過(guò)程控制系統(tǒng)及儀表-王再英等-課后標(biāo)準(zhǔn)答案(全)

過(guò)程控制系統(tǒng)及儀表-王再英等-課后標(biāo)準(zhǔn)答案(全)第1章思考題與習(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？1-4說(shuō)明過(guò)程控制系統(tǒng)的分類(lèi)方法，通常過(guò)程控制系統(tǒng)可分為哪幾類(lèi)？解答：分類(lèi)方法說(shuō)明：按所控制的參數(shù)來(lái)分，有溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)等；按控制系統(tǒng)所處理的信號(hào)方式來(lái)分，有模擬控制系統(tǒng)與數(shù)字控制系統(tǒng)；按控制器類(lèi)型來(lái)分，有常規(guī)儀表控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；按控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和所完成的功能來(lái)分，有串級(jí)控制系統(tǒng)、均勻控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)等；按其動(dòng)作規(guī)律來(lái)分，有比例（P）控制、比例積分（PI）控制，比例、積分、微分（PID）控制系統(tǒng)等；按控制系統(tǒng)組成回路的情況來(lái)分，有單回路與多回路控制系統(tǒng)、開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)；按被控參數(shù)的數(shù)量可分為單變量和多變量控制系統(tǒng)等。通常分類(lèi)：1．按設(shè)定值的形式不同劃分：（1）定值控制系統(tǒng)（2）隨動(dòng)控制系統(tǒng)（3）程序控制系統(tǒng)2．按系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類(lèi)：（1）反饋控制系統(tǒng)（2）前饋控制系統(tǒng)（3）前饋—反饋復(fù)合控制系統(tǒng)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？二者之間有什么關(guān)系？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(chēng)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。二者之間的關(guān)系：1-7試說(shuō)明定值控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)的含義。為什么在分析過(guò)程控制系統(tǒng)得性能時(shí)更關(guān)注其動(dòng)態(tài)特性？解答：穩(wěn)態(tài)：對(duì)于定值控制，當(dāng)控制系統(tǒng)輸入（設(shè)定值和擾動(dòng)）不變時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)若能達(dá)到一種平衡狀態(tài)，系統(tǒng)中各個(gè)組成環(huán)節(jié)暫不動(dòng)作，它們的輸出信號(hào)都處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，這種狀態(tài)稱(chēng)為穩(wěn)態(tài)（或靜態(tài)）。動(dòng)態(tài)：從外部擾動(dòng)出現(xiàn)、平衡狀態(tài)遭到破壞、自動(dòng)控制裝置開(kāi)始動(dòng)作，到整個(gè)系統(tǒng)又建立新的穩(wěn)態(tài)（達(dá)到新的平衡）、調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束的這一段時(shí)間，整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的狀態(tài)和參數(shù)都處于變化的過(guò)程之中，這種狀態(tài)稱(chēng)為動(dòng)態(tài)。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，被控過(guò)程常常受到各種振動(dòng)的影響，不可能一直工作在穩(wěn)態(tài)。只有將控制系統(tǒng)研究與分析的重點(diǎn)放在各個(gè)環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性，才能設(shè)計(jì)出良好的控制系統(tǒng)。1-8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)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(chēng)為殘余偏差，簡(jiǎn)稱(chēng)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(chēng)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。解答：最大動(dòng)態(tài)偏差A(yù)：衰減比n：振蕩周期T：A<80,且n>1(衰減振蕩)，所以系統(tǒng)滿足工藝要求。第2章思考題與習(xí)題2-1①最大絕對(duì)誤差=806-800=6②基本誤差=6/1000=0.6%；1.0級(jí)③不能用，只能用0.5級(jí)的儀表2-2求：1）變差；2）基本誤差；3）該表是否符合1.0級(jí)精度？2-3某壓力表的測(cè)量范圍為0～10MPa，精度等級(jí)為1.0級(jí)。試問(wèn)此壓力表允許的最大絕對(duì)誤差是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來(lái)校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為5MPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為5.08MPa，試問(wèn)被校壓力表在這一點(diǎn)上是否符合1級(jí)精度，為什么？解答：1）基本誤差=最大絕對(duì)誤差?max＝0.01×10＝0.1MPa2）校驗(yàn)點(diǎn)為5MPa時(shí)的基本誤差：0.8％<1％，所以符合1.0級(jí)表。2-4間接導(dǎo)致精度等級(jí)下降。例如：量程0~1000的1級(jí)儀表用在測(cè)量范圍在0~100時(shí)，精度變成了10級(jí)！2-5有兩塊直流電流表，它們的精度和量程分別為1)1.0級(jí)，0～250mA2）2.5級(jí)，0～75mA現(xiàn)要測(cè)量50mA的直流電流，從準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)性考慮哪塊表更合適？解答：分析它們的最大誤差：1）?max＝250×1％＝2.5mA；2）?max＝75×2.5％＝1.875mA；2號(hào)表精度低，價(jià)格相對(duì)便宜，但2號(hào)儀表的最大誤差小，而且被測(cè)參數(shù)的數(shù)值在2號(hào)表量程內(nèi)，所以選擇2號(hào)表。2-6①將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，若兩個(gè)連接點(diǎn)溫度不同，回路中會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)。此電勢(shì)稱(chēng)為熱電勢(shì)。鎳鉻—鎳硅K0～+100040μV/℃價(jià)廉,，可在氧化及中性氣氛中使用銅—康銅T-200～+40050μV/℃價(jià)廉,但銅易氧化,常用于150℃以下溫度測(cè)量③熱電偶的熱電勢(shì)大小不僅與熱端溫度有關(guān)，還與冷端溫度有關(guān)。所以使用時(shí)，需保持熱電偶冷端溫度恒定。但