化工自動化課后題,.doc

海量資源，歡迎共閱第1章 .自動控制系統(tǒng)基本概念1.什么是化工自動化？它有什么重要意義？答：在化工設(shè)備上，配備上一些自動化裝置，代替操作人員的部分直接勞動，使生產(chǎn)在不同程度上自動地進(jìn)行，這種用自動化裝置來管理化工生產(chǎn)過程的辦法，稱為化工自動化。意義：（1）加快生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。（2）減輕勞動強(qiáng)度，改善勞動條件。（3)能夠保證生產(chǎn)安全，防止事故發(fā)生或擴(kuò)大，達(dá)到延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備利用能力。（4）改變勞動方式，提高工人文化水平，為逐步消滅體力勞動和腦力勞動之間的差別創(chuàng)造條件。2. 化工自動化主要包括哪些內(nèi)容？答：自動檢測、自動保護(hù)、自動操縱和自動控制。3. 閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)有什么不同？答：（1）閉環(huán)控制有反饋環(huán)節(jié)，通過反饋系統(tǒng)是系統(tǒng)的精確度提高,響應(yīng)時間縮短，適合于對系統(tǒng)的響應(yīng)時間,穩(wěn)定性要求高的系統(tǒng)。（2）開環(huán)控制沒有反饋環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不高，響應(yīng)時間相對來說很長，精確度不高，使用于對系統(tǒng)穩(wěn)定性精確度要求不高的簡單的系統(tǒng)。4. 自動控制系統(tǒng)主要有哪些環(huán)節(jié)組成？答：測量元件和變送器，調(diào)節(jié)器，執(zhí)行器。(檢測、運(yùn)算、執(zhí)行)。5. 什么是管道及儀表流程圖？答：管道及儀表流程圖是自控設(shè)計(jì)的文字代號、圖形符號在工藝流程圖上描述生產(chǎn)過程控制的原理圖，是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工中采用的一種圖示方式。6. （1）PI-307表示測量點(diǎn)在加熱蒸汽管線上的蒸汽壓力指示儀表，該儀表為就地安裝，工段號為3，儀表序號為07（2）TRC-303表示同一工段的一臺溫度記錄控制儀,，工段號為3，儀表序號為03，儀表安裝在集中儀表盤面上。（3）FRC-305表示一臺流量記錄控制儀，工段號為3，儀表序號為05，儀表安裝在集中儀表盤面上。7. 什么是自動控制系統(tǒng)的方框圖，它與控制流程圖有什么區(qū)別？答：自動控制系統(tǒng)的方框圖是控制系統(tǒng)或系統(tǒng)中每個環(huán)節(jié)的功能和信號流向的圖解表示，是控制系統(tǒng)進(jìn)行理論分析、設(shè)計(jì)中常用到的一種形式。它是由方框、信號線、比較點(diǎn)、引出點(diǎn)組成的；工藝流程上的線條及箭頭方向有時并不與流體流向相一致。8. 在自動控制系統(tǒng)中，測量變送裝置、控制器、執(zhí)行器各起什么作用？答：（1）測量變送裝置的作用是：測量液位的高低轉(zhuǎn)化為一種特定的、統(tǒng)一的輸出信號；（2）控制器的作用是：接受變送器送來的信號與工藝需要保持的液位高度相比較得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果，然后將此結(jié)果用特定信號發(fā)送出去；（3）執(zhí)行器的作用：能自動根據(jù)控制器送來的信號值來改變閥門的開啟度。9.試分別說明什么是被控對象、被控變量、給定值、操縱變量？答：(1)被控對象：在自動控制系統(tǒng)的組成中，將需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或機(jī)器。(2) 被控變量：在自動控制系統(tǒng)中，將需要控制的參數(shù)稱為被控變量。（3）給定值：變送器的輸出信號進(jìn)入比較機(jī)構(gòu)，與工藝上希望保持的被控變量數(shù)值。（4）操縱變量：具體實(shí)現(xiàn)控制作用的變量。10. 什么是干擾作用？什么是控制作用？是說明兩者關(guān)系。答：干擾作用是指除操縱變量以外的各種因素引起被控變量偏離給定值的作用；控制作用是通過對被控變量的測量得到測量值，使其與給定值比較，得出偏差信號。這個信號按一定規(guī)律計(jì)算出控制信號來改變操縱變變量克服干擾作用。兩者關(guān)系是控制作用的一部分職能就是減小或消除干擾對被控變量的影響。12. 什么是負(fù)反饋？負(fù)反饋在自動控制系統(tǒng)中的重要意義？答：系統(tǒng)的輸出變量是被控變量，但是它經(jīng)過測量元件和變送器后，又返回到系統(tǒng)的輸入端，能夠使原來的信號減弱的做法叫做負(fù)反饋。負(fù)反饋在自動控制系統(tǒng)中的重要意義是當(dāng)被控變量，y受到干擾的影響而升高時，只有負(fù)反饋才能使反饋信號升高，經(jīng)過比較到控制器去的偏差信號將降低，此時控制器將發(fā)出信號而使控制閥的開度發(fā)生變化，變化的方向?yàn)樨?fù)，從而使被控變量下降回到給定值，這樣就達(dá)到了控制的目的。15. 按給定值形式不同，自動控制系統(tǒng)可分為哪幾類？答：（1）定制控制系統(tǒng)：給定值恒定的控制系統(tǒng)。（2）隨動控制系統(tǒng)（自動跟蹤系統(tǒng)）：給定值隨機(jī)變化的系統(tǒng)。（3）程序控制系統(tǒng)：給定值按一定時間程序變化的系統(tǒng)。16. 什么是控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)？為甚么說研究控制系統(tǒng)的動態(tài)比研究其靜態(tài)更為重要？答：在自動化領(lǐng)域中，把被控變量不隨時間變化的平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的靜態(tài)，而把被控變量隨時間變化的不平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的動態(tài)。其原因?yàn)椋涸谏a(chǎn)過程中，干擾是客觀存在的，是不可避免的。17. 何謂階躍作用？為什么經(jīng)常采用階躍作用作為系統(tǒng)的輸入作用形式？答：18.什么是自動控制系統(tǒng)的過渡過程？它有哪幾種基本形式？答：系統(tǒng)由一個平衡狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過程，稱為系統(tǒng)的過渡過程。非周期衰減過程、衰減振蕩過程、等幅振蕩過程、發(fā)散振蕩過程。19. 為什么生產(chǎn)上經(jīng)常要求控制系統(tǒng)的過渡過程具有衰減震蕩形式？答：因?yàn)樗p震蕩過程能夠較快地使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。20. 自動控制系統(tǒng)衰減振蕩過渡過程的品質(zhì)指標(biāo)有哪些？影響這些品質(zhì)指標(biāo)的因素是什么？答：自動控制系統(tǒng)衰減振蕩過渡過程的品質(zhì)指標(biāo)有最大偏差、衰減比、余差、過渡時間、振蕩周期或頻率。影響因素有被控對象的額性質(zhì)，自動化裝置的選擇和調(diào)整。第2章 .過程特性及其數(shù)學(xué)模型1. 什么是對象特性？為什么要研究對象特性？答：對象特性就是的對象的輸出、-輸入關(guān)系。研究對象的特性，就是用數(shù)學(xué)的方法來描述對象輸入量與輸出量之間的關(guān)系。當(dāng)采用自動化裝置組成自動控制系統(tǒng)時，首先也必須深入了解對象的特性，了解它的內(nèi)在規(guī)律，才能根據(jù)工藝對控制質(zhì)量的要求，設(shè)計(jì)合理的控制系統(tǒng)，選擇合適的被控變量和操縱變量，選用合適的測量元件及控制器。在控制系統(tǒng)投入運(yùn)行時，也要根據(jù)對象特性選擇合適的控制器參數(shù)(也稱控制器參數(shù)的工程整定)，使系統(tǒng)正常地運(yùn)行。被控對象的特性對自動控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量的影響很大，所以必須對其深入研究。2. 何謂對象的數(shù)學(xué)建模？靜態(tài)數(shù)學(xué)模型與動態(tài)數(shù)學(xué)模型有什么區(qū)別？答：用數(shù)學(xué)的方法描述出對象輸入量與輸出量之間的關(guān)系。靜態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是對象在靜態(tài)時的輸入量與輸出量之間的關(guān)系，動態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是對象在輸入量改變以后輸出量的變化情況，穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型是動態(tài)數(shù)學(xué)模型在對象達(dá)到平衡時的特例。4. 建立對象的數(shù)學(xué)模型有哪兩類主要方法？答：（1）非參量模型：采用曲線或數(shù)據(jù)表格來表示。（2）參量模型：采用數(shù)學(xué)方程式來表示。5. 機(jī)理建模的依據(jù)是什么？答：根據(jù)對象或生產(chǎn)過程的內(nèi)部機(jī)理，列出各種有關(guān)的平衡方程，如物料平衡方程、能量平衡方程、動量平衡方程、相平衡方程及某些物性方程、設(shè)備的特性方程、化學(xué)反應(yīng)定律、電路基本定律。6. 何謂系統(tǒng)辨識和參數(shù)估計(jì)？答：應(yīng)用對象的輸人輸出的實(shí)測數(shù)據(jù)來確定其數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，通常稱為系統(tǒng)辨識。在已知對象數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過實(shí)測數(shù)據(jù)來確定其中的某些參數(shù)，稱為參數(shù)估計(jì)。7. 階躍反應(yīng)曲線法和矩形脈沖法的特點(diǎn)？答：階躍曲線法是一種比較簡易的動態(tài)特性測試方法。矩形脈沖法具有較高精度。8.反應(yīng)對象特性的參數(shù)有哪些？各有什么物理意義？他們對自動控制系統(tǒng)有什么影響？答：描述對象特性的參數(shù)有放大系數(shù)K、時間常數(shù)T、滯后時間物理意義：K：反應(yīng)的是對象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出變化量和輸入變化量之間的關(guān)系。T：系統(tǒng)在受到階躍輸入作用后輸出達(dá)到穩(wěn)定值的63.2%所需時間系統(tǒng)受到輸入作用后，輸出保持初始速度變化，達(dá)到穩(wěn)定值所需時間。：是純滯后時間o和容量滯后c的總和純滯后一般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時間引起的。容量滯后一般是因?yàn)槲锪匣蚰芰康膫鬟f需要通過一定阻力而引起的。影響：對于控制通道。K大，操縱變量的變化對被控變量的影響就大，即控制作用對擾動的補(bǔ)償能力強(qiáng)，余差也?。籏小，控制作用的影響不顯著，被控變量變化緩慢，但K太大，會使控制作用對被控變量的影響國強(qiáng)，使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降在相同的控制作用下，時間常數(shù)T大，則被控變量的變化比較緩慢，但過渡過程時間較長。若T小，則被控變量變化速度塊，T太大或太小，在控制上都將存在一定困難，因此需根據(jù)實(shí)際情況適中考慮。由于的存在使控制作用總是落后于被控變量的變化，造成被控變量的最大偏差增大，控制質(zhì)量下降。因此，應(yīng)盡量減小滯后時間。對于擾動通道，K大對控制不利，會使最大偏差增大，K小，對控制變量不會產(chǎn)生多大影響。T大擾動作用比較平緩，被控變量變化較平穩(wěn)，對象較易控制純滯后不影響控制系統(tǒng)的品質(zhì)，容量滯后的存在，使階躍擾動的影響趨于緩和，被控變量的變化相應(yīng)也緩和一些。因此，對系統(tǒng)有利。9.為什么說放大系數(shù)K是對象的靜態(tài)特性？而時間常數(shù)T和滯后時間是對象的動態(tài)特性？答:放大系數(shù)K反映的是對象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸人之間的關(guān)系，所以放大系數(shù)是描述對象靜態(tài)特性的參數(shù)。時間常數(shù)T是指當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始速度變化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間,是反映被控變量變化快慢的參數(shù)，因此它是對象的一個重要的動態(tài)參數(shù)。滯后時間是指對象在受到輸入作用后，被控變量不能立即而迅速地變化這種現(xiàn)象的參數(shù)。因此它是反映對象動態(tài)特性的重要參數(shù)。10.對象的純滯后和容量滯后各是什么原因造成的？對控制過程有什么影響？答：對象的純滯后一般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時間引起的。在控制通道，如果存在純滯后，會使控制作用不及時，造成被控變量的最大偏差增加，控制質(zhì)量下降，穩(wěn)定性降低。在擾動通道，如果存在純滯后，相當(dāng)于將擾動推遲一段時間才進(jìn)入系統(tǒng)，并不影響控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。對象的容量滯后一般是由于物料或能量的傳遞需要通過一定的阻力而引起的。容量滯后增加，會使對象的時間常數(shù)T增加。在控制通道，T大，會使控制作用對被控變量的影響來得慢，系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。T小，會使控制作用對被控變量的影響來得快，系統(tǒng)的控制質(zhì)量有所提高，但時間常數(shù)不能太大或太小，且各環(huán)節(jié)的時間常數(shù)要適當(dāng)匹配，否則都會影響控制質(zhì)量。在擾動通道，如果容量滯后增加，擾動作用對被控變量的影響比較平穩(wěn)，一般是有利于控制的。第3章 .檢測儀表與傳感器1. 什么叫測量過程？答：測量過程實(shí)際上都是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較的過程。2. 何謂測量誤差？測量誤差的表示方法？各是什么意義？答：（1）由儀表讀的被測值與測量值之間，總是存在一定的差距，這一差距就稱為測量誤差。（2）絕對誤差：指儀表指示值xi和被測量的真值xt之間的差值，=xi-xt。（3）相對誤差：某一點(diǎn)的絕對誤差與標(biāo)準(zhǔn)表在這一點(diǎn)的指示值x0之比，y=/x0。3. 何謂儀表的相對百分誤差和允許的相對百分誤差？答：（1）相對百分誤差：絕對誤差折合成儀表測量范圍的百分?jǐn)?shù)，=max/（測量范圍上限值-測量范圍下限值）100%。（2）允許的相對百分誤差：在規(guī)定的正常情況下允許的相對百分誤差的最大值，允=儀表允許的最大絕對誤差值/（測量范圍上限值-測量范圍下限值）100%。（3）變差：在同一被測參數(shù)值下，正反行程間儀表指示值的最大絕對差值與儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)。變差=最大絕對差值/（測量范圍上限值-測量范圍下限值）100%。（4）靈敏度：儀表指針的線位移或角位移，與引起這個位移的被測參數(shù)變化量之比值，S=/x。（5）線性度：實(shí)際測得的輸入-輸出特性曲線（稱為校準(zhǔn)曲線）與理論直線之間的最大偏差與測量儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)，f=fmax/儀表量程100%。4. 何謂儀表的精度等級？答：將儀表的允許相對誤差去掉號及%號，便可以用來確定儀表的精度等級。（0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0）7. 壓力：均勻垂直的作用在單位面積上的力。絕對壓力是物體所受的實(shí)際壓力。表壓力=絕對壓力-大氣壓力；真空度=大氣壓力-絕對壓力8. 為什么一般工業(yè)上的壓力計(jì)做成測表壓或真空度，而不做成測絕對壓力的形式？答：因?yàn)楦鞣N工藝設(shè)備和測量儀表是處于大氣之中，本生就承受著大氣壓力。9. 測量儀表有哪幾類？各基于什么原理？答：（1）液柱式壓力計(jì)：根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測量的。（2）彈性式壓力計(jì)：將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進(jìn)行測量的。（3）電氣式壓力計(jì)：通過機(jī)械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量來進(jìn)行測量的。（4）活塞式壓力計(jì)：根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測量的。10.作為感受壓力的彈性元件有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？答：（1）彈簧管式彈性元件：測壓范圍寬。（2）薄膜式彈性元件：壓力作用下能產(chǎn)生變形。（3）波紋管式彈性元件：易于變形，位移很大。11. 彈簧管壓力計(jì)的測壓原理是什么？主要組成及測壓過程。答：（1）彈簧管壓力計(jì)的測壓原理是彈簧管受壓力而產(chǎn)生變形，使其自由端產(chǎn)生相應(yīng)的位移，只要測出彈簧管自由端位移的大小，就能反映被測壓力p的大小。（2）組成：彈簧管、放大機(jī)構(gòu)、指針、表盤、游絲、調(diào)整螺釘。（3）彈簧管壓力計(jì)測壓過程為：用彈簧管壓力計(jì)測壓時，壓力是彈簧管產(chǎn)生很小的位移量，放大機(jī)構(gòu)將這個很小的位移量放大從而帶動指針在表盤上指示當(dāng)前的壓力值。13.霍爾片式壓力傳感器是如何利用霍爾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)壓力測量的？答：選定了霍爾元件，并使電流保持恒定，則在非均勻磁場中，霍爾元件所處的位置不同，所感受到的磁感應(yīng)強(qiáng)度也不同，這樣就可以得到與位移成比例的霍爾電勢，實(shí)現(xiàn)位移-電勢的線性轉(zhuǎn)換。14. 應(yīng)變片式和壓阻式壓力計(jì)各采用什么測壓元件？答：電阻應(yīng)變；單晶硅壓阻效應(yīng)。15. 電容式壓力傳感器的工作原理是什么？有何特點(diǎn)？答：當(dāng)差動電容傳感器的中間彈性膜片兩邊壓力不等時，膜片變形，膜片兩邊電容器的電容量變化，利用電壓器電橋?qū)㈦娙萘康淖兓D(zhuǎn)換為電橋輸出電壓的變化，從而反應(yīng)膜片兩邊壓力的差異（壓差）。輸出信號與壓差成正比，適用范圍廣，結(jié)構(gòu)簡單、過載能力好、可靠性好、測量精度高、體積小、重量輕、使用方便。16. 簡述智能型變送器的組成和特點(diǎn)。答：（1）傳感器、微處理器、存儲器及模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（2）特點(diǎn)是可進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。利用手持通信器，可對現(xiàn)場變送器進(jìn)行各種運(yùn)行參數(shù)的選擇和標(biāo)定；其精確度高，使用與維護(hù)方便。通過編譯各種程序，使變送器具有自修正、自補(bǔ)償、自診斷及錯誤方式告警等多種功能，提高了變送器的精確度，簡化了調(diào)整、校準(zhǔn)與維護(hù)過程，促使變送器與計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)直接對話。17. 手持通信器在智能型變送器中起什么作用？答：(1)組態(tài)：組態(tài)可分為兩部分。首先，設(shè)定變送器的工作參數(shù)，包括測量范圍、線性或平方根輸出、阻尼時間常數(shù)、工程單位選擇；其次，可向變送器輸入信息性數(shù)據(jù)，以便對變送器進(jìn)行識別和物理描述，包括給變送器指定工位號、描述符等。（2）測量范圍的變更：當(dāng)需要改變測量范圍時，不需到現(xiàn)場調(diào)整。（3）變送器的校準(zhǔn)：包括零點(diǎn)和量程的校準(zhǔn)。（4）自診斷：當(dāng)出現(xiàn)問題時，手持通信器可以詢問變送器，確定問題所在。18. 應(yīng)變片式和壓阻式壓力計(jì)各采用什么測壓元件？答：(1)應(yīng)變片阻值的變化，通過橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級電勢輸出，并用毫伏計(jì)或其他記錄儀表顯示出被測壓力。（2）當(dāng)壓力變化時，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，使直接擴(kuò)散在上面的應(yīng)變電阻產(chǎn)生與被測壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號。19. 電容式壓力傳感器的工作原理是什么？有何特點(diǎn)？答：（1）當(dāng)被測壓力p1、p2分別加于左右兩側(cè)的隔離膜片時，通過硅油將差壓傳遞到測量膜片上，使其向壓力小的一側(cè)彎曲變形，引起中央動極板與兩邊固定電極間的距離發(fā)生變化，因而兩電極的電容量不再相等，而是一個增大、另一個減小，電容的變化量通過引線傳至測量電路，通過測量電路的檢測和放大，輸出一個4-20mA的直流電信號。（2）是一種開環(huán)檢測儀表，具有結(jié)構(gòu)簡單、過載能力強(qiáng)、可靠性好、測量精度高、體積小、重量輕、使用方便的優(yōu)點(diǎn)。21. 為什么測量儀表的測量范圍要根據(jù)測量大小來選?。窟x一臺量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值有何問題？答：（1）為了延長儀表使用壽命，避免彈性元件因受力過大而損壞，壓力計(jì)的上限值應(yīng)高于工藝生產(chǎn)中可能的最大壓力值，但必須考慮實(shí)際測量時的誤差，儀表的量程不宜選得過大。（2）由于儀表的基本誤差m由其精確度等級和量程決定，在整個儀表測量范圍內(nèi)其值是一定的，選一臺量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值會增大測量誤差。26. 壓力計(jì)安裝要注意什么問題？答：（1）壓力計(jì)應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方。（2）安裝地點(diǎn)應(yīng)力求避免振動和高溫影響。（3）測量蒸汽壓力時，應(yīng)加裝凝視液管，以防止高溫蒸汽直接與測壓元件的接觸；對于有腐蝕性介質(zhì)的壓力測量，應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的壓力測量。（4)壓力計(jì)的連接處，應(yīng)根據(jù)被測壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，作為密封墊片，以防泄漏。（5）當(dāng)被測壓力較小，而壓力計(jì)與取壓口又不在同一高度時，對由此高度而引起的測量誤差應(yīng)按p=Hg進(jìn)行修正。（6)為安全起見，測量高壓的壓力計(jì)除選用有通氣孔的外，安裝時表殼應(yīng)向墻壁或無人通過之處，以防發(fā)生意外。29. 什么叫節(jié)流現(xiàn)象？流體經(jīng)節(jié)流裝置時為什么會產(chǎn)生靜壓差？答：（1）流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象。（2）流體經(jīng)節(jié)流裝置時，由于節(jié)流裝置前后流體截面的改變，造成流體流速的改變，從而產(chǎn)生節(jié)流裝置的壓力差。32. 什么叫標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置？答：把最常用的節(jié)流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標(biāo)準(zhǔn)化，稱為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。第4章 .自動控制儀表1. 什么叫控制器的控制規(guī)律？控制器有哪些基本控制規(guī)律？答：控制器的控制規(guī)律就是指p與e之間的函數(shù)關(guān)系，及p=f（e）=f（z-x）。位式控制（其中以雙位控制比較常用）、比例控制（P)、積分控制(I)、微分控制(D)及它們的組合形式，如比例積分控制（PI）、比例微分控制（PD)、比例積分微分控制（PID)。2. 雙位控制規(guī)律是怎樣的？有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：雙位控制的動作規(guī)律是當(dāng)測量值大于給定值時，控制器的輸出最大（或最小），而當(dāng)測量值小于給定值時，則輸出值為最?。ɑ蜃畲螅?，即控制器只有兩個輸出值，相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)只有開和關(guān)兩個極限位置。結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、易于實(shí)現(xiàn)。答：（1）對于具有比例控制規(guī)律的控制器，其輸出信號p與輸入信號e之間成比例關(guān)系，即p=Kpe。（2）控制過程結(jié)束后，新穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的差值就叫余差。（3)產(chǎn)生余差的原因：比例控制器的輸出信號p與輸入偏差e之間成比例關(guān)系：p=Kpe為了克服擾動的影響，控制器必須要有控制作用，即其輸出要有變化量，而對于比例控制來講，只有在偏差不為零時，控制器的輸出變化量才不為零，這說明比例控制會永遠(yuǎn)存在余差。4. 何謂比例控制的比例度？答：所謂比例度就是控制器輸入的變化相對值與相應(yīng)的輸出變化相對值之比的百分?jǐn)?shù)，即=e/（xmax-xmin）p/（pmax-pmin）100%。e為輸入變化量；p為輸出變化量；xmax-xmin為儀表的量程；pmax-pmin為控制器的工作范圍。6. 比例控制器的比例度對控制過程有什么影響？選擇比例度要注意什么問題？答：(1)控制器的比例度越小，它的放大倍數(shù)Kp就越大，它將偏差放大的能力越強(qiáng)，控制力也越強(qiáng)，反之亦然，比例控制作用能力的強(qiáng)弱通過調(diào)整比例度實(shí)現(xiàn)。（2） 為了減小余差，就要增大放大系數(shù)Kp（即減小比例度），但這會使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。比例度越大，過濾過程曲線越平穩(wěn)，但余差也越大；比例度越小，則過濾曲線越振蕩。工藝生產(chǎn)通常要求比較平穩(wěn)而余差又不太大的過程，一般地說，若對象的滯后較小、時間常數(shù)較大以及放大倍數(shù)較小時，控制器的比例度可以選的小些，以提高系統(tǒng)的靈敏度，使反應(yīng)快些；反之，比例度就要選的大些以保證穩(wěn)定。7. 為什么積分控制能消除余差？答：p=Kiedt，當(dāng)有偏差存在時，輸出信號將隨時間增長（或減少）。當(dāng)偏差為零時，輸出才停止變化而穩(wěn)定在某一值上，因而積分控制能消除余差。8. 什么是積分時間Ti？積分時間對控制過程的影響。答：（1）積分時間是控制器消除偏差的調(diào)整時間，只要有偏差存在，輸出信號將隨時間增大（或減?。Ｖ挥挟?dāng)偏差為零時，輸出停止變化，保持在某一值上。（2） 在實(shí)際的控制器中，常用積分時間Ti來表示積分作用的強(qiáng)弱，在數(shù)值上，Ti=1Ki。顯然，Ti越小，Ki就越大，積分作用就越強(qiáng)，反之亦然。10. 為什么微分控制不能單獨(dú)使用？答：p=Tdde/dt，微分控制的輸出不能反映偏差的大小，假如偏差固定，即使數(shù)值很大，微分作用也沒有輸出，因而控制結(jié)果不能消除偏差，所以不能單獨(dú)使用。11. 比例積分微分控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式？答：p=Kp（e+1/Tiedt+Tdde/dt）12. 分析比例、積分、微分控制規(guī)律的各自特點(diǎn)？答：（1）比例控制的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)快，控制及時，但是存在余差。（2）積分控制無余差，但控制動作緩慢，會出現(xiàn)控制不及時。（3）微分控制能超前控制，但不能單獨(dú)使用。13. 電動控制器DDZ-型有何特點(diǎn)？答：（1）采用國際電工委員會（IEC）推薦的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號，現(xiàn)場傳輸出信號為4-20mDC，控制室聯(lián)絡(luò)信號為1-5VDC，信號電流與電壓的轉(zhuǎn)換電阻為250歐姆，這種信號的優(yōu)點(diǎn)如下。電氣零點(diǎn)不是從零開始，且與機(jī)械零點(diǎn)重合，不但利用了晶體管的線性段，而且容易識別斷電、斷線等故障。只要改變轉(zhuǎn)換電阻阻值，控制室儀表便可接收其它1:5的電流信號。因?yàn)樽钚⌒盘栯娏鞑粸榱悖瑸楝F(xiàn)場變送器實(shí)現(xiàn)兩線制創(chuàng)造了條件。（2） 廣泛采集運(yùn)算放大器電路，可靠性提高，維修工作量減小，為儀表帶來了如下優(yōu)點(diǎn)由于集成運(yùn)算放大器均為差分放大器，且輸入對稱性好，漂移小，儀表的穩(wěn)定性得到提高。由于集成運(yùn)算放大器有高增益，因而開環(huán)放大倍數(shù)很高，這使儀表的精度得到提高。由于采用了集成電路，焊點(diǎn)少，強(qiáng)度高，大大提高了儀表的可靠性。（3） 型儀表統(tǒng)一由電源供給24VDC電源，并有蓄電池作為備用電源，這種供電方式優(yōu)點(diǎn)而下：各單元省掉了電源變壓器，沒有工頻電源進(jìn)入單元儀表，既解決了儀表發(fā)熱問題，又為儀表的防爆提供了有利條件。在工頻電源停電時備用電源投入，整套儀表在一定時間內(nèi)仍可照常工作，繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)視控制作用，有利于安全停車。（4） 結(jié)構(gòu)合理，與之型有許多先進(jìn)之處，主要表現(xiàn)在：基型控制器有全刻度指示控制器和偏差指示控制器，指示表頭為100mm刻度縱形大表頭，指示醒目，便于監(jiān)視操作。自動、手動的切換以無平衡、無擾動的方式進(jìn)行。結(jié)構(gòu)形式適于單獨(dú)安裝和高密度安裝。有內(nèi)給定和外給定兩種給定方式。（5） 整套儀表可構(gòu)成安全火花型防爆系統(tǒng)。14. DDD-型控制器有哪幾部分組成？各組成部分的作用是什么？答：輸入電路、給定電路、PID運(yùn)算電路、自動與手動切換電路、輸出電路及指示電路。17. 數(shù)字式控制器的主要特點(diǎn)是什么？答：（1）實(shí)現(xiàn)了模擬儀表與計(jì)算機(jī)一體化。（2）具有豐富的運(yùn)算控制功能。（3）使用靈活方便，通用性強(qiáng)。（4）具有通訊功能，便于系統(tǒng)擴(kuò)展。（5）可靠性高，維護(hù)方便。18. 簡述數(shù)字式控制器的基本構(gòu)成及各部分的主要功能。答：（1）基本構(gòu)成：硬件電路：主機(jī)電路、過程輸入通道、過程輸出通道、人機(jī)接口電路以及通信接口電路。軟件：系統(tǒng)程序和用戶程序。（2）主要功能：主機(jī)電路：用于實(shí)現(xiàn)儀表數(shù)據(jù)運(yùn)算處理及各組成部分之間的管路。過程輸入通道：模擬量輸入通道用于連接模擬量輸入信號，開關(guān)量輸入通道用于連接開關(guān)量輸入信號。過程輸出通道：模擬量輸出通道用于輸出模擬信號，開關(guān)量輸出通道用于輸出開關(guān)量信號。人機(jī)聯(lián)系部件：正面板有測量值和給定值顯示器，輸出電流顯示器，運(yùn)行狀態(tài)切換按鈕，給定值增減按鈕盒手動操作按鈕等，還有一些狀態(tài)指示燈。側(cè)面板則有設(shè)置和指示各種參數(shù)的鍵盤、顯示器。通信接口電路：通信接口將欲發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)字信號，經(jīng)發(fā)送電路送至通信線路上，同時通過接收電路接收來至通信電路的數(shù)字信號，將其轉(zhuǎn)換成能被計(jì)算機(jī)接收的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)程序：監(jiān)控程序使控制器各硬件電路能正常工作并實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的功能，同時完成各組成部分之間的管理。用戶程序：使控制器完成預(yù)定的控制和運(yùn)算功能。20、 試述PLC的分類。答：（1）按容量分：小型PLC（I/O點(diǎn)總數(shù)一般為20-128點(diǎn)、中型PLC（129-512點(diǎn)）、大型PLC（513點(diǎn)以上）。（2）按硬件結(jié)構(gòu)分：整體式PLC、模塊式PLC、疊裝式PLC。21. PLC主要有哪幾部分組成？答：（1）中央處理器CPU：主要作用是解釋并執(zhí)行用戶及系統(tǒng)程序，通過運(yùn)行用戶及系統(tǒng)程序完成所有控制、處理、通信以及所賦予的其他功能，控制整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致工作。常用的有通用微處理器、單片機(jī)和雙極型位片機(jī)。（2）存儲系統(tǒng)：PLC系統(tǒng)存儲區(qū)存儲器和用戶程序存儲器。(3)輸入輸出模塊：開關(guān)量輸入/輸出模塊、模擬量輸入/輸出模塊、脈沖量輸入模塊。（4）編程器：將用戶所希望的功能通過編程語言送到PLC的用戶程序存儲器。22. PLC日常用的編程語言主要有哪些？答：（1）梯形圖語言：從上至下按行編寫，每一行則按從左到右的順序編寫。CPU將按自左到右、從上到下的順序執(zhí)行程序。梯形圖的左側(cè)豎直線稱為母線。梯形圖的左側(cè)安排輸入觸點(diǎn)和中間繼電器觸電，最右邊必須是輸出元素。（2）助記符語言：助記符語言又稱命令語句表達(dá)式語言，它常用一些助記符來表示PLC的某種操作。第5章 .執(zhí)行器1. 氣動執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？答：執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的推動裝置，它按控制信號壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動控制機(jī)構(gòu)動作，所以它是將信號壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置。控制機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的控制部分，它直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量，所以它是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過閥的流量的裝置。2. 試問控制閥的結(jié)構(gòu)有哪些主要類型？各使用在什么場合？答：（1）直通單座控制閥：一般適用于小口徑、低壓差的場合。（2）直通雙座控制閥：適用于壓差較大，允許較大泄露量的場合。（3）角形控制閥：適用于現(xiàn)場管道要求直角連接，介質(zhì)為高黏度、高壓差和含有少量懸浮物和固體顆粒狀的場合。（4）三通控制閥：適用于配比控制盒旁路控制。（5）隔膜控制閥：適用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的控制，也能用于高黏度及懸浮顆粒狀介質(zhì)的控制。（6）蝶閥：適用于大口徑、大流量、低壓差的場合，也適用于含少量纖維或懸浮顆粒狀介質(zhì)的控制。（7）球閥：適用于高黏度和污穢介質(zhì)的控制。（8）凸輪撓曲閥：適用于高黏度或帶有懸浮物的介質(zhì)流量控制。（9）籠式閥：特別適用于要求低噪聲及壓差較大的場合，但不適合高溫、高黏度及含有固體顆粒的流體。3. 為什么說雙座閥產(chǎn)生的不平衡力比單做閥的?。看穑河捎陔p座控制閥中流體通過的時候，作用在上、下兩個閥芯的推力方向相反而大小近似相等，可以相互抵消，所以平衡力小。4. 試分別說明什么叫控制閥的流量特性和理想流量特性？常用的控制閥理想流量特性有哪些？答：（1）控制閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過閥們的相對流量與閥門的相對開度（相對位移）間的關(guān)系，及Q/Qmax=f（l/L）。（2）在不考慮控制閥前后壓差變化時得到的流量特性稱為理想流量特性。（3）直線流量特性：指控制閥的相對流量與相對開度成直線關(guān)系，即單位位移變化所引起的流量變化是常數(shù)。d（Q/Qmax）/d（l/L）=K（2）等百分比流量特性：指單位相對行程變化所引起的相對流量變化與此點(diǎn)的相對流量成正比關(guān)系，即控制閥的放大系數(shù)隨相對流量的增加而增大。d（Q/Qmax）/d（l/L）=KQ/Qmax，即ln（Q/Qmax）=Kl/L+C。（3)拋物線流量特性：Q/Qmax=1/R1+l/L（R0.5-1）2,。（4）快開特性：在開度較小時就有大流量，隨開度的增大，流量很快就達(dá)到最大。5. 為什么說等百分比特性又叫對數(shù)特性？與線性特性比較起來它有什么優(yōu)點(diǎn)？答：因?yàn)橄鄬﹂_度與相對流量成對數(shù)關(guān)系。在同樣的行程變化值下，流量小時，流量變化小，控制平穩(wěn)緩和；流量大時，流量變化量大，控制靈敏有效。6. 什么叫控制閥的工作流量特性？答：在實(shí)際生產(chǎn)中，控制閥的前后壓差總是變化的，這時的流量特性稱為工作流量特性。0.67. 什么叫控制閥的可調(diào)范圍？在串、并聯(lián)管道中可調(diào)范圍為什么會變化？答：控制閥所能控制的最大流量Qmax與最小流量Qmin的比值稱為控制閥的可調(diào)范圍。由于分壓和分流的作用，都會使可調(diào)范圍變小。8. 什么是串聯(lián)管道中的阻力比s？S值的變化為什么會使理想流量特性發(fā)生畸變？答：控制閥全開時閥上壓差系統(tǒng)的總壓差（即系統(tǒng)中的最大流量時動力損失總和）之比稱為阻力比s。S值變化時，管道阻力損失變化，控制閥前后壓差變化，進(jìn)而影響到流量的變化，即理想流量特性發(fā)生畸變。S=1時，管道阻力損失為零，系統(tǒng)總壓差全降在閥上，工作特性與理想特性一致。隨著s值的減小，直線特性漸漸趨于快開特性，等百分特性漸漸趨于直線特性。所以在實(shí)際使用中，一般希望s值不低于0.3-0.5，當(dāng)s值時，與理想流量特性相差無幾。9. 什么是并聯(lián)管道的分流比x？試說明x值對控制閥流量特性的影響。答：并聯(lián)管道控制閥全開時的流量Q1max與總管最大流量Qmax之比稱為分流比。X值變化時，控制閥的流量變化，控制閥所控制的流量與總管的流量產(chǎn)生差異，因此，其理想流量特性會發(fā)生畸變。X=1時，控制閥的流量就是總管的流量，工作特性與理想特性一致。隨著x值的減小，旁路閥逐漸打開，雖然控制閥的流量特性變化不大，但可調(diào)范圍卻降低了。10. 如果控制閥的旁路流量較大，會出現(xiàn)什么情況？答：旁路流量較大時，x值較小，將導(dǎo)致控制閥的最小可控流量變大，控制閥的實(shí)際可調(diào)范圍變小。11. 什么叫氣動執(zhí)行器的氣開式和氣關(guān)式？其選擇原則是什么？答：有壓力信號時閥關(guān)、無信號壓力時閥開的為氣關(guān)式，反之，為氣開式?？紤]原則是：信號壓力中斷時，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全。如果閥處于打開位置危害性小，則應(yīng)選擇氣關(guān)式，以使氣源系統(tǒng)發(fā)生故障，氣源中斷時，閥門能自動打開，保證安全。反之閥處于關(guān)閉時危害性小，則應(yīng)選擇氣開閥。又如控制進(jìn)入設(shè)備易燃?xì)怏w的控制閥，應(yīng)選用氣開式，以防爆炸，若介質(zhì)為易結(jié)晶物料，則選用氣關(guān)式，以防賭賽。12. 要想將一臺氣開式改為氣關(guān)式閥，可采取什么措施？答：有兩種方法，一是把閥芯反裝；二是把執(zhí)行機(jī)構(gòu)反裝。13. 什么是控制閥的流量系數(shù)Kv？如何選擇控制閥的口徑？答：當(dāng)閥兩端壓差為100kpa，流體密度為1g/cm3，閥全開時，流經(jīng)控制閥的流體流量（以m3/h表示）?？刂崎y口徑的選擇實(shí)質(zhì)上就是根據(jù)特定的工藝條件（即給定的介質(zhì)流量、閥前后的壓差以及介質(zhì)的物性參數(shù)等）進(jìn)行Kv值的計(jì)算，然后按控制閥生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品目錄，選擇相應(yīng)的控制閥口徑，使得通過控制閥的流量滿足工藝要求的最大流量且留有一定的裕量，但裕量不宜過大。15. 試述電-氣閥門定位器的基本原理與工作過程。答：基本原理：電氣閥門定位器是按力平衡原理工作的，其工作原理是在氣動閥門定位器的基礎(chǔ)上開發(fā)而成的電流信號控制閥門定位器。工作過程：當(dāng)從電動調(diào)節(jié)器來的電流信號，輸入到力矩馬達(dá)組件的線圈時，在力矩馬達(dá)的氣隙中產(chǎn)生一個磁場，它與永久磁鐵產(chǎn)生的磁場共同作用，使銜鐵產(chǎn)生一個向左的力，主杠桿（銜鐵）繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動，檔板靠近噴嘴，噴嘴背壓經(jīng)放大器放大后，送入薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室，使閥桿向下移動，并帶動反饋桿繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動，連接在同一軸上的反饋凸輪作逆時針主向轉(zhuǎn)動，通過滾輪使付杠桿繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動，并將反饋彈簧拉伸、彈簧對主杠桿的拉力與力矩馬達(dá)作用在主杠桿上的力矩相等時，械桿系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)。此時，一定的信號電流就與一定的閥門位置相對應(yīng)。16. 電氣閥門定位器有什么作用？答：正作用：即定位器的輸入信號增大，輸出壓縮空氣的壓力也增加。反作用：即定位器的輸入信號增大，輸出壓縮信號的壓力減小。17. 控制閥的維護(hù)要注意什么？答：（1）為了便于維護(hù)檢修，氣動執(zhí)行器應(yīng)安裝在靠近地面或樓板的地方。（2）氣動執(zhí)行器應(yīng)安裝在環(huán)境溫度不高于+60和不低于-40的地方，并遠(yuǎn)離振動較大的設(shè)備。（3）閥的公稱通徑與管道公稱通徑不同時，兩者之間應(yīng)加一段異徑管。（4）氣動執(zhí)行器應(yīng)正立垂直安裝于水平管道上。（5）通過控制閥的流體方向在閥體上有箭頭標(biāo)明，不能反裝。（6）控制閥前后一般要各裝一只切斷閥，以便修理時卸下控制閥。（7）控制閥安裝前，應(yīng)對管路進(jìn)行清洗，排去污物和焊渣。（8）在日常使用中，要對控制閥經(jīng)常維護(hù)和定期檢修。18. 電動執(zhí)行器有哪幾種類型？是、各使用什么場合？答：（1）角行程：以電動機(jī)為動力元件，將輸入的直流電信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移（0-90），適用于操縱蝶閥、擋板之類的旋轉(zhuǎn)式控制閥。（2）直行程（3）多轉(zhuǎn)式：用來開啟和關(guān)閉閘閥、截止閥等多轉(zhuǎn)式閥門，一般用于就地操作和遙控。19. 電動執(zhí)行器的反饋信號是如何得到的？試簡述差動變壓器將位移轉(zhuǎn)換為電信號的基本原理。答：輸出軸的位移改變鐵心在差動線圈中的位置，產(chǎn)生反饋信號（位置發(fā)送器將執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的位移轉(zhuǎn)變?yōu)?-10mADC反饋信號）。在差動變壓器的原邊加一交流穩(wěn)壓電源后，其副邊分別會感應(yīng)出交流電壓U1、U2，由于兩副邊繞組匝數(shù)相等，故感應(yīng)電壓Usc的大小取決于鐵芯的位置。鐵芯的位置是與執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的位置相對應(yīng)的。當(dāng)鐵芯在中間位置時，因兩邊繞組的磁路對稱，因而感應(yīng)電壓U1=U2。當(dāng)鐵芯自中間位置有一向上的位移時，使磁路對兩繞組不對稱，這時上邊繞組中交變磁通的幅值將大于下邊的交變磁通的幅值，兩繞組的感應(yīng)電壓U1大于U2，因而有輸出電壓Usc=U1-U2。反之，當(dāng)鐵芯下移時，U2大于U1，繞組的感應(yīng)電壓Usc=U2-U1。20. 數(shù)字閥有哪些特點(diǎn)？答：（1）高分辨率（2）高精度（3）反應(yīng)速度快（4）直接與計(jì)算機(jī)相連（5）沒有滯后、線性好、噪聲小。但是數(shù)字閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜、部件多、價格貴。此外由于過于敏感，導(dǎo)致輸送數(shù)字閥的控制信號稍有錯誤，就會造成控制錯誤，使被控流量大大高于或低于所要求的量。21. 什么是智能控制閥？它的智能主要體現(xiàn)在哪些方面？答：智能控制閥是帶有微處理器，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化控制功能的控制閥。（1）控制智能：除了一般的執(zhí)行器控制功能外，還可以按照一定的控制規(guī)律動作。此外還配有壓力、溫度和位置參數(shù)的傳感器，可對流量、壓力、溫度、位置等參數(shù)進(jìn)行控制。（2）通信智能：智能控制閥采用數(shù)字通信方式與主控制室保持聯(lián)絡(luò)，主計(jì)算機(jī)可以直接對執(zhí)行器發(fā)出動作指令。智能控制閥還允許遠(yuǎn)程檢測、整定、修改參數(shù)或算法等。（3）診斷智能：智能控制閥安裝在現(xiàn)場中，但都有自診斷功能，能根據(jù)配合使用的各種傳感器通過微積分析判斷故障情況，及時采取措施并報(bào)警。第6章 .簡單控制系統(tǒng)1. 簡單控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？答：簡單控制系統(tǒng)由檢測變送裝置、控制器、執(zhí)行器及被控對象組成。檢測變送裝置的作用是檢測被控變量的數(shù)值并將其轉(zhuǎn)換為一種特定輸出信號。控制器的作用是接受檢測裝置送來的信號，與給定值相比較得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果送往執(zhí)行器。執(zhí)行器能自動地根據(jù)控制器送來的控制信號來改變操縱變量的數(shù)值，以達(dá)到控制被控變量的目的。被控對象是指需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或裝置。4、什么叫直接參數(shù)和間接參數(shù)？各使用在什么場合？答：如果被控變量本身就是需要控制的工藝指標(biāo)，則稱為直接參數(shù)；如果被控變量本身不是需要控制的工藝指標(biāo)，但與其有一定的間接對應(yīng)關(guān)系時，稱為間接參數(shù)。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，盡量采用直接參數(shù)控制，只有當(dāng)被控變量無法直接檢測，或雖能檢測，但信號很微弱或滯后很大，才考慮采用間接參數(shù)控制。5、被控變量的選擇應(yīng)遵循哪些原則？答：被控變量的正確選擇是關(guān)系到系統(tǒng)能否達(dá)到預(yù)期控制效果的重要因素，它選擇的一般原則是：（1）被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標(biāo)或是反映工藝操作狀態(tài)重要變量；（2）被控變量應(yīng)是工藝生產(chǎn)過程中經(jīng)常受到一些干擾影響而變化，因而需要頻繁加以控制的變量；（3）被控變量應(yīng)盡可能選擇工藝生產(chǎn)過程的直接控制指標(biāo)，當(dāng)無法獲得直接控制指標(biāo)信號，或其測量或傳送滯后很大時，可選擇與直接控制指標(biāo)有單值對應(yīng)關(guān)系的間接控制指標(biāo)；（4）被控變量應(yīng)是能測量的，并具有較大靈敏度的變量；（5）選擇被控變量時，必須考慮工藝合理性和國內(nèi)儀表產(chǎn)品現(xiàn)狀。（6）被控變量應(yīng)是獨(dú)立可控的。6、 什么叫可控因素（變量）與不可控因素？當(dāng)存在若干個可控因素時，應(yīng)如何選擇操縱變量才是比較合理的控制方案？答：工藝上允許加以控制的變量稱為可控變量；否則稱不可控變量。當(dāng)存在若干個可控因素時，應(yīng)選擇其中對被控變量影響較大且較快的作為操縱變量，同時應(yīng)考慮工藝的合理性和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。7、操縱變量的選擇原則是什么?答：(1)操縱變量應(yīng)是工藝上允許加以控制的可控變量;。(2)操縱變量應(yīng)是對被控變量影響諸因素中比較靈敏的變量，即控制通道的放大系數(shù)要大一些，時間常數(shù)要小一些，純滯后時間要盡量小;。(3)操縱變量的選擇還應(yīng)考慮工藝的合理性和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。8、 一個系統(tǒng)的對象有容量滯后，另一個系統(tǒng)由于測量點(diǎn)位置造成純滯后，如分別采用微分作用克服滯后，效果如何？答：微分作用的控制，其輸出的控制信號p與輸入的偏差e的變化速度成正比，當(dāng)對象具有容量滯后時，系統(tǒng)在外界擾動作用下，被控變量馬上有變化，在給定值不變的情況下，控制器的輸入偏差e就有一定的變化速度，因此控制器的輸出就能馬上變化，及時克服擾動對被控變量的影響，所以對具有容量滯后的對象，增加微分作用能克服滯后，提高控制質(zhì)量。對由于測量點(diǎn)位置造成的純滯后，送往控制器的被控變量測量值不可能立即變化，必須等待一個純滯后時間后，控制器的輸入偏差信號才可能變化，在純滯后這段時間內(nèi)，微分作用的控制器是不可能有輸出，亦即不起作用，所以微分作用對于克服純滯后對控制質(zhì)量的影響是無能為力的。9、 比例控制器、比例積分控制器、比例積分微分控制器的特點(diǎn)是什么？各使用什么場合？答：（1）比例控制器的特點(diǎn)是：控制器的輸出與偏差成正比，即控制閥門位置與偏差之間具有一一對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)負(fù)荷變化時，比例控制器克服干擾能力強(qiáng)、控制及時、過渡時間短。純比例控制在過渡過程終了時存在余差，負(fù)荷變化越大，余差就越大。適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、工藝上沒有提出無差要求的系統(tǒng)。（2）比例積分控制的特點(diǎn)是：由于在比例作用的基礎(chǔ)上加上積分作用，而積分作用的輸出是與偏差的積分成比例，只要偏差存在，控制器的輸出就會不斷變化，直至消除偏差為止。所以采用比例積分控制器，在過渡過程結(jié)束時是無余差的，這是它的顯著優(yōu)點(diǎn)。但是加上積分作用，會使穩(wěn)定性降低，雖然在加積分作用的同時，可以通過加大比例度，使穩(wěn)定性基本保持不變，但超調(diào)量和振蕩周期都相應(yīng)增大，過渡過程的時間也加長。適用于控制通道滯后小、負(fù)荷變化不大、工藝參數(shù)不允許有余差的系統(tǒng)。（3）比例積分微分控制的特點(diǎn)：微分作用使控制器的輸出與輸入偏差的變化速度成比例，它對克服對象的滯后有顯著效果。能提高穩(wěn)定性，并消除余差，使控制系統(tǒng)獲得較高的控制質(zhì)量。適用于容量滯后較大、負(fù)荷變化大、控制質(zhì)量要求較高的系統(tǒng)。10、為什么要考慮控制器的正、反作用?如何選擇?答：在控制系統(tǒng)中，要正確選擇控制器的作用方向，即“正”、“反”作用。選擇控制器的正、反作用的目的是使系統(tǒng)中控制器、執(zhí)行器、對象三個環(huán)節(jié)組合起來，能在系統(tǒng)中起負(fù)反饋的作用。選擇控制器正、反作用的一般步驟是首先由操縱變量對被控變量的影響方向來確定對象的作用方向，然后由工藝安全條件來確定執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式，最后由對象、執(zhí)行器、控制器；個環(huán)節(jié)作用方向組合后為“負(fù)”來選擇執(zhí)行器的正、反作用。11、被控對象、執(zhí)行器、控制器的正、反作用各是怎樣規(guī)定的？答：被控對象、執(zhí)行器、控制器的正、反作用方向各是怎樣規(guī)定的？答：被控對象的正、反作用方向規(guī)定為：當(dāng)操縱變量增加時，被控變量也增加的對象屬于“正作用”的；反之，被控變量隨操縱變量的增加而降低的對象屬于“反作用”的。執(zhí)行器的作用方向由它的氣開、氣關(guān)型式來確定。氣開閥為“正”方向；氣關(guān)閥為“反”方向。如果將控制器的輸入偏差信號定義為測量值減去給定值，那么當(dāng)偏差增加時，其輸出也增加的控制器稱為“正作用”控制器；反之，控制器的輸出信號隨偏差的增加而減小的稱為“反作用”控制器。15、控制器參數(shù)整定的任務(wù)是什么？工程上常用的控制器參數(shù)整定有哪幾種方法？答：控制器參數(shù)整定的任務(wù)是：根據(jù)已定的控制方案，來確定控制器的最佳參數(shù)值（包括比例度、積分時間TI；、微分時間TD），以便使系統(tǒng)能獲得好的控制質(zhì)量?？刂破鲄?shù)整定方法有理論計(jì)算和工程整定兩大類，其中常用的是工程整定法。屬于控制器參數(shù)工程整定法主要有臨界比例度法、衰減曲線法和經(jīng)驗(yàn)湊試法等。18、 臨界比例度的意義是什么？為什么工程上控制器所采用的比例度要大于臨界比例度？答：（1)在閉環(huán)的控制系統(tǒng)中，先將控制器變?yōu)榧儽壤饔?，即將Ti放大“”位置上，TD放在“0”位置上，在干擾作用下，從小到大逐漸改變控制器的比例度，直至系統(tǒng)產(chǎn)生等幅振蕩（即臨界振蕩），這時的比例度稱為臨界比例度k。(2)因?yàn)榕R界比例度很小時，則控制器輸出的變化一定很大，被控變量容易超出允許范圍，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。19、 試述用衰減曲線法整定控制器參數(shù)的步驟及注意事項(xiàng)。答：（1）步驟：將調(diào)節(jié)器的積分時間Ti置于最大，微分時間置于零，比例度適當(dāng)，平衡操作一段時間，把系統(tǒng)投入自動運(yùn)行。將比例度逐漸減小，得到等幅振蕩過程（即出現(xiàn)4:1衰減比例度），記下臨界比例度k和臨界振蕩周期Tk值。根據(jù)k和Tk值，采用經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出調(diào)節(jié)器各個參數(shù)，即、Ti、TD的值。有的過程仍嫌4:1衰減振蕩過強(qiáng)，可采用10:1衰減曲線法，方法同上。（2)注意事項(xiàng)：加的干擾幅值不能太大，要根據(jù)生產(chǎn)操作要求來定，一般為額定值的5%左右。必須在工藝參數(shù)穩(wěn)定情況下才能施加干擾，否則得不到正確的參數(shù)值。對于反應(yīng)快的系統(tǒng)，如流量、管道壓力和小容量的液位控制等，要在記錄曲線上嚴(yán)格得到4:1衰減曲線比較困難。一般以被控變量來回波動兩次達(dá)到穩(wěn)定，就可以近似的認(rèn)為達(dá)到4:1衰減過程了。20、 如何區(qū)分由于比例度過小、積分時間過小或微分時間過大所引起的振蕩過渡過程？答：比例度過小，記錄曲線是周期較短的周期性振蕩；積分時間過短，記錄曲線是周期較長的周期性振蕩；微分時間過大時，記錄曲線是周期很短的周期性振蕩。21. 經(jīng)驗(yàn)湊試法整定控制器參數(shù)的關(guān)鍵是什么？答：看