過程裝備控制技術(shù)及應用復習題

1、 第一章1.簡述被控對象、被控變量、操縱變量、擾動(干擾)量、設定(給定)值和偏差的含義? 答:自動控制系統(tǒng)中常用的幾個術(shù)語其含義是:被控對象：自動控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、設備或機器等。被控變量：被控對象內(nèi)要求保持設定數(shù)值的工藝參數(shù)。操縱變量：受控制器操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持設定值的物料量或能量。 擾動量：除操縱變量外，作用于被控對象并引起被控變量變化的因素。設定值：被控變量的預定值。偏差：被控變量的設定值與實際值之差。 3.自動控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成?各部分的作用是什么?答：自動控制系統(tǒng)主要由兩大部分組成。一部分是起控制作用的全套自動化裝置，對于常規(guī)儀表

2、來說，它包括檢測元件及變送器、控制器、執(zhí)行器等;另一部分是受自動化裝置控制的被控對象。在自動控制系統(tǒng)中，檢測元件及變送器用來感受被控變量的變化并將它轉(zhuǎn)換成一種特定的信號（如氣壓信號或電壓、電流信號等)?？刂破鲗z測元件及變送器送來的測量信號與工藝上需要保持的設定值信號進行比較得出偏差，根據(jù)偏差的大小及變化趨勢，按預先設計好的控制規(guī)律進行運算后，將運算結(jié)果用特定的信號(如氣壓信號或電流信號)發(fā)送給執(zhí)行器。執(zhí)行器能自動地根據(jù)控制器送來的信號值相應地改變流入(或流出)被控變量的物料量或能量，克服擾動的影響，最終實現(xiàn)控制要求。4。什么是自動控制系統(tǒng)的過渡過程?在階躍擾動作用下，其過渡過程有哪些基本形式

3、?哪些過渡過程能基本滿足控制要求?答:把系統(tǒng)從一個平衡狀態(tài)進入另一個平衡狀態(tài)之間的過程稱為系統(tǒng)的過渡過程。過渡過程中被控變量的變化情況與干擾的形式有關(guān)。在階躍擾動作用下，其過渡過程曲線有以下幾種形式。發(fā)散振蕩過程如圖1-3 (a)所示。它表明當系統(tǒng)受到擾動作用后。被控變量上下波動，且波動幅度逐漸增大，即被控變量偏離設定值越來越遠，以至超越工藝允許范圍。非振蕩發(fā)散過程如圖1-3 (b)所示。它表明當系統(tǒng)受到擾動作用后，被控變量在設定值的某一倆作非振蕩變化，且偏離設定值越來越遠，以至超越工藝允許范圍。等幅振蕩過程如圖1-3(c)所示。它表明當系統(tǒng)受到擾動作用后，被控變量作上下振幅恒定的振蕩，即被控

4、變量在設定值的某一范圍內(nèi)來回波動，而不能穩(wěn)定下來。衰減振蕩過程如圖1-3(d)所示。它表明當系統(tǒng)受到擾動作用后，被控變量上下波動，且波動幅度逐漸減小，經(jīng)過一段時間最終能穩(wěn)定下來。非振蕩衰減過程如圖1-3(e)所示。它表明當系統(tǒng)受到擾動作用后，被控變量在給定值的某一側(cè)作緩慢變化，沒有上下波動，經(jīng)過一段時間最終能穩(wěn)定下來。在上述五種過渡過程形式中，非振蕩衰減過程和衰減振蕩過程是穩(wěn)定過程。能墓本滿足控制要求。但由于非振蕩衰減過程中被控變量達到新的穩(wěn)態(tài)值的進程過于緩慢，致使被控變量長時間偏離給定值，所以一般不采用。只有當生產(chǎn)工藝不允許被控變量振蕩時才考慮采用這種形式的過渡過程。5、衰減振蕩過程的品質(zhì)指

5、標有哪些?各自的含義是什么? 答：衰減振蕩過程的品質(zhì)指標主要有:最大偏差、衰減比、余差、過渡時間、振蕩周期(或頻率)等。其各自的含義是:最大偏差：是指過渡過程中被控變量偏離設定值的最大數(shù)值。衰減比：是指過渡過程曲線上同方向第一個波的峰值與第二個波的峰值之比。余差：是指過渡過程終了時，被控變量所達到的新的穩(wěn)態(tài)值與設定值之間的差值。過渡時間：是指控制系統(tǒng)受到擾動作用后，被控變量從原穩(wěn)定狀態(tài)回復到新的平衡狀態(tài)所經(jīng)歷的最短時間。振蕩周期(或頻率)：是指過渡過程同向兩波峰(或波谷)之間的間隔時間，其倒數(shù)為振蕩頻率。6，什么是自動控制系統(tǒng)的方塊圖?它與工藝管道及控制流程圖有什么區(qū)別?答:自動控制系統(tǒng)的方塊

6、圖是由傳遞方塊、信號線(帶有箭頭的線段)、綜合點、分支點構(gòu)成的表示控制系統(tǒng)組成和作用的圖形。其中每一個方塊代表系統(tǒng)中的一個組成部分，方塊內(nèi)填入表示其自身特性的數(shù)學表達式;方塊間用帶有箭頭的線段表示相互間的關(guān)系及信號的流向。采用方塊圖可直觀地顯示出系統(tǒng)中各組成部分以及它們之間的相互影響和信號的聯(lián)系，以便對系統(tǒng)特性進行分析和研究。而工藝管道及控制流程圖則是在控制方案確定以后，根據(jù)工藝設計給出的流程圖，按其流程順序標注有相應的測量點、控制點、控制系統(tǒng)及自動信號、連鎖保護系統(tǒng)的圖。在工藝管道及控制流程圖上設備間的連線是工藝管線，表示物料流動的方向，與方塊圖中線段的含義截然不同。1圖1-6所示為一自力式

7、貯槽水位控制系統(tǒng)。(1)指出系統(tǒng)中被控對象、被控變量、操縱變量是什么?(2)試畫出該系統(tǒng)的方塊圖。(3)試分析當出水量突然增大時，該系統(tǒng)如何實現(xiàn)水位控制的? 解:(1)該系統(tǒng)中貯槽為被控對象;貯槽中水的液位為被控變量;進水流量為操縱變量。 (2)貯槽水位控制系統(tǒng)方塊圖如圖1-7所示。(3)當貯槽的出水量突然增大，出水量大于入水量。使水位下降，浮球隨之下移，通過杠桿裝置帶動針形閥下移，增大了進水量，使出水量與入水量之差隨之減小水位下降變緩，直至進水量與出水量又相等，水位停止下降，重新穩(wěn)定，實現(xiàn)了水位控制。2.在石油化工生產(chǎn)過程中，常常利用液態(tài)丙烯汽化吸收裂解氣體的熱量，使裂解氣體的溫度下降到規(guī)定

8、的數(shù)值上。圖1-8是一個簡化的丙烯冷卻器溫度控制系統(tǒng)。被冷卻的物料是乙烯裂解氣，其溫度要求控制在（151.5），如果溫度太高，冷卻后的氣體會包含過多的水分，對生產(chǎn)造成有害影響;如果溫度太低，乙烯裂解氣會產(chǎn)生結(jié)晶析出，堵塞管道。(1)指出系統(tǒng)中被控對象、被控變量和操縱變量各是什么?(2)試畫出該控制系統(tǒng)的組成方塊圖。(3)試比較圖1-8及它的方塊圖，說明操縱變量的信號流向與物料的實際流動方向不同。解：(1)在丙烯冷卻器溫度控制系統(tǒng)中，被控對象為丙烯冷卻器;被控變量為乙烯裂解氣的出口溫度;操縱變量為氣態(tài)丙烯的流量。 (2)該系統(tǒng)方塊圖如圖1-9所示。 (3)在圖1-8中，氣態(tài)丙烯的流向是由丙烯冷卻

9、器流出。而在方塊圖中，氣態(tài)丙烯作為操縱變量，其信號的流向是指向丙烯冷卻器的。3.圖1-10所示是一反應器溫度控制系統(tǒng)示意圖。A, B兩種物料進人反應器進行反應，通過改變進入夾套的冷卻水流量來控制反應器內(nèi)的溫度保持不變。圖中TT表示溫度變送器，TC表示溫度控制器。試畫出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該控制系統(tǒng)中的被控對象、被控變量、操縱變量及可能影響被控變量變化的擾動各是什么? 解：反應器溫度控制系統(tǒng)中被控對象為反應器;被控變量為反應器內(nèi)溫度;操作變量為冷卻水流量;干擾為A, B物料的流量、溫度、濃度、冷卻水的溫度、壓力及攪拌器的轉(zhuǎn)速等。反應器的溫度控制系統(tǒng)的方塊圖如圖1-11所示。4、某發(fā)酵過

10、程工藝規(guī)定操作溫度為(40士2) C?？紤]到發(fā)酵效果，控制過程中溫度偏離給定值最大不能超過6 ?，F(xiàn)設計一定值控制系統(tǒng)，在階躍擾動作用下的過渡過程曲線如圖1-12所示.試確定該系統(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?解：由反應曲線可知:最大偏差A=45一40=5 'C 余差C=41一40=1衰減比 第一個波峰值B =45一41=4 第二個波峰值B' = 42一41=1第二章3、描述簡單對象特性的參數(shù)有哪些?各有何物理意義?答：描述對象特性的參數(shù)分別是放大系數(shù)K、時間常數(shù)T、滯后時

11、間放大系數(shù)K：放大系數(shù)K在數(shù)值上等于對象處于穩(wěn)定狀態(tài)時輸出的變化量與輸入的變化量之比，即由于放大系數(shù)K反映的是對象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸入之間的關(guān)系.所縱放大系數(shù)是描述對象靜態(tài)特性的參數(shù)。 時間常數(shù)T：時間常數(shù)是指當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，達到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間?；虍攲ο笫艿诫A躍輸入作用后，被控變量達到新的穩(wěn)態(tài)值的63.2 %所需時間。 時間常數(shù)T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：滯后時間是純滯后時間和容量滯后的總和。 輸出變量的變化落后于輸入變量變化的時間稱為純滯后時間，純滯后的產(chǎn)生一般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要

12、一段時間引起的。容量滯后一般是因為物料或能量的傳遞需要通過一定的阻力而引起的。滯后時間也是反映對象動態(tài)特性的重要參數(shù)。4.什么是控制通道和擾動通道干擾通道)?對于不同的通道，對象的特性參數(shù)(K、T、）對控制有什么不同的影響? 答：對于一個被控對象來說，輸入量是擾動量和操縱變量，而輸出是被控變量。由對象的輸入變量至輸出變量的信號聯(lián)系稱為通道。操縱變量至被控變量的信號聯(lián)系稱為控制通道;擾動量至被控變量的信號聯(lián)系稱為擾動通道。 一般來說，對于不同的通道，對象的特性參數(shù)（K, T, )對控制作用的影響是不同的。 對于控制通道: 放大系數(shù)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償能

13、力強，余差也小;放大系數(shù)K小，控制作用的影響不顯著，被控變量的變化緩慢。但K太大，會使控制作用對被控變量的影響過強，使系統(tǒng)的穩(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，此時對象比較平穩(wěn)，容易進行控制，但過渡過程時間較長;若時間常數(shù)'I'小，則被控變量變化速度快，不易控制。時間常數(shù)太大或大小，在控制上都將存在一定困難，因此，需根據(jù)實際情況適中考慮。滯后時間的存在，使得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，應盡量減小滯后時間。 對于擾動通通道; 放大系數(shù)K大對控制不利，因為，當擾動頻繁出現(xiàn)且幅度較大時，被控變

14、量的波動就會很大，使得最大偏差增大;而放大系數(shù)K小，既使擾動較大，對被控變量仍然不會產(chǎn)生多大影響。 時間常數(shù)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。純滯后的存在，相當于將擾動推遲時間才進入系統(tǒng)，并不影響控制系統(tǒng)的品質(zhì);而容量滯后的存在，則將使階躍擾動的影響趨于緩和，被控變量的變化相應也緩和些。因此，對系統(tǒng)是有利的。1.圖2-1所示RC電路，設輸入變量為V輸出變量為V，試列寫出該對象輸出與輸入變量之間的微分方程。 解:對象的輸出變量為V，輸人變量為V 根據(jù)基爾霍夫定律可得: V.=iR+Vo (1)中間變量為i，因為: (2)消除中間變量，將(2)式代入(1)得: （3）(3)

15、式即為RC電路的微分方程。4.圖2-1所示RC 電路，若已知R=5, C=2.(1試繪出V突然由0階躍變化到5V時，V。的變化曲線。(2)計算出t=T, t=2T, t=3T時的V。解：(1)由題意，描述RC電路特性的方程式為: 方程的解為: 由方程解得到如下數(shù)據(jù): 據(jù)此，可有如下曲線:5。為了測定某物料干燥簡的對象特性，在to時刻突然將加熱蒸汽量從25m/h增加到28m/h,物料出口溫度記錄儀得到的階躍響應曲線如圖2-4所示。試寫出描述物料干燥筒特性的微分方程(溫度變化量作為輸出變量，加熱蒸汽量的變化量作為輸入變量;溫度測量儀表的測量范圍0-200C;流量測量儀表的測量范圍040m/h)。1

16、.已知某化學反應器的特性是具有純滯后的一階特性，其時間常數(shù)為4. 15。放大系數(shù)為8.5，純滯后時間為3.5，試寫出描述該對象特性的一階微分方程式。答：y為輸出變量，x為輸人變量：4.15dy (t+3.5) /dt十y (t+3. 5) =8- 5x (t) 2. RC電路如圖2-5所示。Vi為輸人量，V。為輸出量。在時間t=。時，閉合開關(guān)K.電容開始充電。此時，電壓V。隨時間的變化規(guī)律為:答：4.某被控對象用實驗方法測取對象特性，現(xiàn)得到如圖2-7所示的響應曲線，試從圖中求出對象的放大系數(shù)K、時間常數(shù)T及純滯后時間r答：第三章2.什么叫儀表的基本誤差、測量誤差和附加誤差?有何區(qū)別?答：儀表的

17、基本誤差是指在規(guī)定條件下儀表的誤差。儀表在制造廠出廠前，都要在規(guī)定的條件下進行校驗。規(guī)定條件一般包括環(huán)境溫度、相對濕度、大氣壓力、電源電壓、電源頻率、安裝方式等.儀表的基本誤差是儀表本身所固有的，它與儀表的結(jié)構(gòu)原理，元器件質(zhì)量和裝配工藝等因素有關(guān)，基本誤差的大小常用儀表的精度等級來表示。使用儀表測量參數(shù)時，側(cè)量的結(jié)果不可能絕對準確。這不僅因為儀表本身有基本誤差，而且還因為從開始測量到最后讀數(shù)，要經(jīng)過一系列的轉(zhuǎn)換和傳遞過程，其中受到使用條件、安裝條件、周圍環(huán)境等一系列因索影響，也要產(chǎn)生一定的誤差。所以在很多情況下，儀表的顯示數(shù)值與標準值(真實值)之間存在著一個差值，這個差值稱為測量誤差。通常情況

18、下，儀表的側(cè)量誤差大于基本誤差，因為測量過程還產(chǎn)生一些附加誤差。附加誤差是儀表在非規(guī)定的參比工作條件下使用時另外產(chǎn)生的誤差。如電源波動附加誤差，溫度附加誤差等。3、什么是儀表的反應時間?用什么方法表示?答：當用儀表對被測量進行測量時，被測量突然變化以后，儀表指示值總要經(jīng)過一段時間后才能準確地顯示出來。反應時間就是用來衡量儀表能不能盡快地反應出參數(shù)變化的品質(zhì)指標。反應時間的長短，實際上反映了儀表動態(tài)特性的好壞。反應時間的表示方法有兩種。 (1)當輸入信號突然變化一個數(shù)值后，輸出信號將由原始值逐漸變化到新穩(wěn)態(tài)值。儀表的輸出信號(即指示值)由開始變化到新穩(wěn)態(tài)值的63.2%所用的時間，即為反應時間。(

19、2)用變化到新穩(wěn)態(tài)值的95%所用的時間來表示反應時間。11.簡述壓阻式壓力傳感器的工作原理及特點。 答：壓阻式壓力傳感器是基于單晶硅的壓阻效應而工作的。當壓力變化時，單晶硅產(chǎn)生應變，使直接擴散在上面的應變電阻產(chǎn)生與被測壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應的電壓輸出信號。 它的特點是精度高、工作可靠、頻率響應高、遲滯小、尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單等。更可適應于惡劣的環(huán)境條件下工作，便于實現(xiàn)顯示數(shù)字化。20、試簡述電磁流量計的工作原理及其特點。答：電磁流量計是基于電磁感應定律工作的。它是將流體的流速轉(zhuǎn)換為感應電勢的大小來進行測量的。 電磁流量計的特點有; (1)電磁流量計由于沒有可動部件和插入管道

20、的阻力件，沒有使流體收縮和改變流體的流束，所以壓力損失小，也很少堵塞.對測量導電性液體是較為適用的。另外.由于電磁流量計的襯里和電極是防腐的，所以也用來測量腐蝕性介質(zhì)的流量。(2）電磁流量計流速測量范圍很寬(0. 510m/s)，口徑從lmm到2m以上，反應快、惰性小。可用于測量脈動流體、雙相流體以及灰漿等含固體顆粒的液體流量。25.什么是液位測量時的零點遷移問題?怎樣進行遷移?其實質(zhì)是什么?答:在使用差壓變送器測量液位時，一般壓差態(tài)與液位高度H之間的關(guān)系為:P=Hg.這就是一般的“無遷移”的情況。當H=0時，作用在正、負壓室的壓力是相等的。 實際應用中，有時為防止容器內(nèi)液體和氣體進入變送器而

21、造成管線堵塞或腐蝕，并保持負壓室的液柱高度恒定，在變送器正、負壓室與取壓點之間分別裝有隔離罐，并充以隔離液。如圖3-7所示。設被測介質(zhì)密度為，隔離液密度為，此時正、負壓室的壓力分別為:正、負壓室間的壓差為:I=20mA可調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧，以抵消固定壓差的作用，此為“零點遷移”方法。這里遷移彈簧的作用，其實質(zhì)就是改變測量范圍的上、下限，相當于側(cè)量范圍的平移，它不改變量程的大小。26.“正遷移”和“負遷移”有什么不同?如何判斷? 答:正、負遷移的區(qū)別在于,負遷移時，當H=0時，固定壓差正遷移時，當H=0時，固定壓差正、負遷移的判斷如下:當H=0時，若p<o，則為負遷移。當H=0時，若p&

22、gt;0,則為正遷移。36、熱電偶溫度計為什么可以用來測量溫度？它由哪幾部分組成?各部分有何作用?答：熱電偶溫度計是根據(jù)熱電效應這一原理來測量溫度的。熱電偶溫度計由三部分組成:熱電偶、測量儀表、連接熱電偶和測量儀表的導線。熱電偶是系統(tǒng)中的測溫元件，測量儀表3是用來檢測熱電偶產(chǎn)生的熱電勢信號的，可以采用動圈式儀表或電位差計，導線2用來連接熱電偶與測量儀表。為了提高測量精度，一般都要采用補償導線和考慮冷端溫度補償。38.用熱電偶測溫時，為什么要進行冷端溫度補償?其冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ心膸追N?答：采用補償導線后，把熱電偶的冷端從溫度較高和不穩(wěn)定的地方，延伸到溫度較低和比較穩(wěn)定的操作室內(nèi)，但冷端溫度還

23、不是0。而工業(yè)上常用的各種熱電偶的溫度一熱電勢關(guān)系曲線是在冷端溫度保持為0的情況下得到的，與它配套使用的儀表也是根據(jù)這一關(guān)系曲線進行刻度的，由于操作室的溫度往往高于0，而且是不恒定的，這時，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢必然偏小，且測量值也隨冷端溫度變化而變化，這樣測量結(jié)果就會產(chǎn)生誤差。因此，在應用熱電偶測溫時，又有將冷端溫度保持為0，或者進行一定的修正才能得到準確的測量結(jié)果。這樣做，就稱為熱電偶的冷端溫度補償。冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ幸韵聨追N:(1）冷端溫度保持為0的方法;(2)冷端溫度修正方法;（3)校正儀表零點法;(4)補償電橋法;(5)補償熱電偶法.37.常用的熱電偶有哪兒種?所配用的補償導線是什么

24、?為什么要使用補償導線?并說明使用補償導線時要注意哪幾點?答：工業(yè)上常用的熱電偶有如下幾種: 鉑銠30-鉑銠6熱電偶(也稱雙鉑銠熱電偶); 鉑銠10-鉑熱電偶;鎳鉻一鎳硅(鎳鉻-鎳鋁)熱電偶;鎳鉻一康銅（鎳鉻一銅鎳)熱電偶。在實踐中，人們找到了適合與各種型號的熱電偶配用的補償導線。詳見下表; 由熱電偶測溫原理知道，只有當熱電偶冷端溫度保持不變時，熱電勢才是被測溫度的單值函數(shù)。在實際應用中，由于熱電偶的工作端與冷端離得很近，而且冷端又暴露在空間，易受到周圍環(huán)境溫度波動的影響，因而冷端溫度難以保持恒定。當然也可以把熱電偶做得很長，使冷端遠離工作端，但是這樣做會多消耗許多貴重金屬材料口解決這一間題的

25、方法是采用一種專用導線，將熱電偶的冷端延伸出來，這種專用導線稱為“補償導線”。在使用熱電偶補償導線時，要注意型號相配，極性不能接錯，熱電偶與補償導線連接端所處的溫度不應超過10039.試述熱電偶溫度計、熱電阻溫度計各包括哪些元件和儀表? 輸入、輸出信號各是什么?答：熱電偶溫度計包括感溫元件熱電偶、補償導線及銅線和測量儀表。熱電偶溫度計是把溫度的變化通過測溫元件熱電偶轉(zhuǎn)化為熱電勢的變化來側(cè)量溫度的。所以，其輸入信號是溫度，輸出信號是熱電勢。熱電阻溫度計包括感溫元件熱電阻、連接導線和顯示儀表。熱電阻溫度計是把溫度的變化通過測溫元件熱電阻轉(zhuǎn)換為電阻值的變化來測量溫度的。所以，其輸入信號是溫度，輸出信

26、號是電阻值。 1，什么叫絕對誤差、相對誤差和引用誤差?解：（1）絕對誤差 對同一參數(shù)進行測量時，儀表指示值x與標準表的指示值之差稱為絕對誤差 ，即 標準表的指示值 x。稱作為標準值或真實值。     絕對誤差的單位與指示值的單位相同，有正、負之分。符號為“+”時，表示指示值高于標準值;符號為“一”時，表示指示值低于標準值.（2）相對誤差 絕對誤差的大小并不能完全精確地判斷測量的準確程度。原因是，同樣的絕對誤差，相對于很大的被測量來說是小的，甚至可以忽略不計，但相對較小的被測量來說，則是很大的，應引起足夠多的重視，這樣就引出了相對誤差。說，儀表某點指示值的相對誤差就

27、是該點的絕對誤差與該點的標準值之比的百分數(shù)，可表示為:相對誤差沒有單位 （3）引用誤差 即折合誤差，又稱相對百分誤差。它是校驗過程中儀表的最大絕對誤差相對儀表標尺范圍（量程范圍）的百分數(shù)。5.什么是儀表的精度和精度等級，怎樣進行計算?解:儀表的精度是衡量儀表準確程度的一個品質(zhì)指標。精度是相對百分誤差的最大值，去掉百分號(%)可確定儀表的精度等級K。每臺儀表都有自己的精度和精度等級，例如某臺儀表在說明書中給出精度為士1.5%，相應的在儀表的刻度盤上標出精度等級1. 5o我國儀表精度等級常用的有以下幾種:儀表的精度等級愈小側(cè)量精度愈高。它是儀表本身固有的技術(shù)指標。知道儀表的精度等級和量程

28、范圍就可算出儀表允許的最大絕對誤差。反之，知道允許的最大絕對誤差和量程范圍，就可以求出儀表的精度等級。10.在DDZ- III型儀表中，為什么現(xiàn)場與控制室之間采用420mA電流信號，而控制室內(nèi)部都采用1-5V電壓信號?解:420mA電流信號適宜在現(xiàn)場和控制室之間遠距離傳輸，可以避免傳輸導線上壓降損失引起的誤差。15V電壓信號適宜于控制室內(nèi)部短距離聯(lián)絡，儀表之間可以并聯(lián)連接，便于設計安裝和維修。 42.用分度號為K的鎳鉻一鎳硅熱電偶測量溫度，在沒有采取冷端溫度補償?shù)那闆r下，顯示儀表指示值為500，而這時冷端溫度為60。試問:實際溫度應為多少?如果熱端溫度不變，設法使冷端溫度保持在20;，此時顯示

29、儀表的指示值應為多少?43、用K熱電偶測某設備的溫度，測得的熱電勢為20mV，冷端(室溫)為25 C，求設備的溫度?如果改用E熱電偶來測溫時，在相同的條件下，E熱電偶測得的熱電勢為多少?44.現(xiàn)用一支鎳鉻一銅鎳熱電偶測某換熱器內(nèi)的溫度，其冷端溫度為30，顯示儀表為動圈儀表(即XCZ-101），此儀表的機械零位為0，這時指示為400 ,若認為換熱器內(nèi)的溫度為430，對不對?為什么?正確值為多少? 查表可得:t=422.由上面分析可看出，換熱器的實際溫度不是簡單的儀表指示值與冷端溫度之和。而是熱電勢之和。即儀表指示值所對應的熱電勢E(t、30)加上熱端為30、冷端為30C時的熱電勢，由此才能得到實

30、際溫度下的熱電勢E (t,0)，這樣查表即可得到實際溫度t值。第五章1.試簡述控制器在自動控制系統(tǒng)中的作用。答：控制器是自動控制系統(tǒng)中的核心組成部分。它的作用是將被控變量的測量值與給定值相比較，產(chǎn)生一定的偏差，控制器根據(jù)該偏差進行一定的數(shù)學運算，并將運算結(jié)果以一定的信號形式送往執(zhí)行器，以實現(xiàn)對被控變量的自動控制。3.控制器的控制規(guī)律是指什么?常用的控制規(guī)律有哪些?答：所謂控制器的控制規(guī)律是指控制器的輸出信號p與輸人偏差信號e之間的關(guān)系，即：P=f(e)=f (z-x)式中 z測量值信號; x給定值信號;f是指某種函數(shù)關(guān)系。常用的控制規(guī)律有位式控制、比例控制(P)、積分控制(I).微分控制(D)

31、以及它們的組合控制規(guī)律，例PI, PD, PID等。5.什么是比例控制規(guī)律?它有什么特點? 答：比例控制規(guī)律(P)是指控制器的輸出信號變化量p與輸入偏差信號變化量e之間成比例關(guān)系，即 p=Kp·e 式中Kp比例放大系數(shù)。比例控制的優(yōu)點是反應快、控制及時，其缺點是當系統(tǒng)的負荷改變時，控制結(jié)果有余差存在。余差的產(chǎn)生是由比例控制本身的特性所決定的。這是由于比例控制器的P與e成一一對應關(guān)系，當負荷改變后，需要產(chǎn)生一定的控制作用P，與之對應必然要有一定的偏差e存在。比例控制規(guī)律是一種基本的控制規(guī)律。但它有余差存在，故只在對被控變量要求不高的場合，才單獨使用比例控制作用6.何為比例控制器的比例度

32、?它的大小對系統(tǒng)過渡過程或控制質(zhì)量有什么影響?答:比例度是反映比例控制器的比例控制作用強弱的一個參數(shù)。在數(shù)值上比例度等于輸入偏差變化相對值與相應的輸出變化相對值之比的百分數(shù)，用式子表示為:式中比例度、e輸入(偏差)變化量、 p相應的輸出變化量;xrna、一xmin輸入的最大變化量，即儀表的量程;Pmax - Pmin輸出的最大變化量，即控制器輸出的工作范圍。比例度也可以理解為使控制器的輸出變化滿刻度(也就是使控制閥從全關(guān)到全開或相反)時，相應所需的輸入偏差變化量占儀表測量范圍的百分數(shù)。比例度越大，表示比例控制作用越弱。減小比例度，會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性能變差，但可相應地減小余差，使系統(tǒng)的靜態(tài)

33、準確度提高。7.什么是積分控制規(guī)律?什么是比例積分控制規(guī)律?它有什么特點?答：積分控制規(guī)律是指控制器的輸出變量P與輸入偏差e的積分成正比，即，式中K積分比例系數(shù)。 在比例控制的基礎(chǔ)上，再加上積分控制作用，便構(gòu)成比例積分控制規(guī)律，其輸出P與輸入e的關(guān)系為; 積分控制規(guī)律的特點是控制緩慢，但能消除余差。比例積分控制規(guī)律的特點是控制既及時，又能消除余差。8.什么是微分控制與比例微分控制?它有什么特點?答：微分控制規(guī)律是指控制器的輸出變化量p與輸入偏差e的變化速度成正比，即: 式中T微分時間在比例控制的基礎(chǔ)上。再加上微分控制作用，便構(gòu)成比例微分控制規(guī)律。其輸出p與輸入e擴的關(guān)系為: 微分控制規(guī)律的特點

34、是有一定的超前控制作用，能抑制系統(tǒng)振蕩，增加穩(wěn)定性(但微分作用不宜過強)。在控制系統(tǒng)中，一般不單獨使用微分作用，而是與比例作用同時使用。如果要消除余差，就得再加上積分控制作用，構(gòu)成比例積分微分三作用控制規(guī)律(PID)9、什么是積分時間T?它對系統(tǒng)過渡過程有什么影響? 答：積分時間T1，是用來表示積分控制作用強弱的一個參數(shù)。積分時間越小，表示積分控制作用越強，數(shù)值上T，式中K1是積分比例系數(shù)。 積分時間T的減小.會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，動態(tài)性能變差.但能加快消除余差的速度。提高系統(tǒng)的靜態(tài)準確度。10、什么是微分時間T？它對系統(tǒng)過渡過程有什么影響? 答：微分時間是用來表示微分控制作用強弱的一個參數(shù)。

35、微分時間T越大，表示微分控制作用越強。增加微分時間T,，能克服對象的滯后，改善系統(tǒng)的控制質(zhì)量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但微分時間不能太大，否則有可能引起系統(tǒng)的高頻振蕩。對系統(tǒng)過渡過程的影響比例度比例度越大，表示比例控制作用越弱。減小比例度，會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性能變差，但可相應地減小余差，使系統(tǒng)的靜態(tài)準確度提高。積分時間T積分時間T的減小.會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，動態(tài)性能變差.但能加快消除余差的速度。提高系統(tǒng)的靜態(tài)準確度。微分時間T增加微分時間T,，能克服對象的滯后，改善系統(tǒng)的控制質(zhì)量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但微分時間不能太大，否則有可能引起系統(tǒng)的高頻振蕩。12.試分別寫出QDZ , DDZ- II型、

36、DDZ-型儀表的信號范圍。型號信號范圍QDZ20 100kPa氣壓信號現(xiàn)場傳輸信號控制室內(nèi)聯(lián)絡信號DDZ-II010mA DC02V DCDDZ-III420mA DC15V DC 14.與DDZ-II型儀表相比，DDZ一 III型儀表有何特點?答:其主要特點有; (1)采用國際電工委員會(IEC)推薦的統(tǒng)一標準信號，現(xiàn)場傳輸信號為420mA DC: ,控制室內(nèi)聯(lián)絡信號為15V DC; (2)采用線性集成電路，使可靠性提高、維修工作量減少; (3)由電源箱集中統(tǒng)一供給24V DC電源，并有蓄電池作為備用電源; (4)結(jié)構(gòu)合理、功能多樣;(5)整套儀表可構(gòu)成安全火花型防爆系統(tǒng)。1.目前在化工生產(chǎn)

37、過程中的自動控制系統(tǒng)，常用控制器的控制規(guī)律有位式控制、比例控制、比例積分控制、比例微分控制和比例積分微分控制。試分別說明它們的輸入輸出關(guān)系·在階躍輸入下的響應、優(yōu)缺點及使用場合?？刂埔?guī)律輸入e與輸出p(或p)的關(guān)系式階躍作用下的響應（階躍幅值為A）優(yōu)缺點適用場合位式P=Pmax(e>0)P=Pmin(e<0) Ü結(jié)構(gòu)簡單 ;價格便宜 ;控制質(zhì)量不高 ;被控變量會振蕩 對象容量大 ,負荷變化小 ,控制質(zhì)量要求不高 ,允許等幅振蕩 比例（P）結(jié)構(gòu)簡單 ;控制及時 ;參數(shù)整定方便 ;控制結(jié)果有余差 對象容量大 ,負荷變化不大、純滯后小 ,允許有余差存在 ,例

38、如一些塔釜液位、貯槽液位、冷凝器液位和次要的蒸汽壓力控制系統(tǒng)等 比例積分PI能消除余差 ;積分作用控制緩慢 ;會使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差 對象滯后較大 ,負荷變化較大 ,但變化緩慢 ,要求控制結(jié)果無余差。此種規(guī)律廣泛應用于壓力、流量、液位和那些沒有大的時間滯后的具體對象 比例微分PD響應快、偏差小、能增加系統(tǒng)穩(wěn)定性;有超前控制作用,可以克服對象的慣性;控制結(jié)果有余差對象滯后大,負荷變化不大,被控變量變化不頻繁,控制結(jié)果允許有余差存在 比例積分微分PID控制質(zhì)量高;無余差;參數(shù)整定較麻煩 對象滯后大;負荷變化較大,但不甚頻繁;對控制質(zhì)量要求高。例如精餾塔、反應器、加熱爐等溫度控制系統(tǒng)及某些成分控制系統(tǒng)

39、分別說明比例、積分、微分控制對控制系統(tǒng)的作用。 答案：比例控制影響系統(tǒng)的動態(tài)特性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性；積分控制的作用是可以消除系統(tǒng)余差；微分控制可以提高系統(tǒng)的響應速度，克服對象容量滯后的影響。第六章1氣動執(zhí)行器主要由哪兩部分組成?各起什么作用?答:氣動執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和控制機構(gòu)(閥)兩部分組成。執(zhí)行機構(gòu)是執(zhí)行器的推動裝置.它根據(jù)控制信號(由控制器來)壓力的大小產(chǎn)生相應的推力，推動控制機構(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.控制機構(gòu)是指控制閥，它是執(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。10.什么叫氣動執(zhí)行器的氣開

40、式與氣關(guān)式?其選擇原則是什么?答:隨著送往執(zhí)行器的氣壓信號的增加，閥逐漸打開的稱為氣開式，反之稱為氣關(guān)式。氣開、氣關(guān)式的選擇主要是由工藝生產(chǎn)上安全條件決定的。一般來講，閥全開時，生產(chǎn)過程或設備比較危險的選氣開式;閥全關(guān)時，生產(chǎn)過程或設備比較危險的應選擇氣關(guān)式。14.試述電一氣轉(zhuǎn)換器及電一氣閥門定位器在控制系統(tǒng)中的作用。 答:電一氣轉(zhuǎn)換器是將電信號轉(zhuǎn)換為相應的氣信號的一種裝置。在控制系統(tǒng)中，如果所使用的控制器是電動控制器，其輸出信號為010mA DC或4 20mA DC，但所選擇的執(zhí)行器為氣動執(zhí)行器，其輸入信號一般為20100kPa。這時就需要采用電一氣轉(zhuǎn)換器，先將控制器的輸出電信號轉(zhuǎn)換為相應的

41、氣信號，才能為氣動執(zhí)行器所接受。 電一氣閥門定位器除了能將電信號轉(zhuǎn)換為氣信號外，還能夠使閥桿位移與送來的信號大小保持線性關(guān)系，即實現(xiàn)控制器來的輸入信號與閥門位置之間關(guān)系的準確定位，故取名為定位器。定位器可以使用在閥的不平衡力較大或閥桿移動摩擦力較大等場合，同時還可以利用定位器來改變閥的流量特性，改變執(zhí)行器的正、反作用。在分程控制中，利用定位器可以使閥在不同的信號段范圍內(nèi)作全行程移動。 4。圖6-2表示一受壓容器，采用改變氣體排出量以維持容器內(nèi)壓力恒定，試間控制閥應選擇氣開式還是氣關(guān)式?為什么?解:在一般情況下，應選擇氣關(guān)式。因為在這種情況下，控制閥處于全關(guān)時比較危險，容器內(nèi)的壓力會不斷上升，嚴

42、重時會超過受壓容器的耐壓范圍，以致?lián)p壞設備，造成不應有的事故。選擇氣關(guān)式，可以保證在氣源壓力中斷時，控制閥自動打開，以使容器內(nèi)壓力不至于過高而出事故. 5.圖6-3表示一精餾塔的塔頂溫度控制系統(tǒng)，試選擇控制閥的氣開、氣關(guān)型式。 解:該系統(tǒng)的目的是通過改變回流量來維持塔頂溫度恒定，其最終目標是為了保證塔頂產(chǎn)品的成分(純度)恒定。采用這種控制方案，說明該精餾過程的操作中。對塔頂產(chǎn)品成分的要求是較高的，如果塔頂產(chǎn)品的純度不能達到一定要求，則說明沒有達到精餾過程的預定目標?；亓髁康拇笮⒅苯佑绊懰敎囟?，也即影響塔頂產(chǎn)品的純度。如果回流量等于零，就會有大量不合格的產(chǎn)品從塔頂采出，這是不介許的.從這一點

43、考慮，回流量的控制閥處于全關(guān)狀態(tài)比較危險，所以應選擇氣關(guān)閥。當氣源壓力中斷時，控制閥處于開啟狀態(tài)，回流量很大，以避免大量不合格產(chǎn)品從塔頂采出。由于這時回流量超過規(guī)定數(shù)值，使塔頂產(chǎn)品的純度(輕組分)比要求的還要高，所以會造成一定的能量浪費，降低生產(chǎn)效率，但這是為了在事故狀態(tài)下仍能保證產(chǎn)品質(zhì)量所付的代價，是不可避免的。當然，以上關(guān)于控制閥開、關(guān)型式的選擇只是從一般的情況來考慮的，不是絕對的，有時還要從工藝狀況的綜合考慮才能最終確定控制閥的氣開、氣關(guān)型式。6、對于一臺現(xiàn)有的氣動薄膜式執(zhí)行器，可以通過哪些方法來改變它的氣開、氣關(guān)型式？解：一般可以通過下列三種方法來較方便地改變氣動薄膜式執(zhí)行器的氣開、氣

44、關(guān)型式。圖6-4是直通雙座控制閥與執(zhí)行機構(gòu)的組合方式示意圖。氣動薄膜式執(zhí)行器的氣關(guān)、氣開型式是由執(zhí)行機構(gòu)的正、反作用和控制閥的正裝、反裝組合而定的。其中圖(a)、(d )都是氣關(guān)閥，因為隨著氣壓信號的增加，這兩種情況下，閥芯與閥座之間的流通面積都是減小的，故是氣關(guān)型控制閥。圖(b),(c)都是氣開閥，因為隨著氣壓信號的增加，這兩種情況下，閥芯與閥座之間的流通面積都是增加的，故是氣開型控制閥。改變閥芯的正裝、反裝方式，可以改變控制閥的氣開、氣關(guān)型式。例如圖(a)的閥芯是正裝的，為氣關(guān)閥，如果將閥芯反裝，便成了圖(b)，成了氣開閥。同樣如果將圖(c)中的閥芯由正裝改為反裝，便成了圖(d),圖(c)

45、為氣開閥，圖(d)為氣關(guān)閥。一般控制閥的閥芯與閥桿是采用螺紋連接的，并用圓柱銷固定，根據(jù)需要可以改變其連接方式，這樣就可以改變閥芯的正裝、反裝方式了。 在條件允許時，通過改變執(zhí)行機構(gòu)的正、反作用也可以改變控制閥的氣開、氣關(guān)型式。當氣體壓力從膜片上方引進時，為正作用執(zhí)行機構(gòu)，如果將氣體壓力改為從膜片下方引進，就可以將執(zhí)行機構(gòu)由正作用改為反作用，相應就可以改變控制閥的氣開、氣關(guān)型式。另外，通過改變閥門定位器中的凸輪安裝方式，可以改變引入膜頭的氣壓信號的變化方向與控制器來的氣壓信號的變化方向之間的關(guān)系。例如控制器來的信號增加時.凸輪正裝，膜頭上的氣壓信號如果是增加的，若將凸輪反裝，膜頭上的氣壓信號就

46、會減小。這樣亦可以相應地改變控制閥的氣開、氣關(guān)型式。第七章1.何為簡單控制系統(tǒng)?試畫出簡單控制系統(tǒng)的典型方塊圖。答：所謂簡單控制系統(tǒng)，通常是指由一個被控對象、一個檢測元件及傳感器(或變送器)、一個控制器和一個執(zhí)行器所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)，因此有時也稱為單回路控制系統(tǒng)。簡單控制系統(tǒng)的典型方塊圖如圖7-1所示。5.試述自動控制系統(tǒng)中常用的控制規(guī)律及其特點和應用場合。 答:控制系統(tǒng)中常用的控制規(guī)律有比例(P)、比例積分(PI )、比例積分微分(PID)控制規(guī)律。 比例控制規(guī)律是控制器的輸出信號與它的輸入信號(給定值與測量值的偏差)成比例。它的特點是控制及時，克服干擾能力強，但在系統(tǒng)負荷變化后，控制結(jié)

47、果有余差。這種控制規(guī)律適用于對象控制通道滯后較小、負荷變化不大、對控制要求不高的場合。 比例積分控制規(guī)律是控制器的輸出信號不僅與輸入信號成比例，而且與輸人信號對時間的積分成比例。它的特點是能夠消除余差，但是積分控制作用比較緩慢、控制不及時。這種控制規(guī)律適用于對象滯后較小、負荷變化不大、控制結(jié)果不允許有余差存在的系統(tǒng)。比例積分微分控制規(guī)律是在比例積分的基礎(chǔ)上再加上微分作用，微分作用是控制器的輸出與輸入的變化速度成比例，它對克服對象的容量滯后有顯著的效果。這種控制規(guī)律適用于對象容量滯后較大、負荷變化大、控制質(zhì)量要求較高的系統(tǒng)。6.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

48、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、控制器三個環(huán)節(jié)作用方向組合后為“負”來選擇執(zhí)行器的正、反作用。7.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

49、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。 8.控制器參數(shù)整定的任務是什么?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、微分時間T)，以便使系統(tǒng)能獲得好的控制質(zhì)量?？刂破鲄?shù)整定的方法有理論計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)的工程整定法主要有臨界比例度法、衰減曲線法和經(jīng)驗湊試法等。1.圖7

50、-2所示為一蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)。 (1)指出該系統(tǒng)中的被控變量、操縱變量、被控對象各是什么? (2)該系統(tǒng)可能的干擾有哪些?(3)該系統(tǒng)的控制通道是指什么? (4)試畫出該系統(tǒng)的方塊圖. (5)如果被加熱物料過熱易分解時，試確定控制閥的氣開、氣關(guān)型式和控制器的正、反作用。 (6)試分析當冷物料的流量突然增加時，系統(tǒng)的控制過程及各信號的變化情況。 解:(1)該系統(tǒng)的被控對象是蒸汽加熱器，被控變量是被加熱物料的出口溫度，操縱變量是加熱蒸汽的流量。(2)該系統(tǒng)可能的干擾有加熱蒸汽壓力;冷物料的流量及溫度;加熱器內(nèi)的傳熱狀況(例結(jié)垢狀況);環(huán)境溫度變化等。(3)該系統(tǒng)的控制通道是指由加熱蒸汽流量變

51、化到熱物料的溫度變化的通道。(4)方塊圖如圖7-3所示。 (5)由于被加熱物料過熱易分解，為避免過熱，當控制閥上氣源中斷時，應使閥處于關(guān)閉狀態(tài)，所以控制閥應選氣開型式。 由于加熱蒸汽流里增加時，被加熱物料出口溫度是增加的.故該系統(tǒng)中的對象是屬于“+”作用方向的。閥是氣開型式，也屬于“+”作用方向。為使系統(tǒng)具有負反饋作用，控制器應選“一”作用的，即反作用方向的。(6)當冷物料流量突然增大時，會使物料出口溫度T 下降。這時由于溫度控制器TC是反作用的，故當側(cè)量值z下降時，控制器的輸出信號u上升，即控制閥膜頭上的壓力上升。由于閥是氣開型式的，故閥的開度增加，通過閥的蒸汽流量也相應增加，于是會使物料出

52、口溫度上升，起到因物料流量增加而使溫度下降相反的作用，故為負反饋作用。所以該系統(tǒng)由于控制作用的結(jié)果，能自動克服干擾對被控變量的影響，使被控變量維持在恒定的數(shù)值上。 3.試確定圖7-5所示系統(tǒng)中控制閥的氣開、氣關(guān)型式和控制器的正、反作用(圖7-5為一冷卻器出口物料溫度控制系統(tǒng)，要求物料溫度不能太低，否則容易結(jié)晶)。 解：由于被冷卻物料溫度不能太低，當控制閥膜頭上氣源突然中斷時，應使冷劑閥處于關(guān)閉狀態(tài)，以避免大量冷劑流入冷卻器，所以應選擇氣開閥型式。當冷劑流量增大時，被冷卻物料出口溫度是下降的。故該對象為“一”作用方向的，而氣開閥是“+”作用方向的，為使整個系統(tǒng)能起負反饋作用，故該系統(tǒng)中控制器應選

53、“十”作用的。當出口溫度增加時，控制器的輸出增加，使控制閥開大，增加冷劑流量，從而自動地使出口溫度下降，起到負反饋的作用。4.圖7-6為一液體貯槽，需要對液位加以自動控制。為安全起見，貯槽內(nèi)液體嚴格禁止溢出，試在下述兩種情況下，分別確定控制閥的氣開、氣關(guān)型式及控制器的正、反作用。(1)選擇流入量Q為操縱變量;(2)選擇流出量Q為操縱變量。 解：分兩種情況: (1)當選擇流入量Q 為操縱變量時，控制閥安裝在流入管線上，這時，為了防止液體溢出，在控制閥膜頭上氣源突然中斷時，控制閥應處于關(guān)閉狀態(tài)，所以應選用氣開型式控制閥，為“+”作用方向。這時。操縱變量即流入量Q增加時，被控變量液位是上升的，故對象

54、為“十”作用方向。由于控制閥與對象都是“十”作用方向，為使整個系統(tǒng)具有負反饋作用，控制器應選擇反作用方向。 (2).當選擇流出量Q。為操縱變量時，控制閥安裝在流出管線上，這時，為防止液體溢出，在控制閥膜頭上氣源突然中斷時。控制閥應處于全開狀態(tài)，所以應選用氣關(guān)型式控制閥。為“一”作用方向。 這時，操縱變量即流出量Q。增加時，被控變量液位是下降的，故對象為“一”作用方向。 以上這兩種情況說明，對同一對象，其控制閥氣開、氣關(guān)型式的選擇及對象的作用方向都與操縱變量的選擇是有關(guān)的。由于選擇流次量Q。為操縱變量時，對象與控制閥都是“一”作用方向，為使整個系統(tǒng)具有負反饋作用，應選擇反作用方向的控制器。5.圖

55、7-7是鍋爐的壓力和液位控制系統(tǒng)的示意圖。試分別確定兩個控制系統(tǒng)中控制閥的 氣開、氣關(guān)型式及控制器的正、反作用。 解：在液位控制系統(tǒng)中，如果從鍋爐本身安全角度出發(fā)，主要是要保證鍋爐水位不能太低，則控制閥應選擇氣關(guān)型，以便當氣源中斷時，能保證繼續(xù)供水，防止鍋爐燒壞;如果從后續(xù)設備例汽輪機)安全角度出發(fā)。主要是要保證蒸汽的質(zhì)量，汽中不能帶液，那么就要選擇氣開閥，以便氣源中斷時，不再供水，以免水位太高。本題假定是屬于前者的情況，控制閥選擇為氣關(guān)型，為“一”方向;當供水流量增加時.液位是升高的，對象為“+”方向，故在這種情況下，液位控制器LC應為正作用方向。當控制閥因需要選為氣開型時，則液位控制器應選為反作用方向。在蒸汽壓力控制系統(tǒng)中，一般情況下，為了保證氣源中斷時，能停止燃料供給，以防止燒壞鍋爐，故控制閥應選擇氣開型，為“十”方向;當燃料量增加時，蒸汽壓力是增加的，故對象為“+”方向。所以在這種情況下，壓力控制器PC應選為反作用方向。6.圖7-8為一離心泵出口流量控制系統(tǒng)，試指出該系統(tǒng)中的被控變量、操縱變量、對象各是什么?并說明流量控制器FC正、反作用的選擇方法。 解:該系統(tǒng)中的被控對象實質(zhì)上只是由控制閥到流量檢測元件間的一段管道。操縱變量是指流過控制閥的液體流量，被控變量是指由流量檢測元件所測量的流量，實際上這時操縱變量與被控變量都是泵的出口流量，因此在這種情況下，對象