過(guò)程控制 習(xí)題與答案

1、第1章 緒論 思考題與習(xí)題1-1 過(guò)程控制有哪些主要特點(diǎn)？為什么說(shuō)過(guò)程控制多屬慢過(guò)程參數(shù)控制？解答：1控制對(duì)象復(fù)雜、控制要求多樣 2. 控制方案豐富3控制多屬慢過(guò)程參數(shù)控制4定值控制是過(guò)程控制的一種主要控制形式5過(guò)程控制系統(tǒng)由規(guī)范化的過(guò)程檢測(cè)控制儀表組成1-2 什么是過(guò)程控制系統(tǒng)？典型過(guò)程控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？解答：過(guò)程控制系統(tǒng)：一般是指工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)控制系統(tǒng)的變量是溫度、壓力、流量、液位、成份等這樣一些變量的系統(tǒng)。 組成：控制器，被控對(duì)象，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，檢測(cè)變送裝置。1-3簡(jiǎn)述被控對(duì)象、被控變量、操縱變量、擾動(dòng)（干擾）量、設(shè)定（給定）值和偏差的含義？解答：被控對(duì)象 自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)

2、需要控制的生產(chǎn)過(guò)程、設(shè)備或機(jī)器等。被控變量 被控對(duì)象內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)值的工藝參數(shù)。操縱變量 受控制器操縱的，用以克服擾動(dòng)的影響，使被控變量保持設(shè)定值的物料量或能量。擾動(dòng)量 除操縱變量外，作用于被控對(duì)象并引起被控變量變化的因素。設(shè)定值 被控變量的預(yù)定值。偏差 被控變量的設(shè)定值與實(shí)際值之差。1-4按照設(shè)定值的不同形式, 過(guò)程控制系統(tǒng)可分為哪幾類？解答：按照設(shè)定值的不同形式又可分為:1定值控制系統(tǒng) 定值控制系統(tǒng)是指設(shè)定值恒定不變的控制系統(tǒng).定值控制系統(tǒng)的作用是克服擾動(dòng)對(duì)被控變量的影響,使被控變量最終回到設(shè)定值或其附近.以后無(wú)特殊說(shuō)明控制系統(tǒng)均指定值控制系統(tǒng)而言.2.隨動(dòng)控制系統(tǒng) 隨動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)定值

3、是不斷變化的.隨動(dòng)控制系統(tǒng)的作用是使被控變量能夠盡快地,準(zhǔn)確無(wú)誤地跟蹤設(shè)定值的變化而變化3.程序控制系統(tǒng) 程序控制系統(tǒng)的設(shè)定值也是變化的，但它是一個(gè)已知的時(shí)間函數(shù)，即設(shè)定值按一定的時(shí)間程序變化。1-5 什么是定值控制系統(tǒng)?解答：在定值控制系統(tǒng)中設(shè)定值是恒定不變的，引起系統(tǒng)被控參數(shù)變化的就是擾動(dòng)信號(hào)。1-6 什么是被控對(duì)象的靜態(tài)特性？什么是被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性？為什么說(shuō)研究控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)比其靜態(tài)更有意義？解答：被控對(duì)象的靜態(tài)特性：穩(wěn)態(tài)時(shí)控制過(guò)程被控參數(shù)與控制變量之間的關(guān)系稱為靜態(tài)特性。被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性：。系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，被控參數(shù)與控制變量之間的關(guān)系即為控制過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性。在自動(dòng)化工作中，了解、

4、研究控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)比其靜態(tài)更為重要。因?yàn)樵谏a(chǎn)過(guò)程中，干擾是客觀存在的，是不可避免的。在擾動(dòng)引起系統(tǒng)變動(dòng)后，就需要通過(guò)控制裝置不斷地施加控制作用去消除干擾作用的影響，使被控變量保持在工藝生產(chǎn)所規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)上，以滿足過(guò)程控制的要求。一個(gè)正常工作的自動(dòng)控制系統(tǒng)，時(shí)時(shí)刻刻都受到擾動(dòng)的頻繁作用，總是處在一種頻繁的、不間斷的動(dòng)態(tài)過(guò)程中。因此說(shuō)研究控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)比其靜態(tài)更有意義。1-7 評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的常用單項(xiàng)指標(biāo)有哪些？各自的定義是什么？解答：?jiǎn)雾?xiàng)性能指標(biāo)主要有：衰減比、超調(diào)量與最大動(dòng)態(tài)偏差、靜差、調(diào)節(jié)時(shí)間、振蕩頻率、上升時(shí)間和峰值時(shí)間等。衰減比：等于兩個(gè)相鄰的同向波峰值之比n；過(guò)渡過(guò)程的最大動(dòng)態(tài)

5、偏差：對(duì)于定值控制系統(tǒng)，是指被控參數(shù)偏離設(shè)定值的最大值A(chǔ)；超調(diào)量：第一個(gè)波峰值與最終穩(wěn)態(tài)值y（）之比的百分?jǐn)?shù)；殘余偏差C： 過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后，被控參數(shù)所達(dá)到的新穩(wěn)態(tài)值y（）與設(shè)定值之間的偏差C稱為殘余偏差，簡(jiǎn)稱殘差；調(diào)節(jié)時(shí)間：從過(guò)渡過(guò)程開(kāi)始到過(guò)渡過(guò)程結(jié)束所需的時(shí)間；振蕩頻率：過(guò)渡過(guò)程中相鄰兩同向波峰（或波谷）之間的時(shí)間間隔叫振蕩周期或工作周期，其倒數(shù)稱為振蕩頻率；峰值時(shí)間：過(guò)渡過(guò)程開(kāi)始至被控參數(shù)到達(dá)第一個(gè)波峰所需要的時(shí)間。1-8 圖1-2所示，是某溫度記錄儀上面畫出的曲線圖，試寫出最大偏差、衰減比、余差、振蕩周期，如果工藝上要求控制溫度為（40±2 0C），哪么該控制系統(tǒng)能否滿足要求？

6、圖1-2 擾動(dòng)下的溫度響應(yīng)曲線解答：最大偏差：e max= 4540 = 5 0C 衰減比：n = B / B= 4 / 1 . 余差：C = 4140 = 10C 振蕩周期:T= 18 5 = 13 min 終值在410C,誤差± 1 0C,符合要求.過(guò)程控制系統(tǒng)第二章（對(duì)象特性） 習(xí)題2-1什么是被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型？2-1解答：被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型是描述被控過(guò)程在輸入（控制輸入與擾動(dòng)輸入）作用下，其狀態(tài)和輸出（被控參數(shù)）變化的數(shù)學(xué)表達(dá)式。2-2建立被控過(guò)程數(shù)學(xué)模型的目的是什么？過(guò)程控制對(duì)數(shù)學(xué)模型有什么要求？2-2解答：1）目的： 設(shè)計(jì)過(guò)程控制系統(tǒng)及整定控制參數(shù)； 指導(dǎo)生產(chǎn)工藝及其設(shè)

7、備的設(shè)計(jì)與操作； 對(duì)被控過(guò)程進(jìn)行仿真研究； 培訓(xùn)運(yùn)行操作人員； 工業(yè)過(guò)程的故障檢測(cè)與診斷。2）要求：總的原則一是盡量簡(jiǎn)單，二是正確可靠。階次一般不高于三階，大量采用具有純滯后的一階和二階模型，最常用的是帶純滯后的一階形式。 2-2簡(jiǎn)述建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型兩種主要方法。2-2解答： 一是機(jī)理分析法。機(jī)理分析法是通過(guò)對(duì)對(duì)象內(nèi)部運(yùn)動(dòng)機(jī)理的分析，根據(jù)對(duì)象中物理或化學(xué)變化的規(guī)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處理后推導(dǎo)出的對(duì)象特性方程。通過(guò)這種方法得到的數(shù)學(xué)模型稱之為機(jī)理模型，它們的表現(xiàn)形式往往是微分方程或代數(shù)方程。 二是實(shí)驗(yàn)測(cè)取法。實(shí)驗(yàn)測(cè)取法是在所要研究的對(duì)象上，人為施加一定的輸

8、入作用，然后，用儀器測(cè)取并記錄表征對(duì)象特性的物理量隨時(shí)間變化的規(guī)律，即得到一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)曲線。然后對(duì)這些數(shù)據(jù)或曲線進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，求取對(duì)象的特性參數(shù)，進(jìn)而得到對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。5-12 何為測(cè)試法建模？它有什么特點(diǎn)？2-3解答：1）是根據(jù)工業(yè)過(guò)程輸入、輸出的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行某種數(shù)學(xué)處理后得到數(shù)學(xué)模型。2）可以在不十分清楚內(nèi)部機(jī)理的情況下，把被研究的對(duì)象視為一個(gè)黑匣子，完全通過(guò)外部測(cè)試來(lái)描述它的特性。2-3描述簡(jiǎn)單對(duì)象特性的參數(shù)有哪些?各有何物理意義?2-3解答：描述對(duì)象特性的參數(shù)分別是放大系數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T、滯后時(shí)間。 放大系數(shù)K放大系數(shù)K在數(shù)值上等于對(duì)象處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)輸出的變化量與輸入的

9、變化量之比，即 由于放大系數(shù)K反映的是對(duì)象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸入之間的關(guān)系，所以放大系數(shù)是描述對(duì)象靜態(tài)特性的參數(shù)。 時(shí)間常數(shù)T時(shí)間常數(shù)是指當(dāng)對(duì)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(shí)間?；虍?dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的632所需時(shí)間。 時(shí)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(duì)象的一個(gè)重要的動(dòng)態(tài)參數(shù)。 滯后時(shí)間滯后時(shí)間是純滯后時(shí)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(shí)間稱為純滯后時(shí)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一段時(shí)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(guò)一定的阻力而引起的。 滯

10、后時(shí)間也是反映對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的重要參數(shù)。5-6 什么是自衡特性？具有自衡特性被控過(guò)程的系統(tǒng)框圖有什么特點(diǎn)？2-3解答：1）在擾動(dòng)作用破壞其平衡工況后，被控過(guò)程在沒(méi)有外部干預(yù)的情況下自動(dòng)恢復(fù)平衡的特性，稱為自衡特性。2）被控過(guò)程輸出對(duì)擾動(dòng)存在負(fù)反饋。5-7 什么是單容過(guò)程和多容過(guò)程？2-3解答：1）單容：只有一個(gè)儲(chǔ)蓄容量。2）多容：有一個(gè)以上儲(chǔ)蓄容量。2-4什么是控制通道和擾動(dòng)通道(干擾通道)?對(duì)于不同的通道，對(duì)象的特性參數(shù)(K、T、)對(duì)控制有什么不同的影響?2-4解答：對(duì)于一個(gè)被控對(duì)象來(lái)說(shuō)，輸入量是擾動(dòng)量和操縱變量，而輸出是被控變量。由對(duì)象的輸入變量至輸出變量的信號(hào)聯(lián)系稱為通道。操縱變量至被控變

11、量的信號(hào)聯(lián)系稱為控制通道；擾動(dòng)量至被控變量的信號(hào)聯(lián)系稱為擾動(dòng)通道。 一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于不同的通道，對(duì)象的特性參數(shù)(K、T、)對(duì)控制作用的影響是不同的。 對(duì)于控制通道： 放大系數(shù)K大，操縱變量的變化對(duì)被控變量的影響就大，即控制作用對(duì)擾動(dòng)的補(bǔ)償能力強(qiáng)，余差也?。环糯笙禂?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(huì)使控制作用對(duì)被控變量的影響過(guò)強(qiáng)，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。 在相同的控制作用下，時(shí)間常數(shù)T大，則被控變量的變化比較緩慢，此時(shí)對(duì)象比較平穩(wěn)，容易進(jìn)行控制，但過(guò)渡過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)；若時(shí)間常數(shù)T小，則被控變量變化速度快，不易控制。時(shí)間常數(shù)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

12、況適中考慮。 滯后時(shí)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(yīng)盡量減小滯后時(shí)間。 對(duì)于擾動(dòng)通道： 放大系數(shù)K大對(duì)控制不利，因?yàn)椋?dāng)擾動(dòng)頻繁出現(xiàn)且幅度較大時(shí)，被控變量的波動(dòng)就會(huì)很大，使得最大偏差增大；而放大系數(shù)K小，既使擾動(dòng)較大，對(duì)被控變量仍然不會(huì)產(chǎn)生多大影響。 時(shí)間常數(shù)T大，擾動(dòng)作用比較平緩，被控變量變化較平穩(wěn)，對(duì)象較易控制。 純滯后的存在，相當(dāng)于將擾動(dòng)推遲時(shí)間才進(jìn)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(dòng)的影響趨于緩和，被控變量的變化相應(yīng)也緩和些，因此，對(duì)系統(tǒng)是有利的。 2-5實(shí)驗(yàn)測(cè)取對(duì)象特性常用的方法有哪些?各自

13、有什么特點(diǎn)?2-5解答：實(shí)驗(yàn)測(cè)取對(duì)象特性常用的方法有階躍響應(yīng)曲線法、矩形脈沖法。階躍響應(yīng)曲線法是當(dāng)對(duì)象處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，在對(duì)象的輸入端施加一個(gè)幅值已知的階躍擾動(dòng)，然后測(cè)量和記錄輸出變量的數(shù)值，就可以畫出輸出變量隨時(shí)間變化的曲線。根據(jù)這一響應(yīng)曲線，再經(jīng)過(guò)一定的處理，就可以得到描述對(duì)象特征的幾個(gè)參數(shù)。階躍響應(yīng)曲線法是一種比較簡(jiǎn)單的方法。如果輸入量是流量，只需將閥門的開(kāi)度作突然的改變，便可認(rèn)為施加了一個(gè)階躍擾動(dòng)，同時(shí)還可以利用原設(shè)備上的儀表把輸出量的變化記錄下來(lái)，既不需要增加儀器設(shè)備，測(cè)試工作也不大。但由于一般的被控對(duì)象較為復(fù)雜，擾動(dòng)因素較多，因此，在測(cè)試過(guò)程中，不可避免地會(huì)受到許多其他擾動(dòng)因素的影響

14、而使測(cè)試精度不高。為了提高精度就必須加大輸入量的幅度，這往往又是工藝上不允許的。因此，階躍響應(yīng)曲線法是一種簡(jiǎn)易但精度不高的對(duì)象特性測(cè)定方法。矩形脈沖法是當(dāng)對(duì)象處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，在時(shí)間突然加一幅度為A的階躍擾動(dòng)，到時(shí)突然除去，這時(shí)測(cè)得輸出變量隨時(shí)間變化的曲線，稱為矩形脈沖特性曲線。矩形脈沖信號(hào)可以視為兩個(gè)方向相反、幅值相等、相位為的階躍信號(hào)的疊加?？筛鶕?jù)矩形脈沖特性曲線，用疊加法作圖求出完整的階躍響應(yīng)曲線，然后就可以按照階躍響應(yīng)曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后得到對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。采用矩形脈沖法求取對(duì)象特性，由于加在對(duì)象上的擾動(dòng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后即被除去。因此，擾動(dòng)的幅值可以取得較大，提高了實(shí)驗(yàn)的精度。同時(shí)，對(duì)象

15、的輸出又不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間偏離設(shè)定值，因而對(duì)正常工藝生產(chǎn)影響較小。第3章 習(xí)題與思考題3-1.簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？ 解答：簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由檢測(cè)變送裝置、控制器、執(zhí)行器及被控對(duì)象組成。檢測(cè)變送裝置的作用是檢測(cè)被控變量的數(shù)值并將其轉(zhuǎn)換為一種特定輸出信號(hào)。控制器的作用是接受檢測(cè)裝置送來(lái)的信號(hào)，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(dòng)地根據(jù)控制器送來(lái)的控制信號(hào)來(lái)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(duì)象是指需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或裝置。3-2.什么叫直接參數(shù)和間接參數(shù)？各使用在什么場(chǎng)合？ 解答：如果被控變量本身就是需要控制的工藝指標(biāo)，

16、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(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，稱為間接參數(shù)。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，盡量采用直接參數(shù)控制，只有當(dāng)被控變量無(wú)法直接檢測(cè)，或雖能檢測(cè)，但信號(hào)很微弱或滯后很大，才考慮采用間接參數(shù)控制。3-3.被控變量的選擇應(yīng)遵循哪些原則？ 解答：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(guò)程中經(jīng)常變化，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(guò)程的直接控制指標(biāo)，當(dāng)無(wú)法獲得直接控制指標(biāo)信號(hào)，或其測(cè)量或傳送滯后很大

17、時(shí)，可選擇與直接控制指標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接控制指標(biāo)；（4）被控變量應(yīng)是能測(cè)量的，并具有較大靈敏度的變量；（5）被控變量應(yīng)是獨(dú)立可控的；（6）應(yīng)考慮工藝的合理性與經(jīng)濟(jì)性。3-4.操縱變量的選擇應(yīng)遵循哪些原則？ 解答：（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(duì)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(shí)間常數(shù)要小一些，純滯后時(shí)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。3-5.簡(jiǎn)述選擇調(diào)節(jié)器正、反作用的目的，如何選擇? 解答：其目的是使控制器、執(zhí)行器、對(duì)象三個(gè)環(huán)節(jié)組合起來(lái)，能在控制系統(tǒng)中起負(fù)反饋?zhàn)饔?。一般步驟，首先由操縱變

18、量對(duì)被控變量的影響方向來(lái)確定對(duì)象的作用方向，然后由工藝安全條件來(lái)確定執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥）的氣開(kāi)、氣關(guān)型式，最后由對(duì)象、執(zhí)行器、控制器（調(diào)節(jié)器）三個(gè)環(huán)節(jié)組合后為“負(fù)”來(lái)確定控制器的正、反作用。（變送器總為正作用）“對(duì)象”ד 執(zhí)行器”ד 控制器”=“負(fù)反饋”3-6.被控對(duì)象、執(zhí)行器、控制器的正、反作用方向各是怎樣規(guī)定的？ 解答：3-6答：被控對(duì)象的正、反作用方向規(guī)定為：當(dāng)操縱變量增加時(shí)，被控變量也增加的對(duì)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(duì)象屬于“反作用”的。執(zhí)行器的作用方向由它的氣開(kāi)、氣關(guān)型式來(lái)確定。氣開(kāi)閥為“正”方向；氣關(guān)閥為“反”方向。如果將控制器

19、的輸入偏差信號(hào)定義為測(cè)量值減去給定值，那么當(dāng)偏差增加時(shí)，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(hào)隨偏差的增加而減小的稱為“反作用”控制器。也可參考下表：各環(huán)節(jié)作用方向如表： 作用方向環(huán)節(jié)正作用方向（+）反作用方向（-）控制器輸出隨被控變量增加而增加輸出隨被控變量增加而減少執(zhí)行器氣開(kāi)閥氣閉閥被控對(duì)象當(dāng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)打時(shí)，被控變量增加當(dāng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)打時(shí)，被控變量減少變送器如實(shí)反映被控變量大小，只有正作用3-7.簡(jiǎn)單參數(shù)控制系統(tǒng)中，控制器的正反作用應(yīng)怎樣？ 解答：（1）根據(jù)生產(chǎn)工藝的安全性先確定執(zhí)行器的采用氣開(kāi)閥（+），還是氣閉閥（-）。（2）在根據(jù)“對(duì)象”ד 執(zhí)行器”&#

20、215;“ 控制器”=“負(fù)反饋”來(lái)確定控制器的正、反作用。3-8 什么是控制器的控制規(guī)律？控制器有哪些基本控制規(guī)律？解答：1）控制規(guī)律：是指控制器的輸出信號(hào)與輸入偏差信號(hào)之間的關(guān)系。2）基本控制規(guī)律：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。3-9 雙位控制規(guī)律是怎樣的？有何優(yōu)缺點(diǎn)？解答：1）雙位控制的輸出規(guī)律是根據(jù)輸入偏差的正負(fù)，控制器的輸出為最大或最小。2）缺點(diǎn)：在位式控制模式下，被控變量持續(xù)地在設(shè)定值上下作等幅振蕩，無(wú)法穩(wěn)定在設(shè)定值上。這是由于雙位控制器只有兩個(gè)特定的輸出值，相應(yīng)的控制閥也只有兩個(gè)極限位置，總是過(guò)量調(diào)節(jié)所致。3）優(yōu)點(diǎn)：偏差在中間區(qū)內(nèi)時(shí)，控制機(jī)構(gòu)不動(dòng)

21、作，可以降低控制機(jī)構(gòu)開(kāi)關(guān)的頻繁程度，延長(zhǎng)控制器中運(yùn)動(dòng)部件的使用壽命。3-10什么是比例控制規(guī)律?它有什么特點(diǎn)？解答： 比例控制規(guī)律(P)是指控制器的輸出信號(hào)變化量戶與輸入偏差信號(hào)變化量e之間成比例關(guān)系，即式中比例放大系數(shù)。 比例控制的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)快、控制及時(shí)，其缺點(diǎn)是當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷改變時(shí)，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(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)負(fù)荷改變后，需要產(chǎn)生一定的控制作用戶，與之對(duì)應(yīng)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(duì)被控變量要求不高的場(chǎng)合，才單獨(dú)使用比例控制作用。3-11什么是積分控制規(guī)律?

22、什么是比例積分控制規(guī)律?它有什么特點(diǎn)?解答：積分控制規(guī)律是指控制器的輸出變量戶與輸入偏差e的積分成正比，即式中積分比例系數(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，其輸出戶與輸入P的關(guān)系為： 積分控制規(guī)律的特點(diǎn)是控制緩慢，但能消除余差。比例積分控制規(guī)律的特點(diǎn)是控制既及時(shí)，又能消除余差。 3-12什么是微分控制與比例微分控制?它有什么特點(diǎn)7 解答：微分控制規(guī)律是指控制器的輸出變化量戶與輸入偏差e的變化速度成正比，即式中丁微分時(shí)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，其輸出戶與輸入e的關(guān)系為： 微分控制規(guī)律的特點(diǎn)是有一定的超前控制作用，能抑制

23、系統(tǒng)振蕩，增加穩(wěn)定性(但微分作用不宜過(guò)強(qiáng))。在控制系統(tǒng)中，一般不單獨(dú)使用微分作用，而是與比例作用同時(shí)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)。3-13什么是積分時(shí)間?它對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程有什么影響?解答：積分時(shí)間是用來(lái)表示積分控制作用強(qiáng)弱的一個(gè)參數(shù)。積分時(shí)間越小，表示積分控 制作用越強(qiáng)，數(shù)值上，式中是積分比例系數(shù)。 積分時(shí)間的減小，會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，動(dòng)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(zhǔn)確度。3-14什么是微分時(shí)間?它對(duì)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程有什么影響?解答：微分時(shí)間是用來(lái)表示微分控制作用強(qiáng)弱的一個(gè)參數(shù)。微分時(shí)間越大，表示微分控制作用越強(qiáng)。

24、增加微分時(shí)間，能克服對(duì)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(shí)間不能太大，否則有可能引起系統(tǒng)的高頻振蕩。3-15.控制閥的結(jié)構(gòu)形式主要有哪些？各有什么特點(diǎn)？主要使用在什么場(chǎng)合？類型特點(diǎn)主要使用場(chǎng)合直通單座控制閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、泄露量小、易于保證關(guān)閉、小口徑、低壓差直通雙座控制閥不平衡力小、泄露量較大最為常用角形控制閥流路簡(jiǎn)單，阻力較小現(xiàn)場(chǎng)管道要求直角連接、高壓差、介質(zhì)黏度大、含有少量懸浮物和顆粒狀固體三通控制閥有三個(gè)出入口與工藝管道連接，可組成分流與合流兩種形式配比控制或旁路控制隔膜控制閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流阻小、流通能力大、耐腐蝕性強(qiáng)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性、高黏度、含懸浮顆粒狀的介質(zhì)蝶閥結(jié)構(gòu)

25、簡(jiǎn)單、重量輕、價(jià)格便宜、流阻極小、泄露量大大口徑、大流量、低壓差、含有少量纖維或懸浮顆粒狀介質(zhì)球閥閥芯與閥體都呈球形體流體的黏度大、污穢、雙位控制凸輪撓曲閥密閉性好、重量輕、體積小、安裝方便介質(zhì)黏度高、含懸浮物顆粒籠式閥可調(diào)范圍大、振動(dòng)小、不平衡力小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、套筒互換性好、汽蝕小、噪音小壓差大、要求噪音小的場(chǎng)合。對(duì)高溫、高黏度及含固體顆粒的介質(zhì)不適用3-16、控制閥的流量特性是什么？解答：控制閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過(guò)閥門的相對(duì)流量與閥門的相對(duì)開(kāi)度（或相對(duì)位移）之間的關(guān)系，即式中相對(duì)流量是控制閥某一開(kāi)度時(shí)的流量Q與全開(kāi)時(shí)的流量之比。相對(duì)開(kāi)度是控制閥某一開(kāi)度時(shí)的閥桿行程了與閥桿總行程之比。3

26、-17、何為控制閥的理想流量特性和工作流量特性？解答：閥前后壓差保持不變時(shí)的流量特性稱為理想流量特性；在實(shí)際使用過(guò)程中，閥前后的壓差會(huì)隨閥的開(kāi)度的變化而變化，此時(shí)的流量特性稱為工作流量特性。3-18什么是串聯(lián)管道中的阻力比s？s值的減少為什么會(huì)使理想流量特性發(fā)生畸變？解答： s值表示控制閥全開(kāi)時(shí)閥上壓力差與系統(tǒng)總壓差之比。當(dāng)s=1時(shí)，說(shuō)明系統(tǒng)總壓差全部降在控制閥上，所以控制閥在工作過(guò)程中，隨著閥開(kāi)度的變化，閥兩端的壓差是不變的，故工作流量特性與理想流量特性是一致的。當(dāng)s值小于1時(shí)，系統(tǒng)的總壓差一部分降在控制閥，另一部分降在與控制閥串聯(lián)的管道上。隨著閥的開(kāi)度增大，流量也增加，降在串聯(lián)管道上的壓差增加，從而是使降在控制閥上的壓差減少，因而流過(guò)控制閥的流量也減少。所以隨著s值減少，會(huì)使理想流量特性發(fā)生畸變，閥的開(kāi)度越大，使實(shí)際流量值離開(kāi)理想值越大。具體來(lái)說(shuō)，會(huì)使理想的直線流量特性畸變?yōu)榭扉_(kāi)特性，使理想的等百分比流量特性畸變?yōu)橹本€特性。3-19試述電-氣轉(zhuǎn)換器及電-氣閥門定位器在控制系統(tǒng)中的作用。解答： 電-氣轉(zhuǎn)換器是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的氣信號(hào)的一種裝置。在控制系統(tǒng)中，如果所使用的控制器是電動(dòng)控制器，其輸出信號(hào)為010mA DC或420mA DC，但所選擇的執(zhí)行器為氣動(dòng)執(zhí)行器，其輸入