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1、习题（第四章）Ex1.指控制器的输出信号p与输入信号e之间的关系，即p=f(e)。 基本控制规律有位式控制、比例控制、积分控制和微分控制。Ex2.双位控制的输出只有两个特定的数值，对应的执行机构只有两个特定的位置（关或开）。 优点：结构简单、价格便宜、易于实现，应用较普遍； 缺点：控制作用不是连续变化的，双位控制系统中被控变量的变化将是一个等幅振荡过程，不能稳定在某一个数值上。Ex3.比例控制是按偏差大小进行控制的，控制器的输出信号p与其输入信号e成正比。当比例控制系统的控制过程结束之后，其被控变量新的稳定值与给定值之间仍存在一定的偏差，即比例控制的余差。 余差的产生是由比例控制本身的特性所决
2、定的。因为比例控制作用是与偏差成比例的，只有偏差存在，才能产生控制作用。当系统受到一定的扰动后，为了克服扰动，必定要有一定的控制作用，才能使系统达到新的平衡，所以必定存在与该控制作用相对应的偏差，即余差。Ex4.比例度是控制器输入的变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数。相应的输出变化量；输入的最大变化量，即仪表的量程；输出的最大变化量，即控制器输出的工作范。Ex6. 比例度对控制过程的影响：比例度越大，比例控制越弱，过渡过程曲线越平稳，但余差也越大；比例度越小，比例控制越强，过渡过程曲线越振荡，系统的稳定性和动态性能变差，但余差也越小，提高了系统的静态准确度；比例度过小，可能会出现发散
3、振荡。选择比例度要注意：若对象的滞后较小，时间常数较大以及放大系数较小，可选择小比例度来提高系统的灵敏度，使过渡过程曲线形状较好；反之，为保证系统的稳定性，应选择大的比例度。Ex7. 积分控制能消除余差的原因：因为积分控制作用的输出与输入偏差的积分成正比，只要有偏差存在，积分控制作用将随时间不断变化，直至偏差完全消除，系统才能稳定下来，所以Ex8. TI就用来表示积分控制强弱的一个参数。TI越小，积分控制作用越强；TI越大，积分控制作用越弱。TI越小，余差消除越快，可提高系统的静态准确度，但会使系统稳定性下降，动态性能变差； TI越大，余差消除越慢； TI时，成为纯比例控制。Ex10. 因为微
4、分控制作用的输出与输入偏差的变化速度成正比，一旦偏差不变化，即使偏差非常大，微分控制也无能为力了，所以微分控制规律不能单独使用。Ex12.P控制：抗干扰能力强、反应快、控制及时，但有余差； I控制：控制缓慢，但能消除余差，不单独使用； D控制：超前控制，不能消除余差，不单独使用。Ex13.采用国际电工委员会(IEC)推荐的统一标准信号； 广泛采用集成电路，可靠性提高，维修工作量减少； 由电源箱集中统一供给24VDC电源，并有蓄电池作为备用电源； 结构合理、功能多样； 整套仪表可构成安全火花型防爆系统。Ex14.主要有输入电路、给定电路、PID运算电路、自动与手动切换电路、输出电路及指示电路等组
5、成。 控制器接收变送器来的测量信号（420mADC或15VDC），在输入电路中与给定信号进行比较，得出偏差信号；然后在PD或PI电路中进行PID运算，最后由输出电路转换为420mADC输出。自动与手动切换电路可进行控制器自动与手动操作的选择；指示电路可对控制器的给定值、测量值以及输出值进行指示。Ex17.实现了模拟仪表与计算机一体化；具有丰富的运算控制功能；使用灵活方便，通用性强；具有通讯功能，便于系统扩展；可靠性高，维护方便。Ex18. 数字式控制器的基本构成：由硬件电路和软件两大部分组成，其控制功能主要是由软件所决定。 （1）硬件电路：由主机电路、过程输入通道、过程输出通道、人机接口电路以
6、及通信接口电路等部分组成。 （2）软件：包括系统软件和用户软件。习题（第五章）Ex1.有三个出入口与工艺管配比控制或旁路控制道联结，可组成分流与合流两种型式。Ex2.三通控制阀现场管道要求直角连接、高压差、介质粘度大、含有少量悬浮物和颗粒状固体。角形控制阀流路简单，阻力较小不平衡力小、泄露量较最为常用大直通双座控制阀结构简单、泄露小、易小口径、低压差于保证关闭、不平衡力大。直通单座控制阀类型特点主要使用场合。压差大、要求噪音小的场合。对高温、高粘度及含固体颗粒的介质不适用可调范围大、振动小、不平衡力小、结构简单、套筒互换性好、气蚀小、噪音小拢式阀密封性好、重量轻、体介质粘度高、含悬浮物颗粒积小
7、、安装方便凸轮挠曲阀球阀阀心与阀体都呈球型体高粘度和污秽介质大口径、大流量、低压差、含少量纤维或悬浮颗粒状介质结构简单、重量轻、价格便宜、流阻极小、泄漏量大蝶阀强酸、强碱、强腐蚀性、高粘度、含悬浮颗粒状的介质结构简单、流阻小、流通能力大、耐腐蚀性强。隔膜控制阀Ex3.因为双座阀的阀体内有两个阀芯和阀座，当流体流过的时候，作用在上、下两个阀芯上的推力方向相反而大小近于相等，可以互相抵消，所以说双座阀产生的不平衡力比单座阀的小。Ex4.控制阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（或相对位移）之间的关系，即： 控制阀的理想流量特性是在不考虑控制阀前后压差变化时得到的流量特性。它取
8、决于阀芯的形状，是一个控制阀固有的特性。常用的控制阀的理想流量特性有：直线、等百分比（对数）、抛物线及快开特性。Ex5.等百分比流量特性与直线特性相比所具有的优点：等百分比流量特性的控制阀，其放大系数随相对流量的增加而增加，在同样的行程变化值下，流量小时，流量变化小，控制平稳缓和；流量大时，流量变化大，控制灵敏有效。Ex6.实际应用中，控制阀前后的压差会随着阀的开度的变化而变化（Q, p），这时的流量特性称为工作流量特性。串联管道中，阀全开时，实际Qmax，所以实际R;并联管道中，阀全关时，实际Qmin，所以实际R。Ex8.阻力比s表示控制阀全开时阀上压差与系统总压差之比。当s=1时，说明系统
9、总压差全部降在控制阀上，所以控制阀在工作过程中，随着阀开度的变化，阀两端的压差是不变的，故工作流量特性与理想流量特性是一致的。当s1时，系统的总压差一部分降在控制阀上，另一部分降在与控制阀串联的管道上。随着阀的开度增大，流量增加，降在串联管道上的压差增加，从而使降在控制阀上的压差减少，因而流过控制阀的流量也减少。所以随着s值减小，会使理想流量特性发生畸变。阀的开度越大，使实际流量值离开理想值越大。Ex9.分流比x表示并联管道时，控制阀全开时流过控制阀的流量与总管的总流量之比。当x=1时，说明流过控制阀的流量等于总管的流量，即旁路流量为零，控制阀的工作流量特性与它的理想流量特性相同。当x1时，即
10、旁路阀逐渐打开，流过旁路阀的流量会增加。这时，控制阀即使关死，也有部分流体从旁路通过，所以控制阀所能控制的最小流量比原先的大大增加，使控制阀实际可调范围减小，阀的流量特性发生畸变。Ex10.当旁路流量较大时，会使x值降低，严重时，会使控制阀几乎失去控制作用。因为当x值很小时，大部分流量都从旁路通过，控制阀对这部分流量是不起控制作用的。Ex11.气开式：输入气压越高时开度越大，气源断开时则全关； 气关式：输入气压越高时开度越小，气源断开时则全开。 原则：无信号压力时，阀的状态不会损坏设备和人身的安全。Ex13.控制阀的流量系数KV的定义：当阀两端压差为100kPa，流体密度为1g/cm，阀全开时
11、，流经控制阀的流体流量（以m/h表示）计算KV ，查产品目录选择控制阀的口径。Ex14.电气转换器的用途：将电信号转换为相应的气信号。原理：电-气转换器是按力矩平衡原理工作的。当由输入电流所产生的电磁力与由输出气压所产生的反馈力相平衡时，就建立了输出气压信号与输入电流信号的一一对应关系。Ex15.电气阀门定位器的基本原理：力矩平衡原理。 工作过程：当由输入电流所产生的电磁力与由阀门位置所产生的反馈力在杠杆系统中建立力矩平衡时，就使一定的输入电流对应于一定的阀门位置。Ex16.电-气阀门定位器用途：不仅能将电信号转换为气信号，还能使阀杆位移与送来的信号大小保持线性关系，即实现控制器来的输入信号与
12、阀门位置之间关系的准确定位。阀门定位器可使用在阀的不平衡力较大或阀杆移动摩擦力较大等场合，还可利用阀门定位器改变阀的流量特性，改变执行器的正、反作用。在分程控制中，利用阀门定位器可使阀在不同的信号段范围内作全行程移动。Ex18.类型：角行程式、直行程式、多转式。角行程电动执行机构：以电动机为动力元件，将输入的直流电流信号转换为相应的角位移（090），适用于操纵蝶阀、挡板之类的旋转式控制阀；直行程电动执行机构：接收输入的直流电流信号后，使电动机转动，然后经减速并转换为直线位移输出，适于操纵单座、双座、三通等各种控制阀和其他直线式控制机构；多转式电动执行机构：主要用来开启和关闭闸阀、截止阀等多转式
13、阀门，一般用作就地操作和遥控。习题（第六章）Ex1.简单控制系统由一个测量变送装置、一个控制器、一个执行器和一个被控对象组成。测量变送装置：检测被控变量的数值并将其转换为一种特定的输出信号；控制器：接受测量变量装置送来的信号，与给定值相比较得出偏差，并按某种运算规律计算出结果送往执行器；执行器：能自动地根据控制器送来的控制信号来改变操纵变量的数值，以达到改变被控变量的目的；被控对象：指需要控制其工艺参数的生产设备或装置。Ex3.家用电冰箱是温度的断续控制过程，将冰箱内的温度控制在某一范围内。（压缩机启动，T；压缩机停机，T）温度上、下控制电路设定值压缩机冰箱测量变送装冰箱内温度_干扰Ex4.如
14、果被控变量本身就是需要控制的工艺指标，则称之为直接指标控制；如果被控变量本身不是需要控制的工艺指标，但与其有一定的间接对应关系时，称为间接指标控制。在控制系统设计时，尽量采用直接指标控制，只有当被控变量无法直接检测，或虽能检测，但信号很微弱或滞后很大时，才考虑采用间接指标控制。Ex5.被控变量的选择原则：（l）被控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反映工艺操作状态，一般都是工艺过程中比较重要的变量。（2） 被控变量在工艺操作过程中经常要受到一些干扰影响而变化。为了维持被控变量的恒定，需要较频繁的调节。（3） 尽量采用直接指标作为被控变量。当无法获得直接指标信号，或其测量和变送信号滞后很大时，可
15、选择与直接指标有单值对应关系的间接指标作为被控变量。（4）被控变量应能被测量出来，并具有足够大的灵敏度。（5）选择被控变量时，必须考虑工艺合理性和国内仪表产品现状。（6）被控变量应是独立、可控的。Ex6.工艺上允许加以控制的变量称为可控变量，否则称为不可控变量。当存在多个可控变量时，应选择其中对被控变量影响较大且较快的作为操纵变量，同时应考虑工艺的合理性和生产的经济性。Ex7.（l）操纵变量必须是工艺上允许加以控制的可控变量。（2）操纵变量应是系统中影响被控变量的所有输入变量中比较灵敏的变量，即要使K0大一些、T0小一些、0尽量小。（3）还应考虑工艺的合理性与生产的经济性。不宜选择代表生产负荷的变量作为操纵变量，以免引起产量波动。经济上应尽可能降低物料与能量的消耗。Ex8.微分作用的控制器，其输出的控制信号p与输入的偏差e的变化速度成正比，即p=TDde/dt，式中TD为微分时间。当对象具有容量滞后时，系统在外界扰动作用下，被控变量马上有变化，在给定值不变的情况下，控制器的输入偏差e就有一定的变化速度，因此控制器的输出就能马上变化，及时克服扰动对被控变量的影响。所以对于具有容量滞后的对象，增加微分作用能够克服滞后，提高控制质量。对于由于测量点位置造成纯滞后的对象，在扰动作用下，尽管被控变量可能立即会变化，但由于测量点位置造
