化工仪表及自动化第五版习习题答案4,5

1、Ex1.指控制器的输出信号p与输入信号e之间的关系，即p=f(e)。基本控制规律有位式控制、比例控制、积分控制和微分控制。Ex2.双位控制的输出只有两个特定的数值，对应的执行机构只有两个特定的位置（关或开）。优点：结构简单、价格便宜、易于实现，应用较普遍；缺点：控制作用不是连续变化的，双位控制系统中被控变量的变化将是一个等幅振荡过程，不能稳定在某一个数值上。Ex3.比例控制是按偏差大小进行控制的，控制器的输出信号p与其输入信号e成正比。当比例控制系统的控制过程结束之后，其被控变量新的稳定值与给定值之间仍存在一定的偏差，即比例控制的余差。余差的产生是由比例控制本身的特性所决定的。因为比例控制作用

2、是与偏差成比例的，只有偏差存在，才能产生控制作用。当系统受到一定的扰动后，为了克服扰动，必定要有一定的控制作用，才能使系统达到新的平衡，所以必定存在与该控制作用相对应的偏差，即余差。Ex6. 比例度对控制过程的影响：比例度越大，比例控制越弱，过渡过程曲线越平稳，但余差也越大；比例度越小，比例控制越强，过渡过程曲线越振荡，系统的稳定性和动态性能变差，但余差也越小，提高了系统的静态准确度；比例度过小，可能会出现发散振荡。􀂄 选择比例度要注意：若对象的滞后较小，时间常数较大以及放大系数较小，可选择小比例度来提高系统的灵敏度，使过渡过程曲线形状较好；反之，为保证系统的稳定性，应选择大

3、的比例度。Ex7. 积分控制能消除余差的原因：因为积分控制作用的输出与输入偏差的积分成正比，只要有偏差存在，积分控制作用将随时间不断变化，直至偏差完全消除，系统才能稳定下来，所以Ex8. TI就用来表示积分控制强弱的一个参数。TI越小，积分控制作用越强；TI越大，积分控制作用越弱。􀂄 TI越小，余差消除越快，可提高系统的静态准确度，但会使系统稳定性下降，动态性能变差； TI越大，余差消除越慢； TI时，成为纯比例控制。Ex10. 因为微分控制作用的输出与输入偏差的变化速度成正比，一旦偏差不变化，即使偏差非常大，微分控制也无能为力了，所以微分控制规律不能单独使用。Ex12.&#

4、1048708; P控制：抗干扰能力强、反应快、控制及时，但有余差；􀂄 I控制：控制缓慢，但能消除余差，不单独使用；􀂄 D控制：超前控制，不能消除余差，不单独使用。Ex13.采用国际电工委员会(IEC)推荐的统一标准信号；广泛采用集成电路，可靠性提高，维修工作量减少；由电源箱集中统一供给24VDC电源，并有蓄电池作为备用电源；结构合理、功能多样；整套仪表可构成安全火花型防爆系统。Ex14.主要有输入电路、给定电路、PID运算电路、自动与手动切换电路、输出电路及指示电路等组成。􀂄 控制器接收变送器来的测量信号（420mADC或15VDC），在

5、输入电路中与给定信号进行比较，得出偏差信号；然后在PD或PI电路中进行PID运算，最后由输出电路转换为420mADC输出。自动与手动切换电路可进行控制器自动与手动操作的选择；指示电路可对控制器的给定值、测量值以及输出值进行指示。Ex16. 控制器一般都具有手动与自动两种功能。在进行自动与手动两种功能互换时，在切换的瞬间，应当保持控制器的输出不变，这样才能使执行器的位置在切换过程中不至于突变，不会对生产过程引起附加的扰动，这即是控制器的无扰动切换。Ex17.􀂄 实现了模拟仪表与计算机一体化；􀂄 具有丰富的运算控制功能；􀂄 使用灵活方便，通用性强；􀂄 具有通讯功能，便于系统扩展；􀂄 可靠性高，维护方便。Ex18.􀂄 数字式控制器的基本构成：由硬件电路和软件两大部分组