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1、图1-15加热器控制流程图图1-16 反应器温度控制系统p图1-17 温度控制系统过渡过程曲线干扰仪表与自动化课后习题与答案1- 3、自动控制系统主要由哪些环节组成？答：一个自动控制系统主要是由两大部分组成：一部分是起控制作用的全套仪 表，称自动化装置，包括测量元件及变送器、控制器、执行器；另一部分是自 动化装置所控制的生产设备。1- 5、在自动控制系统中，测量变装置、控制器、执行器各起什么作用？答：测量元件与变送器，用于测量液位，并将测得的液位转化成统一的标准信 号输出。控制器，接受测量变送器送来的信号并与工艺要求的液位高度进行比较，计算 出偏差的大小，并按某种运算规律算出结果，再将此结果用
2、标准信号发送至执 行器。执行器，它接受控制器传来的操作指令信号，改变阀门的开度以改变物料或能 量的大小，从而起到控制作用。1-8、图1-15为某列管式蒸汽加热器控制流程图。试分别说明图中PI-307、 TRC-303、FRC-305所代表的意？加热蒸汽答：PH307：具有指示功能的压力 表，该仪表就地安装，工号段为07。 TRC-303：具有记录功能的温度 控制仪表，该仪表集中仪表盘面 安装，工号段为3,仪表序号为07。 FRC-305:具有记录功能的流量控制 仪表该仪表集中仪表盘面安装，工 号段为3,仪表序号屡05。1-11、图1-16所示为一反应温度控制系统示意图A、B两种物料进入反应器进
3、 行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。试现出 该温度控制系统的方块图，并指出该项系统中的被控对象、被控变量、操纵变 量及可能影响被控变量的干扰是什么，并说明该温度控制系统是一个具有负反 馈的团环系统。图1-4自动控制系统方块图答：被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；操纵变量：冷却水流量；可能干扰：进料和冷却水的流量、压力和温度的改变 当反应器内的被控温度在干扰作用下升高时，其测量值与给定值比较，获得偏 差信号，经温度控制器运算处理后，输出 控制信号去驱动控制阀，使其开度增 大，冷却水流量增加，这样使反应器的温度降下来，所以该项温度控制系统为 一个具有负反馈的闭
4、环系统。1-19.某化学反应器工艺规定操作温度为(90010C)o考虑安全因素，控制 过程中温度偏离给定值最大不得超过60Co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1-17所示。试求该系统的过渡过程品质 指标：最大偏差、超调量、衰减比、余差和振荡周期。该控制系统能否满足题 中所给的工艺要求？答：最大偏差：A=950-900=50C超调量：B=50- (908-900) =42C衰减比：n=B： B 二竺竺生21： 5 余差：C=908-900二8C918-908振荡周期：45-9=36 min1-20、图1-18 (a)是蒸汽加热器的温度控制原理图。试现出该系统的方
5、块图, 并指出被控对象、被控变量、操纵变量和可能存在的干扰是什么。现因生产需 要，要求出口物料温度从80C提高到81C,当仪表给定值阶跃变化后，被控变 量的变化曲线如图18(b)所示。试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、 衰减比和余差(提示：该系统为随动控制系统，新的给定值为81C)oP/蚩P/蚩(a) 8C标准表读数/ MPa0246810被校表正行程读数/ MPa01.983. 965. 947. 979. 99被校表反行程读数/ MPa02.024. 036. 068. 0310.01二该温度表不符合要求3-6、如果有一台压力表，其测量范围为010 MPa,经校验得出下表数据。31、
6、求出该压力表的变差；2、问该压力表是否符合1.0级精度? 解：.升降变差：max=6. 06-5. 94=0. 12 MPa限制干扰作用后，由于存在滞后，被控变量不能立即反映出来，于是不能及时 产生控制作用，整个系统的控制量就会受到严重的影响。2-11、已知一个对象特性是具有纯滞后的一阶特性，其时间常数为5min,放大 系数为了 10,纯滞后时间为2min,试写出描述该对象特性的一阶微分方程式。限制干扰作用后，由于存在滞后，被控变量不能立即反映出来，于是不能及时 产生控制作用，整个系统的控制量就会受到严重的影响。2-11、已知一个对象特性是具有纯滞后的一阶特性，其时间常数为5min,放大 系数
7、为了 10,纯滞后时间为2min,试写出描述该对象特性的一阶微分方程式。解：5 竺色+y_, (t+2)=10x (t)dt L2-12、如图所示的RC电路中，已知R=5Q, C=2000 1 Fo试画出 口突然由 0V阶跃变化到5V时的口口变化曲线，并计算出t=T、t=2T. t=3T 0W 值 解：根据基尔霍定律得：ei = iR+e0 (t),其中i二C票dtA RC+e0=e) A e0 (t) = e. (1-eh =5 (1-eb T二RC二 10se0 (T)=3. 16Ve0 (2T) =4. 32Ve0 (3T) =4. 75V32-13.已知一个简单水槽，其截面积为0.5
8、nrr,水槽中的液体由正位移泵抽出， 即流出流量是恒定的。如果在稳定的情况下，输入流量突然在原来的基础上增 加了 0.1解：./,试画出水槽液位Ah的变化曲线。由左Qt=AhA得左h=1=0. 2t mA标准表计数/c02004006007008009001000被校表计数/c020140260470680590310013-5、某一标尺为01000C的温度仪表，出厂前经校验，其刻度标尺上的各点测 量结果如下表所示。1、2、3、 解：求出该温度仪表的最大绝对误差值；确定该温度仪表的精度等级；如果工艺上允许的最大绝对误差为8C,问该温度仪表是否符合要求? 1、max二706700二6CX100%
9、=X100%=0. 6%二该温度表为 1.0 级c cAmax2、 o max=量程10008maxX100%=1.21.0%该压力表不符合要求试问被校压力表在这一点是否符合1级精二该压力表符合要求MPa,允许最大绝对误差为0. 01 MPao现用一台测量范围为O.OMPa,精度为1.。级的压力表来进行测量，问能否符合 工艺上的误差要求？若采用一台测量范围为O.OMPa,精度为1.0级的压力表, 问能符合误差要求吗？试说明其理由。解：8max=X100%=1.25%0.8Amax=1.6X1.0%=0. 01 6 MPa0. 01 MPamaxF . 0 X 1 . 0%=0. 01 MPa=
10、0. 01 MPa3-18.某台空压机的缓冲器，其工作压力范围为1.ri.6MPa,工艺要求就地观 察罐内压力，并要求测量结果的误差不得大于罐内压力的5%,试选择一台合 适的压力计（类型、测量范围、精度等级），解：VP max-AAA2. 13 MPa4VP min-AAA3. 3 MPa3二该压力表不符合要求 二该压力表符合要求并说明其理由。Amax=1.1X5%=0. 055 MPa选用量程为02.5 MPa的压力表3-19.某合成氨厂合成塔压力控制指标为14MPa,要求误差不得超过0.4MPa, 试选用一台就地指示的压力表（给出型号、测量范围、精度等级）。解：:.P由题可知：被测对象压力
11、为高压，设所用压力表量程为A max-A.AW14x2二23.3 MPa 根据量程系列选53mi n-A3AW14X3=42 MPa . 用 025 MPa 的压力表3- 7、什么叫压力？表压力、绝对压力、负压力（真空度）之间有何关系？ 答：所谓压力是指由气体或液体均匀垂直地作用于单位面积上的力。P表压二P绝对压力P大气压力P真空度二P大气压力一 P绝对压力3-15、某压力表的测量范围为01 MPa,精度等级为1.0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0. 5 MPa 时，标准压力计上读数为0. 508 MPa,度，为什么？解：max=1 X 1
12、.0%=0. 01 MPa6 max=0,508，5X 100%=0. 8%1.0%13-17.如果某反应器最大压力为0.85max=X100%=1.6%根据精度等级选择1.5级仪表2503-20.现有一台测量范围为01.6MPa,精度为1.5级的普通弹簧管压力表，校 验后，其结果如下表。标准表读数/ MPa0.00.40.81.21.6被校表正行程读数/ MPa0. 0000. 3850. 7901.2101.595被校表反行程读数/ MPa0. 0000. 4050.8101.2151.595试问这台表合格否？它能否用于某空气贮罐的压力测量(该贮罐工作压力为 0.81.0 MPa的绝对误差
13、不允许大于0.05 MPa) ?解：5max=X100%=1.25% 二 根据精度等级选择1.5级仪表，合格。1.6-0max=1.6X1.5%=0.024 MPa0. 05 MPa A1.0X=1.3 MPa3AW0.8X3=2.4 MPa二所选压力表量程为0.6 MPa,符合要求5 =1.5%X1.6=0. 0240. 05精度等级符合要求48、测量高温液体(指它的蒸汽在常温下要冷凝的情况)时，经常在负压管 上装有冷凝罐(见图3-91),问这时用差压变送器来测量液位时，要不要迁移,迁移量应如何考虑？ 解：.P=pg(H+hi)+ PqP?= P gh2+PoP= pg(H+hh2)0.有零点迁移，且为负迁移即当H二0时将变送器的输出值调回4 mA当H=Hmax时，将变送器的输出值调回20 mA图3-91高温液体的液位测量3-54什么是热电偶的热电特性？热电偶的热电势由哪两部分组成？答：将两种不同导体A、B统个闭合回路，若两接触点温度不同，则回路中 有一定大小电流，表明回路有电
