过程装备与来控制技术及应用复习资料.doc

1. 什么是被控对象的控制通道？什么是干扰通道？答：对一个被控对象来说，输入量是扰动量和操纵变量，而输出是被控变量。由对象的输入变量至输出变量的信号联系称为通道。操纵变量至被控变量的信号联系称为控制通道；扰动量至被控变量的信号联系称为扰动通道2. 被控对象的特性是由生产工艺过程和工艺设备决定的，在控制系统的设计中是无法改变的。3. 被控对象数学描述推导依据的： 物料平衡 和 力学平衡.4. 传感器的主要组成部分： 敏感元件、转换元件、测量电路与其他辅助部件组成.5. 力平衡式压差变送器主要组成部分：测量部分、放大器和反馈部分。6,. 温度变送器类型： 直流毫伏、电阻体温度和热电偶温度变送器.7试分析四线制变送器与两线制变送器与电源的连接方式并画出示意图。答：电动变送器输出信号与电源的连接方式有两种：四线制和两线制，四线制中，供电电源通过两根导线接入，另两根导线与负载电阻R2相连，输出010mA DC信号。这种连线方式中，同变送器连接的导线共有4根，成为四线制，如图（a）所示。如图b中所示，同变送器连接的导线只有两根，同时传送变送器所需的电源电压和420mA DC输出电流，称为两线制。8何为基型调节器？它具有哪些主要特点？答：基型调节器是一种具有PID运算功能，并能对被调参数，给定值及阀门位置进行显示的调节器。特点：采用了高增益、高阻抗线性集成电路组件，提高万仪表的精度，稳定性和可靠性，降低了能耗。有软、硬两种手动操作方式，软手动与自动之间由于有保持状态而使调节器输出能够长期保持，因而在互相切换时具有双向无平衡无抗扰特性，提高了操作性能。采用集成电路便于各种功能的扩展。采用标准信号制，接受15V DC测量信号，输出420mA DC信号，由于空气受点不是从零点开始的，故容易识别断电、断线等故障能与计算机联用。9.什么是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图有什么不同？答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。10.在自动控制系统中，什么是干扰作用？什么是控制作用？两者有什么关系？答：干扰作用是由干扰因素施加于被控对象并引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是由控制器或执行器作用于被控对象，通过改变操纵变量克服干扰作用，使被控变量保持在给定值，两者的相同之处在于都是施加于被控对象的作用，不同之处在于干扰作用是使被控变量偏离给定值，而控制作用是使被控变量接近给定值。11.什么是自动控制系统的过度过程？在阶跃干扰作用下有哪几种基本形式？其中哪些能满足自动控制的要求，哪些不能，为什么？答：对于任何一个控制系统，扰动作用是不可避免的，系统受到扰动作用后，其平衡状态被破坏，被控变量就要发生波动，在自动控制作用下经过一段时间，使被控变量回复到新的稳定状态，即系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间的过程称为系统的过度过程。在阶跃干扰作用下，其过度过程曲线有：发散振荡过程 等幅振荡过程 衰减振荡过程 非振荡的单调过程。 其中衰减振荡和非振荡的单调过程属于稳定的过渡过程，能满足自动控制的要求，其它的不能。12.什么是被控对象的特性？表征被控对象特性的参数有哪些？它们的物理意义是什么？答：所谓被控对象的特性，是指当被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间的变化规律（包括变化的大小，速度），描述被控对象特性的参数有放大系数K，时间常数T和滞后时间 。K被控对象重新达到平衡状态时的输出变化量与输入变化量之比。由于放大系数K反映的是对象处于稳定状态下的输出和输入之间的关系，所以放大系数是描述对象静态特性的参数。T时间常数是指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始速度变化，达到新的稳态值所需的时间。或当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新的稳态值的63.2%所需时间。时间常数T是反映被控变量变化快慢的参数，因此是对象的动态参数。滞后时间 是纯滞后0时间 和容量滞后c 的总和。输入变量的变化落后于输入变量变化的时间称为纯滞后时间，纯滞后的产生一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间引起的。容量滞后一般是因为物料或能量的传递需要通过一定的阻力而引起的。滞后时间 也是反映对象动态特性的重要参数。13.为什么说放大系数是对象的静态特性，而时间常数和滞后时间是动态特性？答：放大系数K表达了被控对象在干扰作用下重新达到平衡状态的性能，是不随时间变化的参数，所以K是被控对象的静态特性参数。时间常数反映了被控对象受到输入作用后，输入变量达到新稳态值的快慢，它决定了整个动态过程的长短，所以是动态特性参数。滞后时间也是描述对象滞后现象的动态参数。14.在控制系统中，对象的放大系数，时间常数，滞后时间对控制有什么影响？答：对于不同的通道，对象的特性参数（K，T ， ）对控制作用的影响是不同的。对于控制通道：放大系数K大，操纵变量的变化对被控变量的影响就大，即控制作用对扰动的补偿能力强，余差也小；放大系数K小，控制作用的影响不显著，被控变量的变化缓慢。但K太大，会使控制作用对被控变量的影响过强，使系统的稳定性下降。在相同的控制作用下，时间常数T大，则被控变量的变化比较缓慢，此时对象比较平稳，容易进行控制，但过渡过程时间较大；若时间常数T小，则被控变量变化速度快，不易控制。时间常数太大或太小，在控制上都将存在一定困难，因此，需根据实际情况适中考虑。滞后时间 的存在，使得控制作用总是落后于被控变量的变化，造成被控变量的最大偏差增大，控制质量下降。因此，应尽量减小滞后时间 。对于扰动通道：放大系数K大对控制不利，因为当扰动频繁出现且幅度较大时，被控变量的波动就会很大，使得最大偏差增大；而放大系数k小，即使扰动较大，对被控变量仍然不会产生多大影响。时间常数T大，扰动作用比较平缓，被控变量变化较平稳，对象较易控制。纯滞后的存在，相当于将扰动推迟0时间才进入系统，并不影响控制系统的品质；而容量滞后的存在，则将使阶跃扰动的影响趋于缓和，被控变量的变化相应也缓和些，因此，对系统是有利的。15.什么是调节器的控制规律？调节器有哪几种基本控制规律？答：调节器的控制规律是指调节器的输出信号随输入信号变化的规律或是指控制器的输出信号P与输入偏差信号e之间的关系。常用的基本调节规律有：位式（断续），比例，积分，微分等，以及它们的组合控制规律如PI，PD，PID。16.比例度是反映比例控制器的比例控制作用强弱的参数。比例度越大，表示比例控制作用越弱。减少比例度，系统的余差越小，最大偏差也越短，系统的稳定程度降低；其过渡过程逐渐以衰减振荡走向临界振荡直至发散振荡。17.PID调节器是由哪些基本部分组成的？试分析各部分所完成的功能。答：PID调节器的基本组成有输入电路，运算电路和输出电路组成。输入电路是检测偏差信号，信号经滤波电路后输出导PID运算电路。（输入电路包括偏差检测电路，内给定稳压电源电路，内外给定切换开关，正反作用开关及滤波电路等）。PID运算电路：根据整定好的参数用以对偏差信号进行比例，微分和积分的运算，是调节器实现PID控制规律的关键环节。输出电路：将运算电路的输出信号做最后一次放大，或者作为运算电路之回路中放大器的组后一级，提供调节器的输出信号。18.计算机控制系统与常规的模拟控制系统相比，有哪些相同与不同点？答：相同点：控制系统的基本结构相同，有关调节原理和调节过程相同，即都是基于“检测偏差，纠正偏差”的控制原理。在系统的对象，执行元件，检测元件等环节内部的运动规律与模拟控制系统是相同的。不同之处：在计算机控制系统中，控制里对控制对象的参数，状态信息的检测和控制结果的输出在时间上是断续的，对检测信号的分析计算是数字化的，而在模拟控制系统中则是连续的，并使用数字控制控制里代替了模拟控制里，并增加了模数转换元件和数模转换元件，给定值也从数字量形式输入计算机。19.红红外线气体分析仪的用途：常用来检测CO、CO2、NH3、以及CH4、C2H2、C2H4等气体的浓度，也可以检测锅炉烟气中CO、CO2的含量。20.被控对象的自衡特性：当输入变量发生变化破坏了被控对象的平衡而引起的输出变量变化时，在没有人为干预的情况下，度被控对象自身能重新恢复平衡的特性。21.临界比例度法定义：先求取在纯比例作用下的闭环系统为等幅振荡过程时的比例K和振荡周期Tk，然后根据经验公式计算出相应的天界其参数。22.临界比例度法参数整定过程：首先将调节器的积分作用和微分作用全部出去，在春比例的情况下，按比例度从大到小的变化规律，对应于某一值左小幅度的设定值阶跃干扰，直到获得等幅振荡过渡过程曲线，这时的比例度为临界比例度，振荡周期即为临界周期可在过渡过程曲线上求取，最后根据给出的经验公式计算出调节器各参数的整定值.23.调节器参数整定的目的是什么？工程上常用的整定方法有哪些？答：当一个控制系统设计安装完成后，系统各个环节及其被控对象各通道的特征不能改变了，而唯一能改变的就是调节器的参数，即调节器的比例度 、积分时间TI、微分时间TD。通过改变这三个参数的大小，就可以改变整个系统的性能，获得较好的过渡过程和控制质量。调节器参数整定的目的就是按照己定的控制系统求取控制系质量最好的调节器参数，工程上常用的整定方法有： 经验试凑法根据被控变量的性质在己知合适的参数（经验参数）范围内选择一组适当的值做为调节器的参数值，然后直接在运行的系统中，人为地加上阶跃干扰，通过观察记录仪表上的过渡曲线，并以比例度、积分时间、微分时间对过渡曲线的影响为指导，按照某种顺序反复试凑比例度、积分时间、微分时间的大小，直到获得满意的过渡过程曲线为止。 临界比例度法首先求取比例作用下的闭环系统为等幅振荡过程时的比例度 和振荡周期TK，然后根据经验公式计算出相应的调节器参数 衰减曲线法以在纯比例下获得4：1衰减振荡曲线为参数整定和依据，方法同临界比例度法，获得4：1衰减曲线的TS、 ，然后求解相应的值。24.工业电导仪的用途： 分析酸、盐、等电解质浓度，也可以用来分析气体浓度.25.自动控制系统的作用是什么？利用一些自动控制仪表及装置，对生产过程中某些重要的工艺变量进行自动调节，使他们在受到外界干扰影响偏离正常工作状态后，能够自动地重新恢复到规定的范围之内，从而保证生产的正常进行。26. 压差式流量计的核心部件是节流装置，它包括：节流元件、取压装置以及其前后管段常用的节流装置有孔板、喷嘴和文都利管等。27. 电动执行机构按照特性不同可分为：比例式和积分式。28. 时间常数是反映被控对象受到输入作用后，输出变量达到新稳态值得快慢，他决定了整个动态过程的长短。29. 单回路控制系统是指由一个被控对象、一个检测元件及变送器、一个调节器和一个执行器所构成的闭合系统。30. 相同大小干扰作用下比例度与余差的关系：比力度越大，放大倍数越小，由于u=Kp e(t) ,要获得同样大小的 u变化量所需要的偏差就越大，因此在相同的干扰作用下，系统再次平衡是的余差就越大。反之，比例度越小，系统的余差也随之越小。31. 弹性压力计弹性元件不完全弹性因素包括：弹性滞后和弹性后效。32. 比例度与放大系数的关系： 倒数关系。33. 气动薄膜执行器波纹膜片的受压范围：20100kPa。34. 自动控制系统直接产生控制作用的是：执行器。35. 定值控制系统一定是个闭环负反馈系统。36.自动控制的分类： 按克服干扰：反馈控制系统前馈控制系统前馈-反馈控制系统。 按复杂程度： 简单控制系统复杂控制系统。 按给定值：定值控制系统随动控制系统程序控制系统。 37. 时域分析法采用的激励信号是： 阶跃信号。38. 直接控制系统代号：DDC。39. 调节器的输出变量是：控制信号。40. 频域分析法激励信号：正玄信号。41. 测量元件本身的动态误差是 ：测量之后。42. 电动执行器按性质不同分为：比例式和积分式。43. 压差变送器：用来把差压、流量、液位等被测参数转换成统一的标准信号，并将此统一信号输送给指示、记录仪表或调节器等以实现对上述参数的现实、记录或调节。44.仪表的静态特性：当输入变量处于稳定状态时仪表的输出与输入之间的关系。指标：灵敏度线性度迟滞误差漂移重复性 45.放大系数对干扰通道而言越小越好. 46对液位对象来说，采用那种控制规律比较好：P PI47.液体式压力计有哪些主要类型？试分析其误差答：液柱式压力计主要有：U型管压力计，单管压力计和微压力计。以U型管压力计：误差产生主要有以下几方面：a 读数误差，消除视察。b温度变化产生液体变化，产生测量误差，故须修正。 c 安装误差：当U型管安装不直时会产生安装误差。 d 毛细现象，修正48.转角阀：碟阀、凸轮绕曲阀、球阀等49