宜宾学院自动化样卷4答案.docx

宜宾学院化工仪表及自动化试题（样卷4）参考答案和评分标准一、 填空题（每空1 分，共 35 分）1孔板、喷嘴、文丘里管。2温包、毛细管、弹簧管。3被控变量、干扰作用、控制作用、阶跃干扰4 4:110:1。5 4-20、0.02-0.1。6指示、控制、报警。7微处理器。8、。9结构形式、参数。10纯滞后/传递滞后、容量滞后、容量滞后。11 1.012 2/3, 1/2，下，上。13集中管理、分散控制。14变送器。15临界比例度法。16 比例积分/PI、比例/P。二、 选择题（每小题 3分，共15分）1-5: BDBCC三、 判断题（每小题 2分，共10分）1-5: 四、 简答题（每小题 10分，共20分）1什么是控制系统的静态与动态？为什么说研究控制系统的动态比其静态更有意义？答：在自动化领域内，把被控变量不随时间而变化的平衡状态成为控制系统的静态。在这种状态下，自动控制系统的输入（设定值和干扰）及输出（被控变量）都保持不变，系统内各组成环节都不改变其原来的状态，它们输入、输出信号的变化率为零。而此时生产仍在进行，物料和能量仍然有进有出。因此，静态反映的是相对平衡状态。（3分）系统的动态是被控变量随时间而变化的不平衡状态。当一个原来处于相对平衡状态的系统，受到扰动作用的影响，其平衡状态受到破坏，被控变量偏离设定值。此时，控制器就会改变原来的状态，产生相应的控制作用，改变操纵变量克服扰动影响，力图恢复平衡状态。从扰动发生，经过控制直到系统重新建立平衡，在这段时间系统都处在变动状态中。（3分）在自动化工作中，了解、研究控制系统动态比其静态更为重要。因为在生产过程中，干扰是客观存在的，是不可避免的。在扰动引起系统变动后，就需要通过控制装置不断地施加控制作用去消除干扰作用的影响，使被控变量保持在工艺生产所规定的技术指标上，以满足过程控制的要求。一个正常工作的自动控制系统，时时刻刻都受到扰动的频繁作用，总是处在一种频繁的、不间断的动态过程中。因此说研究控制系统的动态比其静态更有意义。（4分）2什么是控制通道和扰动通道(干扰通道)?对于不同的通道，对象的特性参数(K、T、)对控制有什么不同的影响?答：对于一个被控对象来说，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。一般地，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。（4分）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，但过渡过程时间较长；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。（3分）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，既使扰动较大，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。（3分） 五、综合分析题（每小题 10分，共20分）1根据图示，（1）详细分析液位测量时的零点迁移问题，并且指出迁移的实质；（2）若已知1=1200kg/m3，2=950kg/m3，h1=1m，h2=5m，液位变化范围02.5米，求：变送器的量程和迁移量。答：（1）在使用差压变送器测量液位时，一般压差与液位高度H之间的关系为：=。这就是一般的“无迁移”的情况。当H0时，作用在正、负压室的压力是相等的。实际应用中（如图所示），有时为防止容器内液体和气体进入变送器而造成管线堵塞或腐蚀，并保持负压室的液柱高度恒定，在变送器正、负压室与取压点之间分别装有隔离罐，并充以隔离液。- +设被测介质密度为，隔离液密度为：(通常)，此时正、负压室的压力分别为：正负压室间的压差为：当H=0时，此为“有迁移”情况。也就是说，当H=0时，对比无迁移的情况，负压室多了一项压力，若采用的是DDZ型差压变送器，其输出范围为420mA的电流信号。在“无迁移”时，H=0, ,这时变送器输出I0=4mA; H=Hmax, ,这时变送器输出I0=20mA。但是有迁移时，由于有个固定的压差存在，当H=0时，变送器输入小于0，其输出也就小于4mA；当H=Hmax时，变送器输入小于，其输出也就小于20mA；为了使液位的零值与满量程能与变送器输出的上、下限值相对应，即在“有迁移”情况下，使得仍有：当H0时，I0=4mA；H=Hmax时，I0=20mA，就必须去除这个固定压差。为此，可调节仪表上的迁移弹簧，以抵消固定压差的作用，此为“零点迁移”方法。（4分）其实质就是改变测量范围的上、下限，相当于测量范围的平移，它不改变量程的大小。（2分）（2）Hmax1g=2.5*1200*9.8=29400Pa变送器量程可选为：40kPa （2分）当H=0时，-2g（h2-h1）=-4*950*9.8=-37.24 kPa变送器需要进行负迁移，迁移量为37.24 kPa （2分）2图示为控制精馏塔塔釜温度稳定的串级控制系统，请解释“串级控制系统”，指出其特点和实用范围；并画出串级控制系统的典型方块图。蒸汽进料塔底采出12FCTC答：串级控制系统是由其结构上的特征而得名的。它是控制系统是应用最早，效果最好，使用最广泛的一种复杂控制系统。它的特点是两个控制器相串接，主控制器的输出作为副控制器的设定。适用于时间常数及纯滞后较大的被控对象，如加热炉的温度控制等。串级控制系统由于副回路的