過程控制第四章執(zhí)行器

課后習題什么是控制器的控制規(guī)律，控制器有哪些基本的控制規(guī)律？雙位控制是怎樣的？有何優(yōu)缺點？比例控制為什么會產生余差？試寫出積分控制規(guī)律的數學表達式。為什么積分控制能消除余差？什么是積分時間？試述積分時間對控制過程的影響某比例積分控制器輸入、輸出范圍均為4～20mA，若將比例度設定為100％、積分時間設為2min，穩(wěn)態(tài)時輸出調為5mA，某時刻，輸入階躍增加0.2mA，試問經過5min后，輸出將由5mA變化到多少？比例控制器的比例度對控制過程有什么影響？調整比例度時要注意什么問題？理想微分控制的數學表達式是什么？為什么常用實際的微分控制規(guī)律？試寫出比例、積分、微分（PID）三作用控制規(guī)律的數學表達式試分析比例、積分、微分控制規(guī)律各自的特點，積分和微分為何不能單獨使用？PID調節(jié)器中，比例度P、積分時間TI、微分時間TD分別具有什么意義？在調節(jié)器動作過程中產生什么影響？若將TI取為∞、TD取為0，分別代表調節(jié)器處于什么狀態(tài)？什么是調節(jié)器的正反作用？在電路中如何實現？給出實用PID數字表達式，數字儀表中常用哪些改進型PID算法？第四章執(zhí)行器及安全柵執(zhí)行器自動調節(jié)閥電磁閥電壓調整裝置電流控制器件控制電機自動調節(jié)閥自動調節(jié)閥執(zhí)行機構閥體氣動（能在易燃易爆環(huán)境中工作）電動（能源取用方便，信號傳遞迅速）液動（推力大）（直通單座閥、直通雙座閥、角閥、隔膜閥、蝶閥等）氣動單座閥氣動執(zhí)行機構直行程角行程薄膜式活塞式（推力大，適合大口徑高壓降場合）（蝶閥、風門等）正作用：壓力增大，閥桿下移反作用：壓力增大，閥桿上移氣開式：有壓力，閥桿開啟氣關式：有壓力，閥桿關閉行程規(guī)格：10mm、16mm、25mm、40mm、60mm、100mm調節(jié)閥的流量系數對于不可壓縮的流體，在通過調節(jié)閥時產生的壓力損失△p與流體速度之間的關系為流量系數：閥兩端的壓差為100Kpa，流體密度為1000Kg/m3的條件下，流經調節(jié)閥的流量。記為C。額定流量系數：閥全開時的流量系數，記為C100（表示閥的流通能力，只與閥的口徑和結構有關）可壓縮流體流量系數的修正p2p1p1恒定，p2增大，當閥兩端壓差超過△pcr時，流量不再隨著壓差增大而增大，而是停在最大值Qmax處可壓縮流體阻塞流的判斷以空氣為流體做實驗發(fā)現：給定閥門的壓差比（x＝△p/p1）在產生阻塞流時總是固定的值xT（臨界壓差比）一般流體產生阻塞流的條件：未產生阻塞流產生阻塞流Fk＝k/kairk：可壓縮流體的絕熱指數kair：可壓縮流體的絕熱指數不可壓縮流體流量系數的修正當pvc小于入口溫度下流體介質飽和蒸汽壓pv時，產生閃蒸。繼續(xù)降低pvc即產生阻塞流，此時pvc＝

pvcrp1p2p2p1pvc節(jié)流處縮流處定義恢復系數（只與結構流路形式有關，可查）時產生阻塞流氣體（蒸汽）流量系數的修正可壓縮流體，在調節(jié)閥內其體積由于壓力降低而膨脹，密度減小，引入膨脹系數Y以修正氣體密度的變化溫度壓力變化引起氣體密度變化，引入壓縮系數Z進行修正低雷諾系數修正流量系數都是在湍流的情況下測定的，非湍流情況需要進行修正。Re>3500湍流CRe<2300層流C‘＝C/FR直流單座閥、套筒閥、球閥直流雙座閥、蝶閥、偏心旋轉閥液體運動粘度ReFR350023001流量系數C計算公式流體阻塞流判別式流量系數計算公式（國際單位）液體氣體蒸汽調節(jié)閥的固有流量特性流過閥門的相對流量q＝Q/Q100與閥門的相對開度l＝L/L100之間的關系q＝f(l)。只與閥芯的形狀有關?？扉_直線對數/等百分比直線特性對數特性R=Qmax/Qmin為調節(jié)閥的可調比閥門的控制作用流量變化相對值直線等百分比10%（20-10）/10=100%（6.58-4.68）/4.68=41%50%（60-50）/50=20%（25.7-18.2）/18.2=41%80%（90-80）/80=12.5%（71.2-50.6）/50.6=41%直線特性在小開度時控制作用強，開度越大控制作用越弱對數特性大小開度的控制作用一樣強調節(jié)閥的工作流量特性串聯(lián)管路（分壓）∑△p∑△pe△p∑△peQ全開閥阻比qls=1s=0.5s=0.1并聯(lián)管路（增流）△pQmaxQ100閥全開流量比S‘=1S’=0.5S‘=0.1S‘=1S’=0.5S‘=0.1調節(jié)閥的選擇調節(jié)閥結構的選擇

主要考慮流體情況：顆粒、腐蝕性氣開、氣關式選擇主要考慮生產安全的需要流量特性選擇主要考慮生產過程的特性口徑的選擇主要考慮工藝需要的流量大小被控過程閥uuyuxxyxy電/氣轉換器I>p閥門定位器如果只有彈簧彈力和薄膜壓力，則力平衡時閥芯的開度（線位移）與氣壓成正比。為了克服摩擦，流體作用于閥芯的不平衡力等對閥門定位的影響，引入閥門定位器。電/氣閥門定位器I>電動調節(jié)閥伺服放大器電動機減速器閥位置發(fā)生器輸入信號0~·10mA閥行程安全柵（防止危險電能從控制信號進入現場儀表的安全保護器）電阻式中繼放大式齊納式光電式變壓器式電源單元工業(yè)交流電調節(jié)器安全柵安全柵執(zhí)行器變送器級別最小引爆電流爆炸氣體混合物種類ⅡAi>120乙烷、丙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙醇、氨、一氧化碳ⅡB70<i<120乙烯、乙醚、丙稀腈ⅡCi<=70氫、乙炔、二硫化碳、水煤氣、焦爐煤氣齊納式安全柵限流電阻（通過信號正常時，阻值為0；電流一旦超出安全范圍，阻值驟）電路沒有進入保護狀態(tài)時，接地不起作用（避免信號通過大地短接或者形成干擾）RIiFuVi安全場所危險場所RVi安全場所危險場所隔離式安全柵檢測端安全柵利用變壓器隔離器件，分別將輸入、輸出和電源電路進行隔離，以防止危險能量信號竄入現場（檢測端安全柵和執(zhí)行端安全柵）