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1、第 1 章 思考题与习题1- 1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？解答：1控制对象复杂、控制要求多样2. 控制方案丰富3控制多属慢过程参数控制4定值控制是过程控制的一种主要控制形式5过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？解答： 过程控制系统： 一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、 流 量、液位、成份等这样一些变量的系统。组成：参照图1-1 。1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？ 解答：分类方法说明：按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制
2、系统等；按控制系 统所处理的信号方式来分， 有模拟控制系统与数字控制系统； 按控制器类型来分， 有常规仪 表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、 均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路 与多回路控制系统、 开环与闭环控制系统； 按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系 统等。通常分类：1按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（ 2）随动控制系统（ 3）程序控制系统2按系统的结构特点分类：（ 1）反馈控制系统（ 2）前馈控
3、制系统（ 3）前馈反馈复合控制系统1-5 什么是定值控制系统 ?解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信 号。1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？解答：被控对象的静态特性： 稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。被控对象的动态特性：。系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。二者之间的关系：1- 7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性？解答：稳态：对于定值控制，当控制系统输入(设定值和扰动)不变时，整个系统若能达到一种平衡
4、状态，系统中各个组成环节暂不动作，它们的输出信号都处于相对静止状态，这种状态称为稳态(或静态)。动态：从外部扰动出现、平衡状态遭到破坏、自动控制装置开始动作，到整个系统又建立新的稳态(达到新的平衡)、调节过程结束的这一段时间，整个系统各个环节的状态和参数都处于变化的过程之中，这种状态称为动态。在实际的生产过程中，被控过程常常受到各种振动的影响，不可能一直工作在稳态。只有将控制系统研究与分析的重点放在各个环节的动态特性，才能设计出良好的控制系统。1- 8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些？各自的定义是什么？解答：单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、
5、上升时间和峰值时间等。衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n；过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A;超调量：第一个波峰值 yi与最终稳态值y ()之比的百分数；且 100%y()残余偏差C：过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态值y ()与设定值之间的 偏差C称为残余偏差，简称残差;调节时间：从过渡过程开始到过渡过程结束所需的时间；振荡频率：过渡过程中相邻两同向波峰（或波谷）之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率；峰值时间：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。1- 10 某被控过程工艺设定温度为900C，要求控制过程中温度偏离
6、设定值最大不得超过80C。现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-4所示。试求该系统过渡过程的单项性能指标：最大动态偏差、衰减比、振荡周期，该 系统能否满足工艺要求？解答：最大动态偏差 A： A 950 C 900 C 50 C950900衰减比n： n5:1910900振荡周期T： T 45936（min）A1 （衰减振荡），所以系统满足工艺要求。第2章思考题与习题2- 1最大绝对误差=806-800=6基本误差=6/1000=%;级不能用，只能用级的仪表2-2求：1）变差；2）基本误差；3）该表是否符合级精度？2-3 某压力表的测量范围为 010MPa精度等级为
7、级。试问此压力表允许的最大绝对 误差是多少？若用标准压力计来校验该压力表，在校验点为5MPa时，标准压力计上读数为，试问被校压力表在这一点上是否符合1级精度，为什么？解答：1） 基本误差=100%最大绝对误差？max=X 10 =5 08 52） 校验点为5 MPa时的基本误差：100% 0.8%10% MPa,所以不符合要求；2）精度为1级，量程为0的表，其最大绝对误差：?=x 1%= MPa, = MPa,所以最大误差符合要求， 但是压力表的最大测量值应w2/3仪表量程，否则压力波动会使测量值超出仪表量程。所以，该表也不符合要求。2- 14 某台空压机的缓冲器，其工作压力范围为，工艺要求就
8、地观察罐内压力，并要 测量结果的误差不得大于罐内压力的土 5%试选择一块合适的压力表（类型、测量范围、精 度等级），并说明其理由。解答：根据题意知：压力范围，允许最大误差：?max=X（+ 5 %）=+ MPa1）量程确定：应满足工作最大压力小于仪表量程的2/3处，即MPaX 2/3 = MPa可以选量程为0MPa的弹簧压力表。2）精度等级确定：求出基本误差，以确定满足要求的精度等级。0.08 100%3.2%，允许的精度等级为级。2.5综上分析，选择量程为 0MPa,精度等级为级的弹簧压力表。该表的最大绝对误差：？max=x（比）=+_ MPa, MPa所以满足要求。2- 15电容式压力变送
9、器先将压力的变化转换为电容量的变化，然后用电路测电容。特点：灵敏度高，量程宽，过载能力强，测量精度高，可达级。2- 17 什么叫标准节流装置？试述差压式流量计测量流量的原理；并说明哪些因素对差压式流量计的流量测量有影响？解答：1）标准节流装置：包括节流件和取压装置。2）原理：基于液体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流 量测量的。3）影响因素：P47 流量系数的大小与节流装置的形式、孔口对管道的面积比m及取压方式密切相关； 流量系数的大小与管壁的粗糙度、孔板边缘的尖锐度、流体的粘度、温度及可压缩性相关；流量系数的大小与流体流动状态有关。2- 19为什么说转子流量计是定压式
10、流量计？而差压式流量计是变压降式流量计？解答：1）转子流量计是定压式流量计 （P47）虽然转子流量计也是根据节流原理测量流量的，但它是利用节流元件改变流体的流通 面积来保持转子上下的压差恒定。所以是定压式。2） 差压式流量计是变压降式流量计（P45）是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置是产生的压差实现流量测量的。 所以是变压降式。2- 21 椭圆齿轮流量计的特点是什么？对被测介质有什么要求？解答：1）特点：流量测量与流体的流动状态无关，这是因为椭圆齿轮流量计是依靠被 测介质的压头推动椭圆齿轮旋转而进行计量的。粘度愈大的介质，从齿轮和计量空间隙中泄漏出去的泄漏量愈小， 因此核测介质的粘皮 愈大，泄漏误差愈小，对测量愈有利。椭圆齿轮流量计计量精度高，适用于高粘度介质流量的测量。2)对被测介质的要求：不适用于含有固体颗粒的流体( 固体颗粒会将齿轮卡死，以致 无法测量流量 ) 。如果被测液体介质中夹杂有气体时，也会引起测量误差。2- 22 电磁流量计的工作原理是什么？它对被测介质有什么要求？解答： P51 1 )原理：利用导电液体通过磁场时在两固定电极上感应出电动是 测量流速。2)对被测介质的要求：导电液体，被测液体的电导率应大于水的电
