化工仪表及自动化总复习题目及答案

1、化工外表及自动化总复习习题及答案第一章 自动掌握系统基本概念一、基本要求1. 把握自动掌握系统的组成，明白各组成部分的作用以及相互影响和联系；2. 把握自动掌握系统中常用术语，明白方块图的意义及画法；3. 把握管道及掌握流程图上常用符号的意义；4. 明白掌握系统的分类形式，把握系统的动态特性和静态特性的意义；5. 把握闭环掌握系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标；二、常用概念1. 化工自动化的主要内容： 化工生产过程自动化， 一般包括自动检测、 自动操纵、自动爱护和自动掌握等方面的内容；2. 自动掌握系统的基本组成:被控对象和自动扮装置 （测量元件与变送器、 掌握器、执行器

2、）；3. 被控对象： 在自动掌握系统中， 将需要掌握其工艺参数的生产设备或机器叫做被控对象，简称对象；4. 被控变量：过程内要求保持设定数值的物理量；5. 操纵变量： 受掌握器操纵的， 用以克服干扰的影响， 使被控变量保持设定值的物料量或能量；6. 干扰作用：指除操纵变量以外的各种因素引起被控变量偏离给定值的作用；7. 设定值：被控变量的设定值；8. 偏差：个别测定值与测定的平均值之差；9. 闭环系统：指掌握器与被控对象之间既有顺向掌握又有反向联系的自动掌握；10. 开环系统：指掌握器与被控对象之间只有顺向掌握而没有反向联系的自动掌握；11. 掌握系统的过渡过程：一个掌握系统在处界干扰或给定干

3、扰作用下，从原有的稳固状态过渡到新的稳固状态的过程称为过渡过程；12. 反馈：把系统 或环节 的输出信号直接或经过一些环节重新引回到输人端的做法叫做反馈；13. 负反馈：反馈信号的作用方向与设定信号相反，即偏差信号为两者之差，这种反馈叫做负反馈；14. 正反馈：反馈信号的作用方向与设定信号相同，反馈信号使原先的信号增强，这种反馈叫做正反馈；三、问答题1. 掌握系统按被调参数的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义；答：开环自动掌握系统： 操纵变量可以转变被控变量， 但被控变量对操纵变量没有影响；闭环自动掌握系统： 操纵变量可以转变被控变量， 被控变量又对操纵变量产生影响；定值掌握系统：给

4、定值为常数；随动掌握系统：给定值为变数，要求跟随变化；程序掌握调剂系统：按预定时间次序掌握参数；2. 在阶跃扰动作用下，掌握系统的过渡过程有哪几种形式. 其中哪些形式能基本满意掌握要求？答：发散振荡过程 非振荡发散过程等幅振荡过程 衰减振荡过程非振荡衰减过程；在上述五种过渡过程形式中， 非振荡衰减过程和衰减振荡过程是稳固过程，能基本满意掌握要求；但由于非振荡衰减过程中被控变量达到新的稳态值的进程过于 缓慢，致使被控变量长时间偏离设定值，所以一般不采纳； 只有当生产工艺不答应被控变量振荡时才考虑采纳这种形式的过渡过程；3. 试述掌握系统衰减振荡过程的品质指标及其含义；答:最大偏差（超调量）：在过

5、渡过程中，被控变量偏离给定值的最大数值；衰减比：表示衰减程度的指标；余差：当过渡过程终了时，被控变量所达到的新的稳态值与给定值之间的偏差； 过渡时间： 从干扰作用发生的时刻起， 直到系统重新建立新的平稳时止，过渡过程所经受的时间；振荡周期（振荡频率）：过渡过程同向两波峰之间的间隔时间；4. 什么是掌握系统的方块图？它与工艺管道及掌握流程图有何区分？答：自动掌握系统的方块图是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示掌握系统组成和作用的图形；其中：每一个方块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特点的数学表达式； 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

6、纳方块图可直观的显示出系统中各组分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讨论；而工艺管道及掌握流程图就是在掌握方案确定以后，依据工艺设计给出的流程图，按其流程次序标注有相应的测量点、掌握点、掌握系统及自动信号、连锁保护系统的图； 在工艺管道及掌握流程图上设备间的连线是工艺管线，表示物料流淌的方向，与方块图中线段的含义截然不同；5. 在自动化系统中，外表符号由哪几部分组成，各表示什么意义？答：外表位号由字母组合和回路编号组成：字母组合：首字母被侧变量，尾字母外表功能，中字母修饰词；回路编号：首位数工序号，后续数次序号；四、挑选题：1反馈调剂系统（c）闭环系统；a.不肯

7、定是b.确定不是c.确定是d、无法判定 2定值掌握系统、程序掌握系统、随动掌握系统是按什么来划分的（c）；a.按自动调剂系统的结构b.按自动调剂系统的特性c.按给定值变化的规律d.调剂系统的结构3.在讨论动态特性时可以将c看作系统对象环节的输入量；a.干扰作用； b.掌握作用； c干扰作用和掌握作用；d测量外表的信号4. 在以下外表号位中表示有报警作用的字母为c）a、“ c”b、“ h”c、“ a”d、“ i ”5. 掌握系统在阶跃干扰作用下的几种过渡过程中，那种震荡过程是最期望显现的震荡过程（b）a、非周期衰减过程b、衰减震荡过程c、等幅震荡过程d、发散震荡过程6. 以下哪些参数不是表示过渡

8、过程品质好坏的指标（a）a、变差b、余差c、最大偏差d、衰减比7. 关于调剂系统方块图的说法，不正确选项（b）；a. 一个方块代表一个设备；b. 方块间的连线代表的是方块间物料关系；c.方块图上的线条及箭头方向不肯定与流体流向一样d.方块间连线只代表信号关系8. 掌握系统的反馈信号使得原先信号增强的叫做（b）；a. 负反馈b. 正反馈c.前馈 d. 回馈9. 某换热器的温度掌握系统 （设定值是 40 ）在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图 6 所示；就该系统的余差、衰减比、最大偏差是（b）；a、1、4: 1 、4b、1、4:1 、5c、1、5:2 、5d、1、5:1 、4五、填空题：1.自动扮装

9、置是由测量元件与变送器、自动掌握器、执行器、等环节组成； 2描述掌握系统的品质指标的参数有最大偏差或超调量、衰减比、余差、过渡时间、震荡周期或频率等；六、综合题：1.某发酵过程工艺操作温度为（40 2） c；考虑到发酵成效，掌握过程中温度偏离设定值最大不能超过6 c；先设计肯定值掌握系统，在阶跃扰动系统的最大偏差、衰减比、余差、过渡时间（按被控变量进入2%新稳态值即达到稳固来确定）和振荡周期等过渡过程指标，并回答该系统能否满意工艺要求？图 5解：由反应曲线可知：最大偏差：a45405余差： c41401衰减比：第一个波峰值b其次个波峰值b'4541442411nb44b'1过渡

10、时间：由题要求，被控变量进入新稳态值的2% 就可以认为过渡过程已经终止，那么限制范畴应是4120.82由图可看出，过渡时间ts23 min振荡周期： t18513 min作业21某化学反应器工艺规定操作温度为900士10 ；考虑安全因素，掌握 过程中温度偏离给定值最大不得超过80；现设计的温度定值掌握系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-19 所示；试求该系统的过渡过程品 质指标：最大偏差、超调量、衰减比和振荡周期，并回答该掌握系统能否满意题中所给的工艺要求？解：最大偏差： a95090050超调量： b95090842由于 b'91890810所以，衰减比 nb42b

11、9;104.2余差 c9089008振荡周期 t45936 min所以，该掌握系统能满意题中所给的工艺要求；其次章过程特性及数学模型一、基本要求1. 明白建立被控对象数学模型的意义及数学模型的建立方法；2. 把握用机理建模的方法，建立简洁对象的数学模型；3. 把握表征被控对象特性的三个参数放大倍数k、时间常数 t、滞后时间 的物理意义及其对掌握质量的影响；4. 明白被控对象特性的试验测定方法；二、常用概念1. 被控对象的数学模型： 被控对象的动态特性的数学表达式，即被控对象的输出（被控量）在输入量（掌握量和扰动量）作用下变化的数学函数关系式；2. 通道：由对象的输入变量至输出变量的信号联系；3

12、. 被控对象的放大倍数：假如有肯定的输入变化量倍变为输出变化量h ，就 k 称被控对象的放大倍数；q1 , 通过对象就被放大了k4. 被控对象的时间常数： 对象受到干扰后， 被控变量达到新的稳态值所需要的时间；5. 被控对象的滞后时间： 纯滞后（输出变化落后于输入变化的时间）与容积滞后（因物料或能量传递需要肯定时间而引起的输出变化迟缓）之和；三、挑选题1. 一般认为，经过（a）时间后，动态过程便终止了；a.3t；b.t ；c.5t； d 10t2. 在描述对象特性参数的滞后时间时, 以下说法错误选项（c）；a. 传递滞后又称为纯滞后；b. 容量滞后一般是由于物料和能量传递需要通过肯定的阻力引起

13、的；c. 容量滞后是有些对象在受到阶跃输入后，再经过一段时间时间后被控变量才开头变化；d. 滞后时间包括可分为容量滞后和纯滞后时间；四、填空题1. 目前求取过程数学模型的方法有两种；其中一种是依据过程的内在机理，通过物料和能量平稳关系，用机理建模的方法求取过程的数学模型；2. 描述对象特性的三个参数是放大系数、时间常数和滞后时间，假如时间常数越大，系统的响应速度越慢，系统的稳固性越好；3.过程特性是指被控过程的被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间变化的规律；4.由于物料或能量的传递需要通过肯定的阻力导致的滞后称为容量滞后；五、综合题：1. 为了测量某物料干燥筒的对象特性， 在 t0

14、时刻突然将加热蒸汽量从25m3/h增加到28m3/h，物料出口温度记录仪得到的阶跃响应曲线如下列图；试求出该对象的特性；已知流量外表量程为040m3/h，温度外表为 0200图干燥筒的阶跃响应曲线解：由阶跃应曲线可看出该回想具有一阶纯滞后特性：150120放大倍数 k20022825时间常数 t滞后时间404 min2 min作业 11. 已知一个对象特性是具有纯滞后的一阶特性，其时间常数为5，放大系数为 10，纯滞后时间为2，试写出描述该对象特性的一阶微分方程；解：依据题意可知就起一阶微分方程为 :k10t525 dy t2 dty t210x t第三章检测外表与传感器一、基本要求1把握外表

15、精度的意义与测量误差的关系；2明白外表的性能指标；3初步把握各种压力检测外表的基本原理及压力表的选用方法；4明白各种流量计的测量原理；重点是差压式流量计及转子流量计；5明白各种液位测量方法；初步把握液位测量中零点迁移的意义及运算方法；6把握热电偶温度计及热电阻温度计的测温原理；熟识热电偶温度测量中的冷端温度补偿的作用及方法；7明白 ddz-型显示外表的基本结构及原理；二、常用概念1. 精度：测量值与真值的接近程度；2. 确定误差：指外表指示值xi 与被测量的真值xt 之间的差值，可表示为xixt ；3. 相对误差：某一点的确定误差与标准表在这一点的指示值之比x0 ，可表示为xx0 ；4. 相对

16、百分误差：确定误差折合成外表测量范畴的百分数，可表示为测量范畴上限值max测量范畴下限值100% ；5. 答应相对误差：在正常情形下答应的最大误差，可表示为外表答应的最大确定误差值允100% ；测量范畴上限值测量范畴下限值6. 外表精度等级：用来统一规定外表的精确度等级；7. 灵敏度：外表指针的线位移或角位移，与引起这个位移的被测参数变化量的比值，可表示为sa ；x8. 灵敏限：指能引起外表指针发生动作的被测参数的最小变化量；9. 辨论力：指数字显示器的最末位数字间隔所代表的被测参数变化量；10. 线性度：表征线性刻度外表的输出量与输入量的实际校准曲线与理论直线的吻合程度；11. 反应时间：用

17、来衡量外表能不能尽快反映出参数变化的品质指标；三、问答题：1. 工业压力计按敏锐元件通常可以分为哪几种类型？试简述各种压力计的工作原理；答:（1）液柱式压力计：依据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量的；（2）活塞式压力计：依据液压原理，将被测压力转换成活塞上所加平稳祛码的质量来进行测量的；（3）弹性式压力计：将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的；（4）电气式压力计：通过机械和电气元件将被测压力转换成电量来进行测量的；2. 试述压力计选型的主要内容及安装留意事项；答：（ 1）外表类型挑选：类型选用必需满意工艺生产要求；（ 2）量程与盘面挑选：依据操作中需测量的参数大小来确定

18、；（ 3）精度挑选：依据工艺生产上所答应的最大测量误差来确定；留意：取压位置与隔离；3. 试述流量计的分类及其工作原理；答：（1）速度式流量计：以测量流体在管道内的流速作为测量的依据来运算流量；（2）压差流量计：基于流体流淌的节流原理，在节流面积不变的情形下， 以压差变化来反应流量的大小；（3）转子流量计：以压降不变，利用节流面积的变化来测量流量的大小；（4）电磁流量计：依据电磁感应定律，在非磁性管道中，利用测量导电流体平均速度而显示流量；（5）超声波流量计：利用声学原理来测定流过管道的流体的流速；（6）涡轮番量计：利用在肯定流量范畴内，对肯定的流体介质黏度，涡轮旋转的角速度与流体的流速成正比

19、来反应流量；（7）容积式流量计（齿轮番量计、活塞流量计）：利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，依据计量室逐次、 重复地布满和排放该体积部分流体的次数来测量流量体积总量；（8）质量流量计：以流体流过的质量m 为依据运算流量；（9）间接质量流量计： 通过测量体积流量和流体密度经运算得出质量流量，这种方式又称为推导式；（10）直接质量流量计：由检测元件直接检测出流体的质量流量；4. 试述物位计的分类及其工作原理；答：（1）直读式物位计：主要有玻璃管液位计，玻璃板液位计；（2）浮力式物位计：利用浮子高度随液位变化而转变或液体对浸沉于液体中的浮子的浮力随液位高度而变化的原理工作；（

20、3）压差式物位计：利用液柱或物料积累对某定点产生压力的原理工作；（4）电磁式物位计：使物位的变化转换为一些电量的变化，通过测量这些电量的变化来测知物位；（5）核辐射式物位计：利用辐射透过物料时，其强度随物质层的厚度而变化的原理工作；（6）超声波物位计：由于物位的变化引起声阻抗的变化、声波的遮断和声波的反射距离的不同，测出这些变化就可测知物位；（7）光电式物位计：利用物位对光波的遮断和反射原理工作；5. 试述温度测量外表的种类及其工作原理；答：（ 1）接触式温度计：测温元件与被测介质直接接触，两者进行充分的热交达测温目的；膨胀式温度计：依据物体受热时体积膨胀的原理工作；玻璃液体温度计： 当温度变

21、化时， 玻璃球中的液体体积会发生膨胀或收缩，使进入毛细管中的液柱高度发生变化，从刻度上可指示出温度的变化；双金属温度计：利用两种不同金属在温度转变时膨胀程度不同的原理工作的；压力式温度计： 依据在封闭系统中的液体、 气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化的原理工作；热电偶温度计：依据热电效应原理工作；热电阻温度计：依据导体或半导体电阻值随温度的变化关系的原理工作；（ 2）非接触温度计：测温元件与被测介质不接触，通过辐射或对流实现热交换来测温；辐射温度计：依据物体辐射的能量来测量温度；红外温度计（光电温度计、热电温度计）：一切温度高于零度的物体都在不停向四周四周发出红外辐射能量；四、

22、挑选题：1 1.5 级外表的精度等级可写为：（a）a.1.5 级b. ± 1.5 级c. +1.5 级d. 1.52. 以下不属于节流装置的是（d）；a、孔板；b、喷嘴；c、长径喷嘴d、阿纽巴管 3温度越高，铂、镍、铜等材料的电阻值越（a）；a. 大b. 小c. 不变 d. 不肯定4 双金属温度计的感温元件，测量温度时必需是（b）a 浸液 1/2； b全部浸液；c 浸液 2/3； d 浸入任何长度5.关于压力计安装的描述错误选项（a）a. 要挑选测量介质拐弯处安装；b. 测量流淌介质时，应使取压点与流淌方向垂直安装；c. 测量液体压力时，取压点应安装在管道下部；d. 测量蒸汽压力时应

23、安装凝液管；6.以下外表中属于恒压降的外表是（d）；a. 孔板流量计b.文丘里管式流量计c.电磁流量计d.转子流量计7.在以下物位检测外表中，能够检测出两种不同液体界面的外表是（c）a. 压差式物位外表b.压力式物位外表c.电容式物位外表d.称重式液罐计量仪8.在以下物位检测外表中， 不与被测物体发生实际接触并可以检测物位的外表是（b）；a. 称重式液罐计量仪b.核辐射物位外表c.压差式物位外表d. 电 容式 物 位外表9.在以下工业用流量计中，属于容积式流量计的是（c）；a.转子流量计b. 电磁流量计c. 椭圆齿轮番量计d.科里奥利力式流量计10.测量稳固压力时，被测介质的最大工作压力不得超

24、过外表量程的c； a.1 2；b.13；c.23；d.3511.关于压力测量外表的以下描述中，错误选项（d）；a. 液柱式压力计是依据流体静力学的原理，将被测压力转换成为液柱高度进行测量的；b. 弹性式压力计利用弹性元件变形的位移进行测量的；c. 电气式压力计是将压力转换为电量来进行测量的；d. 活塞式压力计是将压力转换为活塞位移来进行测量的；12. 热电偶信号，在采集过程中，实质上是（c）；a 电流信号；b热电阻信号；c电压信号；d数字信号；13.关于温度检测外表的以下描述中错误选项（c）；a. 玻璃管温度计属于膨胀式温度计的一种；b. 测量的温度大于600 度的温度计为高温计；c. 热电偶

25、是由两种不同的金属材料构成的，不同材料构成的热电偶在相同的触点温度下所产生的电势相同；d.在热电偶回路中引入第三种导线对热电偶所产生的电势无影响；14.热电偶输出电压与（b）有关；a.热电偶两端温度b. 热电偶两端温度和电极材料c.热电偶热端温度d.热电偶两端温度、电极材料及长度15. 镍铬镍硅热电偶的分度号是（c）；a、eb、sc、kd、b16. 关于用热电偶与补偿导线配接进行温度测量时，以下说法不正确选项（c）a、热电偶与补偿导线应当配接b、补偿导线也有极性c、采纳了补偿导线后可以不进行冷端温度补偿d、在肯定温度范畴内，热电偶与补偿导线有近似相同的热电特性17. 一台安装在设备内最低液位下

26、方的压力式液位变送器，为了测量精确，压力变送器必需采纳（a）；a、正迁移b、负迁移c、无迁移d、不确定18. 差压式液位计进行负向迁移后, 其量程（c）；a 、 变大b、 变小c、 不变d、 视迁移大小而定19. 用电容式液位计测量导电液体的液位时，介电常数是不变的， 那么液位变化相当于（c）在转变；a、电极电容b、电极电感c、电极面积d、电极能量20. 一台1151压力变送器量程范畴为 03ookp，a外表的量程为（b）；a150kpa b300kpa c 450kpa d 250kpa现零位正迁 50，就五、填空题1. 某温度表的精度为 0.5 级，其测量下限是 50，上限是 850；就此

27、表的量程是 800 ；测量范畴是 50850 ；答应相对百分误差是 ±0.5%；最大确定误差是 4；2. 热电偶温度计中常用的冷端温度补偿方法有冷端温度保持0、冷端温度修正法、 校正仪器零点法、补偿电桥法、补偿热电偶法五种；3. 弹簧管压力表是利用输入压力产生_位移量与被测压力相平稳来测量的；4. 差压式流量计是利用节流_原理测量流量的；5. 电容式差压变送器的测量部分是先将压差 转变成 位移 ，然后再变成 _电容量变化 作为转换部分的输入；6. 液位变送器测量进行零点迁移时只转变_ 测量范畴 _，不转变量程；7. 在常用的热电偶温度计中， 精度较高的是 s 热电偶，线性最好的是 k

28、 热电偶， 灵敏度较高的是e 热电偶；8常用的热电阻材料是金属铜和铂，分度号是 cu-50 、cu-100 ，pt-10 、pt-100 ，线性好的是铜热电阻，它适于测量较低温度；9.热电偶是基于热点效应原理工作的；六、综合题：1. 热电偶测温时，使用补偿导线的目的是什么？它能否进行冷端温度补偿？如不能应如何处理？答：由热电偶测温原理知道， 只有当热电偶冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数；但实际应用中，由于热电偶的工作端与冷端离得很近，而 且冷端又暴露在空间， 易受到四周环境温度波动的影响，因而冷端温度难以保持恒定；当然也可以把热电偶做得很长，使冷端远离工作端，但是这样做会多 消

29、耗很多珍贵金属材料； 解决这一问题的方法是采纳一种专用导线，将热电偶的冷端延长出来，这种专用导线称为“偿导线”；补偿导线不能进行冷端补偿， 由于把热电偶的冷端从温度较高和不稳固的地方，延长到温度较低和比较稳固的操作室内，冷端温度仍不是0 摄氏度；进行冷端温度补偿的方法有以下几种：1 冷端温度保持为0的方法； 2 冷端温度修正方法； 3 校正外表零点法；4 补偿电桥法； 5 补偿热电偶法；2. 某压力外表的测量范畴是1001100pa，其精度为 0.5 级，就这台表的量程是多少？答应相对百分误差是多少？最大确定误差是多少？解：量程为 11001001000pa基本误差有外表的精度可知0.5%最大

30、确定误差为：10000.5%5pa答应误差为0.5%3. 一台测温外表，其测温范畴为0300 ，已知其最大确定误差为±2，就 其精度等级为多少？解：依题意得，仪器的相对百分误差为：因此，其精度等级为1.0 级23000100%0.7%4. 有一台测压外表，其标尺范畴为0 400 kpa，要求测量时最大确定误差不超过 5 kpa ，就应当挑选精度等级为多少的外表才能满意要求；解：依题意得，仪器的相对百分误差为：5400100%01.25%所以应当挑选 1.0 级的外表才能满意要求；作业20某压力表的测量范畴为01mpa，精度等级为 1 级，试问此压力表答应的最大确定误差是多少？如用标准

31、压力计来校验该压力表，在校验点0.5mpa 时，标准压力计上读数为0.508mpa，试问被校压力表在这一点是否符合1 级精度，为什么 .解:最大确定误差max101%0.1 mpa在校验点为 0.5mpa处，校验得到的确定误差为：0.5080.50.008mpa在0.01mpa 范畴之内，所以被校验压力表在这一点符合1级精度；第四章自动掌握外表一、基本要求1把握各种基本掌握规律及其特点；2熟识比例度、积分时间、微分时间对掌握系统的影响；3明白 ddz-型和 ddz-型掌握器的特点和基本组成；二、常用概念1. 基地式掌握外表 : 由检测器和显示器组装成的一个整体，同时具有检测，掌握，显示等功能的

32、外表；2. 单元组合式掌握外表：依据其功能不同分成如干单元，每个单元只完成其中一种功能；3. 掌握器的掌握规律：掌握器的输入信号与输出信号之间的关系；4. 双位掌握：掌握器只有两个输出值，相应的掌握机构只有开和关两个极限位置，又称开关掌握；5. 放大倍数 kp：是一个可调的放大倍数，它打算了比例掌握作用的强弱；6. 比例度 ：指掌握器输入变化相对值和相应的输出变化相对值之比的百分数；7. 无干扰切换：指在自动- 手动切换时，掌握器输出不变，因此生产过程不会有扰动；三、问答题1. 掌握系统按掌握规律可以分为哪几类？各类掌握规律的特点是什么？答：（1）双位掌握系统：掌握器只有两个输出值，相应的掌握

33、机构只有开和关两个极限位置；（2）比例掌握系统：即输出信号与输入信号之间成比例关系的掌握系统， 一种最简洁的掌握方式，仅有比例掌握时系统输出存在稳态误差；（3）积分掌握系统 : 反应慢，掌握不准时，但能排除余差；（4）微分掌握系统：动掌握系统在克服误差的调剂过程中可能会显现振荡甚至失稳 . 其缘由是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后delay组件, 具有抑制误差的作用 , 其变化总是落后于误差的变化；（5）比例积分掌握系统：积分作用使掌握器的输出和偏差的积分成比例，故过度过程终止时无余差， 但是加上积分作用， 稳固性降低； 积分作用时增大比例度，可保持稳固性， 但超调量和振荡周期增大， 过

34、度时间增长 . 此掌握器是适用最多的， 它适用于调剂通道滞后较小， 负荷变化不大， 工艺要求不能有余差的系统；（6）比例微分掌握系统： 它所产生的掌握作用不仅反映了系统的静态误差， 同时仍反映了误差信号的变化率，因此微分使掌握信号提前作用，使系统的响应振荡减轻，过渡过程加快，对系统的稳固性有利；（7）比例积分微分掌握系统：这种掌握器既能快速进行掌握，又能排除余差，具有较好的掌握性能；2. 试述 pid 掌握的数学模型及参数意义；答：比例积分微分掌握规律为：p1k petiedttde dtdp 为输出变化量；k p 为放大倍数即比例增益； e 为输入信号的偏差；ti 为积分时间即掌握器排除偏差

35、的调整时间；3. 试述 ddz外表的特点；答：td 为微分时间；de 为偏差信号变化速度；dt（ 1）采纳国际电工委员会（iec）举荐的统一标准信号，现场传输出信号为4-20mdc，掌握室联络信号为1-5vdc，信号电流与电压的转换电阻为250 欧姆，这种信号的优点如下：电气零点不是从零开头， 且与机械零点重合， 不但利用了晶体管的线性段，而且简洁识别断电、断线等故障；只要转变转换电阻阻值，掌握室外表便可接收其它1:5 的电流信号；由于最小信号电流不为零，为现场变送器实现两线制制造了条件；（ 2）广泛采集运算放大器电路，牢靠性提高，修理工作量减小，为外表带来了如下优点：由于集成运算放大器均为差

36、分放大器，且输入对称性好， 漂移小， 外表的稳固性得到提高；由于集成运算放大器有高增益，因而开环放大倍数很高， 这使外表的精度得到提高；由于采纳了集成电路，焊点少，强度高，大大提高了外表的牢靠性；（ 3）型外表统一由电源供应24vdc电源，并有蓄电池作为备用电源，这种供电方式优点而下：各单元省掉了电源变压器， 没有工频电源进入单元外表， 既解决了外表发热问题，又为外表的防爆供应了有利条件；在工频电源停电时备用电源投入，整套外表在肯定时间内仍可照常工作，连续进行监视掌握作用，有利于安全停车；（ 4）结构合理，与之型有很多先进之处，主要表现在：基型掌握器有全刻度指示掌握器和偏差指示掌握器，指示表头

37、为 100mm刻度纵形大表头，指示醒目，便于监视操作；自动、手动的切换以无平稳、 无扰动的方式进行； 结构形式适于单独安装和高密度安装；有内给定和外给定两种给定方式； 整套外表可构成安全火花型防爆系统；4. 在掌握系统应用中，有哪些基本掌握规律和组合掌握规律？写出各自的表达式？它们各应用在什么场所？答：（ 1）在掌握系统应用中，基本调剂规律有：p、i 、d，基本组合调剂规律有pi 、pd、pid；（ 2）p :ypi :yk pe1k petiedtpd :ydek petdddtpid :yk pe1edttde tidt（ 3） p：自衡才能强，滞后小的对象且掌握质量要求不高； pi ：对

38、象滞后小，负荷变化幅度大，要求无差； pd：一阶滞后较大答应有余差的对象；pid：负荷变化大，容量滞后大，被控变量变化缓慢，质量要求高；四、挑选题：1调剂器加入微分作用是用来（c）；a.克服对象的纯滞后b.克服对象的惯性滞后c.克服对象的惯性滞后和容量滞后d.克服对象的容量滞后2. 调剂器的比例度和积分时间正确说法是（b）；a. 比例度越大 , 比例作用越强b. 积分时间越小 , 积分作用越强c. 比例度越大 , 比例作用越弱 , 积分时间越大 , 积分作用越强d. 比例度越小 , 比例作用越弱 , 积分时间越小 , 积分作用越弱3在掌握系统中，掌握器的积分作用过强，会使系统的（c）变坏； a

39、、余差；b、最大偏差；c、稳固性；d、超调量；4. 依据对象特性来挑选掌握规律时，对于掌握通道滞后小，负荷变化不大， 工艺参数不答应有余差的系统，应当选用 b 掌握； a、比例；b、比例积分；c 、比例微分； d、比例积分微分； 5掌握系统中掌握器正反作用的确定是依据（b）a.生产的安全性b.实现闭环回路的负反馈c.系统放大倍数恰到好处d.调剂器本身的特性 6、（ d）存在纯滞后，通常不影响掌握质量； a、调剂通道b、测量元件 c、变送器d、干扰通道 7、调剂器的反作用是指（d）；a测量值大于给定值时，输出增大；b.测量值大于给定值时，输出减小；c测量值增大，输出增大；d.测量值增大，输出减小

40、； 8、pid 调剂器变为纯比例作用，就（c）； a、积分时间置、微分时间置；b 、积分时间置 0、微分时间置 c、积分时间置，微分时间置0；d、积分时间置 0，微分时间置 09.在pi掌握规律中，过渡过程振荡猛烈，可以适当（c）；a、减小比例度 b、增大输入信号 c、增大积分时间 d、增大开环增益五、填空题：1外表自动化标准中，气动外表标准信号范畴是0.02-0.1mpa；电动型标准信号范畴是 4-20ma；2掌握系统引入积分作用是为了排除余差_, 但积分的引入会使系统 _不稳固 , 引入微分作用是为了 克服惯性滞后和容量滞后_；3. 表征掌握规律的参数是比例度、积分时间及 微分时间；4.

41、在 pid 调剂中，比例作用是依据余差大小来动作的， 在系统中起着稳固掌握变量的作用；积分作用是依据余差是否存在来动作的，在系统中起着排除余差 的作用；微分作用是依据余差变化速度来动作的，在系统中起着超前调剂的作用； 5.调剂器的比例度越大，就放大倍数越小 ，比例作用就越弱 ，过渡过程曲线越 平稳 ，但余差也越大； 6.调剂器的积分时间越小，就积分速率越大 ，积分特性曲线的斜率越大， 积分作用就越强 ，排除余差越快；微分时间越大，微分作用越强；六、综合题：1. 掌握器输入偏差是阶跃信号（见下图），请依据以下已知参数，分别画出p、 pi 的输出响应曲线；（1） ） p 输出，已知：比例度 =50

42、%；（2） ） pi 输出，已知：比例度 =100%，积分时间 ti =1 分；答：作业5一台 ddz- 型温度比例掌握器，测量的全量程为01000，当指示 值变化 100，控制器比例度为 80%，求相应的掌握器输出将变化多少？解：100010000x100%80%204x2即相应的掌握器输出将变化2ma.即级第五章执行器一、基本要求1把握掌握阀的流量特性的意义，明白串联管道中阻力比s 和并联管道中分流比 x 对流量特性的影响；2明白气动薄膜掌握阀的基本结构、主要类型及使用场合；3懂得气动执行器的气开、气关型式及其挑选原就；二、常用概念1. 掌握阀的抱负流量特性 : 在不考虑掌握阀前后压差变化

43、时得到的流量特性；2. 掌握阀的实际流量特性: 在实际生产中， 掌握阀前后压差总是变化的， 这时的流量特性3. 串联管道：阻力比s 对流量特性的影响；4. 并联管道：分流比x 对可调范畴的影响；三、问答题1. 什么是气开式掌握阀和气关式掌握阀？如何挑选？答：有压力信号时阀关、无信号压力时阀开的为气关式，反之，为气开式；考虑原就是： 信号压力中断时， 应保证设备和操作人员的安全；假如阀处于打开位置危害性小，就应挑选气关式，以使气源系统发生故障，气源中断时，阀 门能自动打开，保证安全；反之阀处于关闭时危害性小，就应挑选气开阀；又如 掌握进入设备易燃气体的掌握阀，应选用气开式， 以防爆炸， 如介质为

44、易结晶物料，就选用气关式，以防赌赛；2. 执行器在掌握系统中有何作用？答：接收掌握器送来的掌握信号， 转变被控介质的流量， 从而将被控变量维护在所要求的数值上或肯定的范畴内；3. 执行器有哪几种 .工业现场为什么大多数使用气动执行器？答：气动，电动，液动；由于其结构简洁，动作牢靠稳固，输出推力较大，修理便利，防火防爆而且价格较低；4. 气动执行器主要有哪两部分组成？各起什么作用？答：（1执行机构：是执行器的推动装置，按掌握信号压力大小产生相对应的推力，推动掌握机构动作；（2掌握机构：是执行器的掌握部分，直接与被控介质接触，掌握流体的流量；5. 气动执行机构主要有哪几种结构形式？各有什么特点？答

45、:（1）薄膜式：最为常用，用作一般掌握阀的推动装置，组成气动薄膜式执行器，它的结构简洁、价格廉价、修理便利，应用广泛；（2）活塞式：推力较大，主要适用于大口径、高压降掌握阀或蝶阀的推动装置；（3）长行程执行机构：它的行程长、转矩大，适于输出转角（0-90）和力矩；6. 何谓正作用执行器？何谓反作用执行器？答：当来自掌握器或阀门定位器的信号压力增大时，阀杆向下动作的叫正作用，反之叫反作用；7. 何谓掌握阀的抱负流量特性和工作流量特性？抱负流量特性有哪几种？答：（1）抱负流量特性：在不考虑掌握阀前后压差变化时得到的流量特性；抱负流量特性种类：直线流量特性：等百分比特性：等百分比特性的相对行程和相对

46、流量不成直线关系，在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的；所以它的优点是流量小时，流量变化小，流量大时，就流 量变化大，也就是在不同开度上，具有相同的调剂精度； 线性特性：线性特性的相对行程和相对流量成直线关系；单位行程的变化所引起的流量变化是不变的；流量大时，流量相对值变化小，流量小时，就流量相对值变化大；抛物线特性：流量按行程的二方成比例变化，大体具有线性和等百分比特性的中间特性；（2）工作流量特性：在实际生产中，掌握阀前后压差总是变化的，这时的流量特性称为工作流量特性；8. 什么叫气动执行器的气开式与气关式.其挑选原就是什么？答：气动执

47、行器的气开式为， 有压力掌握信号时阀开， 无压力掌握信号时阀处于全关；气动执行器的气关式为， 有压力掌握信号时阀关， 无压力掌握信号时阀处于全开；气动执行器的气开式与气关式的挑选原就是考虑工艺生产的安全，即信号中断时，应保证设备和工作人员的安全；四、挑选题1. 掌握阀的流量随着阀门开度的增大快速上升，很快地接近最大值的是 （ c）； a、直线流量特性；b 、等百分比流量特性； c、快开流量特性；d 、抛物线流量特性；2. 工艺人员打开与调剂阀并联的截止阀，会使可调比变 d ，流量特性变 d ；a. 大，好 b. 大，差 c. 小，好 d. 小，差3. 执行机构为（ a）作用，阀芯为（a）装，就

48、该调剂阀为气关阀；a、正、正 b 、正、反 c、反、正 d 、正或反、正4. 487.掌握阀工作流量特性取决于（d）；a阀芯外形 b 配管状况 c 阀前后压差 d.阀芯外形及配管状况5. 490.掌握阀的气开、气关型式的挑选与（d）有关；a掌握器 b 管道的位置 c 工艺要求 d 生产安全6. 气开式薄膜调剂阀，当压缩空气中断时，其处于（a ）状态；a 全关 b原位不动 c全开 d不确定五、填空题：1. 被控介质流过阀门的相对流量q/qmax与阀门相对开度 l/l之间的关系，称 为调剂阀的流量 特性；如阀前后的压差保持不变时， 上述关系称为 _抱负流量特性；实际使用中，阀前后的压差总是变化的，

49、此时上述关系为_工作流量 _特性；调剂阀的流量特性有直线 、等百分比（对数）、 _抛物线、和 快开 ；六、综合题：1. 从保证掌握质量的角度，掌握阀设计中应考虑哪几个方面？答：掌握阀设计中应考虑：阀口径的挑选、气开气关形式的挑选和流量特性挑选；第六章简洁掌握系统一、基本要求1明白简洁掌握系统的结构、组成及作用；2把握简洁掌握系统中被控变量、操纵变量挑选的一般原就；3明白各种基本掌握规律的特点及应用场合；4把握掌握器正、反作用确定的方法；5明白掌握器参数工程整定的方法；二、常用概念1. 简洁掌握系统：由一个测量元件，变送器，一个掌握器，一个掌握阀和一个对象所构成的单闭环掌握系统2. 掌握器的工程

50、整定：确定最合适的掌握器比例度，积分时间和微分时间；三、问答题1. 如何挑选被控变量？答：被控变量的正确挑选是关系到系统能否达到预期掌握成效的重要因素，它挑选的一般原就是：（1）被控变量应能代表肯定的工艺操作指标或是反映工艺操作状态重要变量；（2）被控变量应是工艺生产过程中常常受到一些干扰影响而变化，因而需要频繁加以掌握的变量；（3）被控变量应尽可能挑选工艺生产过程的直接掌握指标，当无法获得直 接掌握指标信号， 或其测量或传送滞后很大时， 可挑选与直接掌握指标有单值对应关系的间接掌握指标；（4）被控变量应是能测量的，并具有较大灵敏度的变量；（5）挑选被控变量时，必需考虑工艺合理性和国内外表产品现状；（6）被控变量应是独立可控的；2. 如何挑选操纵变量？答：(1) 操纵变量应是工艺上答应加以掌握的可控变量; ；(2) 操纵变量应是对被控变量影响诸因素中比较灵敏的变量，即掌握通道的放大系数要大一些，时间常