2022年過(guò)程控制答案1

1、過(guò)程控制課后習(xí)題答案第 1 頁(yè) 共 9 頁(yè)1-1 試述熱電偶的測(cè)溫原理，工業(yè)上常用的測(cè)溫?zé)犭娕加心膸追N？什么熱電偶的分度號(hào)？在什么情況下要使用補(bǔ)償導(dǎo)線？答： a、當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路時(shí)，若兩個(gè)接點(diǎn)溫度不痛，回路中就會(huì)出現(xiàn)熱電動(dòng)勢(shì)，并產(chǎn)生電流。 b、鉑極其合金，鎳鉻-鎳硅，鎳鉻 -康銅，銅 -康銅。 c、 分度號(hào)是用來(lái)反應(yīng)溫度傳感器在測(cè)量溫度范圍內(nèi)溫度變化為傳感器電壓或電阻值變化的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列。 d、在電路中引入一個(gè)隨冷端溫度變化的附加電動(dòng)勢(shì)時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)償冷端溫度變化，以保證測(cè)量精度，為了節(jié)約，作為熱偶絲在低溫區(qū)的替代品。1-2 熱電阻測(cè)溫有什么特點(diǎn)？為什么熱電阻要用三線接法？答：a

2、、在-200 到+500 攝氏度范圍內(nèi)精度高，性能穩(wěn)定可靠， 不需要冷端溫度補(bǔ)償,測(cè)溫范圍比熱電偶低，存在非線性。b、連接導(dǎo)線為銅線，環(huán)境溫度變化，則阻值變，若采用平衡電橋三線連接，連線r 使橋路電阻變化相同，則橋路的輸出不變，即確保檢流計(jì)的輸出為被測(cè)溫度的輸出。1-3 說(shuō)明熱電偶溫度變送器的基本結(jié)構(gòu)，工作原理以及實(shí)現(xiàn)冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?。在什么情況下要做零點(diǎn)遷移？答： a、結(jié)構(gòu)：其核心是一個(gè)直流低電平電壓-電流變換器，大體上都可分為輸入電路、放大電路及反饋電路三部分。b、工作原理：應(yīng)用溫度傳感器進(jìn)行溫度檢測(cè)其溫度傳感器通常為熱電阻，熱敏電阻集成溫度傳感器、 半導(dǎo)體溫度傳感器等，然后通過(guò)轉(zhuǎn)換電路

3、將溫度傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換為變準(zhǔn)電流信號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)。c、由銅絲繞制的電阻rcu 安裝在熱電偶的冷端接線處，當(dāng)冷端溫度變化時(shí)，利用銅絲電阻隨溫度變化的特性，向熱電偶補(bǔ)充一個(gè)有冷端溫度決定的電動(dòng)勢(shì)作為補(bǔ)償。橋路左臂由穩(wěn)壓電壓電源vz（約 5v）和高電阻r1（約 10k 歐）建立的恒值電流i2 流過(guò)銅電阻rcu，在 rcu上產(chǎn)生一個(gè)電壓，此電壓與熱電動(dòng)勢(shì)et串聯(lián)相接。當(dāng)溫度補(bǔ)償升高時(shí)，熱電動(dòng)勢(shì)et 下降，但由于 rcu增值， 在 rcu兩端的電壓增加，只要銅電阻的大小選擇適當(dāng)，便可得到滿意的補(bǔ)償。d、當(dāng)變送器輸出信號(hào)ymin 下限值（即標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)下限值）與測(cè)量范圍的下限值不相對(duì)應(yīng)時(shí)要進(jìn)行零點(diǎn)遷移。

4、1-5 力平衡式壓力變換器是怎樣工作的？為什么它能不受彈性元件剛度變化的影響？答：a、被測(cè)壓力p經(jīng)波紋管轉(zhuǎn)化為力fi作用于杠桿左端a 點(diǎn)，使杠桿繞支點(diǎn)o 做逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，稍一偏轉(zhuǎn)， 位于杠桿右端的位移檢測(cè)元件便有感覺(jué)，使電子放大器產(chǎn)生一定的輸出電流i。此電流通過(guò)反饋線圈和變送器的負(fù)載，并與永久磁鐵作用產(chǎn)生一定的電磁力，使杠桿b點(diǎn)受到反饋力ff，形成一個(gè)使杠桿做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的反力矩。由于位移檢測(cè)放大器極其靈敏，杠桿實(shí)際上只要產(chǎn)生極微小的位移，放大器便有足夠的輸出電流，形成反力矩與作用力矩平衡。 b、因?yàn)檫@里的平衡狀態(tài)不是靠彈性元件的彈性反力來(lái)建立的，當(dāng)位移檢測(cè)放大器非常靈敏時(shí)， 杠桿的位移量非常小，

5、若整個(gè)彈性系統(tǒng)的剛度設(shè)計(jì)的很小，那么彈性反力在平衡狀態(tài)的建立中無(wú)足輕重，可以忽略不計(jì)。1-7 試述節(jié)流式、容積式、渦流式、電磁式、漩渦式流量測(cè)量?jī)x表的工作原理，精度范圍及使用特點(diǎn)。答： a、節(jié)流式工作原理：根據(jù)流體對(duì)節(jié)流元件的推力或在節(jié)流元件前后形成的壓差等可以測(cè)定流量的大小。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - -過(guò)程控制課后習(xí)題答案第 2 頁(yè)

6、 共 9 頁(yè)差壓流量計(jì)：根據(jù)節(jié)流元件前后的壓差測(cè)流量。精度：正負(fù)0.5%到 1% 使用特點(diǎn)：保證節(jié)流元件前后有足夠長(zhǎng)直管段靶式流量計(jì)：使用懸在管道中央的靶作為節(jié)流元件精度： 2%到 3%使用特點(diǎn)：可用于測(cè)量懸浮物，沉淀物的流體流量轉(zhuǎn)子流量計(jì)：以一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子作為節(jié)流元件使用特點(diǎn)：可從轉(zhuǎn)子的平衡位置高低，直接讀出流量數(shù)值b、容積式工作原理：直接安裝固定的容積來(lái)計(jì)量流體。精度：可達(dá)2%較差時(shí)亦可保證0.5%1%使用特點(diǎn)：適用于高黏度流體的測(cè)量c、渦輪式工作原理：利用導(dǎo)流器保證流體沿軸向推動(dòng)渦輪，并且根據(jù)磁阻變化產(chǎn)生脈沖的輸出。精度： 0.25%1%使用特點(diǎn)：只能在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)保證測(cè)量精度

7、。由于有轉(zhuǎn)子，易被流體中的顆粒及污物堵住，只能用于清潔流體的流量測(cè)量。d、電磁式工作原理：以電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ)，在管道兩側(cè)安放磁鐵，以流動(dòng)的液體當(dāng)作切割磁力線的導(dǎo)體，由產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)測(cè)管內(nèi)液體的流量。精度： 0.5%1%使用特點(diǎn)：只能測(cè)導(dǎo)電液體的流量e、漩渦式工作原理：根據(jù)漩渦產(chǎn)生的頻率與流量的關(guān)系測(cè)定流量精度：正負(fù)0.2%正負(fù) 1%使用特點(diǎn)：量程比達(dá)到30:1，可測(cè)液體和氣體。2-3 pid調(diào)節(jié)器中，比例度p，積分時(shí)間常數(shù)ti,微分時(shí)間常數(shù)td,積分增益ki,微分增益kd分別有什么含義？在調(diào)節(jié)器動(dòng)作過(guò)程中分別產(chǎn)生什么影響？若令ti 取，td 取 0，分別代表調(diào)節(jié)器處于什么狀態(tài)？答： 1 在

8、比例積分運(yùn)算電路中，ri,ci 組成輸入電路，cm為反饋元件1）比例度 p=cm/cix100% 表示在只有比例作用的情況下，能使輸出量做滿量程變化的輸入量變化的百分?jǐn)?shù)。2）積分時(shí)間ti=rici ti 愈小，由積分作用產(chǎn)生一個(gè)比例調(diào)節(jié)效果的時(shí)間愈短，積分作用愈強(qiáng)。 ti 越大，積分作用越弱。3）積分增益ki=cm/cixa a 為放大器增益，ki 越大，調(diào)節(jié)靜差越小。比例微分運(yùn)算電路中，由rd cd 及分壓器構(gòu)成無(wú)源比例微分電路4）kd 為比例微分調(diào)節(jié)器輸出地最大跳變值與單純由比例作用產(chǎn)生的輸出變化值之比。5）微分時(shí)間td=kdrdcd2,ti取無(wú)窮時(shí)，調(diào)節(jié)器處于pd狀態(tài)。 td 取零時(shí)調(diào)節(jié)

9、器處于pi 狀態(tài)。2-4 什么是 pid 調(diào)節(jié)器的干擾系數(shù)答： 用 pi ，pd串聯(lián)運(yùn)算獲得pid 調(diào)節(jié)規(guī)律時(shí)，在整定參數(shù)上存在相互干擾的現(xiàn)象，常用干擾系數(shù) f=1+td/ti 表示精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - -過(guò)程控制課后習(xí)題答案第 3 頁(yè) 共 9 頁(yè)2-5 調(diào)節(jié)器為什么必須有自動(dòng)/手動(dòng)切換電路？怎樣才能做到自動(dòng)/手動(dòng)雙向無(wú)擾切換？為

10、了適應(yīng)工藝過(guò)程啟動(dòng)、停車(chē)或發(fā)生事故等情況，調(diào)節(jié)器除需要 “自動(dòng)調(diào)節(jié)” 的工作狀態(tài)外，還需要在特殊情況時(shí)能由操作人員切除pid運(yùn)算電路， 直接根據(jù)儀表指示做出判斷，操縱調(diào)節(jié)器輸出的“手動(dòng)”工作狀態(tài)。在 ddz-iii 型調(diào)節(jié)器中，自動(dòng)和手動(dòng)之間的平滑無(wú)擾切換是由比例積分運(yùn)算器上的開(kāi)關(guān)s1實(shí)現(xiàn)的，如下圖所示其中開(kāi)關(guān)接點(diǎn)“a”為自動(dòng)調(diào)節(jié)；“m”為軟手動(dòng)操作；“h”為硬手動(dòng)操作。切換分析：“a” “ m”為保持，無(wú)擾切換。“m” “ a”：s1、2 在 m，s2 把 ci 接vb，vo2 以 10v 起對(duì) ci 充電，但 ci 右端電位被鉗位不變（10v）， a3 的v-v+ =10v， 當(dāng) “m”

11、“a” ， 兩點(diǎn)電位幾乎相等， 所以為無(wú)擾切換?！癿” “ h”：斷開(kāi)前，必然先斷開(kāi)s4，m 為保持。切換后，接入“h”，v-與 rh的電位相同時(shí)， 則為無(wú)擾切換， 所以切換前應(yīng)平衡rph ，有條件無(wú)擾切換?！癶 “”m “： 切換后，s41s44瞬間是斷開(kāi)的， cm 和 v-為保持狀態(tài)，所以為無(wú)擾切換。2-7什么是調(diào)節(jié)器的正反作用？調(diào)節(jié)器的輸入電路為什么要采取差動(dòng)輸入方式？輸出電路是怎樣將輸出電壓轉(zhuǎn)換成4-20ma 電流的？（1）測(cè)量值增加(偏差信號(hào)e 減少 )，調(diào)節(jié)器輸出增加，則調(diào)節(jié)器靜態(tài)放大放大系數(shù)為負(fù)，kc為負(fù)值，稱(chēng)正作用調(diào)節(jié)器；反之，測(cè)量值增加（偏差減?。?，調(diào)節(jié)器輸出減小，則調(diào)節(jié)器靜

12、態(tài)放大系數(shù)為正，kc為正值，稱(chēng)反作用調(diào)節(jié)器。（2）由于所有的儀表都用同一個(gè)電源供電，在公共電源地線上難免出現(xiàn)電壓降，為了避免這些壓降帶來(lái)誤差，輸入電路需要采用差動(dòng)輸入方式。（3）調(diào)節(jié)器的輸出電路是一個(gè)電壓-電流轉(zhuǎn)換器，它將pid 電路在1-5v 間變化的輸出電壓轉(zhuǎn)換為 4-20ma 的電流，輸出電路實(shí)際就是一個(gè)比例運(yùn)算器，通過(guò)強(qiáng)烈的電流負(fù)反饋使輸出電流保持在4-20ma，輸出電路的電路圖如下：其中經(jīng)過(guò)運(yùn)算得出取 rf=62.5 ，則當(dāng) v03=1-5v 時(shí)，輸出電流為4-20ma。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁(yè)，共 9 頁(yè) -

13、 - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - -過(guò)程控制課后習(xí)題答案第 4 頁(yè) 共 9 頁(yè)3-2 集散控制系統(tǒng)中，哪些功能是集中的？哪些功能是分散的？這樣的設(shè)計(jì)有何優(yōu)點(diǎn)？答：操作監(jiān)視與管理為集中，控制功能為分散。優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)放系統(tǒng)：互操作、可移植等分級(jí)遞階控制：垂直方向和水平方向分級(jí)分散控制：危險(xiǎn)分散自制和協(xié)調(diào)：相對(duì)獨(dú)立集中管理：管控一體化等3-6 什么是“現(xiàn)場(chǎng)總線”，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)與集散控制系統(tǒng)相比，有哪些優(yōu)點(diǎn)？答: 現(xiàn)場(chǎng)總線（ fieldbus）是連接智能測(cè)量與控

14、制設(shè)備的全數(shù)字式、雙向傳輸、具有多節(jié)點(diǎn)分支結(jié)構(gòu)的通信鏈路，它是用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的許多局域網(wǎng)之一。優(yōu)點(diǎn)： 1. 可以在現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)成完整的基本控制系統(tǒng)；2. 可以與多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備互換信息；3.可以很方便地構(gòu)成復(fù)雜的過(guò)程控制系統(tǒng)4 與集散控制系統(tǒng)相比，具有控制功能更加分散，智能化與功能自治性更高、系統(tǒng)的構(gòu)成更加靈活、可擴(kuò)展性與可互換性更強(qiáng)、可靠性與可維護(hù)性更好等諸多優(yōu)點(diǎn)。4- 3 什么是調(diào)節(jié)閥的固有流量特性和工作流量特性？為什么流量特性的選擇對(duì)控制系統(tǒng)的工作至關(guān)重要？答：在調(diào)節(jié)閥前后壓差固定的情況下得出的流量特性稱(chēng)為固有流量特性，也叫理想流量特性。在各種具體的使用條件下，閥芯位移對(duì)流量的控制特性，稱(chēng)

15、為工作流量特性。從自動(dòng)控制的角度看， 調(diào)節(jié)閥一個(gè)最重要的特性是他的流量特性，即調(diào)節(jié)閥閥芯位移與流量之間的關(guān)系，值得指出調(diào)節(jié)閥的特性對(duì)整個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)有很大的影響4-4 為什么合理選擇調(diào)節(jié)閥的口徑，也就是合理確定調(diào)節(jié)閥的流通能力c 非常重要？答：在控制系統(tǒng)中，為保證工藝操作的正常進(jìn)行，必須根據(jù)工藝要求，準(zhǔn)確計(jì)算閥門(mén)的流通能力， 合理選擇調(diào)節(jié)閥的尺寸。如果調(diào)節(jié)閥的口徑選的太大，將是閥門(mén)經(jīng)常工作在小開(kāi)度位置，造成調(diào)節(jié)質(zhì)量不好。如果口徑選的太小，閥門(mén)完全打開(kāi)也不能滿足最大流量的需要，就難以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。4-5 電-氣閥門(mén)定位器（含電-氣轉(zhuǎn)換器和閥門(mén)定位器）是怎樣工作的？它們起什么作用？

16、答:由電動(dòng)調(diào)節(jié)器送來(lái)的電流i 通入線圈，該線圈能在永久磁鐵的氣隙中自由地上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)輸入電流i 增大時(shí)，線圈與磁鐵產(chǎn)生的吸引增大，使杠桿作逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，并帶動(dòng)安裝在杠桿上的擋板靠近噴嘴，改變噴嘴和擋板之間的間隙使氣動(dòng)執(zhí)行器能夠接收電動(dòng)調(diào)節(jié)器的命令，必須把調(diào)節(jié)器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為20100kpa的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。4- 8 防爆柵的基本結(jié)構(gòu)是什么？它是怎樣實(shí)現(xiàn)限壓限流的？分齊納式和隔離式兩種精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - -

17、 - - - - - - - 第 4 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - -過(guò)程控制課后習(xí)題答案第 5 頁(yè) 共 9 頁(yè)齊納式安全柵電路中采用快速熔斷器、限流電阻或限壓二極管以對(duì)輸入的電能量進(jìn)行限制，從而保證輸出到危險(xiǎn)區(qū)的能量。它的原理簡(jiǎn)單、電路實(shí)現(xiàn)容易，價(jià)格低廉，但因由于其自身原理的缺陷使其應(yīng)用中的可靠性受到很大影響，并限制了其應(yīng)用范圍，其原因如下：1、 安裝位置必須有非常可靠的接地系統(tǒng)，并且該齊納式安全柵的接地電阻必須小于1，否則便失去防爆安全保護(hù)性能，顯然這樣的要求是十分的苛刻并在實(shí)際工程應(yīng)用中難以保證。2、 要求來(lái)自危險(xiǎn)區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)儀表必須是隔離型，否則通過(guò)齊納式安全柵的接地端子

18、與大地相接后信號(hào)無(wú)法正確傳送，并且由于信號(hào)接地，直接降低信號(hào)抗干擾能力，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。3、 齊納式安全柵對(duì)電源影響較大，同時(shí)也易因電源的波動(dòng)而造成齊納式安全柵的損壞。4、 由于齊納式安全柵的電路原理需要吸收輸入回路的能量，所以易造成輸出不穩(wěn)定。隔離式安全柵采用了將輸入、 輸出以及電源三方之間相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu)，同時(shí)符合本安型限制能量的要求。 與齊納式安全相比，雖然價(jià)格較貴， 但它性能上的突出優(yōu)點(diǎn)卻為用戶應(yīng)用帶來(lái)了更大的受益：1.由于采用了三方隔離方式，因此無(wú)需系統(tǒng)接地線路，給設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)極大方便。2.對(duì)危險(xiǎn)區(qū)的儀表要求大幅度降低，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需采用隔離式的儀表。3.由于信號(hào)線路無(wú)需共地，

19、使得檢測(cè)和控制回路信號(hào)的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強(qiáng)，從而提高了整個(gè)習(xí)題可靠性4.隔離式安全柵具備更強(qiáng)的輸入信號(hào)處理能力，能夠接受并處理、熱電阻、頻率等信號(hào)，這是齊納式安全柵所無(wú)法做到的。5.隔離式安全柵可輸出兩路相互隔離的信號(hào)，以提供給使用同一信號(hào)源的兩臺(tái)設(shè)備使用，并保證兩設(shè)備信號(hào)不互相干擾，同時(shí)提高所連接設(shè)備相互之間的電氣安全絕緣性能。因此， 對(duì)比齊納式和隔離式安全柵的特點(diǎn)和性能后可以看出，隔離式安全柵有著突出的優(yōu)點(diǎn)和更為廣泛用途，雖然其價(jià)格略高于齊納式安全柵，但從設(shè)計(jì)、施工安裝、調(diào)試及維護(hù)成本來(lái)考慮， 其綜合成本可能反而低于齊納式安全柵。在要求較高的工程現(xiàn)場(chǎng)幾乎無(wú)一例外地采用了隔離式安全柵

20、作為主要本安防爆儀表，隔離式安全柵已逐漸取代了齊納式安全柵，在安全防爆領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用. 5- 1.為什么說(shuō)研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)比研究其靜態(tài)更為重要？答: 再連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，最基本的關(guān)系是物料平衡和能量平衡，在靜態(tài)條件下，單位時(shí)間流圖對(duì)象的物料或能量等于從系統(tǒng)中流出的物料或能量，然而，對(duì)象的動(dòng)特性是研究參數(shù)隨時(shí)間而變化的規(guī)律，在動(dòng)態(tài)條件下， 物料平衡和能量平衡的關(guān)系是：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)進(jìn)入系統(tǒng)的物料（或能量）之差等于系統(tǒng)內(nèi)物料（或能量）儲(chǔ)存量的變化率5-3 測(cè)定對(duì)象動(dòng)特性飛升曲線的方法及注意要點(diǎn)。答：飛升特性是指輸入為階越函數(shù)時(shí)的輸出量變化曲線。采用時(shí)域方法， 輸入量作階越變化， 測(cè)繪輸出

21、量隨時(shí)間變化曲線就得到飛升特性。實(shí)驗(yàn)時(shí)， 可以讓對(duì)象在某一穩(wěn)態(tài)下穩(wěn)定一段時(shí)間后，快速的改變它的輸入量，是對(duì)象達(dá)到另一穩(wěn)定狀態(tài)。注意要點(diǎn)：采取措施防止其他干擾的發(fā)生，否則將影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。為克服其他干擾影響，同一飛升曲線應(yīng)重復(fù)測(cè)試兩三次。求出其中合理部分的平均值，據(jù)此平均曲線來(lái)分析對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。需特別注意被調(diào)量離開(kāi)起始點(diǎn)狀態(tài)時(shí)的情況，應(yīng)準(zhǔn)確記錄加入階越作用的計(jì)時(shí)起點(diǎn)，以便計(jì)算對(duì)象滯后的大小。5-8 為什么要用閉路測(cè)定對(duì)象的頻率特性？精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇

22、p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - -過(guò)程控制課后習(xí)題答案第 6 頁(yè) 共 9 頁(yè)答：因?yàn)檎也ǚ椒ê皖l率特性相關(guān)測(cè)試法都是在開(kāi)路狀態(tài)下輸入周期信號(hào)x(t)，測(cè)定其輸出 y(t)，這種測(cè)定方法的缺點(diǎn)是，被調(diào)量y(t)的震蕩中線零點(diǎn)的漂移不能消除，誤差大，因而不能長(zhǎng)期進(jìn)行試驗(yàn)。另外，它要求輸入的振幅不能太大，以免增大非線性的影響，降低測(cè)定頻率特性的精度。采用閉路系統(tǒng)則可以避免上述缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：精度高：削弱了對(duì)象的零漂。減少了開(kāi)路測(cè)定時(shí)的非線性環(huán)節(jié)所引起的誤差。安全： 調(diào)節(jié)器串接在系統(tǒng)中，即使突然有干擾加入，也不會(huì)

23、產(chǎn)生過(guò)大的偏差而發(fā)生事故。此外，這種方法可以對(duì)自衡特性對(duì)象進(jìn)行頻率特性的測(cè)定，也可以同時(shí)測(cè)得調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)特性。6-4. 何謂單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)？單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)適用于哪些場(chǎng)合？答：?jiǎn)位芈氛{(diào)節(jié)系統(tǒng)，一般指在一個(gè)調(diào)節(jié)對(duì)象上用一個(gè)調(diào)節(jié)器來(lái)保持一個(gè)參數(shù)恒定，而調(diào)節(jié)器只接收一個(gè)測(cè)量信號(hào)，其輸出也只是控制一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在一般連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以滿足大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)的要求，因此它的用量很大。只有在單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能滿足生產(chǎn)的更高要求的情況下，才用復(fù)雜的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。6-5. 試分析對(duì)象的干擾通道和控制通道特性對(duì)控制性能的影響？答：干擾通道的放大系數(shù)kf 影響著干擾加在系統(tǒng)上的幅值。若調(diào)節(jié)系統(tǒng)是有差系統(tǒng)，則

24、干擾通道，控制系統(tǒng)的靜差也愈大。干擾通道時(shí)間常數(shù)tf 的影響， 如果干擾通道是一階慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)為tf1 ，則階躍干擾通過(guò)慣性環(huán)節(jié)，其過(guò)渡過(guò)程的動(dòng)態(tài)分量被濾波而幅值減小了，這樣一來(lái)，使控制過(guò)程最大偏差隨著tf1 的增大而減小，從而提高了調(diào)節(jié)質(zhì)量。當(dāng)干擾作用點(diǎn)的位置離測(cè)量點(diǎn)近，則動(dòng)態(tài)偏差大；反之，干擾離測(cè)量點(diǎn)遠(yuǎn)，則動(dòng)態(tài)偏差小，調(diào)節(jié)質(zhì)量高。6-6. 穩(wěn)定邊界法又稱(chēng)臨界比例度法，即在生產(chǎn)工藝容許的情況下，用試驗(yàn)方法找出。當(dāng)一個(gè)比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)的被調(diào)量作等幅振蕩時(shí)，按經(jīng)驗(yàn)公式求出調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)。反應(yīng)曲線法，用反應(yīng)曲線法整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)應(yīng)先測(cè)定對(duì)象的動(dòng)特性，即對(duì)象輸入量作單位階躍變化時(shí)被調(diào)量的反應(yīng)曲

25、線，亦即飛升特性，根據(jù)飛升特性曲線定出幾個(gè)能代表該調(diào)節(jié)對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)，然后可直接按這個(gè)數(shù)據(jù)定出調(diào)節(jié)器最佳整定參數(shù)。衰減曲線法，是在總結(jié)“穩(wěn)定邊界法”和其他一些方法的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)得出來(lái)的。反應(yīng)曲線法的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)行飛升特性實(shí)驗(yàn)比其他兩種方法的實(shí)驗(yàn)容易掌握，做實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間比其他方法短些；缺點(diǎn)是在實(shí)際生產(chǎn)中做飛升曲線試驗(yàn)，往往不太容易。這個(gè)方法適用于被調(diào)量允許變化較大的對(duì)象。穩(wěn)定邊界法的優(yōu)點(diǎn)是，在穩(wěn)定邊界的條件下，調(diào)節(jié)器的比例度p 較小，動(dòng)作很快，結(jié)果被調(diào)量的波動(dòng)幅度很小，一般生產(chǎn)過(guò)程是允許的；缺點(diǎn)是，對(duì)于比例度特別小的系統(tǒng)和調(diào)節(jié)對(duì)象 /t 值很大、時(shí)間常數(shù)t 也很大的系統(tǒng)不適用。該方法適用

26、于一般的流量、壓力、液面和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - -過(guò)程控制課后習(xí)題答案第 7 頁(yè) 共 9 頁(yè)衰減曲線法的優(yōu)點(diǎn)是， 被調(diào)量偏離工作點(diǎn)不大，也不需要把調(diào)節(jié)系統(tǒng)推進(jìn)到穩(wěn)定的邊界，因而比較安全，且容易掌握，能適用于各種類(lèi)型的調(diào)節(jié)系統(tǒng)；缺點(diǎn)是，整個(gè)實(shí)驗(yàn)很浪費(fèi)時(shí)間。7-6 前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)有哪些典型的結(jié)構(gòu)形式？什么是靜態(tài)前饋和動(dòng)態(tài)前

27、饋？答：典型結(jié)構(gòu)形式1 靜態(tài)前饋 2 前饋反饋控制系統(tǒng)3 前饋串級(jí)控制系統(tǒng)73、 簡(jiǎn)述串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則答：、主被控參數(shù)和主回路的選擇主參數(shù)：主回路設(shè)計(jì)與單回路設(shè)計(jì)基本相同。凡直接或間接反映生產(chǎn)過(guò)程的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量、并可測(cè)量的參數(shù)作為主被控參數(shù)，所構(gòu)成的回路為主回路。、 副被控參數(shù)的選擇和副回路設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)的所有優(yōu)點(diǎn)是該系統(tǒng)具有副回路，因此副回路設(shè)計(jì)尤為重要。副被控參數(shù)的選擇應(yīng)使副回路的時(shí)間常數(shù)、純滯后小， 以保證控制通道短和快速性，副被控參數(shù)須對(duì)住被控參數(shù)有足夠的靈敏度，控制參數(shù)應(yīng)對(duì)副被控參數(shù)影響快。副回路必須包括生產(chǎn)過(guò)程中變化劇烈、頻繁、幅度大的干擾，并且盡可能多的干擾，使得干擾被

28、盡快的消除。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - -過(guò)程控制課后習(xí)題答案第 8 頁(yè) 共 9 頁(yè)應(yīng)使主、副回路的時(shí)間常數(shù)匹配，一般t01/t02=310 ，既時(shí)間常數(shù)錯(cuò)開(kāi)，有利于動(dòng)態(tài)指標(biāo)。74、串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器選型及兩種參數(shù)整定方法。答：選型：主調(diào)節(jié)器：主被控參數(shù)要求嚴(yán)格，選擇pi、pid。副調(diào)節(jié)器：保證調(diào)節(jié)的快速性，可以有誤差，所以選擇p 即

29、可。若選擇pd ，因副回路包含劇烈擾動(dòng)，容易使得調(diào)節(jié)閥動(dòng)作過(guò)大，對(duì)調(diào)節(jié)反而不利。參數(shù)整定方法：（1）在通常情況下， 副環(huán)的對(duì)象時(shí)間常數(shù)較小，而副環(huán)以外的那一部分對(duì)象特性的時(shí)間常數(shù)和滯后都較大。主副環(huán)的波動(dòng)頻率相當(dāng)較大，可以按以下方法整定。整定時(shí)先切除主調(diào)節(jié)器，使主環(huán)處于在開(kāi)路的情況下，按通常的方法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)。然后再投入副調(diào)節(jié)器的情況下，把副環(huán)看做弱阻尼的二階環(huán)節(jié)等效對(duì)象，再加上副環(huán)外的部分對(duì)象，按通常方法整定主調(diào)節(jié)參數(shù)。（2）當(dāng)由副環(huán)分割的兩部分對(duì)象的時(shí)間常數(shù)和滯后大致相等，主、副環(huán)的頻率比較接近時(shí)，它們之間的影響就大了。在這種情況下，就需要在主、副環(huán)之間反復(fù)進(jìn)行湊試，才能達(dá)到最佳整定。此

30、時(shí)采用串級(jí)調(diào)節(jié)器的“ 二步整定法 ” 。在主環(huán)閉合的情況下，將主調(diào)節(jié)器的比例帶p1 放在 100% 處，用 “ 衰減曲線法 ” 整定副回路，求出副回路在衰減率=0.750.9時(shí)副調(diào)節(jié)器的比例度p2 值。將副調(diào)節(jié)器置于這一求得的比例度上，把副回路視為調(diào)解系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分，用同樣的方法，求出主回路在=0.750.9 的衰減過(guò)程的主調(diào)節(jié)器比例度p1s 和被調(diào)量y1 在出現(xiàn)第一個(gè)高峰時(shí)的時(shí)間tr。然后根據(jù)p1s 、tr 按經(jīng)驗(yàn)公式， 求出主調(diào)節(jié)器的參數(shù)。按“ 先副環(huán)后主環(huán) ” 的原則，先放上副調(diào)節(jié)器參數(shù)，后放上主調(diào)節(jié)器參數(shù)。7-11 復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)選擇的原理是什么？在選擇調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)時(shí)

31、，假設(shè)系統(tǒng)只按被調(diào)量的偏差控制，不考慮擾動(dòng)引入到系統(tǒng)中的附加作用。 這樣可以用第六章介紹的方法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)，同時(shí)還可以球的這是閉環(huán)系統(tǒng)的共振頻率8-4: 什么叫正耦合和負(fù)耦合？答; 正耦合：在相對(duì)增益陣列中所有元素為正時(shí)，稱(chēng)之為正耦合負(fù)耦合：在相對(duì)增益陣中只要有一元素為負(fù)，稱(chēng)之為負(fù)耦合8-6 ：解耦控制在工程實(shí)施過(guò)程中需要注意哪些問(wèn)題？什么叫做部分解耦？它有什么特點(diǎn)？答：需要注意的問(wèn)題：（1）穩(wěn)定性問(wèn)題（2）部分耦合部分耦合：指在復(fù)雜的耦合過(guò)程中，只對(duì)部分耦合進(jìn)行解耦，而忽略另一部分耦合。特點(diǎn)：部分耦合過(guò)程的控制性能會(huì)優(yōu)于不解偶過(guò)程而比完全解耦過(guò)程要差。相應(yīng)的部分解耦的補(bǔ)償器也比較簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易。因此在相當(dāng)多的過(guò)程中得到有效的應(yīng)用。8-7 什么是推理控制？推理控制的應(yīng)用背景是什么？（1）推斷控制是指利用數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)反饋控制或?qū)⒉豢蓽y(cè)的由可測(cè)輸出變量將不可測(cè)的被控過(guò)程的輸出變量推算出來(lái)，以擾動(dòng)推算出來(lái)，以實(shí)現(xiàn)前饋控制的一種控制系統(tǒng)。（2）應(yīng)用背景：前饋控制系統(tǒng)能有效地克服過(guò)程可測(cè)擾動(dòng)對(duì)輸出的影響，但在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中， 常常存在這樣的一些情況，即被