《化工自动化及仪表》阶段练习二答案.doc

化工自动化及仪表阶段练习二答案（第六章至第八章）一、填空题1、0020.1MPa2、气动、电动、液动 3、执行机构、调节机构 4、气动 5、正作用、反作用 6、气关 7、越小 8、阀的前后压差固定 9、放大系数10、对数（等百分比） 11、线性 12、快开13、阀门定位器 14、小15、越强 16、过渡过程17、比较环节、反馈环节、放大器 18、软件、硬件 19、系统软件、应用软件 20、控制器二、简答题1、执行器按照其能源形式可分为气动、电动和液动三大类。在工业现场大多使用气动执行器，这是因为其结构简单、输出推力大、动作平稳可靠、本质安全防爆的特点。2、阀门的气开、气关特性是由执行结构和调节机构的特性决定的。气开控制阀其输入气压越高开度越大，在气失时则全关。气关式是输入气压越高时开度越小，而在气失时则全开。气开阀用FC表示，气关阀用FO表示。3、控制阀的理想流量特性是指在阀的前后压差固定条件下，流量与阀杆位移之间的关系，它完全取决于阀的结构参数。工作流量特性是指在工作条件下，阀门两端差压变化时，流量于阀杆位移之间的关系。理想流量特性有三种类型：线性、对数（等百分比）、快开。4、阀门定位器的作用主要有：（1） 改善阀的静态特性（2） 改善阀的动态特性（3） 改变阀的流量特性（4） 可以用于分程控制中用于阀门的反向动作，如，采用反作用式的阀门定位器可使气开阀变成气关阀，气关阀变成气开阀。5、控制阀的流量特性选择通常指如何合理选型线性和对数流量特性。其选择步骤是：（1） 根据过程特性，选择阀的工作特性（2） 根据配管情况，从所需的工作特性出发，推断理想流量特性（制造厂所标明的特性通常是理想特性）从自动控制系统角度看，还希望通过控制阀流量特性的选择使得广义对象的特性是线性的。 6、控制器的控制规律就是控制器的输出信号与输入信号之间的变化规律。常用控制器的控制规律有：比例控制、比例积分和比例积分微分控制等。7、比例度对过渡过程的影响是：比例度是反映比例控制作用强弱的一个参数，比例度越大，表示比例控制作用越弱，则过渡过程曲线越平稳，但余差也越大。反之，比例度越小，表示比例作用越强，过渡过程曲线也就越振荡，这样使系统的稳定性变差，但可以适当地减小余差。如果比例度过小可能出现发散振荡。 积分时间对系统的过渡过程影响是：积分时间用来表示积分控制作用强弱的一个参数，积分时间越大，积分速度越小，积分作用不明显，余差消除慢。积分时间小，也就表示积分速度越快，积分作用明显，易于消除余差，但是系统针对加剧，使得系统的稳定性下降，动态性能也变差。微分时间对过渡过程的影响是：微分时间是用来表示微分控制作用强弱的一个参数，当系统中存在偏差，并且是变化的，那么微分作用马上进行调节，如果偏差是固定的，即使数值很大，微分作用也没有输出，所有微分作用不能单独使用。如果增加微分时间，能克服对象的滞后，改善系统的控制质量，从而提高系统的稳定性。但是微分作用太大，会引起系统过渡过程的强烈振荡，反而使得控制质量变差。8、设系统初始处于平衡状态，当有扰动或设定值变化时，只有改变进入到过程的物料或能量，才能建立新的平衡，这就要求控制阀必须有新的开度，即控制器必须有一个输出量，而比例控制器的输出又是正比于输入e的，因而这时控制器的输入e必然不是0，因此比例控制时有余差的。积分作用能消除余差是因为积分控制器的输出与偏差有关，只要存在偏差，积分控制器就一直在起作用，直到消除余差为止。9、由题意知：控制器具有PI作用，时刻控制器的输出为在时刻的输出为该波形如图所示。10、被控变量的选择应该遵循以下原则：（1）尽量选择能直接反映产品质量的变量作为被控变量（2）所选被控变量能满足生产工艺稳定、安全和高效的要求。（3）必须考虑自动化仪表及装置的现状。11、操纵变量的选择应该遵循以下原则：（1）操纵变量必须是工艺上允许调节的变量（2）操纵变量应该是系统中所有被控对象的输入变量中对被控变量影响最大的一个，控制通道的放大倍数K要尽量大，时间常数T适当小，滞后时间尽量小。 （3）不宜选择代表生产负荷的变量作为操纵变量，以免产量受到波动12、被控对象的正反作用是这样规定的：当操纵变量增加时，被控变量也增加的对象为正作用；反之，当操纵变量增加时被控变量反而下降的对象为反作用。 执行器的正反作用是由执行器本身的气开、气关形式决定的，气开阀为正作用，气关阀为反作用。 控制器的正反作用是这样的：当被控变量的测量值增加时，控制器的输出也增加称为正作用；当控制器的输出随测量值的增加而减小时称为反作用。13、根据图3知，被控变量为汽包液位，操纵变量为进水流量。（1）根据工艺和安全要求，锅炉不能烧干，则当气源故障时进水阀门应该全开，因此控制阀应该选气关式。（2）选用差压变送器测量汽包液位，该环节为正作用。（3）进水流量增加时，汽包液位升高，因此对象是正作用。为了构成闭环控制系统，应该选择正作用控制器。 该控制系统方框图如下