自动检测技术及仪表控制系统第二版复习重点及思考题答案

图13-1典型控制系统回路结构图正作用调节器：负作用调节器：13.1.2基本控制规律（1）位控[双位控制]控制简单，精度不高，控制速度快，控制信号始终等幅震荡比例（P）控制规律（最基本）输出信号的变化量与偏差信号之间存在比例关系：比例度（比例带）：当输入量程量纲与输出量程量纲一致时：缺点：误差不能为零。积分（I）控制规律输出信号的变化量与偏差信号（误差变化率）之间存在比例关系：用途：改善小倍的静态误差，对动态有影响，一般不能单独使用，能消除或减小误差微分（D）控制规律输出信号的变化量与偏差信号（误差变化率）之间存在比例关系：用途：改善系统的动态指标，当噪声高时不适应图13-4（a）完全微分（b）不完全微分I，D不能单独使用微分方程表示法比例积分（PI）控制规律比例微分（PD）控制规律理想比例积分微分（PID）控制规律13.1.3常规控制规律比例积分（PI）控制规律比例微分（PD）控制规律理想比例积分微分（PID）控制规律比例（P）使用PID控制规律的构成图13-8由P、I、D串并联混合构成的PID运算电路图13-9图13-1013.3DDZ-Ⅲ型调节器基本电路分析图13-16正/反作用开关:保证控制行路始终为负反馈主要性能：输入测量信号：1~5VDC内给定信号：1~5VDC外给定信号：4~20mADC输入阻抗影响：<=满刻度的0.1%输出信号：4~20mADC负载电阻：250~750Ω比例度：P=2%~500%积分时间：0.01~25min微分时间：0.04~10min调节精度：0.5级正反作用开关：保证控制行路始终为负反馈数字式调节器基本电路分析图13-17优点：结构为硬件+软件，应用范围广，可代替模拟输入输出多，可代替多个模拟式调节器2、有运算程序，可进行多种运算3、具有通讯功能4、PID运算课进行改进操作思考题13-1调节器的角色：是构成自动控制系统的核心仪表，是将变送器的测量信号与给定信号相比，并对偏差进行比较，输出给执行器。13-2.什么是比例控制规律，积分控制规律和微分控制规律？它们各有哪些表示方法和特点？[重点]比例控制规律：输出信号的变化量与偏差信号之间存在比例关系：图示法表示如图13-2、特点（1）能及时和迅速的客服振动的影响（2）存在一定的残余偏差积分控制规律：输出信号的变化量与偏差信号（误差变化率）之间存在比例关系：（1）积分作用滞后偏差存在、不能单独使用（2）大小与大小有关、还与偏差存在时间有关（3）消除残余偏差（4)只要有偏差、调节器输出就不断变化存在时间越长、输出信号的变化量也越大、直到调节器输入达到极限。微分控制规律：输出信号的变化量与偏差信号（误差变化率）之间存在比例关系：特点：有超前调节作用、不能单独使用13-3.为什么说积分控制规律一般不能单独使用。而微分控制规律一定不能单独使用？（1）在阶跃输入的瞬间调节器吴输入、而随着时间的延续其输出增益增大、由此可见、积分调节作用总是滞后于偏差的存在、不能及时和有效的客服扰动的影响、使调节不及时造成被空变量超调量增加、操作周期和回复时间增长、也使调节过程缓慢、不以稳定、是积分控制规律使用时需考虑的主要问题所以积分控制规律一般不单独使用（2）因为微分调节器的输出大小只与偏差变化速度有关、当偏差固定不变时、无论其数值多大微分器都无输出、不能消除偏差、因此不能单独使用13-4正反馈：输入正输出正负反馈;输入正输出负正反作用开关，反向器13-5.实用PID调节控制规律有哪些？由反馈回路PID环节构成的PID运算电路、由PD和PI串联构成的PID运算电路、由P/I和D并联构成的运算电路、由PI和D串联混合构成的PID运算电路。13-6.完全微分型PID控制规律与不完全有什么区别？那个控制更普遍？完全微分型算法()其中、对位阀位置、故障沉余差、加保持器、理想PID控制规律中微分作用只能在一个采样周期中有效、且调整作用很强、这样微分调节作用发挥不理想、因而在实际应用中常在完全微分型算式的基础上做必要的修正、从而产生了不完全微分型算式,因此不完全微分型PID调节控制规律更为普遍.如图：图13-414执行单元执行单元是构成控制系统不可缺少的组成部分，执行单元的作用就是根据调节器的输出，直接控制被控变量所对应的物理量，从而实现被控对象的控制。气动执行机构电动输入信号转换为位移液动执行单元调节机构输入位移转换为介质流量14.1.1执行器分类与比较表14-1气动执行器是以压缩空气为动力能源的一种自动执行器。气动执行器具有结构简单、工作可靠、价格便宜、维护方便和防火防爆等优点，在工业控制系统中应用最为普遍。电动执行器是以电动执行机构进行操作的。信号传输速度快，应用广，安全性低，易燃易爆场所不适用。液动执行器的最大特点是推力大14.2.气动执行器原理：输入信号转换为位移气动执行器标准信号：14.2.2阀门定位器原理：电信号转换为压力主要用来克服流过调节阀的流体作用力，保证阀门定位在调节器输出信号要求的位置上。电气转换器+阀门定位器形成电气阀门定位器14.4.2调节阀结构及分类1、直通单座调节阀简单，成本低，便于调节，泄漏量小，适用于低压场合不适用于高压2、直通双座调节阀适用于高压缺点：对介质要求高不适用于高粘度介质3、隔膜阀防腐蚀，流体要求低。4、蝶阀价格便宜，流阻小，适用于低压差和大流量，不适于高压。5、球阀承受压力高，大口径成本高，重量大14.4.3调节阀的流量特性调节阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量和阀门相对开度之间的关系；调节阀典型理想流量特性曲线相对行程l/L14.4.4调节阀的流量系数流量系数C是直接反映流体流过调节器的控制能力，一定条件下，每小时流过调节阀的流量值：思考题14-1.气动执行器、液动、电动在特性上有什么区别？p197气动是以压缩空气为动力能源的一种自动执行器、它接受调节器的输出控制信号直接调节被控介质的流量、实现生产过程的自动化、结构简单、工作可靠。价格便宜、维护方便防火防爆电动是以电动机构进行操作的、将电流信号转换为相应轴角位移或直线位移、去控制调节机构以实现自动调节、信号传输速度快、传输距离远、但其结构复杂、推力小等缺点、大大限制了其应用。液动执行器最大的特点是推动力大，但在实际工业中的应用较少。14-2执行器组成部分及功能气动执行机构电动输入信号转换为位移液动执行单元调节机构输入位移转换为介质流量14-3气动执行器工作原理气压与弹性元件作用力平衡，基本结构图14-514-7调节阀有哪几种形式？各有什么特点？p202-2031、直通单座调节阀简单，成本低，便于调节，泄漏量小，适用于低压场合不适用于高压2、直通双座调节阀适用于高压缺点：对介质要求高不适用于高粘度介质14-8.什么是调节流量特性？常用的有哪几种？调节阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量和阀门相对开度之间的关系即：Q/Qmax=f(l/L)式中、Q/Qmax为相对流量l/L为相对行程直线特性：其流量与阀芯位移成直线关系对数特性：其阀芯位移与流量间存在对数关系抛物线特性：其流量与相对行程间存在抛物线关系（快开特性：在开度较小时流量变化比较大随着开度增大流量很快达到最大值、它没有一定的数学表达式）14-9如何选用调节阀？选用调节阀应考虑因素？1、运用场合调节阀类型（气动、电动、液动）2、安装管路流量特性3、调节阀结构单座（低压、泄漏小），双座（高压）复习重点[仅供参考]主要为测量仪器原理及特点，四大参数测量方法四大参数（温度、压力、流量、物位），温度更重要PID控制规律及调节变送器、调节控制单元气敏元件，节流元件调节器（数字式与普通调节器的区别）PH及湿度测量方法机械量-8、9章5~6分*最后一题为综合设计题，仪表选择（10-15分）HYPERLINK"/search?word=%E9%97%AD%E7%8E%AF%E6%8E%