《化工儀表和自動(dòng)化總復(fù)習(xí)試題目和答案.doc》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《化工儀表和自動(dòng)化總復(fù)習(xí)試題目和答案.doc（34頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、完美WORD格式 10131313鐘曉帆化工儀表及自動(dòng)化總復(fù)習(xí)習(xí)題及答案第一章 自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念一、基本要求1. 掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成，了解各組成部分的作用以及相互影響和聯(lián)系；2. 掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用術(shù)語(yǔ)，了解方塊圖的意義及畫(huà)法；3. 掌握管道及控制流程圖上常用符號(hào)的意義；4. 了解控制系統(tǒng)的分類(lèi)形式，掌握系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性的意義；5. 掌握閉環(huán)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下，過(guò)渡過(guò)程的形式和過(guò)渡過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)。二、常用概念1.化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容：化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，一般包括自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)操縱、自動(dòng)保護(hù)和自動(dòng)控制等方面的內(nèi)容。2.自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成: 被控對(duì)象和自動(dòng)化裝置（測(cè)量

2、元件與變送器、控制器、執(zhí)行器）。3.被控對(duì)象：在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，將需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或機(jī)器叫做被控對(duì)象，簡(jiǎn)稱(chēng)對(duì)象。4.被控變量：過(guò)程內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)值的物理量。5.操縱變量：受控制器操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持設(shè)定值的物料量或能量。6.干擾作用：指除操縱變量以外的各種因素引起被控變量偏離給定值的作用。7.設(shè)定值：被控變量的設(shè)定值。8.偏差：個(gè)別測(cè)定值與測(cè)定的平均值之差。9.閉環(huán)系統(tǒng)：指控制器與被控對(duì)象之間既有順向控制又有反向聯(lián)系的自動(dòng)控制。10.開(kāi)環(huán)系統(tǒng)：指控制器與被控對(duì)象之間只有順向控制而沒(méi)有反向聯(lián)系的自動(dòng)控制。11.控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程：一個(gè)控制系統(tǒng)在處界干擾或給定干

3、擾作用下，從原有的穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)的過(guò)程稱(chēng)為過(guò)渡過(guò)程。12.反饋：把系統(tǒng)(或環(huán)節(jié))的輸出信號(hào)直接或經(jīng)過(guò)一些環(huán)節(jié)重新引回到輸人端的做法叫做反饋。13.負(fù)反饋：反饋信號(hào)的作用方向與設(shè)定信號(hào)相反，即偏差信號(hào)為兩者之差，這種反饋叫做負(fù)反饋。14.正反饋：反饋信號(hào)的作用方向與設(shè)定信號(hào)相同，反饋信號(hào)使原來(lái)的信號(hào)增強(qiáng)，這種反饋叫做正反饋。三、問(wèn)答題1. 控制系統(tǒng)按被調(diào)參數(shù)的變化規(guī)律可分為哪幾類(lèi)？簡(jiǎn)述每種形式的基本含義。答：開(kāi)環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)：操縱變量可以改變被控變量，但被控變量對(duì)操縱變量沒(méi)有影響。閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)：操縱變量可以改變被控變量，被控變量又對(duì)操縱變量產(chǎn)生影響。定值控制系統(tǒng)：給定值為常數(shù)；隨

4、動(dòng)控制系統(tǒng)：給定值為變數(shù)，要求跟隨變化；程序控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)：按預(yù)定時(shí)間順序控制參數(shù)。2. 在階躍擾動(dòng)作用下，控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程有哪幾種形式? 其中哪些形式能基本滿(mǎn)足控制要求？答：發(fā)散振蕩過(guò)程非振蕩發(fā)散過(guò)程等幅振蕩過(guò)程衰減振蕩過(guò)程非振蕩衰減過(guò)程。在上述五種過(guò)渡過(guò)程形式中，非振蕩衰減過(guò)程和衰減振蕩過(guò)程是穩(wěn)定過(guò)程，能基本滿(mǎn)足控制要求。但由于非振蕩衰減過(guò)程中被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的進(jìn)程過(guò)于緩慢，致使被控變量長(zhǎng)時(shí)間偏離設(shè)定值，所以一般不采用。只有當(dāng)生產(chǎn)工藝不允許被控變量振蕩時(shí)才考慮采用這種形式的過(guò)渡過(guò)程。3. 試述控制系統(tǒng)衰減振蕩過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)及其含義。答:最大偏差（超調(diào)量）：在過(guò)渡過(guò)程中，被控變量偏離給

5、定值的最大數(shù)值。衰減比：表示衰減程度的指標(biāo)。余差：當(dāng)過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)，被控變量所達(dá)到的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差。過(guò)渡時(shí)間：從干擾作用發(fā)生的時(shí)刻起，直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時(shí)止，過(guò)渡過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間。振蕩周期（振蕩頻率）：過(guò)渡過(guò)程同向兩波峰之間的間隔時(shí)間。4. 什么是控制系統(tǒng)的方塊圖？它與工藝管道及控制流程圖有何區(qū)別？答： 自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖是由傳遞方塊、信號(hào)線(xiàn)（帶有箭頭的線(xiàn)段）、綜合點(diǎn)、分支點(diǎn)構(gòu)成的表示控制系統(tǒng)組成和作用的圖形。 其中：每一個(gè)方塊代表系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分，方塊內(nèi)填入表示其自身特征的數(shù)學(xué)表達(dá)式；方塊間用帶有箭頭的線(xiàn)段表示相互間的關(guān)系及信號(hào)的流向。采用方塊圖可直觀的顯示出系統(tǒng)中

6、各組分部分以及它們之間的相互影響和信號(hào)的聯(lián)系，以便對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行分析和研究。 而工藝管道及控制流程圖則是在控制方案確定以后，根據(jù)工藝設(shè)計(jì)給出的流程圖，按其流程順序標(biāo)注有相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)、控制點(diǎn)、控制系統(tǒng)及自動(dòng)信號(hào)、連鎖保護(hù)系統(tǒng)的圖。在工藝管道及控制流程圖上設(shè)備間的連線(xiàn)是工藝管線(xiàn)，表示物料流動(dòng)的方向，與方塊圖中線(xiàn)段的含義截然不同。5. 在自動(dòng)化系統(tǒng)中，儀表符號(hào)由哪幾部分組成，各表示什么意義？答：儀表位號(hào)由字母組合和回路編號(hào)組成： 字母組合：首字母被側(cè)變量，尾字母儀表功能，中字母修飾詞。 回路編號(hào)：首位數(shù)工序號(hào)，后續(xù)數(shù)順序號(hào)。四、選擇題：1反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)（ C ）閉環(huán)系統(tǒng)。A. 不一定是B. 肯定不是C

7、. 肯定是D、無(wú)法判斷2定值控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)是按什么來(lái)劃分的（C）。A. 按自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)B. 按自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性C. 按給定值變化的規(guī)律D. 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 3. 在研究動(dòng)態(tài)特性時(shí)可以將( C )看作系統(tǒng)對(duì)象環(huán)節(jié)的輸入量。 A. 干擾作用；B. 控制作用；C干擾作用和控制作用；D測(cè)量?jī)x表的信號(hào)4.在下列儀表號(hào)位中表示有報(bào)警作用的字母為( C ）A、“C”B、“H”C、“A”D、“I”5.控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下的幾種過(guò)渡過(guò)程中，那種震蕩過(guò)程是最希望出現(xiàn)的震蕩過(guò)程（ B ）A、非周期衰減過(guò)程 B、衰減震蕩過(guò)程C、等幅震蕩過(guò)程 D、發(fā)散震蕩過(guò)程6.下列哪些參數(shù)不是表示過(guò)

8、渡過(guò)程品質(zhì)好壞的指標(biāo)（ A ）A、變差B、余差C、最大偏差D、衰減比7.關(guān)于調(diào)節(jié)系統(tǒng)方塊圖的說(shuō)法，不正確的是（ B ）。 A.一個(gè)方塊代表一個(gè)設(shè)備； B.方塊間的連線(xiàn)代表的是方塊間物料關(guān)系；C.方塊圖上的線(xiàn)條及箭頭方向不一定與流體流向一致D.方塊間連線(xiàn)只代表信號(hào)關(guān)系8.控制系統(tǒng)的反饋信號(hào)使得原來(lái)信號(hào)增強(qiáng)的叫做（ B ）。A.負(fù)反饋B.正反饋C.前饋D.回饋9. 某換熱器的溫度控制系統(tǒng)（設(shè)定值是 40 ）在階躍擾動(dòng)作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)如圖6所示。則該系統(tǒng)的余差、衰減比、最大偏差是（ B ）。A、1、4: 1、4 B、1、4:1、5 C、1、5:2、5D、1、5:1、4五、填空題：1. 自動(dòng)化裝置

9、是由測(cè)量元件與變送器、自動(dòng)控制器、執(zhí)行器、等環(huán)節(jié)組成。2描述控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)的參數(shù)有最大偏差或超調(diào)量、衰減比、余差、過(guò)渡時(shí)間、震蕩周期或頻率等。六、綜合題：1. 某發(fā)酵過(guò)程工藝操作溫度為（402）C?？紤]到發(fā)酵效果，控制過(guò)程中溫度偏離設(shè)定值最大不能超過(guò)6C。先設(shè)計(jì)一定值控制系統(tǒng)，在階躍擾動(dòng)系統(tǒng)的最大偏差、衰減比、余差、過(guò)渡時(shí)間（按被控變量進(jìn)入2%新穩(wěn)態(tài)值即達(dá)到穩(wěn)定來(lái)確定）和振蕩周期等過(guò)渡過(guò)程指標(biāo)，并回答該系統(tǒng)能否滿(mǎn)足工藝要求？圖5解：由反應(yīng)曲線(xiàn)可知：最大偏差：余差：衰減比：第一個(gè)波峰值第二個(gè)波峰值過(guò)渡時(shí)間：由題要求，被控變量進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的就可以認(rèn)為過(guò)渡過(guò)程已經(jīng)結(jié)束，那么限制范圍應(yīng)是由圖可看出

10、，過(guò)渡時(shí)間振蕩周期：作業(yè)21 某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(900士 10)?？紤]安全因素，控制過(guò)程中溫度偏離給定值最大不得超過(guò) 80?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度定值控制系統(tǒng)， 在最大階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)如圖 1-19 所示。試求該系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、超調(diào)量、衰減比和振蕩周期，并回答該控制系統(tǒng)能否滿(mǎn)足題中所給的工藝要求？解：最大偏差：超調(diào)量：由于所以，衰減比余差振蕩周期所以，該控制系統(tǒng)能滿(mǎn)足題中所給的工藝要求。第二章 過(guò)程特性及數(shù)學(xué)模型一、基本要求1. 了解建立被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的意義及數(shù)學(xué)模型的建立方法；2. 掌握用機(jī)理建模的方法，建立簡(jiǎn)單對(duì)象的數(shù)學(xué)模型；3. 掌握表征被控對(duì)象特性的

11、三個(gè)參數(shù)放大倍數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T、滯后時(shí)間的物理意義及其對(duì)控制質(zhì)量的影響；4. 了解被控對(duì)象特性的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法。二、常用概念1.被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型：被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式，即被控對(duì)象的輸出（被控量）在輸入量（控制量和擾動(dòng)量）作用下變化的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系式。2. 通道：由對(duì)象的輸入變量至輸出變量的信號(hào)聯(lián)系。3.被控對(duì)象的放大倍數(shù)：如果有一定的輸入變化量,通過(guò)對(duì)象就被放大了倍變?yōu)檩敵鲎兓?，則稱(chēng)被控對(duì)象的放大倍數(shù)。4.被控對(duì)象的時(shí)間常數(shù)：對(duì)象受到干擾后，被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需要的時(shí)間。5.被控對(duì)象的滯后時(shí)間：純滯后（輸出變化落后于輸入變化的時(shí)間）與容積滯后（因物料或能量傳遞需要一定時(shí)間而引起

12、的輸出變化遲緩）之和。三、選擇題1.一般認(rèn)為，經(jīng)過(guò)（ A ）時(shí)間后，動(dòng)態(tài)過(guò)程便結(jié)束了。A.3T；B.T ；C.5T； D10T2.在描述對(duì)象特性參數(shù)的滯后時(shí)間時(shí),下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ C ）。A. 傳遞滯后又稱(chēng)為純滯后；B. 容量滯后一般是由于物料和能量傳遞需要通過(guò)一定的阻力引起的；C. 容量滯后是有些對(duì)象在受到階躍輸入后，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間時(shí)間后被控變量才開(kāi)始變化；D. 滯后時(shí)間包括可分為容量滯后和純滯后時(shí)間。四、填空題1. 目前求取過(guò)程數(shù)學(xué)模型的方法有兩種。其中一種是根據(jù)過(guò)程的內(nèi)在機(jī)理，通過(guò)物料和能量平衡關(guān)系，用機(jī)理建模的方法求取過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。2.描述對(duì)象特性的三個(gè)參數(shù)是放大系數(shù)、時(shí)間常數(shù) 和

13、滯后時(shí)間 ，如果時(shí)間常數(shù)越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越慢，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越好。3.過(guò)程特性是指被控過(guò)程的被控對(duì)象的輸入變量發(fā)生變化時(shí)，其輸出變量隨時(shí)間變化的規(guī)律。4.由于物料或能量的傳遞需要通過(guò)一定的阻力導(dǎo)致的滯后稱(chēng)為容量滯后。五、綜合題：1. 為了測(cè)量某物料干燥筒的對(duì)象特性，在T0時(shí)刻突然將加熱蒸汽量從25m3/h增加到28m3/h，物料出口溫度記錄儀得到的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)如圖所示。試求出該對(duì)象的特性。已知流量?jī)x表量程為040m3/h，溫度儀表為0200圖 干燥筒的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)解：由階躍應(yīng)曲線(xiàn)可看出該回想具有一階純滯后特性： 放大倍數(shù)時(shí)間常數(shù)滯后時(shí)間 作業(yè)11.已知一個(gè)對(duì)象特性是具有純滯后的一階特性，其時(shí)

14、間常數(shù)為5，放大系數(shù)為10，純滯后時(shí)間為2，試寫(xiě)出描述該對(duì)象特性的一階微分方程。 解：根據(jù)題意可知 則起一階微分方程為:第三章 檢測(cè)儀表與傳感器一、基本要求1掌握儀表精度的意義與測(cè)量誤差的關(guān)系。2了解儀表的性能指標(biāo)。3初步掌握各種壓力檢測(cè)儀表的基本原理及壓力表的選用方法。4了解各種流量計(jì)的測(cè)量原理。重點(diǎn)是差壓式流量計(jì)及轉(zhuǎn)子流量計(jì)。5了解各種液位測(cè)量方法。初步掌握液位測(cè)量中零點(diǎn)遷移的意義及計(jì)算方法。6掌握熱電偶溫度計(jì)及熱電阻溫度計(jì)的測(cè)溫原理。熟悉熱電偶溫度測(cè)量中的冷端溫度補(bǔ)償?shù)淖饔眉胺椒ā?了解DDZ-型顯示儀表的基本結(jié)構(gòu)及原理。二、常用概念1.精度：測(cè)量值與真值的接近程度。2.絕對(duì)誤差：指儀表

15、指示值與被測(cè)量的真值之間的差值，可表示為。3.相對(duì)誤差：某一點(diǎn)的絕對(duì)誤差與標(biāo)準(zhǔn)表在這一點(diǎn)的指示值之比，可表示為。4.相對(duì)百分誤差：絕對(duì)誤差折合成儀表測(cè)量范圍的百分?jǐn)?shù)，可表示為。5.允許相對(duì)誤差：在正常情況下允許的最大誤差，可表示為。6.儀表精度等級(jí)：用來(lái)統(tǒng)一規(guī)定儀表的精確度等級(jí)。7.靈敏度：儀表指針的線(xiàn)位移或角位移，與引起這個(gè)位移的被測(cè)參數(shù)變化量的比值，可表示為。8.靈敏限：指能引起儀表指針發(fā)生動(dòng)作的被測(cè)參數(shù)的最小變化量。 9.分辨力：指數(shù)字顯示器的最末位數(shù)字間隔所代表的被測(cè)參數(shù)變化量。10.線(xiàn)性度：表征線(xiàn)性刻度儀表的輸出量與輸入量的實(shí)際校準(zhǔn)曲線(xiàn)與理論直線(xiàn)的吻合程度。11.反應(yīng)時(shí)間：用來(lái)衡量?jī)x

16、表能不能盡快反映出參數(shù)變化的品質(zhì)指標(biāo)。三、問(wèn)答題：1. 工業(yè)壓力計(jì)按敏感元件通?？梢苑譃槟膸追N類(lèi)型？試簡(jiǎn)述各種壓力計(jì)的工作原理。答:（1） 液柱式壓力計(jì)：根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測(cè)量的；（2） 活塞式壓力計(jì)：根據(jù)液壓原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡祛碼的質(zhì)量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的；（3） 彈性式壓力計(jì)：將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進(jìn)行測(cè)量的；（4） 電氣式壓力計(jì)：通過(guò)機(jī)械和電氣元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。2. 試述壓力計(jì)選型的主要內(nèi)容及安裝注意事項(xiàng)。答：（1） 儀表類(lèi)型選擇：類(lèi)型選用必須滿(mǎn)足工藝生產(chǎn)要求。（2） 量程與盤(pán)面選擇：根據(jù)操作中需測(cè)量的參數(shù)大小來(lái)確定

17、。（3） 精度選擇：根據(jù)工藝生產(chǎn)上所允許的最大測(cè)量誤差來(lái)確定。注意：取壓位置與隔離。3. 試述流量計(jì)的分類(lèi)及其工作原理。答：（1） 速度式流量計(jì)：以測(cè)量流體在管道內(nèi)的流速作為測(cè)量的依據(jù)來(lái)計(jì)算流量。（2） 壓差流量計(jì)：基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，在節(jié)流面積不變的情況下，以壓差變化來(lái)反應(yīng)流量的大小。（3） 轉(zhuǎn)子流量計(jì)：以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來(lái)測(cè)量流量的大小。（4） 電磁流量計(jì)：根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在非磁性管道中，利用測(cè)量導(dǎo)電流體平均速度而顯示流量。（5） 超聲波流量計(jì)：利用聲學(xué)原理來(lái)測(cè)定流過(guò)管道的流體的流速。（6） 渦輪流量計(jì)：利用在一定流量范圍內(nèi)，對(duì)一定的流體介質(zhì)黏度，渦輪旋轉(zhuǎn)的角速度與流體的

18、流速成正比來(lái)反應(yīng)流量。（7） 容積式流量計(jì)（齒輪流量計(jì)、活塞流量計(jì)）：利用機(jī)械測(cè)量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)計(jì)量室逐次、重復(fù)地充滿(mǎn)和排放該體積部分流體的次數(shù)來(lái)測(cè)量流量體積總量。（8） 質(zhì)量流量計(jì)：以流體流過(guò)的質(zhì)量M為依據(jù)計(jì)算流量。（9） 間接質(zhì)量流量計(jì)：通過(guò)測(cè)量體積流量和流體密度經(jīng)計(jì)算得出質(zhì)量流量，這種方式又稱(chēng)為推導(dǎo)式。（10） 直接質(zhì)量流量計(jì)：由檢測(cè)元件直接檢測(cè)出流體的質(zhì)量流量。4. 試述物位計(jì)的分類(lèi)及其工作原理。答：（1） 直讀式物位計(jì)：主要有玻璃管液位計(jì)，玻璃板液位計(jì)。（2） 浮力式物位計(jì)：利用浮子高度隨液位變化而改變或液體對(duì)浸沉于液體中的浮子的浮力隨液位高度而變

19、化的原理工作。（3） 壓差式物位計(jì)：利用液柱或物料堆積對(duì)某定點(diǎn)產(chǎn)生壓力的原理工作。 （4） 電磁式物位計(jì)：使物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化，通過(guò)測(cè)量這些電量的變化來(lái)測(cè)知物位。（5） 核輻射式物位計(jì)：利用輻射透過(guò)物料時(shí)，其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變化的原理工作。（6） 超聲波物位計(jì)：由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波的反射距離的不同，測(cè)出這些變化就可測(cè)知物位。（7） 光電式物位計(jì)：利用物位對(duì)光波的遮斷和反射原理工作。5. 試述溫度測(cè)量?jī)x表的種類(lèi)及其工作原理。答：（1）接觸式溫度計(jì)：測(cè)溫元件與被測(cè)介質(zhì)直接接觸，兩者進(jìn)行充分的熱交達(dá)測(cè)溫目的。膨脹式溫度計(jì)：根據(jù)物體受熱時(shí)體積膨脹的原理工作。

20、玻璃液體溫度計(jì)：當(dāng)溫度變化時(shí)，玻璃球中的液體體積會(huì)發(fā)生膨脹或收縮，使進(jìn)入毛細(xì)管中的液柱高度發(fā)生變化，從刻度上可指示出溫度的變化。雙金屬溫度計(jì)：利用兩種不同金屬在溫度改變時(shí)膨脹程度不同的原理工作的。壓力式溫度計(jì)：根據(jù)在封閉系統(tǒng)中的液體、氣體或低沸點(diǎn)液體的飽和蒸汽受熱后體積膨脹或壓力變化的原理工作。熱電偶溫度計(jì)：根據(jù)熱電效應(yīng)原理工作。熱電阻溫度計(jì)：根據(jù)導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻值隨溫度的變化關(guān)系的原理工作。（2）非接觸溫度計(jì)：測(cè)溫元件與被測(cè)介質(zhì)不接觸，通過(guò)輻射或?qū)α鲗?shí)現(xiàn)熱交換來(lái)測(cè)溫。輻射溫度計(jì)：根據(jù)物體輻射的能量來(lái)測(cè)量溫度。紅外溫度計(jì)（光電溫度計(jì)、熱電溫度計(jì)）：一切溫度高于零度的物體都在不停向周?chē)闹馨l(fā)出紅

21、外輻射能量。四、選擇題：1 1.5級(jí)儀表的精度等級(jí)可寫(xiě)為：（ A ）A.1.5級(jí) B. 1.5級(jí)C. +1.5級(jí) D. 1.52. 下列不屬于節(jié)流裝置的是（ D ）。A、孔板；B、噴嘴；C、長(zhǎng)徑噴嘴D、阿紐巴管3溫度越高，鉑、鎳、銅等材料的電阻值越（ A ）。A. 大B. 小C. 不變D. 不一定4 雙金屬溫度計(jì)的感溫元件，測(cè)量溫度時(shí)必須是（ B ）A 浸液1/2； B 全部浸液；C 浸液2/3； D 浸入任何長(zhǎng)度5.關(guān)于壓力計(jì)安裝的描述錯(cuò)誤的是（A ）A. 要選擇測(cè)量介質(zhì)拐彎處安裝；B. 測(cè)量流動(dòng)介質(zhì)時(shí)，應(yīng)使取壓點(diǎn)與流動(dòng)方向垂直安裝；C. 測(cè)量液體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)安裝在管道下部；D. 測(cè)量蒸

22、汽壓力時(shí)應(yīng)安裝凝液管。6.下列儀表中屬于恒壓降的儀表是（ D ）。A.孔板流量計(jì)B.文丘里管式流量計(jì)C.電磁流量計(jì)D.轉(zhuǎn)子流量計(jì)7.在下列物位檢測(cè)儀表中，能夠檢測(cè)出兩種不同液體界面的儀表是（ C ）A.壓差式物位儀表B.壓力式物位儀表 C.電容式物位儀表D.稱(chēng)重式液罐計(jì)量?jī)x8.在下列物位檢測(cè)儀表中，不與被測(cè)物體發(fā)生實(shí)際接觸并可以檢測(cè)物位的儀表是（ B ）。A.稱(chēng)重式液罐計(jì)量?jī)xB.核輻射物位儀表C.壓差式物位儀表D.電容式物位儀表9.在下列工業(yè)用流量計(jì)中，屬于容積式流量計(jì)的是（ C ）。A. 轉(zhuǎn)子流量計(jì)B. 電磁流量計(jì)C. 橢圓齒輪流量計(jì)D. 科里奧利力式流量計(jì)10.測(cè)量穩(wěn)定壓力時(shí)，被測(cè)介質(zhì)的最

23、大工作壓力不得超過(guò)儀表量程的( C )。 A.12；B.13；C.23；D.3511.關(guān)于壓力測(cè)量?jī)x表的下列描述中，錯(cuò)誤的是（ D ）。A. 液柱式壓力計(jì)是根據(jù)流體靜力學(xué)的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成為液柱高度進(jìn)行測(cè)量的；B. 彈性式壓力計(jì)利用彈性元件變形的位移進(jìn)行測(cè)量的；C. 電氣式壓力計(jì)是將壓力轉(zhuǎn)換為電量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的；D. 活塞式壓力計(jì)是將壓力轉(zhuǎn)換為活塞位移來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。12. 熱電偶信號(hào)，在采集過(guò)程中，實(shí)質(zhì)上是（ C ）。A 電流信號(hào)； B 熱電阻信號(hào)； C 電壓信號(hào)； D 數(shù)字信號(hào)。13.關(guān)于溫度檢測(cè)儀表的下列描述中錯(cuò)誤的是 （ C ）。A. 玻璃管溫度計(jì)屬于膨脹式溫度計(jì)的一種；B. 測(cè)量的

24、溫度大于600度的溫度計(jì)為高溫計(jì)；C. 熱電偶是由兩種不同的金屬材料構(gòu)成的，不同材料構(gòu)成的熱電偶在相同的觸點(diǎn)溫度下所產(chǎn)生的電勢(shì)相同；D.在熱電偶回路中引入第三種導(dǎo)線(xiàn)對(duì)熱電偶所產(chǎn)生的電勢(shì)無(wú)影響。14.熱電偶輸出電壓與（ B ）有關(guān)。A. 熱電偶兩端溫度 B. 熱電偶兩端溫度和電極材料C.熱電偶熱端溫度 D.熱電偶兩端溫度、電極材料及長(zhǎng)度15.鎳鉻鎳硅熱電偶的分度號(hào)是（ C ）。A、E B、S C、K D、B 16.關(guān)于用熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)配接進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)，以下說(shuō)法不正確的是（ C ）A、熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)該配接 B、補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)也有極性 C、采用了補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)后可以不進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償 D、在一定溫度范圍

25、內(nèi)，熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)有近似相同的熱電特性17.一臺(tái)安裝在設(shè)備內(nèi)最低液位下方的壓力式液位變送器，為了測(cè)量準(zhǔn)確，壓力變送器必須采用（ A ）。A、正遷移 B、負(fù)遷移 C、無(wú)遷移 D、不確定18. 差壓式液位計(jì)進(jìn)行負(fù)向遷移后,其量程（ C ）。A、 變大 B、 變小 C、 不變 D、 視遷移大小而定19. 用電容式液位計(jì)測(cè)量導(dǎo)電液體的液位時(shí)，介電常數(shù)是不變的，那么液位變化相當(dāng)于（ C ）在改變。A、電極電容 B、電極電感 C、電極面積 D、電極能量20. 一臺(tái)1151壓力變送器量程范圍為03OOkPa，現(xiàn)零位正遷50，則儀表的量程為（ B ）。A150kPa B300kPa C 450kPa D25

26、0kPa五、填空題1. 某溫度表的精度為0.5級(jí)，其測(cè)量下限是50，上限是850。則此表的量程是 800；測(cè)量范圍是 50850 ；允許相對(duì)百分誤差是 0.5%；最大絕對(duì)誤差是4。2.熱電偶溫度計(jì)中常用的冷端溫度補(bǔ)償方法有冷端溫度保持0、冷端溫度修正法、 校正儀器零點(diǎn)法、 補(bǔ)償電橋法、 補(bǔ)償熱電偶法五種。3.彈簧管壓力表是利用 輸入壓力 產(chǎn)生_位移量 與被測(cè)壓力相平衡來(lái)測(cè)量的。4.差壓式流量計(jì)是利用節(jié)流_原理測(cè)量流量的。5.電容式差壓變送器的測(cè)量部分是先將 壓差 轉(zhuǎn)變成 位移 ，然后再變成_電容量變化 作為轉(zhuǎn)換部分的輸入。6.液位變送器測(cè)量進(jìn)行零點(diǎn)遷移時(shí)只改變_ 測(cè)量范圍_，不改變量程。7.

27、在常用的熱電偶溫度計(jì)中，精度較高的是S熱電偶，線(xiàn)性最好的是K熱電偶，靈敏度較高的是E熱電偶。8常用的熱電阻材料是金屬銅和鉑，分度號(hào)是cu-50、cu-100，pt-10、pt-100，線(xiàn)性好的是銅熱電阻，它適于測(cè)量較低溫度。9.熱電偶是基于熱點(diǎn)效應(yīng)原理工作的。 六、綜合題：1. 熱電偶測(cè)溫時(shí)，使用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的目的是什么？它能否進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？如不能應(yīng)如何處理？答： 由熱電偶測(cè)溫原理知道，只有當(dāng)熱電偶冷端溫度保持不變時(shí)，熱電勢(shì)才是被測(cè)溫度的單值函數(shù)。但實(shí)際應(yīng)用中，由于熱電偶的工作端與冷端離得很近，而且冷端又暴露在空間，易受到周?chē)h(huán)境溫度波動(dòng)的影響，因而冷端溫度難以保持恒定。當(dāng)然也可以把熱電偶做得

28、很長(zhǎng)，使冷端遠(yuǎn)離工作端，但是這樣做會(huì)多消耗許多貴重金屬材料。解決這一問(wèn)題的方法是采用一種專(zhuān)用導(dǎo)線(xiàn)，將熱電偶的冷端延伸出來(lái)，這種專(zhuān)用導(dǎo)線(xiàn)稱(chēng)為“償導(dǎo)線(xiàn)”。 補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)不能進(jìn)行冷端補(bǔ)償，因?yàn)榘褵犭娕嫉睦涠藦臏囟容^高和不穩(wěn)定的地方，延伸到溫度較低和比較穩(wěn)定的操作室內(nèi)，冷端溫度還不是0攝氏度。 進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ幸韵聨追N：(1) 冷端溫度保持為0的方法；(2)冷端溫度修正方法；(3)校正儀表零點(diǎn)法；(4)補(bǔ)償電橋法；(5)補(bǔ)償熱電偶法。2. 某壓力儀表的測(cè)量范圍是1001100Pa，其精度為0.5級(jí)，則這臺(tái)表的量程是多少？允許相對(duì)百分誤差是多少？最大絕對(duì)誤差是多少？ 解：量程為基本誤差有儀表的精度可

29、知最大絕對(duì)誤差為：允許誤差為3. 一臺(tái)測(cè)溫儀表，其測(cè)溫范圍為0300 ，已知其最大絕對(duì)誤差為2，則其精度等級(jí)為多少？解：依題意得，儀器的相對(duì)百分誤差為：因此，其精度等級(jí)為1.0級(jí)4. 有一臺(tái)測(cè)壓儀表，其標(biāo)尺范圍為0400 KPa，要求測(cè)量時(shí)最大絕對(duì)誤差不超過(guò)5 KPa ，則應(yīng)該選擇精度等級(jí)為多少的儀表才能滿(mǎn)足要求。解：依題意得，儀器的相對(duì)百分誤差為：所以應(yīng)該選擇1.0級(jí)的儀表才能滿(mǎn)足要求。作業(yè)20某壓力表的測(cè)量范圍為 01MPa，精度等級(jí)為 1 級(jí)，試問(wèn)此壓力表允許的最大絕對(duì)誤差 是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來(lái)校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)0.5MPa 時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為0.508MPa，試問(wèn)被校壓力表

30、在這一點(diǎn)是否符合 1 級(jí)精度，為什么?解:最大絕對(duì)誤差在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa處，校驗(yàn)得到的絕對(duì)誤差為：在范圍之內(nèi)，所以被校驗(yàn)壓力表在這一點(diǎn)符合1級(jí)精度。第四章 自動(dòng)控制儀表一、基本要求1掌握各種基本控制規(guī)律及其特點(diǎn)。2熟悉比例度、積分時(shí)間、微分時(shí)間對(duì)控制系統(tǒng)的影響。3了解DDZ-型和DDZ-型控制器的特點(diǎn)和基本組成。二、常用概念1.基地式控制儀表:由檢測(cè)器和顯示器組裝成的一個(gè)整體，同時(shí)具有檢測(cè)，控制，顯示等功能的儀表。2.單元組合式控制儀表：根據(jù)其功能不同分成若干單元，每個(gè)單元只完成其中一種功能。3.控制器的控制規(guī)律：控制器的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的關(guān)系。 4.雙位控制：控制器只有兩個(gè)輸出值，

31、相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)只有開(kāi)和關(guān)兩個(gè)極限位置，又稱(chēng)開(kāi)關(guān)控制。5.放大倍數(shù)KP：是一個(gè)可調(diào)的放大倍數(shù)，它決定了比例控制作用的強(qiáng)弱。6.比例度：指控制器輸入變化相對(duì)值和相應(yīng)的輸出變化相對(duì)值之比的百分?jǐn)?shù)。7.無(wú)干擾切換：指在自動(dòng)-手動(dòng)切換時(shí)，控制器輸出不變，因此生產(chǎn)過(guò)程不會(huì)有擾動(dòng)。三、問(wèn)答題1. 控制系統(tǒng)按控制規(guī)律可以分為哪幾類(lèi)？各類(lèi)控制規(guī)律的特點(diǎn)是什么？答：（1） 雙位控制系統(tǒng)：控制器只有兩個(gè)輸出值，相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)只有開(kāi)和關(guān)兩個(gè)極限位置。（2） 比例控制系統(tǒng)：即輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間成比例關(guān)系的控制系統(tǒng)，一種最簡(jiǎn)單的控制方式，僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。（3） 積分控制系統(tǒng):反應(yīng)慢，控制不及時(shí)，但

32、能消除余差。（4） 微分控制系統(tǒng)：動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn).其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件,具有抑制誤差的作用,其變化總是落后于誤差的變化。（5） 比例積分控制系統(tǒng)：積分作用使控制器的輸出和偏差的積分成比例，故過(guò)度過(guò)程結(jié)束時(shí)無(wú)余差，但是加上積分作用，穩(wěn)定性降低。積分作用時(shí)增大比例度，可保持穩(wěn)定性，但超調(diào)量和振蕩周期增大，過(guò)度時(shí)間增長(zhǎng). 此控制器是適用最多的，它適用于調(diào)節(jié)通道滯后較小，負(fù)荷變化不大，工藝要求不能有余差的系統(tǒng)。（6） 比例微分控制系統(tǒng)：它所產(chǎn)生的控制作用不僅反映了系統(tǒng)的靜態(tài)誤差， 同時(shí)還反映了誤差信號(hào)的變化率，因此微分

33、使控制信號(hào)提前作用，使系統(tǒng)的響應(yīng)振蕩減 輕，過(guò)渡過(guò)程加快，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有利。（7） 比例積分微分控制系統(tǒng)：這種控制器既能快速進(jìn)行控制，又能消除余差，具有較好的控制性能。2. 試述PID控制的數(shù)學(xué)模型及參數(shù)意義。答：比例積分微分控制規(guī)律為：p為輸出變化量；為放大倍數(shù)即比例增益；e為輸入信號(hào)的偏差；為積分時(shí)間即控制器消除偏差的調(diào)整時(shí)間；為微分時(shí)間；為偏差信號(hào)變化速度。3. 試述DDZ儀表的特點(diǎn)。答：（1）采用國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）推薦的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)傳輸出信號(hào)為4-20mDC，控制室聯(lián)絡(luò)信號(hào)為1-5VDC，信號(hào)電流與電壓的轉(zhuǎn)換電阻為250歐姆，這種信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)如下：電氣零點(diǎn)不是從零開(kāi)始，且與

34、機(jī)械零點(diǎn)重合，不但利用了晶體管的線(xiàn)性段，而且容易識(shí)別斷電、斷線(xiàn)等故障。只要改變轉(zhuǎn)換電阻阻值，控制室儀表便可接收其它1:5的電流信號(hào)。因?yàn)樽钚⌒盘?hào)電流不為零，為現(xiàn)場(chǎng)變送器實(shí)現(xiàn)兩線(xiàn)制創(chuàng)造了條件。（2）廣泛采集運(yùn)算放大器電路，可靠性提高，維修工作量減小，為儀表帶來(lái)了如下優(yōu)點(diǎn)：由于集成運(yùn)算放大器均為差分放大器，且輸入對(duì)稱(chēng)性好，漂移小，儀表的穩(wěn)定性得到提高。由于集成運(yùn)算放大器有高增益，因而開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)很高，這使儀表的精度得到提高。由于采用了集成電路，焊點(diǎn)少，強(qiáng)度高，大大提高了儀表的可靠性。（3）型儀表統(tǒng)一由電源供給24VDC電源，并有蓄電池作為備用電源，這種供電方式優(yōu)點(diǎn)而下：各單元省掉了電源變壓器，沒(méi)有

35、工頻電源進(jìn)入單元儀表，既解決了儀表發(fā)熱問(wèn)題，又為儀表的防爆提供了有利條件。在工頻電源停電時(shí)備用電源投入，整套儀表在一定時(shí)間內(nèi)仍可照常工作，繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)視控制作用，有利于安全停車(chē)。（4）結(jié)構(gòu)合理，與之型有許多先進(jìn)之處，主要表現(xiàn)在：基型控制器有全刻度指示控制器和偏差指示控制器，指示表頭為100mm刻度縱形大表頭，指示醒目，便于監(jiān)視操作。自動(dòng)、手動(dòng)的切換以無(wú)平衡、無(wú)擾動(dòng)的方式進(jìn)行。結(jié)構(gòu)形式適于單獨(dú)安裝和高密度安裝。有內(nèi)給定和外給定兩種給定方式。整套儀表可構(gòu)成安全火花型防爆系統(tǒng)。 4.在控制系統(tǒng)應(yīng)用中，有哪些基本控制規(guī)律和組合控制規(guī)律？寫(xiě)出各自的表達(dá)式？它們各應(yīng)用在什么場(chǎng)所？答：（1）在控制系統(tǒng)應(yīng)用中，

36、基本調(diào)節(jié)規(guī)律有：P、I、D，基本組合調(diào)節(jié)規(guī)律有PI、PD、PID。（2）（3）P：自衡能力強(qiáng)，滯后小的對(duì)象且控制質(zhì)量要求不高；PI：對(duì)象滯后小，負(fù)荷變化幅度大，要求無(wú)差；PD：一階滯后較大允許有余差的對(duì)象；PID：負(fù)荷變化大，容量滯后大，被控變量變化緩慢，質(zhì)量要求高。四、選擇題：1調(diào)節(jié)器加入微分作用是用來(lái)（ C ）。A. 克服對(duì)象的純滯后B. 克服對(duì)象的慣性滯后C. 克服對(duì)象的慣性滯后和容量滯后D. 克服對(duì)象的容量滯后 2. 調(diào)節(jié)器的比例度和積分時(shí)間正確說(shuō)法是（ B ）。 A. 比例度越大,比例作用越強(qiáng)B.積分時(shí)間越小,積分作用越強(qiáng)C. 比例度越大,比例作用越弱,積分時(shí)間越大,積分作用越強(qiáng)D.

37、 比例度越小,比例作用越弱,積分時(shí)間越小,積分作用越弱3在控制系統(tǒng)中，控制器的積分作用過(guò)強(qiáng)，會(huì)使系統(tǒng)的（ C ）變壞。A、余差； B、最大偏差； C、穩(wěn)定性； D、超調(diào)量。4.根據(jù)對(duì)象特性來(lái)選擇控制規(guī)律時(shí)，對(duì)于控制通道滯后小，負(fù)荷變化不大，工藝參數(shù)不允許有余差的系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)選用( B )控制。A、比例； B、比例積分； C、比例微分；D、比例積分微分。5控制系統(tǒng)中控制器正反作用的確定是依據(jù)（ B ）A. 生產(chǎn)的安全性B. 實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回路的負(fù)反饋C. 系統(tǒng)放大倍數(shù)恰到好處D. 調(diào)節(jié)器本身的特性 6、（ D ）存在純滯后，通常不影響控制質(zhì)量。A、調(diào)節(jié)通道 B、測(cè)量元件 C、變送器 D、干擾通道7、調(diào)節(jié)

38、器的反作用是指（ D ）。A測(cè)量值大于給定值時(shí)，輸出增大； B. 測(cè)量值大于給定值時(shí)，輸出減??；C測(cè)量值增大，輸出增大； D. 測(cè)量值增大，輸出減小。8、PID 調(diào)節(jié)器變?yōu)榧儽壤饔?，則（ C ）。A、積分時(shí)間置、微分時(shí)間置； B、積分時(shí)間置0、微分時(shí)間置C、積分時(shí)間置，微分時(shí)間置0； D、積分時(shí)間置0，微分時(shí)間置09. 在PI 控制規(guī)律中，過(guò)渡過(guò)程振蕩劇烈，可以適當(dāng)（ C ）。A、減小比例度B、增大輸入信號(hào)C、增大積分時(shí)間D、增大開(kāi)環(huán)增益 五、填空題：1儀表自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)中，氣動(dòng)儀表標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)范圍是 0.02-0.1MPa ；電動(dòng)型標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)范圍是 4-20mA 。2控制系統(tǒng)引入積分作用是為了消除余

39、差_,但積分的引入會(huì)使系統(tǒng)_不穩(wěn)定,引入微分作用是為了_克服慣性滯后和容量滯后_。3.表征控制規(guī)律的參數(shù)是比例度 、積分時(shí)間 及 微分時(shí)間。4.在PID調(diào)節(jié)中，比例作用是依據(jù) 余差大小來(lái)動(dòng)作的，在系統(tǒng)中起著 穩(wěn)定控制變量的作用；積分作用是依據(jù) 余差是否存在來(lái)動(dòng)作的，在系統(tǒng)中起著 消除余差 的作用；微分作用是依據(jù) 余差變化速度來(lái)動(dòng)作的，在系統(tǒng)中起著 超前調(diào)節(jié) 的作用。 5.調(diào)節(jié)器的比例度越大，則放大倍數(shù)越 小 ，比例作用就越 弱 ，過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)越 平穩(wěn) ，但余差也越 大。 6.調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間越小，則積分速率越 大 ，積分特性曲線(xiàn)的斜率越 大 ，積分作用就越 強(qiáng) ，消除余差越 快。微分時(shí)間越大，

40、微分作用越 強(qiáng) 。 六、綜合題：1.控制器輸入偏差是階躍信號(hào)（見(jiàn)下圖），請(qǐng)根據(jù)下列已知參數(shù)，分別畫(huà)出P、PI的輸出響應(yīng)曲線(xiàn)。（1）P輸出，已知：比例度=50%；（2）PI輸出，已知：比例度=100%，積分時(shí)間TI=1分。答：作業(yè)5一臺(tái) DDZ-型溫度比例控制器，測(cè)量的全量程為 01000，當(dāng)指示值變化 100，控 制器比例度為 80%，求相應(yīng)的控制器輸出將變化多少？解：即相應(yīng)的控制器輸出將變化2mA.即級(jí) 第五章 執(zhí)行器一、基本要求1掌握控制閥的流量特性的意義，了解串聯(lián)管道中阻力比s和并聯(lián)管道中分流比x對(duì)流量特性的影響。2了解氣動(dòng)薄膜控制閥的基本結(jié)構(gòu)、主要類(lèi)型及使用場(chǎng)合。3理解氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開(kāi)

41、、氣關(guān)型式及其選擇原則。二、常用概念1.控制閥的理想流量特性:在不考慮控制閥前后壓差變化時(shí)得到的流量特性。2.控制閥的實(shí)際流量特性 :在實(shí)際生產(chǎn)中，控制閥前后壓差總是變化的，這時(shí)的流量特性3.串聯(lián)管道：阻力比s對(duì)流量特性的影響。4.并聯(lián)管道：分流比x對(duì)可調(diào)范圍的影響。三、問(wèn)答題1. 什么是氣開(kāi)式控制閥和氣關(guān)式控制閥？如何選擇？答：有壓力信號(hào)時(shí)閥關(guān)、無(wú)信號(hào)壓力時(shí)閥開(kāi)的為氣關(guān)式，反之，為氣開(kāi)式?？紤]原則是：信號(hào)壓力中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全。如果閥處于打開(kāi)位置危害性小，則應(yīng)選擇氣關(guān)式，以使氣源系統(tǒng)發(fā)生故障，氣源中斷時(shí)，閥門(mén)能自動(dòng)打開(kāi)，保證安全。反之閥處于關(guān)閉時(shí)危害性小，則應(yīng)選擇氣開(kāi)閥。又如

42、控制進(jìn)入設(shè)備易燃?xì)怏w的控制閥，應(yīng)選用氣開(kāi)式，以防爆炸，若介質(zhì)為易結(jié)晶物料，則選用氣關(guān)式，以防賭賽。2. 執(zhí)行器在控制系統(tǒng)中有何作用？答：接收控制器送來(lái)的控制信號(hào)，改變被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內(nèi)。3. 執(zhí)行器有哪幾種?工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)為什么大多數(shù)使用氣動(dòng)執(zhí)行器？ 答：氣動(dòng)，電動(dòng)，液動(dòng)。因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠穩(wěn)定，輸出推力較大，維修方便，防火防爆而且價(jià)格較低。4. 氣動(dòng)執(zhí)行器主要有哪兩部分組成？各起什么作用？答：（1) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置，按控制信號(hào)壓力大小產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的推力，推動(dòng)控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作。（2) 控制機(jī)構(gòu)：是執(zhí)行器的控制部分，直接與被控介質(zhì)接觸，控制流

43、體的流量。 5. 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？各有什么特點(diǎn)？答:（1） 薄膜式：最為常用，用作一般控制閥的推動(dòng)裝置，組成氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行器，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、維修方便，應(yīng)用廣泛。（2） 活塞式：推力較大，主要適用于大口徑、高壓降控制閥或蝶閥的推動(dòng)裝置。（3） 長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)：它的行程長(zhǎng)、轉(zhuǎn)矩大，適于輸出轉(zhuǎn)角（0-90）和力矩。 6. 何謂正作用執(zhí)行器？何謂反作用執(zhí)行器？答：當(dāng)來(lái)自控制器或閥門(mén)定位器的信號(hào)壓力增大時(shí)，閥桿向下動(dòng)作的叫正作用，反之叫反作用。7. 何謂控制閥的理想流量特性和工作流量特性？理想流量特性有哪幾種？答：（1） 理想流量特性：在不考慮控制閥前后壓差變化時(shí)得到的流量特

44、性。理想流量特性種類(lèi)：1 直線(xiàn)流量特性：2 等百分比特性：等百分比特性的相對(duì)行程和相對(duì)流量不成直線(xiàn)關(guān)系，在行程的每一點(diǎn)上單位行程變化所引起的流量的變化與此點(diǎn)的流量成正比，流量變化的百分比是相等的。所以它的優(yōu)點(diǎn)是流量小時(shí)，流量變化小，流量大時(shí)，則流量變化大，也就是在不同開(kāi)度上，具有相同的調(diào)節(jié)精度。3 線(xiàn)性特性：線(xiàn)性特性的相對(duì)行程和相對(duì)流量成直線(xiàn)關(guān)系。單位行程的變化所引起的流量變化是不變的。流量大時(shí)，流量相對(duì)值變化小，流量小時(shí)，則流量相對(duì)值變化大。4 拋物線(xiàn)特性：流量按行程的二方成比例變化，大體具有線(xiàn)性和等百分比特性的中間特性。（2）工作流量特性：在實(shí)際生產(chǎn)中，控制閥前后壓差總是變化的，這時(shí)的流量

45、特性稱(chēng)為工作流量特性。8. 什么叫氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開(kāi)式與氣關(guān)式?其選擇原則是什么？ 答：氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開(kāi)式為，有壓力控制信號(hào)時(shí)閥開(kāi)，無(wú)壓力控制信號(hào)時(shí)閥處于全關(guān)；氣動(dòng)執(zhí)行器的氣關(guān)式為，有壓力控制信號(hào)時(shí)閥關(guān)，無(wú)壓力控制信號(hào)時(shí)閥處于全開(kāi)。氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開(kāi)式與氣關(guān)式的選擇原則是考慮工藝生產(chǎn)的安全，即信號(hào)中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和工作人員的安全。四、選擇題1.控制閥的流量隨著閥門(mén)開(kāi)度的增大迅速上升，很快地接近最大值的是（ C ）。A、直線(xiàn)流量特性； B、等百分比流量特性；C、快開(kāi)流量特性； D、拋物線(xiàn)流量特性。2. 工藝人員打開(kāi)與調(diào)節(jié)閥并聯(lián)的截止閥，會(huì)使可調(diào)比變( D )，流量特性變( D )。A.大，好 B.

46、大，差 C.小，好 D.小，差3. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)為（ A ）作用，閥芯為（ A ）裝，則該調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)閥。A、正、正 B、正、反 C、反、正 D、正或反、正4. 487.控制閥工作流量特性取決于（ D ）。A閥芯形狀 B配管狀況 C閥前后壓差 D. 閥芯形狀及配管狀況5. 490.控制閥的氣開(kāi)、氣關(guān)型式的選擇與（ D ）有關(guān)。A控制器 B管道的位置 C工藝要求 D生產(chǎn)安全6. 氣開(kāi)式薄膜調(diào)節(jié)閥，當(dāng)壓縮空氣中斷時(shí)，其處于（A ）狀態(tài)。A 全關(guān) B 原位不動(dòng) C 全開(kāi) D 不確定五、填空題：1.被控介質(zhì)流過(guò)閥門(mén)的相對(duì)流量(Q/Qmax)與閥門(mén)相對(duì)開(kāi)度(l/L)之間的關(guān)系，稱(chēng)為調(diào)節(jié)閥的 流量 特性；若閥

47、前后的壓差保持不變時(shí)，上述關(guān)系稱(chēng)為_(kāi)理想流量 特性；實(shí)際使用中，閥前后的壓差總是變化的，此時(shí)上述關(guān)系為_(kāi)工作流量_ 特性。調(diào)節(jié)閥的流量特性有 直線(xiàn) 、等百分比（對(duì)數(shù)）、_拋物線(xiàn) 、和_快開(kāi) 。六、綜合題：1. 從保證控制質(zhì)量的角度，控制閥設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮哪幾個(gè)方面？答：控制閥設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮：閥口徑的選擇、氣開(kāi)氣關(guān)形式的選擇和流量特性選擇。第六章 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)一、基本要求1了解簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成及作用。2掌握簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)中被控變量、操縱變量選擇的一般原則。3了解各種基本控制規(guī)律的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。4掌握控制器正、反作用確定的方法。5了解控制器參數(shù)工程整定的方法。二、常用概念1. 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)：由一

48、個(gè)測(cè)量元件，變送器，一個(gè)控制器，一個(gè)控制閥和一個(gè)對(duì)象所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)2. 控制器的工程整定：確定最合適的控制器比例度，積分時(shí)間和微分時(shí)間。 三、問(wèn)答題1. 如何選擇被控變量？答：被控變量的正確選擇是關(guān)系到系統(tǒng)能否達(dá)到預(yù)期控制效果的重要因素，它選擇的一般原則是：（1） 被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標(biāo)或是反映工藝操作狀態(tài)重要變量；（2） 被控變量應(yīng)是工藝生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常受到一些干擾影響而變化，因而需要頻繁加以控制的變量；（3） 被控變量應(yīng)盡可能選擇工藝生產(chǎn)過(guò)程的直接控制指標(biāo)，當(dāng)無(wú)法獲得直接控制指標(biāo)信號(hào)，或其測(cè)量或傳送滯后很大時(shí)，可選擇與直接控制指標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接控制指標(biāo)；（4） 被控

49、變量應(yīng)是能測(cè)量的，并具有較大靈敏度的變量；（5） 選擇被控變量時(shí)，必須考慮工藝合理性和國(guó)內(nèi)儀表產(chǎn)品現(xiàn)狀。（6） 被控變量應(yīng)是獨(dú)立可控的。2. 如何選擇操縱變量？答：(1) 操縱變量應(yīng)是工藝上允許加以控制的可控變量;。(2) 操縱變量應(yīng)是對(duì)被控變量影響諸因素中比較靈敏的變量，即控制通道的放大系數(shù)要大一些，時(shí)間常數(shù)要小一些，純滯后時(shí)間要盡量小。(3) 操縱變量的選擇還應(yīng)考慮工藝的合理性和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。3. 造成控制系統(tǒng)滯后的原因有哪些？答:對(duì)象滯后、檢測(cè)滯后（由測(cè)量元件安裝位置引起的）、信號(hào)傳送滯后（包括測(cè)量信號(hào)和控制信號(hào)傳送滯后）。4. 控制器整定的任務(wù)是什么？常用整定方法有哪幾種？答：（1）理

50、論計(jì)算：根據(jù)已知的廣義對(duì)象特性及控制質(zhì)量的要求，通過(guò)理論計(jì)算出控制器的最佳參數(shù)。（2)工程整定：通過(guò)試驗(yàn)或探索來(lái)確定控制器的最佳參數(shù)。常用整定方法有：臨界比例度法：先通過(guò)試驗(yàn)得到臨界比例度和臨界周期，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的關(guān)系求出控制器各參數(shù)值。衰減曲線(xiàn)法：通過(guò)使系統(tǒng)產(chǎn)生衰減振蕩來(lái)整定控制器的參數(shù)。經(jīng)驗(yàn)湊試法：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先將控制器參數(shù)放在一個(gè)數(shù)值上，直接在閉環(huán)的控制系統(tǒng)中，通過(guò)改變給定值施加干擾，在記錄儀上觀察過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)，運(yùn)用、Ti、TD對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響為指導(dǎo)，按照規(guī)定的順序，對(duì)比例度、積分時(shí)間、微分時(shí)間逐個(gè)整定，直到獲得滿(mǎn)意的過(guò)渡過(guò)程為止。5.為什么要考慮控制器的正、反作用？如何選擇？答：控

51、制作用對(duì)被控變量的影響應(yīng)與干擾作用對(duì)被控變量的影響相反，才能使被控變量值回復(fù)到給定值?？刂破鞯恼醋饔檬顷P(guān)系到控制系統(tǒng)能否正常運(yùn)行與安全操作的重要問(wèn)題。 6.被控對(duì)象、執(zhí)行器、控制器的正、反作用方向是怎么規(guī)定的？答：被控對(duì)象的正、反作用方向規(guī)定為：當(dāng)操縱變量增加時(shí)，被控變量也增加的對(duì)象屬于“正作用”的；反之，被控變量隨操縱變量的增加而降低的對(duì)象屬于“反作用”的。執(zhí)行器的作用方向由它的氣開(kāi)、氣關(guān)型式來(lái)確定。氣開(kāi)閥為“正”方向；氣關(guān)閥為“反”方向。如果將控制器的輸入偏差信號(hào)定義為測(cè)量值減去給定值，那么當(dāng)偏差增加時(shí)，其輸出也增加的控制器稱(chēng)為“正作用”控制器；反之，控制器的輸出信號(hào)隨偏差的增加而減小的

52、稱(chēng)為“反作用”控制器。7.控制器參數(shù)整定的任務(wù)是什么？工程上常用的的控制器參數(shù)整定有哪幾種方法？答：確定最合適的控制器比例度，積分時(shí)間和微分時(shí)間。有臨界比例度法，衰減曲線(xiàn)法，經(jīng)驗(yàn)湊試法等。四、選擇題：1.在研究對(duì)象特性對(duì)選擇操縱變量影響中，下列哪個(gè)參數(shù)對(duì)控制質(zhì)量影響是可以忽略的（ D ）A、控制通道時(shí)間常數(shù) B、控制通道純滯后時(shí)間C、干擾通道的時(shí)間常數(shù)D、干擾通道的純滯后時(shí)間2、（ D ）存在純滯后，但不會(huì)影響調(diào)節(jié)品質(zhì)。A、調(diào)節(jié)通道； B、測(cè)量元件； C、變送器； D、干擾通道。3、DDZ-調(diào)節(jié)器，如無(wú)預(yù)先平衡，（ C ）的切換為有擾動(dòng)的切換。A、從硬手動(dòng)向軟手動(dòng)； B、從硬手動(dòng)向自動(dòng)；C、從

53、自動(dòng)向硬手動(dòng)； D、從自動(dòng)向軟手動(dòng)。4、在自控系統(tǒng)中，確定控制器、控制閥、被控對(duì)象的正、反作用方向必須按步驟進(jìn)行，其先后排列次序?yàn)椋?D ）。A、控制器、控制閥、被控對(duì)象； B、控制閥、被控對(duì)象、控制器；C、被控對(duì)象、控制器、控制閥； D、被控對(duì)象、控制閥、控制器。5、調(diào)節(jié)系統(tǒng)中控制器正、反的確定依據(jù)是（ B ）A、實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回路的正反饋； B、實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回路的負(fù)反饋；C、系統(tǒng)放大系數(shù)恰到好處； D、生產(chǎn)的安全性。6.下列哪一種方法不是自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)常用的參數(shù)整定方法（ D ）。A、經(jīng)驗(yàn)法； B、衰減曲線(xiàn)法； C、臨界比例度法； D、階躍響應(yīng)法。7. 控制器參數(shù)整定的工程方法主要有經(jīng)驗(yàn)湊試法、衰減曲

54、線(xiàn)法和( B )A、理論計(jì)算法； B、臨界比例度法； C、檢測(cè)法； D、經(jīng)驗(yàn)法。8. 有一冷卻器，以冷卻水作為冷劑來(lái)冷卻物料溫度，現(xiàn)選擇冷卻水流量為操縱變量，物料出口溫度為被控變量，若從被冷卻物料溫度不能太高，否則對(duì)后續(xù)生產(chǎn)不利角度來(lái)考慮，則（ C ）A、執(zhí)行器應(yīng)選氣開(kāi)閥、控制器為反作用方式B、執(zhí)行器應(yīng)選氣開(kāi)閥、控制器為正作用方式C、執(zhí)行器應(yīng)選氣關(guān)閥、控制器為反作用方式D、執(zhí)行器應(yīng)選氣關(guān)閥、控制器為正作用方式9. 如果在燃燒爐的燃料氣進(jìn)口的管線(xiàn)上，設(shè)置一個(gè)燃料氣壓力控制系統(tǒng)，則控制閥和控制器應(yīng)采用下述情況中的（ B ）A、氣開(kāi)閥、正作用控制器； B、氣開(kāi)閥、反作用控制器；C、氣關(guān)閥、反作用控制

55、器； D、氣關(guān)閥、正作用控制器。五、填空題：1.控制對(duì)象的干擾通道的動(dòng)態(tài)特性對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響是：干擾通道的時(shí)間常數(shù)越大,干擾對(duì)被控變量的影響 緩慢 。若控制通道不存在純滯后，則干擾通道純滯后通常對(duì)調(diào)節(jié)質(zhì)量 無(wú)影響 。 2.簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本特征是 單閉合回路 和 負(fù)反饋 。六、綜合題：1. 下圖為加熱爐裝置，工藝要求利用燃料量來(lái)控制爐出口介質(zhì)溫度t(簡(jiǎn)單控制系統(tǒng))； 指出構(gòu)成控制系統(tǒng)時(shí)的被控變量、控制變量、干擾量是什么？ 在下圖中畫(huà)出控制流程圖； 選擇執(zhí)行器的氣開(kāi)、氣關(guān)類(lèi)型以及控制器的作用方向； 畫(huà)出簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方框圖； 簡(jiǎn)單說(shuō)明該系統(tǒng)克服干擾的過(guò)程（可設(shè)溫度t升高，分析調(diào)節(jié)動(dòng)作過(guò)程）。 解：

56、構(gòu)成控制系統(tǒng)時(shí)的被控變量是出口介質(zhì)溫度；操縱變量是燃料量，干擾量是：進(jìn)料流量和溫度、燃料的壓力、爐膛溫度和壓力以及環(huán)境溫度?？刂屏鞒虉D見(jiàn)下圖。執(zhí)行器應(yīng)選擇氣開(kāi)類(lèi)型，控制器為反作用方向。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方框圖見(jiàn)下圖。該系統(tǒng)克服干擾的過(guò)程：當(dāng)干擾作用使溫度t升高，測(cè)量大于給定，控制器輸入偏差增大，其輸出控制信號(hào)減少，氣開(kāi)閥關(guān)小，燃料量減少，塔頂溫度下降，維持給定。2. 工藝要求利用回流量來(lái)控制塔頂溫度t(簡(jiǎn)單控制系統(tǒng))，為保證塔正常操作，回流量不允許中斷。 指出構(gòu)成控制系統(tǒng)時(shí)的被控變量、操縱變量、主要干擾是什么？ 畫(huà)出控制流程圖并確定執(zhí)行器類(lèi)型； 選擇控制器的作用方向； 畫(huà)出簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方框圖； 簡(jiǎn)單

57、說(shuō)明該系統(tǒng)克服干擾的過(guò)程（可設(shè)溫度t升高，分析控制動(dòng)作過(guò)程）。 答：構(gòu)成控制系統(tǒng)時(shí)的被控變量是塔頂溫度；操縱變量是塔頂回流量，主要干擾量是：進(jìn)料的流量和溫度，回流的溫度和流量，加熱蒸汽量等?？刂茍D見(jiàn)下圖，執(zhí)行器為氣關(guān)式?？刂破鳛榉醋饔梅较?。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方框圖見(jiàn)下圖該系統(tǒng)克服干擾的過(guò)程：當(dāng)干擾作用使溫度t升高，測(cè)量大于給定，控制器輸入偏差增大，其輸出控制信號(hào)增加，氣開(kāi)閥開(kāi)大，回流量加大，塔頂溫度下降，回復(fù)給定。 第七章 復(fù)雜控制系統(tǒng)一、基本要求1掌握串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作過(guò)程、特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合；掌握串級(jí)控制系統(tǒng)中副變量的確定及主、副控制器正、反作用的選擇；了解串級(jí)控制系統(tǒng)中主、副控制器參數(shù)的工程

58、整定方法。2熟悉設(shè)置均勻控制系統(tǒng)的目的及控制方案。3了解比值控制系統(tǒng)的各種類(lèi)型；熟悉單閉環(huán)比值控制方案的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。4熟悉前饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。5理解連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及控制方案；了解開(kāi)關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)；了解積分飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生及防止方法。6理解分程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用場(chǎng)合。二、常用概念1.串級(jí)系統(tǒng)中的常用的名詞：主變量；副變量；主對(duì)象；副對(duì)象；主控制器；副控制器；主回路；副回路2. 軟保護(hù):通過(guò)一個(gè)特定設(shè)定的自動(dòng)選擇性控制系統(tǒng)，當(dāng)生產(chǎn)短時(shí)間內(nèi)處于不正常情況時(shí)，即不使設(shè)備停車(chē)又起到對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)的目的 .3. 硬保護(hù): 當(dāng)生產(chǎn)達(dá)到安全極限時(shí)，有聲光報(bào)警，然后由操作

59、工將控制器切換到手動(dòng)處理，或通過(guò)連鎖保護(hù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車(chē).4.積分飽和:如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)已經(jīng)到極限位置，仍然不能消除偏差時(shí)，由于積分作用，盡管PID差分方程式所得的運(yùn)算結(jié)果繼續(xù)增大或減小，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)已無(wú)相應(yīng)的動(dòng)作，這就叫積分飽和。三、問(wèn)答題1. 試述串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及其使用條件。答： 串級(jí)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)為：(1)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，它是由兩個(gè)串接工作的控制器構(gòu)成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，主回路是個(gè)定值控制系統(tǒng)，而副回路是個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)；(2)系統(tǒng)的目的在于通過(guò)設(shè)置副變量來(lái)提高對(duì)主變量的控制質(zhì)量；(3)由于副回路的引入，改善了對(duì)象的特性，使控制過(guò)程加快，對(duì)進(jìn)入副回路的干擾有超前控制的作用，從而有效的克服滯后，提高了控