network(LAN)试差：trial and error 定值调节控制：Regulatory Control伺服控制：Servo Control 常规控制：Conventional Control先进控制：Advanced Process Control(APC) PID⽐例积分微分:Proportional Integral Derivative 多输⼊多输出：Multi Input Multi Output(MIMO) 前馈控制：feedforwardcontrol ⽐例控制：ratio control 偏差积分IE(Integral oferror) 平⽅偏差积分ISE（Integral of squared error）绝对偏差积分IAE(Integral of absolute value of error) 时间与偏差绝对值乘积的积分ITAE(Integral of time multipliedby the absolute value of error)4.归⼀化：是⼀种⽆量纲处理⼿段，使物理系统数值的绝对值变成某种相对值关系，即将有量纲的表达式经变转化为⽆量纲表达式，成为纯量。
过程装备控制技术及应用课后习题答案)
1. 过程装备的三项基本要求过程装备的三项基本要求：安全性、经济性和稳定性.A.安全性:指整个生产过程中确保人身和设备的安全B.经济性:指在生产同样质量和数量产品所消耗的能量和原材料最少，也就是要求生产成本低而效率高C.稳定性:指系统应具有抵抗外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的能力.2. 过程装备控制的主要参数：温度、压力、流量、液位（或物位）、成分和物性等.3. 流程工业四大参数：温度、压力、流量、液位（或物位）4. 控制系统的组成控制系统的组成:(1)被控对象 (2)测量元件和变送器 (3)调节器 (4)执行器5. 控制系统各参量及其作用:1.被控变量 y 指需要控制的工艺参数，它是被控对象的输出信号 2.给定值（或设定值) ys 对应于生产过程中被控变量的期望值 3.测量值 ym 由检测元件得到的被控变量的实际值 4.操纵变量（或控制变量）m 受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，它是调节阀的输出信号5.干扰（或外界扰动）f 引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素6.偏差信号 e 在理论上应该是被控变量的实际值与给定值之差7.控制信号u 控制器将偏差按一定规律计算得到的量。
6. 控制系统的分类（1）控制系统的分类：按给定值 a 定值控制系统；随动控制系统；程序控制系统（2） b c 按输出信号的影响 a 闭环控制；b 开环控制（3）按系统克服干扰的方式 a 反馈控制系统；b 前馈控制系统；c 前馈-反馈控制系统7. 控制系统过度过程定义：从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定值时起，调节器开始发挥作用，使被控变量回复到给定值附近范围内，然而这一回复并不是瞬间完成的，而是要经历一个过程，这个过程就是控制系统的过渡过程。
8. 阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点（1）发散振荡过程：这是一种不稳定的阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点：过渡过程，因此要尽量避免（2）等幅振荡过程：被控变量在某稳定值附近振荡，而振荡幅度恒定不变，这意味着系统在受到阶跃干扰作用后，就不能再稳定下来，一般不采用（3）衰减振荡过程：被控变量在稳定值附近上下波动，经过两三个周期就稳定下来，这是一种稳定的过渡过程（4）非振荡的过渡过程：是一个稳定的过渡过程，但与衰减振荡相比，其回复到平衡状态的速度慢，时间长，一般不采用。
过程控制习题以及详解
一、单回路控制系统1. 画出图示系统的方框图：2. 一个简单控制系统总的开环增益（放大系数）应是正值还是负值？仪表行业定义的控制器增益与控制系统中定义的控制器的增益在符号上有什么关系？为什么？3. 试确定习题1中控制器的正反作用。
若加热变成冷却，且控制阀由气开变为气关，控制器的正反作用是否需要4. 什么是对象的控制通道和扰动通道？若它们可用一阶加时滞环节来近似，试述K P 、K f 、τp 、τf 对控制系统质量的影响。
5. 已知广义对象的传递函数为1)S (T e K P SτP P +-，若P P T τ的比值一定时，T P 大小对控制质量有什么影响？为什么？6. 一个简单控制系统的变送器量程变化后，对控制质量有什么影响？举例说明。
7. 试述控制阀流量特性的选择原则，并举例加以说明。
8. 对图示控制系统采用线性控制阀。
当负荷G 增加后，系统的响应趋于非周期函数，而G 减少时，系统响应震荡加剧，试分析其原因，并设法解决之。
9. 一个简单控制系统中，控制阀口径变化后，对系统质量有何影响？10. 已知蒸汽加热器如图所示，该系统热量平衡式为：G 1C 1(θ0-θi )=G 2λ(λ为蒸汽的冷凝潜热)。
（1）主要扰动为θi 时，选择控制阀的流量特性。
（2）主要扰动为G 1时，量特性。
（3特性。
11.作用后，对系统质量有什么影响？为了保持同样的衰减比，比例度δ要增加，为什么？12. 试写出正微分和反微分单元的传递函数和微分方程；画出它们的阶跃响应，并简述它们的应用场合。
13. 什么叫积分饱和？产生积分饱和的条件是什么？14. 采用响应曲线法整定控制器参数，选用单比例控制时，δ=K P τP /T P ×100%,即δ∝K P ，δ∝τP /T P ,为什么？而选择比例积分控制时，δ=1.44K P τP /T P ×100%，即比例度增加，为什么？15. 采用临界比例度法整定控制器参数，在单比例控制时，δ=2δK (临界比例度)，为什么？16. 在一个简单控制系统中，若对象的传递函数为)1T )(1S 1)(T S (T K W P V P +-+S ，进行控制器参数整定时，应注意什么？ 17. 已知广义对象的传递函数为1)S (T e K P SτP P +-，采用比例控制，当系统达到稳定边缘时，K C =K CK ，临界周期为T K 。
过程控制系统原理及应用
2.2 ＰＬＣ系统基本组成
上位机１ 上位机２
通讯网络
下位机
1)下位机：执行PLC的控制程序，完成控制功能，一般采用专用的PLC厂 商提供的专用的PLC程序，西门子PLC的STEP7，GE公司PLC的LM90-70, 莫迪康PLC的CONCEPT。 2)上位机：为人机界面，完成监视操作功能，一般采用工控软件如 IUTCH、FIX、WINCC等，功能类似DCS的监视和控制功能。 3)通讯网络：上位机和下位机的通讯采用各种方式，通用的、专用的，工 控软件可支持各种厂商的PLC的通讯。
5）调整画面：每个控制功能模块的详细调整，PID参数设定、上下限报警输 出、输出限幅、1个回路/窗口，100000个窗口/HIS
6）过程报警画面：100个点的报警一览表。18个报警/窗口，200个报警/HIS 7) 控制方案图窗口：显示控制方案图的数值和报警状态。
DCS系统窗口调用功能键
系帮过操
绑 绑存
２、操作简便：ＤＣＳ系统的操作功能强大，给操作人员提 供了许多便利的操作功能，操作人员通过操作画面方便完成 各种操作功能。
３、系统便于扩展：ＤＣＳ系统设计结构便于增加卡件、增 加机架、增加操作站和增加控制站，便于装置的扩能改造。
４、维护方便：ＤＣＳ系统设计按照标准设计、硬件模块化、 系统配备自诊断软件，方便检测系统故障。
PLC（Programmable Logic Controller)可 编程序控制器于20世纪60年代末期在美国首先 出现，目的是用来取代继电器，实现逻辑计算、 计时、计数和顺序控制，主要用于开关量控制， 随着技术和需求的发展， PLC也可完成模拟量 的控制。
2.１ ＰＬＣ的特点
１）应用灵活：ＰＬＣ为标准的积木式硬件结构，现 场安装方便，各种控制功能通过软件编程完成。
《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.PIB.PIDC.PDD.P6. 下面哪项不属于过程控制系统的分类。
CA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7. 如图为一个加热器控制系统，通过将进料与蒸汽进行换热达到对物料进行加热的目的，希望出料温度恒定。
过程控制考试期中试卷答案解析
过程控制考试试卷一、填空题本题共计10分,包括3小题,10个填空,每空1分1、简单控制系统由控制器、执行机构、被控对象和检测变送仪表四个环节组成;2、对象数学模型是指对象的输入输出特性,是对象在各输入量控制量和检测变送量作用下,其相应输出量被控量变化函数关系的数学表达式;3、获取对象数学模型的方法参方法有：机理法和测试法;4、气动执行器由调节机构和执行机构两部分组成,常用的辅助装置有阀门定位器和手轮机构;5、流通能力Ｃ的定义是：调节阀全开,阀前后压差为,流体重度为1g/m3,每小时所通过的流体系数;6、被调介质流过阀门的相对流量与阀门相对行程之间的关系称为调节阀的流量特性；若阀前后压差保持不变时,上述关系称为理想流量特性,实际使用中,阀门前后的压差总是变化的,此时上述关系为工作流量特性;7、动态前馈控制的设计思想是通过选择适当的前馈控制器,使干扰信号经过前馈控制器致被控量通道的动态特性完全复制对象干扰通道的动态特性,并使它们符号相反正、反,从而实现对干扰信号进行完全补偿的目标;8、自动调节系统常用参数整定方法动态特性参数法,稳定边界法,衰减曲线法 ,经验法;9、调节系统中调节器正、反作用的确定依据是：保证控制系统成为负反馈;4、模糊控制器的设计不依赖被控对象的精确数学模型;二、选择题本题共计10分,包括5小题,每题2分1.由于微分调节规律有超前作用,因此调节器加入微分作用主要是用来C:A.克服调节对象的惯性滞后时间常数T,容量滞后τc和纯滞后τ0.B.克服调节对象的纯滞后τ0.C.克服调节对象的惯性滞后时间常数T,容量滞后τc.2.定值调节是一种能对A 进行补偿的调节系统;A．测量与给定之间的偏差B．被调量的变化C．干扰量的变化D. 设定值的变化3.定值调节系统是X环调节,前馈系统是X环调节 B ;A．开,闭B．闭,开C．开,开D．闭,闭4.调节系统在纯比作用下已整定好,加入积分作用后,为保证原稳定度,此时应将比例度A;A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小5.成分、温度调节系统的调节规律,通常选用C;A. PIB. PDC. PID6..流量、压力调节系统的调节规律,通常选用A ;A. PIB. PDC. PID7.液位调节系统的调节规律,通常选用D ;A. PIB. PDC. PIDD. P8.调节系统中调节器正、反作用的确定是根据B：A．实现闭环回路的正反馈;B．实现闭环回路的负反馈;C．系统放大倍数恰到好处D．生产的安全性;9.单纯的前馈调节是一种能对C进行补偿的调节系统;A．测量与给定之间的偏差B．被调量的变化C．干扰量的变化10.定值调节是一种能对A进行补偿的调节系统;A．测量与给定之间的偏差B．被调量的变化C．干扰量的变化11.热电偶温度计 CA 是利用两个相互接触金属导体的温差电动势特性进行测温的;B 是利用两个相互接触金属导体的接触电动势特性进行测温的;C 是利用两个相互接触金属导体的温差电动势和接触电动势特性进行测温的;D 是利用两个非接触金属导体的温差电动势和接触电动势特性进行测温的;12.下面的叙述中哪一个是最为合理的DA 控制系统的时间滞后现象主要是由于被控对象的惯性特性引起的;B 控制系统的时间滞后现象主要是由于检测装置的安装位置引起的;C 控制系统的时间滞后现象对控制系统的稳定性无影响;D 以上三种叙述都不完整;13.DCS的中文含意是：BA 比例、积分、微分控制;B 分布式控制系统;C 可编程序控制器;D 以上三个都不正确;三、判断题：判断下列陈述的对错;你认为正确的,在每道题后面的括号里打√,否则打×本题共计20分,包括10题,每题2分1．与DCS相比,Fieldbus的主要技术优点之一是实现了控制系统彻底的分散√2．热电阻温度计需要进行冷端补偿才能正常工作; ×3．PID的含义是比例、积分和微分; √ 4．前馈控制系统是一种定值控制,一般情况下前馈控制可以单独使用; ×5．用Smith补偿器来处理大时延控制对象时,不必要提供精确的对象数学模型;×6．被控对象特性是指被控对象输入与输出之间的关系; √7．串级控制系统中的副控制器给定值是由主控制器的输出决定的,所以副控制器相当于一个闭环定值控制系统; ×8．衰减比n表示系统过渡过程曲线变化两个周期后的衰减快慢; ×9．热电阻温度计和热电偶温度计一样,测温时需要进行温度补偿; ×10．一个单回路控制系统由控制器、执行器、检测变送装置和被控对象组成;√11．在比值控制系统中,一般选择易调节的量为主变量,易测量的量为副变量;×12．DDC的中文含义是直接数字控制; √13．被控对象的动态特性是描述被控对象输入输出关系动态特征的; √14．串级控制系统适用于容量滞后较小的生产工艺过程; ×15．前馈控制系统一般可单独使用,因为其控制精度高,且不受外界干扰影响;×16．前馈控制与定值控制的原理相同,都是以偏差进行调解的; ×17．被控对象的存滞后时间常数是由于其自身的惯性特性引起的; ×18．在串级控制中,副控制器的输入值为主控制器的输出; √四、简答题本题共计15分,包括5小题,每题3分1．什么是定值控制系统答案：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;2．什么是随动控制系统答案：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;3．什么是程序控制系统答案：程序控制系统的设定值也是变化的,但它是一个已知的时间函数,即设定值按一定的时间程序变化;4．什么是调节被控对象,给定值和偏差答案：自动调节系统的生产设备叫做调节对象或简称对象,而生产中要求保持的工艺指标,称为给定值;对于自动调节系统中,习惯采用给定值R减去测量值Y作为偏差e,即e=R-Y,给定值R大于测量值Y时为正偏差,而给定值R小于测量值Y时为负偏差;5．什么叫绝对压力、表压及真空度它们的相互关系是怎样的6．答案：绝对压力：绝对真空下的压力称为绝对零压,以绝对零压为基准来表示的压力叫绝对压力;表压力：当绝对压力大于大气压力时,绝对压力高于大气压力的数值称为表压力,简称表压;真空度：当绝对压力小于大气压力时,绝对压力低于大气压力的数值称为真空度或负压;绝对压力、大气压、表压、真空度之间的相互关系如图所示;7．8． 简述PID 调节器c K 、i T 和d T 的作用是什么 9．答案：在PID 调节器中,c K 越大,表示调节作用越强,i T 值越大,表示积分作用减弱,d T 值越大表示微分作用增强;10． 有一流量调节系统,信号传输管线很长,因此,系统产生较大的传送滞后;有人设想给调节器后加微分器来改善系统特性,试问这种设想合理否为什么若不合理,应采取什么措施合理答案：这种设想不合理,因为信号传送滞后是纯滞后,而微分作用不能克服纯滞后; 解决这一问题合理的措施是采用1：1继动器加在信号传输线之间,以增大信号流速,从而减小传输滞后,改善系统特性;11． 利用微分作用来克服控制系统的信号传递滞后的设想是否合理与正确答案：这种设想不合理,因为信号传送滞后是纯滞后,而微分作用不能克服纯滞后;合理的措施是采用1：1继动器加在信号传输线之间,以增大信号流速,从而减小传输滞后,改善系统特性;12． 通常在什么场合下选用比例P,比例积 PI,比例积分微分PID 调节规律 13．答案：比例调节规律适用于负载变化较小,纯滞后不太大而工艺要求不高又允许有余差的调节系统;比例积分调节规律适用于对象调节通道时间常数较小,系统负载变化不大需要消除干扰引起的余差,纯滞后不大时间常数不是太大而被调参数不允许与给定值有偏差的调节系统;比例积分调节规律适用于容量滞后较大,纯滞后不太大,不允许有余差的对象; 14． 试简述临界比例度法及其特点;答案：临界比例度法是在纯比例运行下通过试验,得到临界比例度靠和临界周期T k ,然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值;这种方法比较简单、易于掌握和判断,适用于一般的控制系统;但是不适用于临界比例度小的系统和不允许产生等幅振荡的系统,否则易影响生产的正常进行或造成事故;15． 试简述衰减曲线法及其特点;答案：衰减曲线法是在纯比例运行下通过使系统产生衰减震荡,得到衰减比例度s 和衰减周期s T 或上升时间升T ,然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值; 这种方法比较简便,整定质量高,整定过程安全可靠,应用广泛,但对于干扰频繁,记录曲线不规则的系统难于应用;16．简述热电偶温度计组成部分及各部件的功能;本题每写出1个组成部分得1分,每写出1个组成部分功能得1分答案：热电偶温度计的基本组成部分有：热电偶、测量仪表、连接热电偶和测量仪表的导线;如下图所示图题42热电偶是系统中的测温元件,测量仪表是用来检测热电偶产生的热电势信号的,可以采用动圈式仪表或电位差计,导线用来连接热电偶与测量仪表;为了提高测量精度,一般都要采用补偿导线和考虑冷端温度补偿;17．串级控制系统有哪些特点主要使用在哪些场合答案：串级控制系统的主要特点为：每写出1个应用场合的得2分a)在系统结构上,它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统；b)系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量；c)由于副回路的存在,对进入副回路的干扰有超前控制的作用,因而减少了干扰对主变量的影响；d)系统对负荷改变时有一定的自适应能力;串级控制系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合;18．简述建立对象的数学模型两种主要方法:每写出1 种方法的得2分答案：一是机理分析法：机理分析法是通过对对象内部运动机理的分析,根据对象中物理或化学变化的规律比如三大守恒定律等,在忽略一些次要因素或做出一些近似处理后推导出的对象特性方程;通过这种方法得到的数学模型称之为机理模型,它们的表现形式往往是微分方程或代数方程;二是实验测取法：实验测取法是在所要研究的对象上,人为施加一定的输入作用,然后,用仪器测取并记录表征对象特性的物理量随时间变化的规律,即得到一系列实验数据或实验曲线;然后对这些数据或曲线进行必要的数据处理,求取对象的特性参数,进而得到对象的数学模型;19．复合前馈控制中的两种典型形式是什么4答案：前馈-反馈控制和前馈-串级控制;20．热电偶有哪几种冷端补偿方法6答案：a)冷端温度冰浴法b)计算修正法c)补偿电桥法21．写出任意三种常用的控制器参数整定方法6答案：a)经验法b)稳定边界法c)衰减曲线法d)响应曲线法e)衰减频率特性法答出其中任意三种者得6分,每答出1种得2 分22．什么是串级控制,它由哪些基本环节组成答案：将两台控制器串联在一起,使被控量的控制器的输出作为辅助控制量控制器的给定值,而辅助控制器输出控制一台控制阀的控制系统就是串级控制系统;串级控制系统一般由主被控对象、副被控对象、控制阀、主控制器、副控制器、主变送装置、副变送装置组成;23．简述大时延控制系统Smith预估补偿方案的特点;答案：Smith预估补偿方案的特点是预估出过程在基本扰动下的动态特性,然后由预估器进行补偿,力图使被延迟了 时间的被调量超前反映到控制器,使控制器提前动作,从而明显的减小超调量和加速调节过程,改善控制系统的品质;24．简述什么是有自衡能力的被控对象;答案：当被控对象受到干扰作用,平衡状态被破坏后,不需要外加控制作用,能依靠自身达到新的平衡状态的能力称为有自衡能力,这种对象称为有自衡能力的被控对象; 25．前馈控制适用于什么场合答案：前馈控制是按扰动而进行控制的,因此,前馈控制常用于的场合：a)一是扰动必须可测,否则无法实施控制；b)二是必须经常有比较显著和比较频繁的扰动,否则无此必要;c) 三是存在对被控参数影响较大且不易直接控制的扰动;26． 分别说明比例、积分、微分控制对控制系统的作用;答案：比例控制影响系统的动态特性和系统的稳定性；积分控制的作用是可以消除系统余差；微分控制可以提高系统的响应速度,克服对象容量滞后的影响; 27． 前馈控制适用于什么样的场合前馈控制是按扰动而进行控制的,因此,前馈控制常用于以下场合：1 扰动必须是可测的,否则无法实施控制；2 必须经常有比较明显和频繁的扰动,否则没有必要；3 存在对被控参数较大而且不易直接控制的扰动;28． 为什么前馈控制常与反馈控制构成前馈—反馈控制系统 29．答案：前馈控制是一种补偿控制;一般来讲,前馈控制无法全部补偿扰动对被控变量所产生的影响;因此,单纯的前馈控制系统在应用中就会带来一定的局限性;为克服这一弊端,前馈控制常与反馈控制联用,构成前馈—反馈控制系统;对最主要的、显著的、频繁的无法直接控制的扰动,由前馈来进行补偿控制；对无法完全补偿的扰动影响,由反馈控制根据其对被控变量所产生的偏差大小来进行控制; 30． 控制器的正反作用是如何确定的五、 计算题本题共计15分,包括2小题 1．5分某控制系统用稳定边界法分别整定控制器参数,已知临界比例度%25=k δ,min 5.4=k T ,试分别确定用PI 和PID 作用时的控制器参数;稳定边界法计算表如下;解：对于PI 控制器查表得：55.0%252.22.2=⨯==k P δ 825.35.485.085.0=⨯==k I T T对于PI D 控制器查表得：55.0%252.22.2=⨯==k P δ 825.35.485.085.0=⨯==k IT T 585.05.413.013.0=⨯==k D T T2． 5分某控制系统用4：1衰减曲线法分别整定控制器参数;将积分时间调至最大,微分时间调至最小,对系统施加阶跃信号,经过调节后系统的衰减比为4：1,此时记录下来的比例度56%s δ=和时间参数 5.1min s T =;试分别确定用PI 和PID 作用时的控制器参数;4：1衰减曲线整定经验参数表如下;解：对于PI 控制器查表得：1.2 1.256%0.67s P δ==⨯= 0.50.5 5.12.55I k T T ==⨯=对于PI D 控制器查表得：0.80.856%0.48s P δ==⨯= 0.30.3 5.1 1.53I k T T ==⨯= 0.10.1 5.10.51D s T T ==⨯=3． 10分一个流量双闭环比值控制系统如题图所示;其比值用DDZ-Ⅲ型乘法器实现;已知31max 26500/Q m h =,32max 32000/Q m h =;求： a) 画出控制系统的结构图;b) 当016I mA =时,比值控制系统的比值K 及比值系数'K 分别为多少; c)待比值系统稳定时,测得116I mA =,试计算此时的2I 为多大;题图 流量双闭环比值控制系统原理图解： 1由于 4160+⨯'=K I 得 ()04/16(164)/160.75K I '=-=-=②所以1max2maxQ K KQ '=① 2max 1max 320000.750.926500Q K K Q '==⨯=② 2由仪表的比例系数定义,214'4I mA K I mA-=- ①得：21'(4)4I K I mA mA =-+② 即：20.9(104)49.4I mA =⨯-+=②4． 一个比值流量控制系统用DDZ-Ⅲ型乘法器来进行比值运算,其原理图如题3图所示;流量用孔板配差压变送器来测量,但没有开方器,已知1max 3600Q =kg/h,2max 2000Q =kg/h;a) 试画出比值控制系统的结构图;b)如果要求比值为12:2:1Q Q =,应如何设置乘法器的设定值0I ; 乘法器的输出10(4)(4)'416I I I -⨯-=+题3图 单闭环乘法比值控制系统原理图解：流量的最大量程分别为1max 3600/F kg h =,2max 2000/F kg h =;流量与检测电流的关系为,111max 164F I F =⨯+,222max 164F I F =⨯+,流量比值为21FK F =,乘法器的输出为10(4)(4)'416I I I -⨯-=+;稳态时有2'I I =,即：102(4)(4)416I I I -⨯-=+,201(4)164(4)I I I -=⨯+-,016'4I K =+;不加开方器情况,要进行非线性处理：22221max 1max 22max 12max 136000.90.8122000F F F KK F F F ⎛⎫⎛⎫⎛⎫==⋅=⋅== ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭‘非性乘法器的设置值：mAK I 96.1641681.04160=+⨯=+⨯=‘非线性①②③④⑤ 六、 应用题15 1.为了获得被控对象的动态特性,常用的实验方法之一是给被控对象施加一个阶跃扰动信号,观察其响应,从而有观察到的信息分析其特性;但由于某些生产过程的被控对象不允许长时间施加这样的干扰信号,所以人们采用矩形脉冲信号取代阶跃扰动,获得观测数据,再将脉冲响应曲线转换成阶跃响应曲线,以便于特性提取;题图6为一个矩形扰动脉冲x 宽度为t 0,高度为A 施加到被控对象上的响应曲线y ;用所学过的控制理论知识,将该脉冲响应曲线转换成高度为A 的阶跃信号响应曲线;要求分析转换机理,写出转换步骤;题6图矩形脉冲输入/输出曲线答：设被控对象特性为线性特性,由叠加原理,输入一个矩形脉冲信号,相当于施加两个阶跃信号,一个在t=0处,另一个在t=t0处;⑤设阶跃响应为y1,将所测绘的响应曲线按时间间隔t0等分;在第一区间,y1t0= y1t0;在第二区间y12t0= y2t0+ y1t0;第三区间,y13t0= y3t0+ y12t0;以此类推,将前一区间的阶跃响应曲线叠加到本区间的脉冲响应曲线上,即可得到本区间的阶跃响应曲线;⑤其响应曲线见下图;阶跃响应曲线⑤2.为了获得被控对象的动态特性,常用的实验方法之一是给被控对象施加一个阶跃扰动信号,观察其响应,从而有观察到的信息分析其特性;但由于某些生产过程的被控对象不允许长时间施加这样的干扰信号,所以人们采用矩形脉冲信号取代阶跃扰动,获得观测数据,再将脉冲响应曲线转换成阶跃响应曲线,以便于特性提取;题图6为一个矩形扰动脉冲x宽度为t0,高度为A施加到被控对象上的响应曲线y;用所学过的控制理论知识,将该脉冲响应曲线转换成高度为A的阶跃信号响应曲线;要求分析转换机理,写出转换步骤;3.在某一蒸汽加热器的控制系统中,用响应曲线法进行参数调整;当电动单元组合控制器的输出从6mA改变到7mA时,温度记录仪的指针从85℃升到℃,从原来的稳定状态达到新的稳定状态;仪表的刻度为50~100℃,并测出纯滞后时间τ0=, 时间常数T0=;如采用PI和PID控制规律,试确定出整定参数响应曲线法控制器参数整定经验公式见附表;解：输入增量为：761X∆=-=mA输出增量为：87.885.0 2.8Y∆=-=℃输入量程差为：max min 10010X X-=-=mA输出量程差为：max min 1005050Y Y -=-=℃所以,max min 0max min /() 2.8/500.56/()1/10Y Y Y K X X X ∆-===∆-由查表得：在选用PI 控制器时,0000.56 1.21.1100% 1.1100%30%2.5K T τδ⨯=⨯⨯=⨯⨯=03.3 3.3 1.2 3.96I T τ==⨯=min在选择PID 控制器时,0000.56 1.20.85100%0.85100%23%2.5K T τδ⨯=⨯⨯=⨯⨯= 022 1.2 2.4I T τ==⨯=min 00.50.5 1.20.6D T τ==⨯=min4.用分度号为K 的镍铬-镍硅热电偶测量温度,在没有采取冷端温度补偿的情况下,显示仪表指示值为500℃,而这时冷端温度为60℃;试问：实际温度应为多少答：如果热端温度不变,设法使冷端温度保持在20℃,此时显示仪表的指示值应为多少解：显示仪表指示值为500时,查表可得此时显示仪表的实际输入电势为,由于这个电势是由热电偶产生的,即(,)20.64O E t t mV =同样,查表可得：00(,0)(,)(,0)20.64 2.46323.076E t E t t E t mV=+=+=由查表可得：t =557℃;即实际温度为557℃; 当热端为557℃,冷端为20℃时,由于E20,0=,故有：00(,)(,0)(,0)23.0760.79822.278E t t E t E t mV=-=-=由此电势,查表可得显示仪表指示值应为℃;5. 12某生产过程需要甲乙两种液体,甲液体的正常流量为1250m 3/h,仪表量程为0-1350m 3/h ；乙的正常流量为150m 3/h,仪表量程为0-240m 3/h;如果选甲为主变量,乙为副变量,设计一个控制乙的单闭环比值控制系统,画出流程图并计算引入开方运算与不引入开方运算所分别设置的比值系数;答：采用乘法器的单闭环比值控制流程框图如图所示;其中Q 1为甲流量,Q 2为乙流量31max 1350/Q m h =: Q 1的量程上限, 32max 150/Q m h =: Q 2的量程上限, 31min 0/Q m h =: Q 1的量程下限,32min 0/Q m h =: Q 2的量程下限;1 引入开方器时,比值系数为：1max 1min1max 1min 212max 2min 2max 2min '150135000.67512502400Q Q Q Q Q K K Q Q Q Q Q --=⋅=⋅---=⋅=-2 不引入开方器时：21max 1min 212max2min 22'150135000.6750.45612502400Q Q Q K Q Q Q ⎛⎫-=⋅ ⎪-⎝⎭-⎛⎫=⋅== ⎪-⎝⎭6. 设计一个比例、积分PI 调节器,控制一个温度调节系统;控制器的调节范围为：0-3000℃,控制器的输出为4-20mA;当给定被控对象一个如图a 所示的阶跃输入时,测定的被控对象响应曲线如图b 所示响应曲线法控制器参数整定经验公式见下表;要求：计算出控制器的控制参数,画出控制系统方框图;响应曲线法控制器参数整定经验公式表答：由已知条件得：控制器的调节范围上下限为：max 3000y =℃和min 0y =℃,控制器的输入上下限为max 20P =mA 和min 4P =mA ,由测试数据得,当输入信号从4mA 变化到18mA 时,被控对象输出信号从0℃变化到2500℃;由此得广义被控对象的放大系数0K ,0max min max min 25000184300002042500160.95300014y P K y y P P ⎛⎫⎛⎫∆∆= ⎪⎪--⎝⎭⎝⎭--⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭=⨯=在测得的曲线上找拐点A,作切线交于B 、C 点,如下图;图中的读数约为：3min B t =,20min C t =;所以,020317min T =-=,03min τ=;由表中查得PI 控制器的比例度计算公式为0000.9531.1100% 1.1100%18.48%17K T τδ⨯=⨯⨯=⨯⨯=1/1/0.184819.11c K δ===积分常数为：03.3 3.339.9min I T τ==⨯=控制系统方框图见下图7.已知已被控对象的传递函数为0012()(1)(1)sK e W s T s T s τ-=++在阶跃扰动()r t 变化从()12r t mA =变化到()16r t mA =的作用下,其响应曲线如下图广义被控对象PI 控制器119.11(1)9.9s+30.95171se s -+所示;使用阶跃响应曲线确定被控对象的传递函数中的各参数,0K ,τ,1T 和2T ;二阶被控对象响应曲线上各特征值关系曲线图见附图; 答：曲线的起始点为B ,在曲线中找到拐点P ,过拐点作切线交于C 、D ; 1)在阶跃响应特性曲线上确定出()108.5y ∞=,(0)100y =,101y τ=,107T y =,11T =,05τ=2) Wei 3) Wei 4)8.对于有自衡能力的二阶被控对象的传递函数为：012()(1)(1)K W s T s T s =++ 其单位阶跃响应曲线如下图;用图解法确定此二阶被控对象传递函数的参数0K , 1T 和2T ;其中BE 与m 的相互关系表见附表;答：由于输入为单位阶跃输入,被控对象的放大系数为013.5K =;1T 和2T 的确定步骤如下：1） 过响应曲线的拐点A 作切线；2）分别交B 、C 、D 和E 点,并求得CD 和BE 值；5.5B =,5C =,9.5D =, 4.5E = 9.55 4.5CD =-=, 5.5 4.51BE =-=3） 从附表中求得与BE 值对应的m 值; 4） 由21CD T T =-,12/m T T =解得5）9.对于一个热交换系统设计一套前馈-反馈复合控制装置,系统的管道仪表流程图如图所示;已知被控对象和执行装置的传递函数近似为()1a sa a a K W s e T s τ-=+其中,3a K =,5min a T =, 2.5min a τ=,反馈通道检测变送装置的传递函数为()m m W s K =其中0.5m K =,扰动通道的传递函数近似为()1d sd d d K W se T s τ-=+其中,0.5d K =,3min d T =, 3min d τ=前馈通道检测变送装置的传递函数为()Q Q W s K =其中0.5Q K =;试在反馈通道上设计一个PID 控制器()c W s ,在前馈通道上设计一个前馈控制器()f W s ;要求：设计控制器,计算出各控制器的控制参数,并画出可实施的控制系统方框图;注：响应曲线法控制器参数整定经验公式见下表图题6解： 2反馈通道主控制器的设计用响应曲线法设计反馈通道的PID 主控制器,系统被控对象的广义传递函数可近似为0000()()()111a a s s sa a m a m m a a K K K K W s W s W s e K e e T s T s T s τττ---====+++ 其中030.5 1.5a m K K K ==⨯=,05min a T T ==, 0 2.5min a ττ== 由查表可得：000%0.85/100%0.851.52.5/5100%63.75%K T δτ=⨯=⋅⋅⋅=1/%1/0.675 1.57c K δ=== 0222.55I T τ==⋅= 0.52.5 1.25D T =⋅=PID 控制器()c W s 的方框图为：3前馈通道的前馈控制器设计由 不变性条件()()()()0f a Q d W s W s W s W s +=得：()(3 2.5)0.5()()()()1110.551130.531151331d a d a a Q ssd f d a Q d a s sd a a Q d sK K K W s W s W s W s e e T s T s K T s s e eK K T s s s es ττττ-------=-=-++++=-=-+⨯++=-+ ()f W s 是一个具有超前性质和纯滞后的前馈补偿器;1211511331fT s s K T s s ++=++的物理实现方框图见下图,其中：0.33f K =,15T =,23T =,计算1252110.6733T K T =-=-==0.5s e -的物理实现就本系统来讲,0.5f τ=,远比1T ,2T 小,所以0.5s e -可近似为一个惯性环节,即：0.510.51s e s -≈+所以,前馈控制器()f W s 的物理实现图见下图。
过程控制的原理及应用
过程控制的原理及应用1. 简介过程控制是一种在工程领域中广泛应用的技术，它通过监测和调节工业生产中的各个环节，以实现产品质量的稳定和生产效率的提高。
本文将介绍过程控制的基本原理及其在实际应用中的重要性。
2. 过程控制的基本原理过程控制的基本原理是监测和调节工业生产中各个环节的关键参数，以维持生产过程中所需的稳定状态。
其主要包括以下几个方面：•监测：通过传感器等设备实时监测关键参数，如温度、压力、流量等，以获取生产过程中的实时数据。
•分析：对监测到的数据进行分析，判断当前生产过程是否处于预期状态，并识别潜在问题。
•控制：根据分析结果，通过控制器对生产过程进行调节，以确保关键参数保持在设定范围内。
•反馈：通过对调整后的参数进行反馈监测，进一步判断调节效果，并做出必要的修正。
3. 过程控制的应用领域过程控制广泛应用于各个行业和领域，下面将介绍几个常见的应用领域。
3.1 制造业在制造业中，过程控制可以确保产品的质量稳定和生产效率的提高。
例如，在汽车制造过程中，通过对关键参数（如焊接温度、喷漆厚度等）进行监测和调节，可以保证汽车质量的一致性，提高生产效率。
3.2 化工工业化工工业中的许多过程都需要严格的控制，以确保化学物质的安全和产品质量的稳定。
过程控制可以监测和调节化工装置中的参数，如温度、压力、流量等，以实现工艺的稳定和效率的提高。
3.3 能源领域过程控制在能源领域中的应用也十分重要。
通过监测和调节电力系统中的关键参数，如电压、频率等，可以实现电力供应的稳定和安全。
此外，在可再生能源领域，过程控制可以对风力发电和太阳能发电等设备进行精确控制，以最大程度地利用可再生能源。
3.4 环境监测过程控制也可以应用于环境监测领域。
例如，在污水处理过程中，通过监测关键参数（如污水PH值、含氧量等）并调节处理设备，可以确保污水处理效果达到标准要求，保护环境。
4. 过程控制的重要性过程控制在现代工业生产中的重要性不可忽视。
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《过程控制原理及应用》阶段练习题—3
第三章 过程检测技术
3.1 检定一只量程为5A 的电流表，结果如下：
（1）试求仪表各示值的绝对误差﹑ 实际相对误差﹑示值相对误差和引用误
差。
（2）确定仪表的精度等级。
解：（1）取ΔI 为绝对误差， δI 为相对误差， δIr 为示值相对误差，q 为引用误
差。
相应各值如下表所示：
（2）由于 q max =q 1=2.0 因此该仪表的精度等级为2。
3.2 某台测温仪表的测温范围为0~500℃，校验该表时得到的最大绝对误差为±3℃。
试确定该仪表的精度等级。
解：该仪表的最大引用误差为：
国家规定的精度等级中没有0.6级仪表，而该仪表的最大引用误差超过了0.5级仪表的允许误差，故该台仪表的精度等级应为1.0级。
3.3 现有精度等级为1.5级，2.0级各2.5级的三块仪表，测量范围分别为0~ 100 ℃，-50~550 ℃和-100~500 ℃。
现需测量500 ℃左右的温度，要求测量的相对误差不超过2.5%，选用哪块仪表比较合适？
%6.0500
3
%100max max ±=±=⨯∆=
N x δ
解 ： 测量所允许的最大误差为
Δt max =500×2.5%=12.5℃
1.5级仪表测量范围上限只有100 ℃，直接排除之。
2.0级仪表所允许的最大误差为
Δt max,2=（550+50）×2.0%=12℃
2.5级仪表所允许的最大误差为
Δt max,3=（500+100）×2.5%=15℃
故只有2.0级满足Δt max,2＜Δt max 的情况。
因此，测量500℃左右的温度，应选2.0级量程是-50~550 ℃的仪表。
3.4 已知被测压力在范围0.7~1MP 内波动，要求测量的绝对误差不得超过
0.02MPa ，试选定弹簧管压力计的量程和精度等级。
可供选用的压力计量程系列为：0~0.6MPa ；0~1MPa ；0~1.6MPa ； 0~2.5MPa. 解：因为压力有波动，故仪表上限应大于最大工作压力的3/2，即
MPa N 5.1)2/3(1=⨯>
为了满足测量精度的要求，被测压力的最小值不应低于满量程的1/3，即
MPa N 1.237.0=⨯<
故应选择量程范围为0~1.6MPa 的压力表。
工艺允许的引用误差最大值为：
%25.1%1006
.102
.0=⨯=
允δ 故应选择精度等级为1.5级的压力计。
3.5简述弹簧管式压力计的工作原理。
答：弹簧管式压力计主要是由压力感受元件和放大指示机构构成，其中压力感受元件是一根弯曲成约270°圆弧的扁圆形或椭圆形截面的空心金属管；放大指示机构是由拉杆、齿轮以及指针组成。
当通入被测压力后，扁圆或椭圆形截面的弹簧管有变圆的趋势，并迫使弹簧管的自由端发生相应的弹性变形，这个变形借助于拉杆，经齿轮传动机构予以放大，最终由固定于小齿轮上的指针将被测值在刻度盘上指示出来。
在弹性范围内，弹簧管自由端的位移与被测压力近似成线性关系，因此通过测量自由端的位移可直接测得相应的被测压力的大小。
3.6 如何选择压力测量仪表？
答：压力测量仪表的选用主要考虑以下三个方面：仪表类型、仪表量程范围和仪表精度。
仪表类型的选择主要考虑被测介质的性质、现场工作环境以及是否有特殊要求（如是否需要信号远传，自动记录或报警）；仪表量程是根据被测压力的大小来确定；仪表精度根据生产上所允许的最大测量误差来确定。
3.7 热电偶测温仪表是利用什么原理来测温的？热电偶测温为什么要进行冷端温度补偿，冷端温度补偿的方法有几种？
答：热电偶测温仪表是利用热电效应原理来测温的。
由两种不同的导体组成闭合回路时，如果两接触点的温度不同，回路中将产生热电动势，该热电动势与导体材料和两接触点的温度有关。
当两种导体材料固定以后，如果一个接触点的温度为已知，另一接触点的温度即可由热电动势算出。
因此，测出回路的热电动势，即可得到另一接触点的温度，即待测温度。
热电偶测温是将一端温度，即冷端温度作为恒定值。
在实际应用过程中，冷端温度大多是变化的，从而给测量带来误差。
为了保证测量的准确性，就需要对冷端温度进行补偿，使热电偶的冷端温度保持恒定。
常用的冷端温度补偿的方法有恒温法、示值修正法、补偿电桥法等。
3.8 热电阻测温仪表是利用什么原理来测温的？常用的热电阻有哪些？
答：热电阻测温仪表是利用金属导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的性质来测量温度的。
常用的热电阻主要有铂热电阻、铜热电阻和镍热电阻。
3.9 试比较节流装置与转子流量计在工作原理上的异同点。
答：转子流量计和节流装置都是利用管道面积变化从而产生压差的原理来测量流量的。
但转子流量计是依据恒压降变节流面积来测量流量的，而节流装置则是依据恒节流面积﹑变压降来测量流量的。
3.10 压差式流量计由哪几部分组成？它利用什么原理来测量流量？
答：压差式流量计由节流装置、引压导管、压差变送器和二次仪表组成。
压差式流量计是利用节流原理来测量流量的。
当流体在管道中流动，经过节流装置时，由于截面积突然缩小，因而流速增加，静压减小，在节流装置的前后
就产生了一定的压差。
压差的大小与流量有关，测量这个压差的大小即可以得到流量的大小。
第四章过程控制装置
4.1简述变送器在控制系统中的作用。
答：用于将被测参数如压力、温度、流量、液位等物理量变换为统一标准信号（如4～20 mA直流电流），并将此信号送给显示仪表或调节仪表进行显示、记录或调节。
4.2 DDZ－Ⅲ型差压变送器主要由哪几部分组成？简述其工作过程。
答：主要由测量部分(即输入转换部分)、放大器和反馈部分组成。
其工作过程如下：被测差压信号p1、p2被送入测量膜片3两侧的正、负压室，作用于测量膜片上，两者之差即为被测差压Δp i，测量膜片将其转换成作用于主杠杆5下端的输入力F i，使主杠杆以轴封膜片4为支点而偏转，并以力F1沿水平方向推动矢量机构8。
矢量机构8将推力F1分解成F2和F3。
F2使矢量机构的推板向上偏转，并通过连接簧片带动副杠杆14以支点M逆时针偏转，使固定在副杠杆上的差动变压器13的衔铁12（位移检测片）靠近差动变压器13，产生位移变化。
差动变压器的两点之间距离的变化量再通过低频位移检测放大器15转换并放大为4～20 mA直流电流I0，作为变送器的输出信号；同时该电流又流过电磁反馈装置的反馈动16，产生电磁反馈力F f，使副杠杆顺时针偏转。
当输入力与反馈力对杠杆系统所产生的力矩M i、M f达到平衡时，变送器便达到一个新的稳定状态。
此时低频位移检测放大器的输出电流I0便反映了所测差压Δp i的大小。
4.3 DDZ-Ⅲ型温度变送器为什么线性化措施？热电偶温度变送器是怎样实现
线性化的？
答：由于热电偶是非线性的，而温度变送器放大回路是线性的，若将热电偶的热电势直接接到变送器的放大回路，则温度t与变送器的输出电压V0之间是非线性的，为了使两者之间保持线性关系，以便显示及控制，特别是便于和计算机控制配合，因此DDZ-Ⅲ型温度变送器要采用线性化措施。
热电偶温度变送器是由热电偶输入回路和放大回路两部分组成，为了得到线
性关系，必须使放大回路具有非线性，这一般是采用反馈电路非线性实现的。
由温度变送器的传递函数W （s ）=W 1(s)W 2(s)，其中因变送器放大回路放大器的放大系数K 很大，故放大回路的传递函数可以认为等于反馈电路的传递函数W f （S ）的倒数，即W （s ）≈)
()(1s W s W f 。
上式说明，欲使热电偶输入的温度变送器保持线性，
就要使反馈电路的特性曲线与热电偶的特性曲线相同，即热电偶温度变送器是通过使变送器放大回路的反馈电路输入与输出特性模拟成热电偶的非线性特性关系，从而实现线性化的。