化工儀表及自動(dòng)化總復(fù)習(xí)

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，了解方塊圖的意義及畫法；

3.掌握管道及控制流程圖上常用符號的意義；

4.了解控制系統(tǒng)的分類形式，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，過渡過程的形式和過渡過程的品質(zhì)指

標(biāo)。

二、常用概念

1.化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容：自動(dòng)檢測，自動(dòng)保護(hù)，自動(dòng)操縱，自動(dòng)控制系統(tǒng)

2.自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成：被控對象和自動(dòng)化裝置（測量元件與變送器、控制

器、執(zhí)行器）。

3.被控對象：對其工藝參數(shù)進(jìn)行控制的機(jī)器或設(shè)備

4.被控變量：生產(chǎn)過程需保持恒定的變量

5.操縱變量：具體實(shí)現(xiàn)控制作用的變量

6.干擾作用：在生產(chǎn)過程中引起被控變量偏離給定值的外來因素

7.設(shè)定值：被控變量的期望值，可固定也可以按程序變化

8.偏差：給定值與測量值之間的差值

9.閉環(huán)系統(tǒng)；系統(tǒng)的輸出被反饋到輸入端并與設(shè)定值進(jìn)行比較的系統(tǒng)

10.開環(huán)系統(tǒng)：系統(tǒng)的輸出被反饋到輸入端，執(zhí)行器只根據(jù)輸入信號進(jìn)行控制的

系統(tǒng)

11.控制系統(tǒng)的過渡過程:系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)過渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)的過程

12.反饋:把系統(tǒng)的輸出直接或經(jīng)過一些環(huán)節(jié)后送到輸入端，并加入到輸入信號中的方法

13.負(fù)反饋：反饋信號的作用方向與給定信號相反，即偏差信號為兩者之差

（e=x-z）

14.正反饋：反饋信號的作用方向與原來的信號和同，使信號增強(qiáng)（e=x+z）

三、問答題

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？簡述每種形式的基本含義。

答：

薨值控制系統(tǒng)：給定值為常數(shù)

隨動(dòng)控制系統(tǒng)：給定值隨機(jī)變化

程序控制系統(tǒng)：給定值按一定時(shí)間程序變化

2.在階躍擾動(dòng)作用下,控制系統(tǒng)的過渡過程有哪幾種形式？其中哪些形式能基

本滿足控制要求？

答：

1.非周期衰減過程2.衰減振蕩過程3.等幅振蕩過程4.分散振蕩過程

1,2能基本滿足控制要求，但1進(jìn)程緩慢，只用7系統(tǒng)不允許震振蕩時(shí)

3.試述控制系統(tǒng)衰減振蕩過程的品質(zhì)指標(biāo)及其含義。

答：最大偏差：指在過渡過程中，被控變量與給定值的最大差值

超調(diào)量B:第一個(gè)峰的峰值A(chǔ)與新穩(wěn)定值之差CB=A-C

衰減比：相鄰兩個(gè)峰值的比

余差：當(dāng)過渡過程終了時(shí)，被控變量所達(dá)到的新穩(wěn)定值與給定值之間的偏

差

過渡時(shí)間：從干擾作用發(fā)生時(shí)起，到系統(tǒng)重新建立平衡時(shí)止，過渡過程所經(jīng)歷

的時(shí)間

振蕩周期和頻率：過渡過程同向兩波峰的間隔時(shí)間為振蕩周期，其倒數(shù)為振

蕩頻率

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：由傳遞方塊，信號線，綜合點(diǎn)，分支點(diǎn)構(gòu)成的表示控制系統(tǒng)的組成和作用

的圖形。每個(gè)方塊都代表系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分

5.在自動(dòng)化系統(tǒng)中，儀表符號由哪兒部分組成，各表示什么意義？

答：1.圖形符號：測量點(diǎn)、連接線、儀表

2.字母代號

3.儀表代號

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.肯定是D.無法判斷

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.測量儀表的信號

4.在下列儀表號位中表示有報(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渡過程中，那種震蕩過程是最希望出現(xiàn)

的震蕩過程（B）

A.非周期衰減過程B、衰減震蕩過程

C.等幅震蕩過程D、發(fā)散震蕩過程

6.下列哪些參數(shù)不是表示過渡過程品質(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,方塊間的連線代表的是方塊間物料關(guān)系；

C.方塊圖上的線條及箭頭方向不一定與流體流向一致

D.方塊間連線只代表信號關(guān)系

8.控制系統(tǒng)的反饋信號使得原來信號增強(qiáng)的叫做（B）o

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)作用下的過渡過程

曲線如圖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、1.3:1.5.

D、1.5:1.4

五、填空題：

1.自動(dòng)化裝置是由一測量元件與變送器_、_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、衰減比和余差、過渡時(shí)間、

振蕩周期等。

六、綜合題：（簡單??！略）

1.某化學(xué)反應(yīng)器工藝操作規(guī)定溫度為（800±10℃）。為確保生產(chǎn)安全，控制中溫

度最高不得超過850℃?，F(xiàn)運(yùn)行的控制系統(tǒng)，在最大階躍擾動(dòng)下的過渡過程曲線

如圖所示。

（1）分別求出最大偏差、余差、衰減比、振蕩周期（溫度進(jìn)入±2%新穩(wěn)定值即

視為系統(tǒng)己穩(wěn)定）。

（2）說明此溫度控制系統(tǒng)是否滿足工藝要求。

2.某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為400±2。（2,考慮安全因素，調(diào)節(jié)過程中溫度

偏離給定值不得超過6C。現(xiàn)設(shè)計(jì)運(yùn)行的溫度定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在最大階躍干擾下

的過渡過程曲線如圖所示。問該過程的最大偏差、余差、衰減比、過渡時(shí)間（按

被控變量進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的±2%為準(zhǔn)）和振蕩周期。

3.某發(fā)酵過程工藝操作溫度為(40(2)(Co考慮到發(fā)酵效果，控制過程中溫度偏

離設(shè)定值最人不能超過6(C。先設(shè)計(jì)一定值控制系統(tǒng)，在階躍擾動(dòng)系統(tǒng)的最人偏

差、衰減比、余差、過渡時(shí)間(按被控變量進(jìn)入(2%新穩(wěn)態(tài)值即達(dá)到穩(wěn)定來確定)

和振蕩周期等過渡過程指標(biāo)，并回答該系統(tǒng)能否滿足工藝要求？

T/-C4

45

發(fā)

薛

曜

圖5

作業(yè)21.某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(900±10)℃?？紤]安

全因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80℃o現(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渡過程曲線如圖1-19所示。試求該系統(tǒng)

的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、超調(diào)量、衰減匕和振蕩周期，并回答該控制系

統(tǒng)能否滿足題中所給的工藝要求？

95()

第二章過程特性及數(shù)學(xué)模型

一、基本要求

1.了解建立被控對象數(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，建立簡單對象的數(shù)學(xué)模型；

3.掌握表征被控對象特性的三個(gè)參數(shù)一一放大倍數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T、滯后時(shí)訶T

的物理意義及其對控制質(zhì)量的影響；

4.了解被控對象特性的實(shí)驗(yàn)測定方法。

二、常用概念

1.被控對象的數(shù)學(xué)模型：用數(shù)學(xué)的方法來描述被控對象輸入量與輸出量之間的

關(guān)系

2〕/道：由對象的輸入量至輸出量的信號聯(lián)系

3.被控對象的放大倍數(shù)：數(shù)值上等于對象重新穩(wěn)定后的輸出變量與輸入變量之

比

4.被控對象的時(shí)間常數(shù)：當(dāng)對象受到階躍輸入后，被控變量重新達(dá)到穩(wěn)態(tài)值所需

的時(shí)間

5.被控對象的滯后時(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)間而引起的輸出變化遲緩）之和

三、選擇題

1.一般認(rèn)為，經(jīng)過（A）時(shí)間后，動(dòng)態(tài)過程便結(jié)束了。

A.3T；B.T；C.5T；D.10T

2.在描述對象特性參數(shù)的滯后時(shí)間時(shí),下列說法錯(cuò)誤的是（C）0

A.傳遞滯后又稱為純滯后；

B.容量滯后一般是由于物料和能量傳遞需要通過一定的阻力引起的；

C.容量滯后是有些對象在受到階躍輸入后，再經(jīng)過一段時(shí)間時(shí)間后被控變量才

開始變化；

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.目前求取過程數(shù)學(xué)模型的方法有兩種。其中一種是根據(jù)過程的內(nèi)在機(jī)理，通

過物料_和_能量一平衡關(guān)系，用一機(jī)理建模一的方法求取過程

的數(shù)學(xué)模型。

2.描述對象特性的三個(gè)參數(shù)是放大倍數(shù)、時(shí)間常數(shù)和

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.過程特性是指被控過程的輸入變量發(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一定的阻力導(dǎo)致的滯后稱為。

五、綜合題?

l.i了測量某物料干燥筒的對象特性，在T=0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)曲線如圖所示。試求出該

對象的特性。已知流量儀表量程為0?40，溫度儀表為0?200C

圖干燥筒的階躍響應(yīng)曲線

解：由階躍應(yīng)曲線可看出該回想具有一階純滯后特性：

放大倍數(shù)K=[(150-120)/200]/[(28-25)/40]=20

時(shí)間常數(shù)T=4min

滯后時(shí)間T=2min

作業(yè)11.已知一個(gè)對象特性是具有純滯后的一階特性，其時(shí)間常數(shù)為5,放大系

數(shù)為10,純滯后時(shí)間為2,試寫出描述該對象特性的一階微分方程。

解：根據(jù)題意可知

K=10T=5T=2

則起階微分方程為

T【dyT(t+T)/dt)1(t+T)=Kx(t)

5(dyr(t+2)/dt)]+y2(t+2)=IOx(t)

第三章檢測儀表與傳感器

一、基本要求

1.掌握儀表精度的意義與測量誤差的關(guān)系。

2.了解儀表的性能指標(biāo)。

3.初步掌握各種反力檢測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.了解各種液位測量方法。初步掌握液位測量中冬點(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)的測溫原理。熟悉熱電偶溫度測量中的冷

端溫度補(bǔ)償?shù)淖饔眉胺椒ā?/p>

7.了解DDZ-IH型顯示儀表的基本結(jié)構(gòu)及原理。

二、常用概念

1.精度

2.絕對誤差

3.相對誤差

4.相對百分誤差

5.允許相對誤差：衡量儀表優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一

6.儀表精度等級：0.0050.020.050.10.20.40.51.01.5

2.54.0

7.靈敏度：引起這個(gè)位移的被測參數(shù)變化量之比值

8.靈敏眼：能引起儀表指針發(fā)生動(dòng)作的被測參數(shù)的最小變測量

9.分辨力：數(shù)字顯示器的最末尾數(shù)字間隔所代表的被測參數(shù)變化量

10.線性度：表征線性刻度儀表的輸出量與愉入量的實(shí)際校準(zhǔn)曲線與理論曲線的

吻合程度

11.反應(yīng)時(shí)間：用來衡量儀表能不能盡快反映出參數(shù)的品質(zhì)指標(biāo)

三、問答題：（不考）

1.工業(yè)壓力計(jì)按敏感元件通?？梢苑譃槟膸追N類型？試簡述各種壓力計(jì)的

工作原理。

答：（1）液柱式壓力計(jì)（2）活塞式壓力計(jì)⑶彈性式壓力計(jì)（4）電氣式壓力

計(jì)

2.試述壓力計(jì)選型的主要內(nèi)容及安裝注意事項(xiàng)。

答：量程選擇，精度選擇，取壓位置與隔離

3.試述流量計(jì)的分類及其工作原理。

答：速度流量計(jì)，容積式流量計(jì)，質(zhì)量流量計(jì)

4.試述物位計(jì)的分類及其工作原理。

5.試述溫度測量儀表的種類及其工作原理

四、選擇題：

1.1.5級儀表的精度等級可寫為：（A）

A.1.5級B.+（-）1.5級C.+1.5級D.1.5

2.下列不屬于節(jié)流裝置的是（D）。

A.孔板；B.噴嘴；C.長徑噴嘴D.阿紐巴管

3.溫度越高，的、鍥、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.要選擇測量介質(zhì)拐彎處安裝：

B.測量流動(dòng)介質(zhì)時(shí)，應(yīng)使取壓點(diǎn)與流動(dòng)方向垂直安裝；

C.測量液體壓力時(shí);取壓點(diǎn)應(yīng)安裝在管道下部；

D.測量蒸汽壓力時(shí)應(yīng)安裝凝液管。

6.下列儀表中屬于衡壓降的儀表是（D）0

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.在下列物位檢測儀表中，能夠檢測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.稱重式液罐計(jì)量儀

8.在下列物位檢測儀表中，不與被測物體發(fā)生實(shí)際接觸并可以檢測物位的儀表是

（B）0

A.稱重式液罐計(jì)量儀B.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.測量穩(wěn)定壓力時(shí)，被測介質(zhì)的最人工作壓力不得超過儀表量程的（C）。

A.l/2；B.l/3；C.2/3；D.3/5

11.關(guān)于壓力測量儀表的下列描述中，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，將被測壓力轉(zhuǎn)換成為液柱高度進(jìn)行

測量的；

B.彈性式壓力計(jì)利用彈性元件變形的位移進(jìn)行測量的；

C.電氣式壓力計(jì)是將壓力轉(zhuǎn)換為電量來進(jìn)行測量的；

D.活塞式壓力計(jì)是將壓力轉(zhuǎn)換為活塞位移來進(jìn)行測量的。

12.關(guān)于溫度檢測儀表的下列描述中錯(cuò)誤的是（C）0

A.玻璃管溫度計(jì)屬于膨脹式溫度計(jì)的一種；

B.測量的溫度大于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)生的電勢相同；

D.在熱電偶回路中引入第三種導(dǎo)線對熱電偶所產(chǎn)生的電勢無影響。

13.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、電極材料及長度

14.鍥銘一鍥硅熱電偶的分度號是（C）。

A.EB.SC.KD.B

15.關(guān)于用熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線配接進(jìn)行溫度測量時(shí)，以下說法不正確的是

(C)

A.熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)該配接

B.補(bǔ)償導(dǎo)線也有極性

C.采用了.卜償導(dǎo)線后可以不進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償

D、在一定溫度范圍內(nèi)，熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線有近似相同的熱電特性

五、填空題

1.某溫度表的精度為0.5級，其測量下限是50℃,上限是850℃。則此表的量程

是800℃；測量范圍是50~850℃；允許相對百分誤差是

±0.5%；最大絕對誤差是4℃o

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。C、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擷△O產(chǎn)生地移量與被測壓力相平衡來測量的。

4,差壓式流量計(jì)是利用理童原理測量流量的。

5.電容式差壓變送器的測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.液位變送器測量進(jìn)行零點(diǎn)遷移時(shí)只改變一測量范圍一不改變.量程,0

7.在常用的熱電偶溫度計(jì)中，精度較高的是一S_熱電偶，線性最好的是一_K

熱電偶，靈敏度較高的是一E—熱電偶。

8.常用的熱電阻材料是—金屬銅和伯,分度號是_cu-50、cu-100,

pt-10、pt-100線性好的是一銅_熱電阻，它適于測量一較低

_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.熱電偶測溫時(shí)，使用補(bǔ)償導(dǎo)線的目的是什么？它能否進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？

如不能應(yīng)如何處理？

答：為了使熱電偶冷端溫度保持恒定，不能進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償

2.某壓力儀表的測量范圍是100?UOOPa,其精度為0.5級，則這臺(tái)表的量程是

多少？允許相對百分誤差是多少？最大絕對誤差是多少？

答：1000,±0.5%,5

3.一臺(tái)測溫儀表，其測溫范用為0?300°C,已知其最大絕對誤差為±2℃,則其精度等級為

多少？

答:2/(300-0)%=±0.7%,沒有0.7級,則精度等級為1.0級

4.有一臺(tái)測壓儀表，其標(biāo)尺范圍為0?400KPa,要求測量時(shí)最大絕對誤差不

超過5KPa,則應(yīng)該選擇精度等級為多少的儀表才能滿足要求。

答：5/(400-0)%=1.25%一級

作業(yè)20.某壓力表的測量范圍為()?IMPa,精度等級為1級，試問此壓力表

允許的最大絕對誤差是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)

為0.5MPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為0.508MPa,試問被校壓力表在這一點(diǎn)

是否符合1級精度，為什么？

答：最大誤差二(1-0)*l%=0.01MPa

在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa處，校驗(yàn)得到的絕對誤差=0.508-0.5=0.008MPa<0.01

MPa

故在該校驗(yàn)點(diǎn)符合1級精度

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)間對控制系統(tǒng)的影響。

3.了解DDZ-II型和DDZTH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：由檢測器和顯示器組裝成的一個(gè)整體，同時(shí)具有檢測,

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：控制器的輸入信號與輸出信號之間的關(guān)系

4.雙位控制：控制器只有兩個(gè)輸出值，相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)只有開和關(guān)兩個(gè)極限位置，又稱

開關(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3：指控制器輸入變化相對值和相應(yīng)的輸出變化相對值之比的百分?jǐn)?shù)

7.無干擾切換：指在自動(dòng)-手動(dòng)切換時(shí)，控制器輸出不變，因此生產(chǎn)過程不會(huì)有

擾動(dòng)

三、問答題

1.控制系統(tǒng)按控制規(guī)律可以分為哪幾類？各類控制規(guī)律的特點(diǎn)是什么？

答：位式控制，比例控制P,積分控制I,微分控制D

2.試述PID控制的數(shù)學(xué)模型及參數(shù)意義。P=kD（e+1/TISedt+TDde/dt）

3.試述DDZ—III儀表的特點(diǎn)。P120

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？寫出各自的

表達(dá)式？它們各應(yīng)用在什么場所？

位式控制，比例控制P,積分控制I,微分控制D,比例積分PI,比例微分PD,

比例積分微分PID

四、選擇題：

1.調(diào)節(jié)器加入微分作用是用來（C）o

A.克服對象的純滯后B.克服對象的慣性滯后

C.克服對象的慣性滯后和容量滯后D.克服對象的容量滯后

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.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.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

4、（D）存在純滯后，通常不影響控制質(zhì)量。

A.調(diào)節(jié)通道B、測量元件

C.變送器D.干擾通道

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)信號范圍是0.02-0.IMPa；電動(dòng)HI

型標(biāo)準(zhǔn)信號范圍是4-20mAo

2.控制系統(tǒng)引入積分作用是為了一消除余差_，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_o

3.表征控制規(guī)律的參數(shù)是一比例度、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

渡過程曲線越平穩(wěn)，但余差也越大o

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，微分作用越強(qiáng)。

六、綜合題：

作業(yè)5.一臺(tái)DDZ-in型溫度比例控制器，測量的全量程為(T1000C,當(dāng)指示

值變化100C,控制器比例度為80%,求相應(yīng)的控制器輸出將變化多少？

解:根據(jù)比例度6=(e/(xmax-xmin)/p/(pmax-pmin))*100%

當(dāng)輸出變化e=100℃時(shí)，其輸出變化P為

P二8二(e/(xnax-xain)/s/(P.ax-Pmin))=(100/(1000-0))/(0.8/(20-4))=2mA

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)、主要類型及使用場合。

3.理解氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開、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。有快開，直線，等百分比，拋物線幾種

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

串聯(lián)管道：阻力比s市流量特性的影響。

并聯(lián)管道：分流比xXT可調(diào)范圍的影響。

三、問答題

1.什么是氣開式控制閥和氣關(guān)式控制閥？如何選擇？

答：有壓力信號時(shí)閥關(guān)，無壓力信號時(shí)閥開的為氣關(guān)式，反之為氣開式。

其選擇主要從工藝生產(chǎn)上安全要求出發(fā)。若閥處于打開位置時(shí)危害性小，選

氣關(guān)式，反之選氣開式

2.執(zhí)行器在控制系統(tǒng)中有何作用？

答：接收控制器送來的控制信號，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：執(zhí)行機(jī)構(gòu)：推動(dòng)裝置

控制機(jī)構(gòu)：控制工藝參數(shù)

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:薄膜式：結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜

活塞式：推力較大

6.何謂正作用執(zhí)行器？何謂反作用執(zhí)行器？

答：當(dāng)來自控制器或閥門定位器的信號壓力增大時(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：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，有直

線，等百分比，拋物線及快開

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

量特性稱為工作流量特性

8.什么叫氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開式與氣關(guān)式?其選擇原則是什么？

答：有壓力信號時(shí)閥關(guān)，無壓力信號時(shí)閥開的為氣關(guān)式，反之為氣開式。

其選擇主要從工藝生產(chǎn)上安全要求出發(fā)。若閥處于打開位置時(shí)危害性小，選氣關(guān)

式，反之選氣開式

四、填空題：

1.被控介質(zhì)流過閥門的相對流量（Q/Qmax）與閥門相對開度（1/L）之間的關(guān)系，稱

為調(diào)節(jié)閥的流量特性；若閥前后的壓差保持不變時(shí)，上述關(guān)系稱為一理

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)系為一工電流

量——特性。調(diào)節(jié)閥的流量特性有_直線_、_等百分比（對數(shù)）、

施物線_、和—快開

五、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：結(jié)構(gòu)與特性的選擇

氣開式與氣關(guān)式的選擇

口徑的選擇

第六章簡單控制系統(tǒng)

一、基本要求

1.了解簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成及作用。

2.掌握簡單控制系統(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.簡單控制系統(tǒng):由一個(gè)測量元件，變送器，一個(gè)控制器，一個(gè)控制閥和一個(gè)

對象所構(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、問答題

1.如何選擇被控變量

P156

2.如何選擇操縱變量？

P158

3.造成控制系統(tǒng)滯后的原因有哪些？

答:測量元件安裝位置，由現(xiàn)場測量變送裝置的信號傳送到控制室的控制港,

由控制室的控制器的輸出控制信號傳送到現(xiàn)場執(zhí)夕亍器所引起

4.控制器整定的任務(wù)是什么？常用整定方法有哪幾種？

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，

衰減曲線法，經(jīng)驗(yàn)湊試法，

5.為什么要考慮控制器的正、反作用？如何選擇？

答：控制作用對被控變量的影響應(yīng)與干擾作用對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題。

6.被控對象、執(zhí)行器、控制器的正、反作用方向是怎么規(guī)定的？

被控對象：工藝機(jī)理

執(zhí)行器：工藝安全條件

控制器：對象，執(zhí)行器

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，

衰減曲線法，經(jīng)驗(yàn)湊試法，

四、選擇題：

1.在研究對象特性對選擇操縱變量影響中，下列哪個(gè)參數(shù)對控制質(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

五、填空題：

1.控制對象的干擾通道的動(dòng)態(tài)特性對過渡過程的影響是：干擾通道的時(shí)間常數(shù)越

大，干擾對被控變量的影響緩慢。若控制通道不存在純滯后，則干次通

道純滯后通常對調(diào)節(jié)質(zhì)量無影響。

2.簡單調(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控制爐出口介質(zhì)溫度t（簡單控

制系統(tǒng)）；

①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？

②在下圖中畫出控制流程圖；

③選擇執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)類型以及控制器的作用方向；

④畫出簡單控制系統(tǒng)方框圖；

⑤簡單說明該系統(tǒng)克服干擾的過程（可設(shè)溫度t升高，分析調(diào)節(jié)動(dòng)作過程）。

解：

①被控變量：出口介質(zhì)溫度，

控制變量：燃料量，

干擾量：進(jìn)料流量和溫度、燃料壓力，爐的壓力和溫度以及環(huán)境溫度

②圖略

③執(zhí)行器選氣開類型，控制器選反作用方向

④圖略

⑤干擾作用使溫度升高，測量值大于給定值，控制器輸入偏差增大，輸出

控制信號減少，氣開閥關(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控制塔頂溫度t（簡單控制系統(tǒng)），為保證塔正常操

作，回流量不允許中斷。

①被控變量：塔頂溫度、操縱變量：回流量、主要干擾：進(jìn)料流量和溫

度、燃料壓力，回流的壓力和溫度以及環(huán)境溫度等

②畫出控制流程圖并確定執(zhí)行器類型；氣關(guān)式

③選擇控制器的作用方向；反作用方向

④畫出簡單控制系統(tǒng)方框圖；

⑤簡單說明該系統(tǒng)克服干擾的過程（可設(shè)溫度t升高，分析控制動(dòng)作過

程）。

干擾作用使溫度升高，測量值大于給定值，控制器輸入偏差增大，輸出控制信

號減少，氣關(guān)閥開大，回流量加大，塔頂溫度下降，維持給定

第七章復(fù)雜控制系統(tǒng)

一、基本要求

1.掌握串級控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作過程、特點(diǎn)及應(yīng)用場合；掌握串級控制系

統(tǒng)中副變量的確定及主、副控制器正、反作用的選擇；了解串級控制系統(tǒng)中主、

副控制器參數(shù)的工程整定方法。

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)用場合。

二、常用術(shù)語

1.軟保護(hù)：通過一個(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)備停車又起到對生產(chǎn)進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)的目的

2.硬保護(hù)：當(dāng)生產(chǎn)達(dá)到安全極限時(shí)，有聲光報(bào)警，然后由操作工將控制器切換到

手動(dòng)處理，或通過連鎖保護(hù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車

三、問答題

1.試述串級控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及其使用條件。

2.串級控制系統(tǒng)中主、副變量應(yīng)如何選擇？

3.簡述均勻控制的目的及控制方案。

方案：簡單均勻控制和串級均勻控制

目的：為了協(xié)調(diào)液位與排出流量之間的關(guān)系，允許它們都在各自許可范圍內(nèi)

做緩慢變化

4.簡述比值控制的目的及控制方案。

方案：開環(huán)，單閉環(huán)，雙閉環(huán)，變比值控制系統(tǒng)

目的：實(shí)現(xiàn)副流量與主流量成一定比值關(guān)系

5.選擇性控制系統(tǒng)按處理方法不同可以分為哪幾類？

答：開關(guān)型連續(xù)型混合型

6.試述分程K制的目'的及其適用范圍。

目的：一臺(tái)控制器的輸出控制兩臺(tái)或以上的控制閥，由每一段信號去控制一

臺(tái)控制閥，分段控制。

范圍：1）用于擴(kuò)大控制閥的可調(diào)范圍，改善控制品質(zhì)

2）用于控制兩種不同介質(zhì)，以滿足工藝生產(chǎn)的要求

3）用于生產(chǎn)安全防護(hù)措施

四、選擇題：

1.串級控制系統(tǒng)的副回路相當(dāng)于一個(gè)（B）

A.定值控制系統(tǒng)

B.隨動(dòng)控制系統(tǒng)

C.程序控制系統(tǒng)

D.比值控制系統(tǒng)

2.關(guān)于串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方塊圖的說法，下列不正確的是（