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1、*注：本资料中图片为第四版，页码为第五版，【】中页码的是第三版化工自动化问题及习题第一章1、 化工自动化主要包括哪些内容？分别起什么作用？课本上主要介绍哪些内容？答：（1）自动检测系统：利用各种检测仪表对主要工艺参数进行测量，指示或记录。 作用：了解参数 （主要参数：温度T、压力P、流量F、物位、成份） （2）自动信号和联锁保护系统：当工艺参数超过了允许范围，在事故即将发生以前，信号系统就会自动地发出声光信号警告，并及时采取措施。 作用：提示和保护 （3）自动操纵及自动开停车系统 自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作功能的自控系统。 自动开停车系统可以按照预先规
2、定好的步骤，将生产过程自动地投入运行或自动停车功能的自控系统。 作用：做预定的作用 （4）自动控制系统 作用：自动维持参数不变2、 自动控制系统最基本的组成部分？答：（1）被控对象 （2）测量变送环节 （3）控制器 （4）执行器3、 根据控制系统示意图理解控制系统中的几个常用术语？答：（1）被控对象：将需要控制其工艺参数的生产设备或机器，简称对象。 （2）被控变量：对象内要求保持一定数值（或按某一规律变化）的物理量。 （3）控制变量（操纵变量）：受执行器控制，用以使被变量保持一定数值的物料或能量。 （4）干扰（扰动）：除控制变量以外，并引起被控变量变化的一切因素。 （5）设（给）定值：工艺规定
3、被控变量所需保持的数值。 （6）偏差：是设定值与被控变量的实际值之差。4、 什么是控制系统的静态和动态？答：静态：被控变量不随时间变化的平衡状态（变化率为0，不是静止）。动态：被控变量随时间变化的不平衡状态。5、 什么是阶跃信号？研究控制系统为何常用阶跃干扰作为系统的输入？答：阶跃干扰：在某一瞬间干扰突然阶跃式地加入系统，并保护在这个幅值的干扰。 原因：阶跃干扰比较突然、比较危险、对控制系统的影响也最大，设计过程容易产生阶跃干扰。对于一个控制系统，如果能有效克服阶跃干扰，肯定能很好地克服其他变化比较缓和的各种干扰。6、 什么是自动控制的过渡过程？有几种形式？理想的自控系统过渡过程是哪种？答：系
4、统过渡过程：受到干扰作用后系统失稳，在控制系统的作用下，被控变量回复到新的平衡状态的过程。 形式：（1）非周期衰减过程 被控变量在给定值的某一侧作缓慢变化， 没有来回波动，最后稳定在某一数值上。 （2）衰减振荡过程 被控变量上下波动，但幅度逐渐减少， 最后稳定在某一数值上。、 （3）等幅振荡过程 被控变量在给定值附近来回波动， 且波动幅度保持不变。 （4）发散振荡过程 被控变量来回波动，且波动幅度逐渐变大， 即偏离给定值越来越远。 其中，衰减比振荡过程是理想的自控系统过渡过程。7、 品质指标有哪些？会确定这些指标。答：（1）最大偏差（超调量）A越小越好，体现稳定性 最大偏差表示瞬间偏离给定值的
5、最大程度。 A=B+C （2）衰减比n一般取为4：1至10：1，体现稳定性 衰减比表示前后相邻两个峰值的比。 n=B/B （n1发散振荡，n=1等幅振荡，n1衰减振荡） （3）余差c越小越好，体现准确性 余差表示稳定后，新的稳定值与给定值之间的偏差。c=e() （4）过渡时间越小越好，体现快速性 过渡时间表示波动开始到稳定时整个过程经历的时间。 （5）振荡周期T或频率f短小，体现稳定性 振荡周期表示前后相邻两个波峰（波谷）之间间隔的时间。其倒数为频率。T=t2-t1 8、 什么是带控点流程图？答：标注出相应的测量点、控制点、控制系统及自动信号与联锁保护系统等，便成了工艺管道及控制流程图。（PI
6、D）9、 能说出带控点流程图中常见符号和仪表位号意义。（参见P16【P16】 6） 10、能根据带控点流程图画出控制系统方块图。（参见P16-17【P16-17】11、22 ） 第二章1、 什么是对象特性？答：对象特性是对象输入量与输出量之间的关系。2、 什么是控制通道和干扰通道？答：控制通道：控制变量至被控变量的信号联系通道。干扰通道：干扰至被控变量的信号联系通道。3、 什么是一阶对象和二阶对象？答：一阶对象：当对象的动态特性可用一阶微分方程来描述。二阶对象：当对象的动态特性可用二阶微分方程来描述。4、 对象特性参数有哪些？其物理意义？答：（1）放大系数K：在阶跃输入作用下，对象输出达到新的
7、稳定值时，输出变化量与输入变化量之比，也称静态增益。 K越大，表示输入量对输出量的影响越大。T大，反应慢，难以控制；T小，反应快。 （2）时间常数T：在阶跃输入作用下，对象输出达到最终稳态变化量的63.2%所需要的时间。时间常数T是反映响应变化快慢或响应滞后的重要参数。用T表示的响应滞后称阻容滞后（容量滞后）。 （3）纯滞后时间：由于介质的输送需要时间导致的纯滞后时间。 由于纯滞后的出现，控制作用必须经历一定的时间延迟（滞后）才能在被控变量的反馈反映出控制作用时，可能会输入过多的控制量，导致系统严重超调甚至失稳。5、 对象特性对控制系统的影响？答：（1）K对过渡过程的影响 f K变大，广义对象
8、 x y 其他参数不变 控制通道放大系数： 干扰通道放大系数： 越大 控制变量x对被控变量y的影响越灵敏 控制能力强 越大 干扰变量f对被控变量y的影响越灵敏 使之大些，抗干扰能力强，太大会引起系统振荡，尽可能小些。 （2）T对过渡过程的影响 T大反应慢，难以控制；T小反应快 T0大 响应慢，控制不及时、过渡时间tp长，超调量大T0小 响应快，控制及时、过渡时间tp短，超调量小T0太小 响应过快，容易引起振荡、降低系统稳定性 （3）对过渡过程的影响控制通道增大 控制质量恶化，超调量大干扰通道对系统响应影响不大，因为干扰本身是不确定的，可以在任何时间出现。在工艺设计时，应尽量减小或避免纯滞后时间
9、，如：简化工艺、减少不必要的环节，以利于减少控制通道的滞后时间，在选择控制阀与检测点的安装位置时，应选取靠近控制对象的有利位置。6、 带纯滞后的一阶对象数学模式？答： 第三章1、 测量的实质？答：实质是利用检测仪表将被测参数经过一次或多次的信号能量的转换，最后获得一种便于测量的信号能量形成，并由指针位移或数字形式显示出来的过程。2、 测量误差有哪种表示形式？（绝对误差和相对误差）答：（1）测量一点时：（实际）被校表（精准度较低）和标准表（精准度较高）的差值。 绝对误差：（理论）仪表指示值和被测量的真值之间的差值。 相对误差：等于某一点的绝对误差与标准表在这一点的指示值之比。 （2）对一台仪表时
10、： 绝对误差：所有测量点的绝对误差中的最大值 相对百分误差：由绝对误差折合成仪表测量范围的百分数表示。仪表的量程 3、 精度和变差的计算？（精度可参见P35【P36】例题1、2）答：（1）精度：规定在正常情况下允许的最大误差，称为允许误差（相对百分误差） 仪表的越大，表示它的精确度越低；越小，表示仪表的精确度越大。 常用精确度等级：0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5 规定将相对百分误差的和去掉后的数值，再按照常用精确度等级确定其精度等级。 （2）变差计算： 4、 电动/气动单元组合仪表的标准信号是什么？答：电动单元组合仪表：DDZ-010mA
11、DC （DDZ） DDZ-420mADC气动单元组合仪表：QDZ-0.020.1MPa （压力） （QDZ） QDZ-5、 压力的概念、单位和三种表示形式？答：（1）压力：工业生产中，由气体或液体均匀垂直地作用于单位面积上的力。 （2）单位：帕斯卡，简称帕（Pa）。 （3）表示形式： 绝对压力（Pa）：指物体所受的实际压力。 表压（P）：指高于大气压的绝对压力与大气压力之差。 真空度（Ph）：指大气压与低于大气压的绝对压力之差，也称负压。6、 测压仪表主要有哪几类？答：（1）液柱式压力计：根据流体静力学原理，一般采用充有水或水银等液体的玻璃U形管或单管进行测量。 （2）弹性式压力计：根据弹性元
12、件受力变形的原理，讲被测压力转换成位移进行测量的。 （3）电气式压力计：利用敏感元件将被测压力直接转换成各种电量进行测量的仪表。 （4）活塞式压力计：根据液压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量来进行测量的。7、 弹簧管压力表、霍尔式压力表、应变片式压力计、力矩平衡式压力变送器、电容式压力传感器的工作原理。答：（1）弹簧管压力表工作原理：弹性形变 被测压力介质从开口端进入并充满弹簧管的整个内腔，由于弹簧管的非圆横截面，使它有变成圆形并伴有伸直的趋势而产生力矩，其结果使弹簧管的自由端产生位移，同时改变其中心角。 （2）霍尔式压力表工作原理：霍尔效应 霍尔片是半导体材
13、料，若二轴方向为恒定磁场，Y轴方向加一外加电场，则X轴方向上出现电位差，称为“霍尔效应”。 （3）应变片式压力计工作原理：应变效应 当电阻体受到外力作用时，电阻体的长度。截面积或电阻率会发生变化，其阻值也会发生变化，这种因尺寸变化引起阻值变化称为“应变效应”。 （4）力矩平衡式压力变送器工作原理：负反馈 （5）电容式压力传感器的工作原理：将压力的变化转换为电容量的变化。8、 掌握压力仪表的量程和精度的选择。（参见P47【P50】例3）答：（1）量程的选择：量程是指按规定的精确度对被测量进行测量的范围。 在稳定压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的2/3。 在脉动压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的1/2。 在高压压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的3/5。
