化工儀表及自動化總復習及答案(吉珠專用)

1、化工儀表及自動化總復習第一章 自動控制系統(tǒng)基本概念一、基本要求1. 掌握自動控制系統(tǒng)的組成，了解各組成部分的作用以及相互影響和聯(lián)系；2. 掌握自動控制系統(tǒng)中常用術(shù)語，了解方塊圖的意義及畫法；3. 掌握管道及控制流程圖上常用符號的意義；4. 了解控制系統(tǒng)的分類形式，掌握系統(tǒng)的動態(tài)特性和靜態(tài)特性的意義；5. 掌握閉環(huán)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下，過渡過程的形式和過渡過程的品質(zhì)指標。二、常用概念1. 化工自動化的主要內(nèi)容:自動檢測，自動保護，自動操縱，自動控制系統(tǒng)2. 自動控制系統(tǒng)的基本組成: 被控對象和自動化裝置（測量元件與變送器、控制器、執(zhí)行器）。3. 被控對象：對其工藝參數(shù)進行控制的機器或設(shè)備4.

2、 被控變量：生產(chǎn)過程需保持恒定的變量5. 操縱變量：具體實現(xiàn)控制作用的變量6. 干擾作用：在生產(chǎn)過程中引起被控變量偏離給定值的外來因素7. 設(shè)定值：被控變量的期望值，可固定也可以按程序變化8. 偏差：給定值與測量值之間的差值9. 閉環(huán)系統(tǒng)：系統(tǒng)的輸出被反饋到輸入端并與設(shè)定值進行比較的系統(tǒng)10.開環(huán)系統(tǒng)：系統(tǒng)的輸出被反饋到輸入端，執(zhí)行器只根據(jù)輸入信號進行控制的系統(tǒng)11. 控制系統(tǒng)的過渡過程: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12. 反饋:把系統(tǒng)的輸出直接或經(jīng)過一些環(huán)節(jié)后送到輸入端，并加入到輸入信號中的方法13. 負反饋：反饋信號的作用方向與給定信號相反，即偏差信號為兩者之差（e=xz）

3、14. 正反饋：反饋信號的作用方向與原來的信號相同，使信號增強（e=x+z）三、問答題1. 控制系統(tǒng)按被調(diào)參數(shù)的變化規(guī)律可分為哪幾類？簡述每種形式的基本含義。答：定值控制系統(tǒng)：給定值為常數(shù)隨動控制系統(tǒng)：給定值隨機變化程序控制系統(tǒng)：給定值按一定時間程序變化2.在階躍擾動作用下，控制系統(tǒng)的過渡過程有哪幾種形式? 其中哪些形式能基本滿足控制要求？答：1.非周期衰減過程2.衰減振蕩過程3.等幅振蕩過程4.分散振蕩過程1,2能基本滿足控制要求，但1進程緩慢，只用于系統(tǒng)不允許震振蕩時3. 試述控制系統(tǒng)衰減振蕩過程的品質(zhì)指標及其含義。答：最大偏差：指在過渡過程中，被控變量與給定值的最大差值 超調(diào)量B：第一個

4、峰的峰值A(chǔ)與新穩(wěn)定值之差C B=A-C衰減比：相鄰兩個峰值的比余差：當過渡過程終了時，被控變量所達到的新穩(wěn)定值與給定值之間的偏差過渡時間：從干擾作用發(fā)生時起，到系統(tǒng)重新建立平衡時止，過渡過程所經(jīng)歷的時間振蕩周期和頻率：過渡過程同向兩波峰的間隔時間為振蕩周期，其倒數(shù)為振蕩頻率4. 什么是控制系統(tǒng)的方塊圖？它與工藝管道及控制流程圖有何區(qū)別？答：由傳遞方塊，信號線，綜合點，分支點構(gòu)成的表示控制系統(tǒng)的組成和作用的圖形。每個方塊都代表系統(tǒng)中的一個組成部分5. 在自動化系統(tǒng)中，儀表符號由哪幾部分組成，各表示什么意義？ 答：1.圖形符號：測量點、連接線、儀表 2.字母代號 3.儀表代號 四、選擇題：1反饋調(diào)

5、節(jié)系統(tǒng)（ C ）閉環(huán)系統(tǒng)。A. 不一定是B. 肯定不是C. 肯定是D、無法判斷2定值控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)是按什么來劃分的（ C ）。A. 按自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)B. 按自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性C. 按給定值變化的規(guī)律D. 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 3. 在研究動態(tài)特性時可以將( C )看作系統(tǒng)對象環(huán)節(jié)的輸入量。 A. 干擾作用；B. 控制作用；C干擾作用和控制作用；D測量儀表的信號4.在下列儀表號位中表示有報警作用的字母為( C ）A、“C”B、“H”C、“A”D、“I”5.控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下的幾種過渡過程中，那種震蕩過程是最希望出現(xiàn)的震蕩過程（ B ）A、非周期衰減過程 B、衰減震蕩過程

6、C、等幅震蕩過程 D、發(fā)散震蕩過程6.下列哪些參數(shù)不是表示過渡過程品質(zhì)好壞的指標（ A ）A、變差B、余差C、最大偏差D、衰減比7.關(guān)于調(diào)節(jié)系統(tǒng)方塊圖的說法，不正確的是（ B ）。 A.一個方塊代表一個設(shè)備； B.方塊間的連線代表的是方塊間物料關(guān)系；C.方塊圖上的線條及箭頭方向不一定與流體流向一致D.方塊間連線只代表信號關(guān)系8.控制系統(tǒng)的反饋信號使得原來信號增強的叫做（ B ）。A.負反饋B.正反饋C.前饋D.回饋9. 某換熱器的溫度控制系統(tǒng)（設(shè)定值是 40 ）在階躍擾動作用下的過渡過程曲線如圖6所示。則該系統(tǒng)的余差、衰減比、最大偏差是（ B ）。A、1、 4:1、 4 B、1、 4:1、 5

7、 C、1、 3:1、 5、D、1、 5:1、 4五、填空題：1. 自動化裝置是由_ 測量元件與變送器 _、_ 控制器 _、_ 執(zhí)行器 等環(huán)節(jié)組成。2描述控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標的參數(shù)有 最大偏差、衰減比 和余差、 過渡時間、 振蕩周期等。六、綜合題：（簡單！略）溫度控制系統(tǒng)過渡過程曲線1. 某化學反應器工藝操作規(guī)定溫度為（80010）。為確保生產(chǎn)安全，控制中溫度最高不得超過850?，F(xiàn)運行的控制系統(tǒng)，在最大階躍擾動下的過渡過程曲線如圖所示。（1）分別求出最大偏差、余差、衰減比、振蕩周期（溫度進入2%新穩(wěn)定值即視為系統(tǒng)已穩(wěn)定）。（2） 說明此溫度控制系統(tǒng)是否滿足工藝要求。2. 某化學反應器工藝規(guī)定操作溫

8、度為4002C，考慮安全因素，調(diào)節(jié)過程中溫度偏離給定值不得超過6C?，F(xiàn)設(shè)計運行的溫度定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在最大階躍干擾下的過渡過程曲線如圖所示。問該過程的最大偏差、余差、衰減比、過渡時間（按被控變量進入新穩(wěn)態(tài)值的2%為準）和振蕩周期。3. 某發(fā)酵過程工藝操作溫度為（402）C?？紤]到發(fā)酵效果，控制過程中溫度偏離設(shè)定值最大不能超過6C。先設(shè)計一定值控制系統(tǒng)，在階躍擾動系統(tǒng)的最大偏差、衰減比、余差、過渡時間（按被控變量進入2%新穩(wěn)態(tài)值即達到穩(wěn)定來確定）和振蕩周期等過渡過程指標，并回答該系統(tǒng)能否滿足工藝要求？圖5作業(yè)21 某化學反應器工藝規(guī)定操作溫度為(900士 10)?？紤]安全因素，控制過程中溫度偏離給

9、定值最大不得超過 80?，F(xiàn)設(shè)計的溫度定值控制系統(tǒng)， 在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如圖 1-19 所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標：最大偏差、超調(diào)量、衰減比和振蕩周期，并回答該控制系統(tǒng)能否滿足題中所給的工藝要求？第二章 過程特性及數(shù)學模型一、基本要求1. 了解建立被控對象數(shù)學模型的意義及數(shù)學模型的建立方法；2. 掌握用機理建模的方法，建立簡單對象的數(shù)學模型；3. 掌握表征被控對象特性的三個參數(shù)放大倍數(shù)K、時間常數(shù)T、滯后時間的物理意義及其對控制質(zhì)量的影響；4. 了解被控對象特性的實驗測定方法。二、常用概念1. 被控對象的數(shù)學模型：用數(shù)學的方法來描述被控對象輸入量與輸出量之間的關(guān)系2. 通

10、道：由對象的輸入量至輸出量的信號聯(lián)系3. 被控對象的放大倍數(shù)：數(shù)值上等于對象重新穩(wěn)定后的輸出變量與輸入變量之比4. 被控對象的時間常數(shù)：當對象受到階躍輸入后，被控變量重新達到穩(wěn)態(tài)值所需的時間5. 被控對象的滯后時間：純滯后（輸出變化落后于輸入變化的時間）與容積滯后（因物料或能量傳遞需要一定時間而引起的輸出變化遲緩）之和三、選擇題1.一般認為，經(jīng)過（ A ）時間后，動態(tài)過程便結(jié)束了。A.3T；B.T ；C.5T； D10T2.在描述對象特性參數(shù)的滯后時間時,下列說法錯誤的是（ C ）。A. 傳遞滯后又稱為純滯后；B. 容量滯后一般是由于物料和能量傳遞需要通過一定的阻力引起的；C. 容量滯后是有些

11、對象在受到階躍輸入后，再經(jīng)過一段時間時間后被控變量才開始變化；D. 滯后時間包括可分為容量滯后和純滯后時間。四、填空題1. 目前求取過程數(shù)學模型的方法有兩種。其中一種是根據(jù)過程的內(nèi)在機理，通過 物料 _和_能量 _平衡關(guān)系，用_ 機理建模 _的方法求取過程的數(shù)學模型。2.描述對象特性的三個參數(shù)是 放大倍數(shù) 、 時間常數(shù) 和 滯后時間 ，如果時間常數(shù)越大，系統(tǒng)的響應速度越 慢 ，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越 好 。3.過程特性是指被控過程的 輸入變量 發(fā)生變化時，其輸出變量隨時間變化的規(guī)律。4.由于物料或能量的傳遞需要通過一定的阻力導致的滯后稱為 容量滯后 。五、綜合題：1. 為了測量某物料干燥筒的對象特性，

12、在T0時刻突然將加熱蒸汽量從25m3/h增加到28m3/h，物料出口溫度記錄儀得到的階躍響應曲線如圖所示。試求出該對象的特性。已知流量儀表量程為040，溫度儀表為0200圖 干燥筒的階躍響應曲線解：由階躍應曲線可看出該回想具有一階純滯后特性：放大倍數(shù)K=【（150-120）/200】/【（28-25）/40】=20時間常數(shù)T=4min滯后時間=2min 作業(yè)11.已知一個對象特性是具有純滯后的一階特性，其時間常數(shù)為5，放大系數(shù)為10，純滯后時間為2，試寫出描述該對象特性的一階微分方程。 解：根據(jù)題意可知K=10 T=5 =2則起一階微分方程為T【dy（t+）/dt）】+y2（t+）=Kx（t）

13、5【dy（t+2）/dt）】+y2（t+2）=10x（t）第三章 檢測儀表與傳感器一、基本要求1掌握儀表精度的意義與測量誤差的關(guān)系。2了解儀表的性能指標。3初步掌握各種壓力檢測儀表的基本原理及壓力表的選用方法。4了解各種流量計的測量原理。重點是差壓式流量計及轉(zhuǎn)子流量計。5了解各種液位測量方法。初步掌握液位測量中零點遷移的意義及計算方法。6掌握熱電偶溫度計及熱電阻溫度計的測溫原理。熟悉熱電偶溫度測量中的冷端溫度補償?shù)淖饔眉胺椒ā?了解DDZ-型顯示儀表的基本結(jié)構(gòu)及原理。二、常用概念1. 精度2. 絕對誤差3. 相對誤差4. 相對百分誤差5. 允許相對誤差：衡量儀表優(yōu)劣的重要指標之一6. 儀表精度

14、等級：0.005 0.02 0.05 0.1 0.2 0.4 0.5 1.0 1.5 2.5 4.07. 靈敏度：引起這個位移的被測參數(shù)變化量之比值8. 靈敏限：能引起儀表指針發(fā)生動作的被測參數(shù)的最小變測量9. 分辨力：數(shù)字顯示器的最末尾數(shù)字間隔所代表的被測參數(shù)變化量10. 線性度：表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實際校準曲線與理論曲線的吻合程度11. 反應時間：用來衡量儀表能不能盡快反映出參數(shù)的品質(zhì)指標三、問答題：（不考）1. 工業(yè)壓力計按敏感元件通?？梢苑譃槟膸追N類型？試簡述各種壓力計的工作原理。答：（1）液柱式壓力計（2）活塞式壓力計(3)彈性式壓力計 (4) 電氣式壓力計2. 試述壓

15、力計選型的主要內(nèi)容及安裝注意事項。答：量程選擇，精度選擇，取壓位置與隔離3. 試述流量計的分類及其工作原理。答：速度流量計，容積式流量計，質(zhì)量流量計4. 試述物位計的分類及其工作原理。5. 試述溫度測量儀表的種類及其工作原理四、選擇題：1 1.5級儀表的精度等級可寫為：（ A ）A.1.5級 B. +(- ) 1.5級C. +1.5級 D. 1.52. 下列不屬于節(jié)流裝置的是（ D ）。A、孔板；B、噴嘴；C、長徑噴嘴D、阿紐巴管3溫度越高，鉑、鎳、銅等材料的電阻值越（ A ）。A. 大B. 小C. 不變D. 不一定4 雙金屬溫度計的感溫元件，測量溫度時必須是（ B）A 浸液1/2； B 全部

16、浸液；C 浸液2/3； D 浸入任何長度5.關(guān)于壓力計安裝的描述錯誤的是（A ）A. 要選擇測量介質(zhì)拐彎處安裝；B. 測量流動介質(zhì)時，應使取壓點與流動方向垂直安裝；C. 測量液體壓力時，取壓點應安裝在管道下部；D. 測量蒸汽壓力時應安裝凝液管。6.下列儀表中屬于衡壓降的儀表是（ D ）。A.孔板流量計B.文丘里管式流量計C.電磁流量計D.轉(zhuǎn)子流量計7.在下列物位檢測儀表中，能夠檢測出兩種不同液體界面的儀表是（ C ）A.壓差式物位儀表B.壓力式物位儀表 C.電容式物位儀表D.稱重式液罐計量儀8.在下列物位檢測儀表中，不與被測物體發(fā)生實際接觸并可以檢測物位的儀表是（ B ）。A.稱重式液罐計量儀

17、B.核輻射物位儀表C.壓差式物位儀表D.電容式物位儀表9.在下列工業(yè)用流量計中，屬于容積式流量計的是（ C ）。A. 轉(zhuǎn)子流量計B. 電磁流量計C. 橢圓齒輪流量計D. 科里奧利力式流量計10.測量穩(wěn)定壓力時，被測介質(zhì)的最大工作壓力不得超過儀表量程的( C )。 A.12；B.13；C.23；D.3511.關(guān)于壓力測量儀表的下列描述中，錯誤的是（ D ）。A. 液柱式壓力計是根據(jù)流體靜力學的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成為液柱高度進行測量的；B. 彈性式壓力計利用彈性元件變形的位移進行測量的；C. 電氣式壓力計是將壓力轉(zhuǎn)換為電量來進行測量的；D. 活塞式壓力計是將壓力轉(zhuǎn)換為活塞位移來進行測量的。12.

18、關(guān)于溫度檢測儀表的下列描述中錯誤的是 （ C ）。A. 玻璃管溫度計屬于膨脹式溫度計的一種；B. 測量的溫度大于600度的溫度計為高溫計；C. 熱電偶是由兩種不同的金屬材料構(gòu)成的，不同材料構(gòu)成的熱電偶在相同的觸點溫度下所產(chǎn)生的電勢相同；D.在熱電偶回路中引入第三種導線對熱電偶所產(chǎn)生的電勢無影響。13.熱電偶輸出電壓與（ B ）有關(guān)。A. 熱電偶兩端溫度 B. 熱電偶兩端溫度和電極材料C.熱電偶熱端溫度 D.熱電偶兩端溫度、電極材料及長度14.鎳鉻鎳硅熱電偶的分度號是（ C ）。A、E B、S C、K D、B 15.關(guān)于用熱電偶與補償導線配接進行溫度測量時，以下說法不正確的是（ C ）A、熱電偶

19、與補償導線應該配接 B、補償導線也有極性 C、采用了補償導線后可以不進行冷端溫度補償 D、在一定溫度范圍內(nèi)，熱電偶與補償導線有近似相同的熱電特性五、填空題1. 某溫度表的精度為0.5級，其測量下限是50，上限是850。則此表的量程是 800 ；測量范圍是 50850 ；允許相對百分誤差是 0.5% ；最大絕對誤差是 4 。2.熱電偶溫度計中常用的冷端溫度補償方法有冷端溫度保持0、冷端溫度修正法、 校正儀器零點法、 補償電橋法、 補償熱電偶法五種。3.彈簧管壓力表是利用 輸入壓力 產(chǎn)生_位移量 與被測壓力相平衡來測量的。4.差壓式流量計是利用 節(jié)流_原理測量流量的。5.電容式差壓變送器的測量部分

20、是先將 壓差 轉(zhuǎn)變成 位移 ，然后再變成_電容量變化 作為轉(zhuǎn)換部分的輸入。6.液位變送器測量進行零點遷移時只改變_ 測量范圍_，不改變_量程 _。7. 在常用的熱電偶溫度計中，精度較高的是_ S _熱電偶，線性最好的是_ _K 熱電偶，靈敏度較高的是_ E _熱電偶。8常用的熱電阻材料是_金屬銅和鉑 ，分度號是_ cu-50 、 cu-100 ， pt-10 、 pt-100 _ ，線性好的是_ 銅 _熱電阻，它適于測量_ 較低 _溫度。9.熱電偶是基于 熱點效應 原理工作的。 六、綜合題：1. 熱電偶測溫時，使用補償導線的目的是什么？它能否進行冷端溫度補償？如不能應如何處理？答：為了使熱電偶

21、冷端溫度保持恒定，不能進行冷端溫度補償2. 某壓力儀表的測量范圍是1001100Pa，其精度為0.5級，則這臺表的量程是多少？允許相對百分誤差是多少？最大絕對誤差是多少？答：1000，0.5%，5 3.一臺測溫儀表，其測溫范圍為0300 ，已知其最大絕對誤差為2，則其精度等級為多少？答：2/（300-0）%=0.7%，沒有0.7級，則精度等級為1.0級4.有一臺測壓儀表，其標尺范圍為0400 KPa，要求測量時最大絕對誤差不超過5 KPa ，則應該選擇精度等級為多少的儀表才能滿足要求。答：5/（400-0）%=1.25% 一級作業(yè)20某壓力表的測量范圍為 01MPa，精度等級為 1 級，試問此

22、壓力表允許的最大絕對誤差 是多少？若用標準壓力計來校驗該壓力表，在校驗點為 0.5MPa 時，標準壓力計上讀數(shù)為0.508MPa，試問被校壓力表在這一點是否符合 1 級精度，為什么?答：最大誤差=（1-0）*1%=0.01MPa在校驗點為 0.5MPa處，校驗得到的絕對誤差=0.508-0.5=0.008 MPa0.01 MPa故在該校驗點符合1級精度 第四章 自動控制儀表一、基本要求1掌握各種基本控制規(guī)律及其特點。2熟悉比例度、積分時間、微分時間對控制系統(tǒng)的影響。3了解DDZ-型和DDZ-型控制器的特點和基本組成。二、常用概念1. 基地式控制儀表:由檢測器和顯示器組裝成的一個整體，同時具有檢

23、測，控制，顯示等功能的儀表2. 單元組合式控制儀表：根據(jù)其功能不同分成若干單元，每個單元只完成其中一種功能3. 控制器的控制規(guī)律：控制器的輸入信號與輸出信號之間的關(guān)系 4. 雙位控制 ：控制器只有兩個輸出值，相應的控制機構(gòu)只有開和關(guān)兩個極限位置，又稱開關(guān)控制5. 放大倍數(shù)KP：是一個可調(diào)的放大倍數(shù)，它決定了比例控制作用的強弱6. 比例度：指控制器輸入變化相對值和相應的輸出變化相對值之比的百分數(shù)7. 無干擾切換：指在自動-手動切換時，控制器輸出不變，因此生產(chǎn)過程不會有擾動三、問答題1. 控制系統(tǒng)按控制規(guī)律可以分為哪幾類？各類控制規(guī)律的特點是什么？答：位式控制，比例控制P，積分控制I，微分控制D2

24、. 試述PID控制的數(shù)學模型及參數(shù)意義。P=kD（e+1/TISedt+TDde/dt）3. 試述DDZ儀表的特點。P120 4.在控制系統(tǒng)應用中，有哪些基本控制規(guī)律和組合控制規(guī)律？寫出各自的表達式？它們各應用在什么場所？位式控制，比例控制P，積分控制I，微分控制D, 比例積分PI，比例微分PD，比例積分微分PID四、選擇題：1調(diào)節(jié)器加入微分作用是用來（ C ）。A. 克服對象的純滯后B. 克服對象的慣性滯后C. 克服對象的慣性滯后和容量滯后D. 克服對象的容量滯后 2. 調(diào)節(jié)器的比例度和積分時間正確說法是（ B ）。 A. 比例度越大,比例作用越強B.積分時間越小,積分作用越強C. 比例度越

25、大,比例作用越弱,積分時間越大,積分作用越強D. 比例度越小,比例作用越弱,積分時間越小,積分作用越弱3控制系統(tǒng)中控制器正反作用的確定是依據(jù)（ B ）A. 生產(chǎn)的安全性B. 實現(xiàn)閉環(huán)回路的負反饋C. 系統(tǒng)放大倍數(shù)恰到好處D. 調(diào)節(jié)器本身的特性 4、（ D ）存在純滯后，通常不影響控制質(zhì)量。A、調(diào)節(jié)通道 B、測量元件 C、變送器 D、干擾通道五、填空題：1儀表自動化標準中，氣動儀表標準信號范圍是 0.02-0.1MPa ；電動型標準信號范圍是 4-20mA 。2控制系統(tǒng)引入積分作用是為了_ 消除余差 _,但積分的引入會使系統(tǒng)_不穩(wěn)定 _,引入微分作用是為了_克服慣性滯后和容量滯后 _。3.表征控

26、制規(guī)律的參數(shù)是 比例度 、 積分時間 及 微分時間 。4.在PID調(diào)節(jié)中，比例作用是依據(jù) 余差大小 來動作的，在系統(tǒng)中起著 穩(wěn)定控制變量 的作用；積分作用是依據(jù) 余差是否存在 來動作的，在系統(tǒng)中起著 消除余差 的作用；微分作用是依據(jù) 余差變化速度來動作的，在系統(tǒng)中起著 超前調(diào)節(jié) 的作用。 5.調(diào)節(jié)器的比例度越大，則放大倍數(shù)越 小 ，比例作用就越 弱 ，過渡過程曲線越 平穩(wěn) ，但余差也越 大 。 6.調(diào)節(jié)器的積分時間越小，則積分速率越 大 ，積分特性曲線的斜率越 大 ，積分作用就越 強 ，消除余差越 快 。微分時間越大，微分作用越 強 。 六、綜合題：作業(yè)5一臺 DDZ-型溫度比例控制器，測量的

27、全量程為 01000，當指示值變化 100，控制器比例度為 80%，求相應的控制器輸出將變化多少？解：根據(jù)比例度=（e/(xmax-xmin）/ p/(pmax-pmin)）*100% 當輸出變化e=100時，其輸出變化P為 P=（e/(xmax-xmin）/ s/(pmax-pmin)）=(100/(1000-0)/(0.8/(20-4)=2mA第五章 執(zhí)行器一、基本要求1掌握控制閥的流量特性的意義，了解串聯(lián)管道中阻力比s和并聯(lián)管道中分流比x對流量特性的影響。2了解氣動薄膜控制閥的基本結(jié)構(gòu)、主要類型及使用場合。3理解氣動執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式及其選擇原則。二、常用概念1. 控制閥的理想流量特

28、性 : 在不考慮控制閥前后壓差變化時得到的流量特性。有快開，直線，等百分比，拋物線幾種2. 控制閥的實際流量特性 ：在實際生產(chǎn)中，控制閥前后壓差總是變化的，這時的流量特性串聯(lián)管道：阻力比s對流量特性的影響。并聯(lián)管道：分流比x對可調(diào)范圍的影響。三、問答題1. 什么是氣開式控制閥和氣關(guān)式控制閥？如何選擇？答：有壓力信號時閥關(guān)，無壓力信號時閥開的為氣關(guān)式，反之為氣開式。其選擇主要從工藝生產(chǎn)上安全要求出發(fā)。若閥處于打開位置時危害性小，選氣關(guān)式，反之選氣開式2. 執(zhí)行器在控制系統(tǒng)中有何作用？答：接收控制器送來的控制信號，改變被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內(nèi)3. 執(zhí)行器有哪

29、幾種?工業(yè)現(xiàn)場為什么大多數(shù)使用氣動執(zhí)行器？ 答：氣動，電動，液動。因為其結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠穩(wěn)定，輸出推力較大，維修方便，防火防爆而且價格較低4. 氣動執(zhí)行器主要有哪兩部分組成？各起什么作用？答：執(zhí)行機構(gòu)：推動裝置 控制機構(gòu)：控制工藝參數(shù)5. 氣動執(zhí)行機構(gòu)主要有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？各有什么特點？答:薄膜式：結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜活塞式：推力較大6. 何謂正作用執(zhí)行器？何謂反作用執(zhí)行器？答：當來自控制器或閥門定位器的信號壓力增大時，閥桿向下動作的叫正作用，反之叫反作用。7. 何謂控制閥的理想流量特性和工作流量特性？理想流量特性有哪幾種？答：理想流量特性：在不考慮控制閥前后壓差變化時得到的流量特性，有直線，

30、等百分比，拋物線及快開 工作流量特性：在實際生產(chǎn)中，控制閥前后壓差總是變化的，這時的流量特性稱為工作流量特性8. 什么叫氣動執(zhí)行器的氣開式與氣關(guān)式?其選擇原則是什么？ 答：有壓力信號時閥關(guān)，無壓力信號時閥開的為氣關(guān)式，反之為氣開式。其選擇主要從工藝生產(chǎn)上安全要求出發(fā)。若閥處于打開位置時危害性小，選氣關(guān)式，反之選氣開式四、填空題：1.被控介質(zhì)流過閥門的相對流量(Q/Qmax)與閥門相對開度(l/L)之間的關(guān)系，稱為調(diào)節(jié)閥的 流量 特性；若閥前后的壓差保持不變時，上述關(guān)系稱為_理想流量 特性；實際使用中，閥前后的壓差總是變化的，此時上述關(guān)系為_工作流量_ _ 特性。調(diào)節(jié)閥的流量特性有_ 直線 _、

31、_等百分比（對數(shù)）、_拋物線 _、和_快開 _。五、綜合題：1. 從保證控制質(zhì)量的角度，控制閥設(shè)計中應考慮哪幾個方面？答：結(jié)構(gòu)與特性的選擇氣開式與氣關(guān)式的選擇口徑的選擇第六章 簡單控制系統(tǒng)一、基本要求1了解簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成及作用。2掌握簡單控制系統(tǒng)中被控變量、操縱變量選擇的一般原則。3了解各種基本控制規(guī)律的特點及應用場合。4掌握控制器正、反作用確定的方法。5了解控制器參數(shù)工程整定的方法。二、常用概念1. 簡單控制系統(tǒng):由一個測量元件，變送器，一個控制器，一個控制閥和一個對象所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)2. 控制器的工程整定：確定最合適的控制器比例度，積分時間和微分時間。三、問答題1. 如何選

32、擇被控變量P1562. 如何選擇操縱變量？P1583. 造成控制系統(tǒng)滯后的原因有哪些？答:測量元件安裝位置，由現(xiàn)場測量變送裝置的信號傳送到控制室的控制器，由控制室的控制器的輸出控制信號傳送到現(xiàn)場執(zhí)行器所引起4. 控制器整定的任務是什么？常用整定方法有哪幾種？答：確定最合適的控制器比例度，積分時間和微分時間。有臨界比例度法，衰減曲線法，經(jīng)驗湊試法，5.為什么要考慮控制器的正、反作用？如何選擇？答：控制作用對被控變量的影響應與干擾作用對被控變量的影響相反，才能使被控變量值回復到給定值。控制器的正反作用是關(guān)系到控制系統(tǒng)能否正常運行與安全操作的重要問題。 6.被控對象、執(zhí)行器、控制器的正、反作用方向是

33、怎么規(guī)定的？被控對象：工藝機理執(zhí)行器：工藝安全條件控制器：對象，執(zhí)行器7.控制器參數(shù)整定的任務是什么？工程上常用的的控制器參數(shù)整定有哪幾種方法？答：確定最合適的控制器比例度，積分時間和微分時間。有臨界比例度法，衰減曲線法，經(jīng)驗湊試法，四、選擇題：1.在研究對象特性對選擇操縱變量影響中，下列哪個參數(shù)對控制質(zhì)量影響是可以忽略的（ D ）A、控制通道時間常數(shù) B、控制通道純滯后時間C、干擾通道的時間常數(shù)D、干擾通道的純滯后時間五、填空題：1.控制對象的干擾通道的動態(tài)特性對過渡過程的影響是：干擾通道的時間常數(shù)越大,干擾對被控變量的影響 緩慢 。若控制通道不存在純滯后，則干擾通道純滯后通常對調(diào)節(jié)質(zhì)量 無

34、影響 。 2.簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本特征是 單閉合回路 和 負反饋 。六、綜合題：1. 下圖為加熱爐裝置，工藝要求利用燃料量來控制爐出口介質(zhì)溫度t(簡單控制系統(tǒng))； 指出構(gòu)成控制系統(tǒng)時的被控變量、控制變量、干擾量是什么？ 在下圖中畫出控制流程圖； 選擇執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)類型以及控制器的作用方向； 畫出簡單控制系統(tǒng)方框圖； 簡單說明該系統(tǒng)克服干擾的過程（可設(shè)溫度t升高，分析調(diào)節(jié)動作過程）。 解：被控變量：出口介質(zhì)溫度，控制變量：燃料量，干擾量：進料流量和溫度、燃料壓力，爐的壓力和溫度以及環(huán)境溫度圖略執(zhí)行器選氣開類型，控制器選反作用方向圖略 干擾作用使溫度升高，測量值大于給定值，控制器輸入偏差增大，輸

35、出控制信號減少，氣開閥關(guān)小，燃料量減少，塔頂溫度下降，維持給定2. 工藝要求利用回流量來控制塔頂溫度t(簡單控制系統(tǒng))，為保證塔正常操作，回流量不允許中斷。 被控變量：塔頂溫度、操縱變量：回流量、主要干擾：進料流量和溫度、燃料壓力，回流的壓力和溫度以及環(huán)境溫度 等 畫出控制流程圖并確定執(zhí)行器類型；氣關(guān)式 選擇控制器的作用方向；反作用方向 畫出簡單控制系統(tǒng)方框圖； 簡單說明該系統(tǒng)克服干擾的過程（可設(shè)溫度t升高，分析控制動作過程）。 干擾作用使溫度升高，測量值大于給定值，控制器輸入偏差增大，輸出控制信號減少，氣關(guān)閥開大，回流量加大，塔頂溫度下降，維持給定 圖1 第七章 復雜控制系統(tǒng)一、基本要求1掌

36、握串級控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作過程、特點及應用場合；掌握串級控制系統(tǒng)中副變量的確定及主、副控制器正、反作用的選擇；了解串級控制系統(tǒng)中主、副控制器參數(shù)的工程整定方法。2熟悉設(shè)置均勻控制系統(tǒng)的目的及控制方案。3了解比值控制系統(tǒng)的各種類型；熟悉單閉環(huán)比值控制方案的結(jié)構(gòu)及特點。4熟悉前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點及應用場合。5理解連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點及控制方案；了解開關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)；了解積分飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生及防止方法。6理解分程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及應用場合。二、常用術(shù)語1. 軟保護：通過一個特定設(shè)定的自動選擇性控制系統(tǒng)，當生產(chǎn)短時間內(nèi)處于不正常情況時，即不使設(shè)備停車又起到對生產(chǎn)進行自動保護的目的 2.

37、硬保護：當生產(chǎn)達到安全極限時，有聲光報警，然后由操作工將控制器切換到手動處理，或通過連鎖保護實現(xiàn)自動停車三、問答題1. 試述串級控制系統(tǒng)的特點及其使用條件。2. 串級控制系統(tǒng)中主、副變量應如何選擇？3. 簡述均勻控制的目的及控制方案。方案：簡單均勻控制和串級均勻控制 目的：為了協(xié)調(diào)液位與排出流量之間的關(guān)系，允許它們都在各自許可范圍內(nèi)做緩慢變化4. 簡述比值控制的目的及控制方案。方案：開環(huán)，單閉環(huán)，雙閉環(huán)，變比值控制系統(tǒng)目的：實現(xiàn)副流量與主流量成一定比值關(guān)系5. 選擇性控制系統(tǒng)按處理方法不同可以分為哪幾類？答：開關(guān)型，連續(xù)型，混合型6. 試述分程控制的目的及其適用范圍。目的：一臺控制器的輸出控制兩臺或以上的控制閥，由每一段信號去控制一臺控制閥，分段控制。范圍：1）用于擴大控制閥的可調(diào)范圍，改善控制品質(zhì) 2）用于控制兩種不同介質(zhì)，以滿足工藝生產(chǎn)的要求 3）用于生產(chǎn)安全防護措施四、選擇題：1、串級控制系統(tǒng)的副