《自動(dòng)化儀表與過程控制》練習(xí)題及參考答案

1、.：.；西南科技大學(xué)成教學(xué)院德陽教學(xué)點(diǎn)練習(xí)題及參考答案班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 成果：一、填空題1、過程控制系統(tǒng)普通由 控制器 、 執(zhí)行器 、 被控過程 和丈量變送等環(huán)節(jié)組成。2、儀表的精度等級(jí)又稱 準(zhǔn)確度級(jí) ，通常用 援用誤差 作為判別儀表精度等級(jí)的尺度。3、過程控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)質(zhì)量目的主要有 衰減比n 、 超調(diào)量 和過渡過程時(shí)間；靜態(tài)質(zhì)量目的有 穩(wěn)態(tài)誤差e ss 。4、真值是指被測變量本身所具有的真實(shí)值，在計(jì)算誤差時(shí)，普通用 商定真值 或 相對(duì)真值 來替代。5、根據(jù)運(yùn)用的能源不同，調(diào)理閥可分為 氣動(dòng)調(diào)理閥 、 電動(dòng)調(diào)理閥 和 液動(dòng)調(diào)理閥 三大類。6、過程數(shù)學(xué)模型的求取方法普通有 機(jī)理建模 、 實(shí)

2、驗(yàn)建模 和混合建模。7、積分作用的優(yōu)點(diǎn)是可消除 穩(wěn)態(tài)誤差(余差)，但引入積分作用會(huì)使系統(tǒng) 穩(wěn)定性 下降。8、在工業(yè)消費(fèi)中常見的比值控制系統(tǒng)可分為 單閉環(huán)比值控制 、 雙閉環(huán)比值控制 和 變比值控制 三種。9、Smith預(yù)估補(bǔ)償原理是預(yù)先估計(jì)出被控過程的 數(shù)學(xué)模型 ，然后將預(yù)估器并聯(lián)在被控過程上，使其對(duì)過程中的 純滯后 進(jìn)展補(bǔ)償。10、隨著控制通道的增益K0的添加，控制造用 加強(qiáng) ，抑制干擾的才干 最大 ，系統(tǒng)的余差 減小 ，最大偏向 減小 。11、從實(shí)際上講，干擾通道存在純滯后， 不影響 系統(tǒng)的控制質(zhì)量。12、建立過程對(duì)象模型的方法有 機(jī)理建模 和 系統(tǒng)辨識(shí)與參數(shù)估計(jì) 。13、控制系統(tǒng)對(duì)檢測變

3、送環(huán)節(jié)的根本要求是 準(zhǔn)確 、 迅速 和 可靠 。14、控制閥的選擇包括 構(gòu)造材質(zhì)的選擇、 口徑的選擇 、 流量特性的選擇 和 正反作用的選擇。15、防積分飽和的措施有 對(duì)控制器的輸出限幅 、限制控制器積分部分的輸出和 積分切除法。16、假設(shè)對(duì)象擾動(dòng)通道增益添加，擾動(dòng)作用 加強(qiáng) ，系統(tǒng)的余差 增大 ，最大偏向 增大 。17、在離心泵的控制方案中，機(jī)械效率最差的是 經(jīng)過旁路控制 。二、名詞解釋題1、衰減比答：衰減比定義為：衰減比是衡量系統(tǒng)過渡過程穩(wěn)定性的一個(gè)動(dòng)態(tài)目的。為保證系統(tǒng)足夠的穩(wěn)定程度，普通取衰減比為4:110:1。2、自衡過程答：當(dāng)擾動(dòng)發(fā)生后，無須外加任何控制造用，過程可以自發(fā)地趨于新的平

4、衡形狀的性質(zhì)稱為自衡性。稱該類被控過程為自衡過程。3、分布式控制系統(tǒng)答：分布式控制系統(tǒng)DCS，又稱為集散控制系統(tǒng)，一種操作顯示集中、控制功能分散、采用分級(jí)分層體系構(gòu)造、部分網(wǎng)絡(luò)通訊的計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)。DCS的設(shè)計(jì)思想是“控制分散、管理集中三、簡答題1、電氣閥門定位器有哪些作用答：改善閥的靜態(tài)特性改善閥的動(dòng)態(tài)特性改動(dòng)閥的流量特性用于分程控制用于閥門的反向動(dòng)作2.簡述串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原那么。答：1副回路的選擇必需包括主要擾動(dòng)，而且應(yīng)包括盡能夠多的擾動(dòng)；2主、副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)應(yīng)匹配；3應(yīng)思索工藝上的合理性和實(shí)現(xiàn)的能夠性；4要留意消費(fèi)上的經(jīng)濟(jì)性。3. 簡單控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的作用是什么

5、？答：簡單控制系統(tǒng)由一個(gè)被控對(duì)象，一個(gè)檢測元件和變送器，一個(gè)調(diào)理閥和一個(gè)調(diào)理器組成。檢測元件和變送器用于檢測被控變量，并將檢測到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)范信號(hào)，輸出到控制器?？刂破饔糜趯z測變送器的輸出信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)展比較，得出偏向，并把偏向信號(hào)按一定的控制規(guī)律運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果輸出到執(zhí)行器。執(zhí)行器是控制系統(tǒng)回路中的最終元件，直接用于改動(dòng)支配量，以抑制干擾，到達(dá)控制的目的。4. 前饋控制和反響控制各有什么特點(diǎn)？為什么采用前饋-反響復(fù)合系統(tǒng)將能較大地改善系統(tǒng)的控制質(zhì)量？答:前饋控制的特點(diǎn)是:根據(jù)干擾任務(wù);及時(shí);精度不高,實(shí)施困難;只對(duì)某個(gè)干擾 有抑制造用.反響的特點(diǎn)作用根據(jù)是偏向;不及時(shí):精度高,實(shí)施方便,對(duì)

6、一切干擾都有抑制造用.由于兩種控制方式優(yōu)缺陷互補(bǔ), 所以前饋-反響復(fù)合系統(tǒng)將能較大地改善系統(tǒng)的控制質(zhì)量.5、PID調(diào)理器的參數(shù)、對(duì)控制性能各有什么影響？答：(1)比例增益反映比例作用的強(qiáng)弱，越大，比例作用越強(qiáng)，反之亦然。比例控制抑制干擾才干較強(qiáng)、控制及時(shí)、過渡時(shí)間短，但在過渡過程終了時(shí)存在余差；(2)積分時(shí)間反映積分作用的強(qiáng)弱，越小，積分作用越強(qiáng)，反之亦然。積分作用會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，但在過渡過程終了時(shí)無余差；(3)微分時(shí)間反映積分作用的強(qiáng)弱，越大，積分作用越強(qiáng)，反之亦然。微分作用能產(chǎn)生超前的控制造用，可以減少超調(diào)，減少調(diào)理時(shí)間；但對(duì)噪聲干擾有放大作用。6、與反響控制系統(tǒng)相比，前饋控制系統(tǒng)有哪

7、些特點(diǎn)？答：(1)反響控制的本質(zhì)是基于偏向來消除偏向，而前饋控制是基于擾動(dòng)來消除擾動(dòng)對(duì)被控量的影響；(2)反響控制是“不及時(shí)的，而前饋控制器可“及時(shí)動(dòng)作；(3)反響控制屬閉環(huán)控制，而前饋控制屬開環(huán)控制；(4)反響控制對(duì)閉環(huán)內(nèi)擾動(dòng)均有校正作用，而前饋控制具有制定性補(bǔ)償?shù)木窒扌裕?5)反響控制規(guī)律通常有P、PI、PD、PID等，而前饋控制規(guī)律比較復(fù)雜。7、簡述“積分飽和景象產(chǎn)生的內(nèi)因和外因。答：呵斥積分飽和景象的內(nèi)因是控制器包含積分控制造用，外因是控制器長期存在偏向。在偏向長期存在的條件下，控制器輸出會(huì)不斷添加或減小，直到極限值引起積分飽和。8、如下圖的壓力容器，采用改動(dòng)氣體排出量以維持 容器內(nèi)壓

8、力恒定：(1)調(diào)理閥應(yīng)選擇氣開式還是氣關(guān)式？請(qǐng)闡明緣由。(2)壓力控制器(PC)應(yīng)為正作用還是反作用？請(qǐng)闡明緣由。答：(1)應(yīng)選擇氣關(guān)式。由于在氣源壓力中斷時(shí)，調(diào)理閥可以自動(dòng)翻開，以使容器內(nèi)壓力不至于過高而出事故。(2) 調(diào)理閥應(yīng)選擇氣關(guān)式，那么壓力控制器(PC)應(yīng)為反作用。當(dāng)檢測到壓力添加時(shí)，控制器應(yīng)減小輸出，那么調(diào)理閥開大，使容器內(nèi)壓力穩(wěn)定?；颍寒?dāng)檢測到壓力減小時(shí)，控制器應(yīng)增大輸出，那么調(diào)理閥開小，使容器內(nèi)壓力穩(wěn)定。9、在制藥工業(yè)中，為了加強(qiáng)藥效，需求對(duì)某種成分的藥物注入一定量的鎮(zhèn)定劑、緩沖劑，或參與一定量的酸、堿，使藥物呈酸性或堿性。這種注入過程普通都在混合槽中進(jìn)展。工藝要求消費(fèi)藥物與注

9、入劑混合后的含量必需符合規(guī)定的比例，同時(shí)在混合過程中不允許藥物流量忽然發(fā)生變化，以免混合過程產(chǎn)生部分的化學(xué)副反響，為此設(shè)計(jì)如以下圖所示的控制系統(tǒng)。 試分析：1圖中停留槽的作用是什么？ 2圖中有幾個(gè)控制系統(tǒng)，分別是什么系統(tǒng)，各系統(tǒng)的作用如何？答: 停留槽的作用是穩(wěn)定藥物流量,防止其發(fā)生急劇變化.圖中共有兩個(gè)控制系統(tǒng),一個(gè)是停留槽液位與出口流量的均勻控制系統(tǒng),是藥物流量緩慢變化;另一個(gè)是藥物與添加劑的比值控制系統(tǒng),堅(jiān)持二者的比例關(guān)系.四、分析與計(jì)算題1、有一臺(tái)溫度變送器，量程為400600，輸出為420mA，當(dāng)溫度從500變化到550時(shí)，變送器從多少變?yōu)槎嗌伲看穑?00時(shí)輸出為：204500400

10、/600400412mA500時(shí)輸出為：204550400/600400416mA即：當(dāng)溫度從500變化到2.某儀表的丈量范圍為200-600，儀表的精度為0.5級(jí)，在600該儀表指示為604，問該儀表能否超差？答：某儀表的丈量范圍為200-600，儀表的精度為0.5級(jí)，在600該儀表指示為604，問該儀表能否超差？6002000.5=4 該儀表不超差。 3.某丈量儀表的丈量范圍是+200+500精度等級(jí)為為5.0，求當(dāng)其示值為200和500時(shí),被測點(diǎn)的真實(shí)溫度真值大約為多少？3、答：某丈量儀表的丈量范圍是+200+500,精度等級(jí)為為5.0，求當(dāng)其示值為200和500時(shí),被測點(diǎn)的真實(shí)溫度真值

11、大約為多少？max=5.0%500-200=15示值為200時(shí)真值在185和215之間示值為500時(shí)真值在485和515之間4、如以下圖所示的隔焰式隧道窯燒成帶溫度控制系統(tǒng)，燒成帶溫度是被控變量，燃料流量為支配變量。試分析：(1)該系統(tǒng)是一個(gè)什么類型的控制系統(tǒng)？畫出其方框圖；(2)確定調(diào)理閥的氣開、氣關(guān)方式，并闡明緣由。答：(1)該系統(tǒng)是一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)，其方框圖為：(2)當(dāng)調(diào)理閥氣源出現(xiàn)缺點(diǎn)失去氣源時(shí)，為保證系統(tǒng)平安，應(yīng)使閥門處于封鎖位置，故調(diào)理閥采用氣開式。5、如以下圖所示的液體儲(chǔ)罐，設(shè)進(jìn)水口和出水口的體積流量分別是 和 ，輸出變量為液位，儲(chǔ)罐的橫截面積為 。試建立該液體儲(chǔ)罐的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 。完好解答過程如下含評(píng)分規(guī)范：液位的變化滿足動(dòng)態(tài)物料平衡關(guān)系：液