控制仪表第三章

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自动化仪表控制系统管理制度和维修制度（5篇）

自动化仪表控制系统管理制度和维修制度第一条为加强公司自动化仪表设备及控制系统的管理工作，控制和优化工艺条件，保障仪表设备安全经济运行，依据国家有关法规及相关管理规定，制定本制度。

第二条本制度适用于本公司自动化仪表控制系统的管理。

第三条控制系统主要包括集散控制系统(DCS)、紧急停车系统(ESD)、可编程控制器(PLC)等。

第四条控制系统的日常维护。

(一)系统点检制度1、仪表部系统负责人员应加强对系统的日常维护检查，根据系统的配置情况，制定系统点检标准，并设计相应的定点检表格。

2、系统定点检应包括以下主要内容: A、主机设备的运行状态。

B、外围设备(包括打印机等)的投用情况和完好状况。

C、各机柜的风扇(包括内部风扇)运转状况。

D、机房、操作室的温度、湿度。

3、定点检记录要字迹清楚、书写工整，并定期回收，妥善保管。

(二)系统硬件管理1、仪表系统要设立专人负责保养，按规定进行点检和维护。

2、建立系统硬件设备档案，内容应名细到主要插件板，并作好历次设备、卡件变更记录。

3、系统硬件的各种资料要妥善保管，原版资料要归档保存。

4、在线运行设备检修时，要严格执行有关手续，按照规定，做好防范措施。

(三)系统软件管理1、系统软件和应用软件必须有双备份，并妥善保管在金属柜内;控制系统的密码或键锁开关的钥匙要由专人保管，并严格执行规定范围内的操作内容。

软件备份要注明软件名称、修改日期、修改人，并将有关修改设计资料存档。

2、系统软件无特殊情况严禁修改;确需修改时，要严格按照申请、论证手续，主管经理批准后实施。

3、应用软件在正常生产期间不宜修改。

按工艺要求确需重新组态时，要有明确的修改方案，并由生产技术部门、仪表和厂领导负责人共同签字后方可实施并做好安全防范措施。

4、软件各种文本修改后，必须对其他有关资料和备份盘作相应的修改。

5、由通用计算机、工业控制微机组成的控制、数据采集等系统，应执行专机专用，严禁任何人运行与系统无关的软件，以防病毒对系统的侵袭。

过程控制系统与仪表王再英第3章控制仪表-2010

28
y = K pe
3.1 基本控制规律及特点
3.1.2 比例控制（P）比例控制（）
杠杆（控制器）杠杆（控制器）浮球：测量元件浮球：
活塞阀
图3-3 简单的自力式比例控制系统示意图
29
3.1 基本控制规律及特点
原来系统处于平衡，原来系统处于平衡，进水量与出水量相等，水量与出水量相等，此时进水阀有一开度。水阀有一开度。 t=0时 t=0时，出水量阶跃增加，引起液位下降，浮球下引起液位下降，移带动进水阀开大。移带动进水阀开大。当进水量增加到与出水量相等时，系统重新平衡，量相等时，系统重新平衡，液位也不再变化。液位也不再变化。
y = K pe
（3-3））
K p为放大倍数（比例增益），它的大小决定了比例控制作用为放大倍数（比例增益），），它的大小决定了比例控制作用的强弱。 K p越大，比例控制作用越强。的强弱。越大，比例控制作用越强。
24
3.1 基本控制规律及特点
3.1.2 比例控制（P）比例控制（）
y = K pe
（3-3））
比例度：比例度：就是指控制器输入偏差的相对变化值与相应的输出的相对变化值之比，用百分数表示：相对变化值之比，用百分数表示：
e P= x −x min max
ymax
y − ymin
× 100%
（3-4））
式中：为输入偏差为相应的输出变化量为输入偏差；为相应的输出变化量；式中：e为输入偏差；y为相应的输出变化量； (xmax − xmin )为测量输入的最大变化量，即控制器的输入量程；为测量输入的最大变化量，即控制器的输入量程； ( y max − y min )为输出的最大变化量，即控制器的输出量程。为输出的最大变化量，即控制器的输出量程。

过程控制仪表及控制系统_课后习题答案(林德杰) 2

第一章思考题与习题1－2 图1.6为温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。

解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体并释放出热量。

当电石加入时，内部温度上升，温度检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。

系统框图如下：被控过程：乙炔发生器被控参数：乙炔发生器内温度控制参数：冷水流量1－3 常用过程控制系统可分为哪几类?答：过程控制系统主要分为三类：1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。

它是最常用、最基本的过程控制系统。

2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。

由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。

由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。

3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。

3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容？它们的定义是什么？哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？答：1. 余差(静态偏差）e：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)与给定值c 之差。

它是一个静态指标，对定值控制系统。

希望余差越小越好。

2. 衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即：n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。

衡量系统稳定性也可以用衰减率φ4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。

控制仪表与计算机控制装置周泽魁化学工业出版社课后答案

第一章1-1控制仪表和自动控制系统有什么关系？（P1自动控制系统和控制仪表）控制仪表与装置是实现生产过程自动化必不可少的工具。

为了提高控制系统的功能，还可以增加一些仪表，如显示器、手操器等。

而为了改善控制质量还可以采用串级控制等其他更复杂的控制方案，显然，这将需要更多仪表。

实际所采用的仪表，可以是电动仪表，气动仪表等各种系列的仪表，也可以是各种控制装置，所有这些仪表或装置都属于控制仪表与装置范畴。

显而易见，如果没有这些仪表或装置，就不可能实现自动控制。

1-3单元组合式控制仪表有哪些单元？各有哪些功能？（P2书上有各单元功能以及品种）单元组合仪表分为八类：变送单元执行单元控制单元转换单元运算单元显示单元给定单元辅助单元变送单元：它能将各种被测参数，如温度、压力、流量、液位等变换成相应的标准统一信号传送到接收仪表，以供指示、记录或控制。

转换单元：转换单元将电压、频率等电信号转换为标准统一信号，或者进行标准统一信号之间的转换，以使不同信号可以在同一控制系统中使用。

控制单元：将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较，按照偏差给出控制信号，去控制执行器的动作。

运算单元：它将几个标准统一信号进行加、减、乘、除、开方、平方等运算，适用于多种参数综合控制、比值控制、流量信号的温度压力补偿计算等。

显示单元：它对各种被测参数进行指示、记录、报警和积算，供人员监视控制系统和生产过程工况之用。

给定单元：它输出统一标准信号，作为被控制变量的给定值送到控制单元，实现定值控制。

给定单元的输出也可以供给其他仪表作为参考基准值。

执行单元：它按照调节器输出的控制信号或手动操作信号，操作执行元件，改变控制变量的大小。

辅助单元：辅助单元是为了满足自动控制系统某些要求而增设的仪表，如操作器、阻尼器、限幅器、安全栅等。

操作器用于手动操作，同时又起手动/自动的双向切换作用；阻尼器用于压力或流量等信号的平滑、阻尼；限幅器用于以限制信号的上下限值；安全栅用来将危险场所与非危险场所隔开，起安全防爆作用。

《过程控制与自动化仪表(第2版)》课后答案

V / cm3
P / ( Pa / cm2 )
54.3 61.2
61.8 49.5
72.4 37.6
88.7 28.4
118.6 19.2
194.0 10.1
试用最小二乘一次完成算法确定参数 α 和 β 。要求：（1）写出系统得最小二乘格式。 P / ( Pa / cm 2 ) （2）编写一次完成算法得 MATLAB 程序并仿真。解：（1）因为 PV
（2）该过程的框图如下：
−
−
Q1 (s )
−
1 C1S
H 1 (s )
1 R12
Q12 (s )
−
1 C2S
H 2 (s )
Q2 (s )
1 R2
Q3 (s )
1 R3
（3）过程传函：在（1）中消去中间变量 ∆q2 、 ∆q3 、 ∆q12 有：
∆h1 ∆h1 ∆h2 d∆h1 ⎧ ⎪ ∆q1 − R − R + R = C1 dt (1) ⎪ 2 12 12 ⎨ ⎪ ∆h1 − ∆h2 − ∆h2 = C d∆h2 (2) 2 ⎪ R3 dt ⎩ R12 R12
H (s )
Q1 (s )
。
R1 q1 h
R2
q2
R3
q3
解：假设容器 1 和 2 中的高度分别为 h1 、 h2 ，根据动态平衡关系，可得如下方程组：
d ∆h1 ⎧ (1) ⎪∆q1 − ∆q2 = C dt ⎪ ⎪∆q − ∆q = C d ∆h2 ( 2 ) 3 ⎪ 2 dt ⎪ ∆h ⎪ ( 3) ⎨∆q2 = R2 ⎪ ⎪ ∆h (4) ⎪∆q3 = 2 R3 ⎪ ⎪∆h = ∆h − ∆h (5) 1 2 ⎪ ⎩

自动化仪表控制系统管理制度(3篇)

自动化仪表控制系统管理制度第一章总则第一条为加强对自动化仪表控制系统的管理，确保其正常运行和安全可靠，根据国家相关法律法规，制定本管理制度。

第二条本管理制度适用于公司内所有涉及自动化仪表控制系统的管理活动。

第三条自动化仪表控制系统是指用于对生产过程、设备设施进行控制的自动化仪表系统，包括但不限于传感器、执行机构、PLC控制器等。

第四条公司将加强自动化仪表控制系统的维护和管理，提高运行效率，优化控制流程。

第五条建立和完善自动化仪表控制系统管理的制度和规范，加强对自动化仪表控制系统的监督和管理，确保其安全、稳定地运行。

第六条全体员工应遵守本管理制度，不得违反或规避有关法律法规。

第二章自动化仪表控制系统管理的职责第七条相关部门的主管负责全面指导和监督自动化仪表控制系统的管理工作。

第八条技术部门负责自动化仪表控制系统的维护、保养、升级和改造工作。

第九条安全保卫部门负责制定自动化仪表控制系统的安全管理制度，组织开展系统安全检查和排查工作，确保系统安全可靠。

第十条运维人员负责日常的自动化仪表控制系统维护和巡检工作。

第十一条生产部门负责对自动化仪表控制系统的运行情况进行监控和管理，提出相关的优化措施。

第十二条待添加根据公司实际情况组织挂职待遇制定章节详情第三章自动化仪表控制系统的建设和改造第十三条公司应根据生产需要，合理规划和布局自动化仪表控制系统。

第十四条自动化仪表控制系统建设和改造应编制详细的设计方案，并根据方案进行合理的运营。

第十五条建设和改造过程中必须有相关资格认证的单位进行验收，并按照验收意见进行整改。

第十六条自动化仪表控制系统的建设和改造需经公司领导批准，并报相关行政部门备案。

第四章自动化仪表控制系统的维护和保养第十七条每个自动化仪表控制系统都应有专人负责维护和保养工作，传感器的清洁，控制器的校验等工作。

第十八条系统维护人员应制定详细的维护计划，并定期进行维护和保养。

第十九条对于出现故障的自动化仪表控制系统，维护人员应及时进行排查，并修复故障。

何道清仪表与自动化课后答案

实验内容：包括传感器、变送器、执行器等仪表设备的安装、调试与维护
实验步骤：详细介绍了每个实验的操作流程和注意事项
实验报告要求：需要记录实验数据、分析实验结果并撰写实验报告
汇报人：XX
感谢观看
简答题答案Βιβλιοθήκη 选择题答案填空题答案
计算题答案
04
实验指导书答案
第九章实验指导书答案
实验一：温度检测与控制实验
实验二：压力检测与控制实验
实验三：流量检测与控制实验
实验四：液位检测与控制实验
第十章实验指导书答案
实验一：温度检测与控制实验
实验二：压力检测与控制实验
实验三：流量检测与控制实验
实验四：液位检测与控制实验
第二章测量仪表
测量仪表的安装和使用注意事项
测量仪表的发展趋势和未来展望
测量仪表的种类和原理
测量仪表的误差和校准方法
第三章控制仪表
对比了几种常见的控制仪表的性能和优缺点。
介绍了控制仪表的基本概念、分类和功能。
详细分析了控制仪表的工作原理和特点。
总结了控制仪表在自动化系统中的应用和重要性。
第四章自动化系统
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何道清仪表与自动化课后答案
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第一章仪表基础知识
什么是仪表？
仪表的分类及特点。
仪表的基本组成及工作原理。
仪表的精度等级及误差分析。
第十一章实验指导书答案

过程控制仪表第3章防爆安全栅.详解

构成安全火花防爆系统的二要素：
① 在危险现场使用的仪表必须是安全火花防爆仪表（本安仪表）。 ② 现场仪表与危险场所之间的电路连接必须经过安全栅（防爆栅）。
6
3. 本安自动化（安全火花）防爆系统的组成
它包括两部分：①安装在危险场所（现场）的本安电路； ②安装在非危险场所的非本安电路。
如图所示。为了防止非本安电路中过大能量进入危险场所的本安电路，两者之间采用防爆安全栅。使整个系统具有本安防爆性能。
9
3.2 防爆安全栅原理
防爆安全栅，防止危险能量由安全场所进入危险场所，不影响仪表正常工作，安放在安全场所的入（出）口处。这样对安全场所的仪表不作防爆要求。
防爆安全栅的结构种类很多，有电阻式安全栅、中继放大式安全栅、齐纳式安全栅、光电隔离式安全栅、变压器隔离式安全栅等。按用途分类： ①输入端用， ②输出端用。
第三章防爆安全栅
3.1 防爆安全的基本概念
在生产现场存在各种易燃，易爆气体或蒸汽，或者存在爆炸性粉尘，易燃纤维。它们与空气混合，具有爆炸危险，其空间成为具有不同程度的爆炸危险场所。在大气条件下，气体蒸汽、簿雾、粉尘或纤维状的易燃物质与空气混合，点燃后燃烧将在整个范围内传播的混和物，称为爆炸性混合物。爆炸性物质分为3类：Ⅰ类：矿井甲烷；Ⅱ类：爆炸性气体、蒸汽；Ⅲ类：爆炸性粉尘、纤维。含有爆炸性混合物的环境，称为爆炸性环境。
17
2. 输出端用齐纳安全栅
齐纳安全栅在安全侧接调节器类仪表的输出。在危险侧的负载仪表一般为电－气转换器或电动阀门定位器。按调节器输出电路形式分为两种：①发射极输出，②集电极输出
（1）配发射极输出型调节器的齐纳安全栅
其电路和系统组成如图所示。发射极输出时，调节器（输出端一端接地）与安全栅共地。需要单通道保护。二极管VD防止信号极性接反时损坏安全栅（相当于齐纳二极管正向连接）。

控制装置及仪表第三章(附答案)

U22
调整电位器RP1，可改变N0的大小，借此改变仪表量程。
输出电路
R
13
24 v R
17
+ IC 4 -
将 U23转换成整流输出信号Uo和Io。
8 7
5
VT
U
C1 4 23 R1 4
Uo = U23 +UB −UP = U23 +1
Uo Io = = 4 ~ 20mA R18
R
16
VD3 R
Uo
输出电路的作用：；输出电路的作用：加1；电平移动（UB→0）；电平移动（）；功率放大
Ui3 输入电路3 Uo3 附加偏置输入电路3
N3 电路2 电路2 自激振荡时间分割器 U22＝U11U21/U31
o
U31
Uo = U23 + 1 = N0U22 + 1
图3-4 乘除器方框图 U
自激振荡时间分割器
小信号切除
由 y = K x 可得 K dy = dx 2 x
可见，x很小时,动态放大系数很大，x稍有波动，就会引起输出y的很大变化，造成开方器在小信号输入时的较大运算误差。所以, 在信号小于输入满量程的1%时，应将输出信号切除。
（二）工作原理
U23 U21 S 乘法电路 U22 比例放大 U23 小信号输出电路 Uo 乘法电路1 N0 电路N2 K2 电路切除电路
Ui
输入电路1 输入电路 U11 + ε 比较器－ N1 Uf 乘法电路2 乘法电路 K3
开方运算部分图 3-13 开方器方框图
推导开方器的输入输出关系式
U 11 − U f = ε U 22 = K 2 SU 21 U 23 = N 2 U 22 U f = K 3 SU 23 在比较器的放大倍数足够大的条件下， ε→0 ε→0，即U11≈Uf，可得： U ≈Uf 2 K 3U 23 U 11 = K 2 N 2U 21

AD2015D控制仪表说明书

本设备造成损坏。
※ 不要在通电时插拔本设备后板上的接插件或更换保险管、传感器。
※ 传感器电缆线应尽量缩短，并要远离其它电源线和控制线，以避免可能的干扰。
※ 非本公司人员或其他有资格的人员，不要对本设备进行调校或设置，否则将会
影响其正常工作。 1.5 维护注意事项
※ 本设备不能用烃类、醇类、酮类等有机溶剂或强酸、强碱类溶液清洗，以免损
口、0-5V/1-5V/0-10V 电压量、0-20mA/4-20mA 模拟量。 7、测量范围：可采集正负信号并显示正负值。 2.2 外观规格
2.2.1 外形尺寸示意图
110.0mm
62.0mm
正视图
92.5mm
苏州欧路达自动化设备有限公司
8
92.5mm
110.0mm
106.0mm
俯视图
110.0mm
苏州欧路达自动化设备有限公司
1
序言
首先感谢您选用本公司研发生产的 AD2015D 系列显示控制仪表。 AD2015D称重控制仪表，采用世界上最先进的高精度∑-ΔA/D转换芯片和具有高抗干扰性能的单片机为核心，充分考虑到工业现场的复杂性，以精心的软硬件设计，使生产和管理得到有利的保障。本产品也适用于钢铁、冶金、化工、粮食、饲料等需要配料控制的行业。控制器具有如下功能及特点 ◆ 集称重、显示、通讯和控制于一体 ◆ 内部集成的开关电源，电压在 185V～245V 内可以正常使用 ◆ 具有模拟、数字双重滤波功能 ◆ 自动错误诊断，易发现和解决问题 ◆ 具有自动零位跟踪功能 ◆ 可实现上电自动归零 ◆ 具有密码权限设置功能，方便管理 ◆ 可设置置零范围、滤波强度、波特率等在使用配料控制器之前，请认真阅读本说明书，以确保正确使用并充分发挥其优越性能，并使本设备达到更佳的使用效果。同时，请您妥善保管说明书，以备今后调试、维护和检修时使用。如在使用过程中存在疑难问题，请随时与本公司技术支持部联络！相信我们的产品能更好的满足您的需要，让您的事业更上一层楼。如果您认为

过程控制仪表.

6、数字变换
例如快速傅里叶变换、小波变换；在计算机控制系统中，模数转换和数模转换时经常使用的。
3.3 执行器
过程控制
一、概述
形象地称执行器为实现生产过程自动化的“手脚”
作用：控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现对过程参数的自动控制。
执行器安装在生产现场，直接与介质接触，常常在高压、高温等恶劣的状况下工作，因此，它是控制系统的薄弱环节
二、对检测变送信号的处理
过程控制
1、信号补偿
➢ 热电偶检测温度时，由于产生的热电偶不仅与热端温度有关，也与冷端温度有关，因此需要进行冷端温度补偿；
➢ 热电阻到检测变送仪表之间的距离不同，连接导线的类型和规格不同，导致线路电阻不同，因此需要进行线路电阻补偿；
➢ 气体流量检测时，由于检测点温度、压力与设计值不一致，因此需要进行温度和压力的补偿；
过程控制
现场总线控制系统（FCS系统）现场控制和双向数字通信将传统上集中于控制室的控制功能分散到现场设备中，实现现场控制现场设备与控制室内的仪表或装置之间为双向数字通信。
二、信号制
过程控制
信号制即信号标准，是指仪表之间采用的传输信号的类型和数值。
气动仪表的信号标准：20kPa 100kPa 电动仪表的信号标准：420maADC DDZII型电动仪表的信号标准： 010maADC
单
考基准值。
元
角行程电动执行器
组合
执行单元直线行程电动执行器
仪
气动薄膜调节阀
按控制器输出的控制信号和手动操作信号，改变控制变量
表操作器：手动操作及手动/自动的切换作用
阻尼器：压力或流量等信号的平滑、阻尼辅助单元
限幅器：限制信号的上、下限值

过程控制及仪表(邵裕森版)答案

系统误差是指测量仪表本身或其他误差是指在测量中所出现的没有规律的误差。疏忽误差是指观察人员误读或不正确使用仪器与测试方案等人为因素所引起的误差。（3）基本误差、附加误差、和允许误差。基本误差是指仪表在规定的正常工作条件下所具有的误差。如通常在正常工作条件下的示值误差就是基本误差。附加误差是指仪表超出规定的正常工作条件时所增加的误差。如仪表的工作温度超过规定的范围时，将引起温度附加误差。允许误差是指仪表的示值或性能不允许超过某个误差范围。它是一个许可的误差界限。 3.什么是检测仪表的精度、变差、灵敏度和灵敏限？答仪表精度=绝对误差的最大值/仪表量程变差=(x1-x2)max/仪表量程×100%
第二个阶段。在 60 年代，随着工业生产的不断发展，对过程控制提出了新的要求；随着电子技术的迅速发展，也为自动化技术工具的完善提供了条件，开始了过程控制的第二个阶段。在仪表方面，开始大量采用单元组合仪表（包括电动和气动）。为了满足定型、灵活、多功能的要求，又出现了组装仪表，它将各个单元划分为更小的功能块，以适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统要求。与此同时，计算机控制系统开始应用于过程控制领域，实现了直接数字控制（DDC）和设定值控制（SPC）。在过程控制系统方面，为了提高控制质量与实现一些特殊的控制要求，相继出现了各种复杂控制系统，例如串级、比值和均匀控制的应用，尤其是前馈和选择性控制系统的应用，是复杂控制系统达到一个新的水平。在过程控制理论方面，除了仍然采用经典控制理论解决实际生产过程遇到的问题外，现代控制理论开始应用，控制系统由单变量系统转向多变量系统，以解决实际生产过程遇到的更为复杂的问题。
灵敏度=
灵敏限：引起仪表示值发生变化的可测参数的最小变化量。 4.什么是一次测量？什么是一次仪表和二次仪表？

过程控制仪表及控制系统课后习题答案

lxc第一章思考题与习题1－2 图为温度控制系统,试画出系统的框图,简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数;解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体并释放出热量;当电石加入时,内部温度上升,温度检测器检测温度变化与给定值比较,偏差信号送到控制器对偏差信号进行运算,将控制作用于调节阀,调节冷水的流量,使乙炔发生器中的温度到达给定值;系统框图如下：被控过程：乙炔发生器被控参数：乙炔发生器内温度控制参数：冷水流量1－3 常用过程控制系统可分为哪几类答：过程控制系统主要分为三类：1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的,最终达到或消除或减小偏差的目的,偏差值是控制的依据;它是最常用、最基本的过程控制系统;2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的,扰动是控制的依据;由于没有被控量的反馈,所以是一种开环控制系统;由于是开环系统,无法检查控制效果,故不能单独应用;3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响,而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动,能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上,提高控制系统的控制质量;3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容它们的定义是什么哪些是静态指标哪些是动态质量指标答：1. 余差静态偏差e：余差是指系统过渡过程结束以后,被控参数新的稳定值y∞与给定值c之差;它是一个静态指标,对定值控制系统;希望余差越小越好;2. 衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标,它等于振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比,即：n ＜1系统是不稳定的,是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的,是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的,若n=4,系统为4：1的衰减振荡,是比较理想的; 衡量系统稳定性也可以用衰减率φ4．最大偏差A ：对定值系统,最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差,它衡量被控参数偏离给定值的程度;5．过程过渡时间ts ：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳态值的±5%或±3％根据系统要求范围内所需要的时间;它是反映系统过渡过程快慢的质量指标,t s 越小,过渡过程进行得越快;6．峰值时间tp : 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间,根据系统要求范围内所需要的时间;称为峰值时间tp ;它反映了系统响应的灵敏程度;静态指标是余差,动态时间为衰减比衰减率、最大偏差、过程过渡时间、峰值时间;第二章思考题与习题2－1 如图所示液位过程的输入量为Q1,流出量为Q2,Q3,液位h 为被控参数,C 为容量系数,并设R1、R2、R3均为线性液阻,要求：（1）列出过程的微分方程组；（2）求过程的传递函数W 0S ＝HS/Q 1S ；（3）画出过程的方框图;解：1根据动态物料平衡关系,流入量＝流出量：过程的微分方程的增量形式：中间变量：B B n '=BB B '-=ϕdtdh )Q Q (Q 321=+-dthd C )Q Q (Q 321∆∆∆∆=+-22R h Q ∆∆=33R h Q ∆∆=消除中间变量：同除 R2+R3 得到：令：上式可写为：2Laplace 变换得到：传递函数:3 过程的方框图：2－2．如图所示：Q 1为过程的流入量,Q 2为流出流量,h 为液位高度,C 为容量系数,若以Q 1为过程的输入量,h 为输出量被控量,设R 1、R 2为线性液阻,求过程的传递函数 W 0S ＝HS/Q 1S;解：根据动态物料平衡关系,流入量＝流出量：过程的微分方程的增量形式：中间变量：传递函数：h )R R (dthd R CR Q R R 2332132∆∆∆++=hdthd R R R CR Q R R R R 323213232∆∆∆++=+3232R R R R R +=h dthd CRQ R 1∆∆∆+=)S (H )S (CRSH )S (RQ 1+=1RCS R)s (Q )s (H )s (W 10+==dthd C Q Q 21∆∆∆=-22R h Q ∆∆=h dthd CR Q R 212∆∆∆+=)S (H )S (SH CR )S (Q R 212+=1S CR R )s (Q )s (H )s (W 2210+==如果考虑管道长度l, 即出现纯时延,由于管道流量恒定,所以lQ =τ其传递函数为：其中：lQ =τ2－3．设矩形脉冲响应幅值为2 t/h ,脉冲宽度为△t ＝10min ,某温度过程的矩形脉冲响应记录数据如下： tmin 1 3 4 5 8 10 15 16．5 Y ℃ 0．46 1．7 3．7 9．0 19．0 26．4 36．0 37．5 tmin 20 25 30 40 50 60 70 80 Y ℃33．527．221．010．45．12．81．10．5（1）将该脉冲矩形响应曲线转换成阶跃响应曲线；（2）用一阶惯性环节求该温度对象的传递函数; 解：将脉冲响应转换成阶跃响应曲线,数据如下： tmin 1 3 4 5 8 10 15 16．5 Y ℃ 0．46 1．7 3．7 9．0 19．0 26．4 36．0 37．5 Y 1t 0．46 1．7 3．7 9．0 19．0 26．4 －－ tmin 20 25 30 40 50 60 70 80 Y ℃ 33．5 27．2 21．0 10．4 5．1 2．8 1．1 0．5 Y 1t－绘出阶跃响应曲线如下：τS2210e1S CR R )s (Q )s (H )s (W -+==5.502101x )0(y )(y K 00==-∞=由图yt1＝∞ ,yt2＝∞处可得：t1=14min t2= t1/t2≈ 故二阶系统数字模型为 20)1TS (K )s (W +=根据经验公式有： 3.1016.22t t )s (T 210=⨯+=所有： 2200)1S 3.10(5.50)1TS (K )s (W +=+=2－5 某过程在阶跃扰动量Δu ＝20％,其液位过程阶跃响应数据见下表： t/s1020406080 10140180260300400500h/cm0．2 0．8 2．0 3．6 5．4 8．8 11．8 14．4 16．6 18．4 19．2（1）画出液位h 的阶跃响应曲线（2）求液位过程的数学模型解：方法一：图解法由图可以看出：过程应该用一阶加延时系统;1002.020x )0(y )(y K 00==-∞=从图中得到：τ＝40s, T ＝260－40＝220sS 40S00e 1S 220100e 1TS K )s (W --+=+=τ方法二：计算法：在图中取yt 1＝ y ∞ yt 2＝∞ yt 3＝ y ∞ yt 4＝ y ∞ 得t 1＝125s t 2 ＝140s t 3 ＝ 225s t 4 ＝260ss 150)t t (2T 231=-≈ s 55t t 2321=-≈τs 1688.0t t T 142=-≈s 572tt 3412=-≈τ 可见数据很接近,于是：s 1592T T T 210=+=s 562210=+=τττ 过程数学模型：S 56S 00e 1S 159100e 1TS K )s (W --+=+=τ2－6 某过程在阶跃扰动ΔI ＝作用下,其输出响应数据见下表： tmin 1234567891011… ∞ Y ℃4．0 4．0 4．2 4．8 5．1 5．4 5．7 5．8 5．85 5．9 6．0…6．0tmin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 … ∞解：求出y ∞－yt 值如下表：根据表格在半对数纸上描绘出曲线1,曲线1作直线部分的延长线2,2线减去1线得到直线3;过程放大倍数 K 03.15.146x )0(y )(y K 00=-=-∞=根据直线2和直线3,与纵坐标、横坐标构成的两个三角形,可以求出时间参数T 1、T 2 ：由A 1＝7,B 1＝ , t 1＝10s35.2)1.0lg 7(lg 303.2s10)B lg A (lg 303.2t T 1111=-=-=由 A 2＝5,B 2＝ t 2＝6s该过程的数学模型为：第三章思考题与习题3－2 有一压力控制系统选用DDZ －Ⅲ压力变送器,其量程为0～200kPa;生产工艺要求被控Y ℃ 2．0 2．0 1．8 1．5 1．2 0．5 0．3 0．2 0．15 0．1 0 0)1s 53.1)(1s 35.2(3.1)1s T )(1s T (K )s (W 2100++=++=53.1)1.0lg 5(lg 303.2s6)B lg A (lg 303.2t T 2222=-=-=压力为150±2kPa,现将该变送器量程调整到100～200 kPa,求零点迁移前后该压力变送器的灵敏度;解：零点迁移前灵敏度：零点迁移后灵敏度：3－4 某DDZ －Ⅲ直流毫伏变送器,其零点移到Vio ＝5mV ,零迁后的量程为DC10mV ,求该变送器输出I 0＝10mADC 时的输入是多少毫伏解：分析：零点迁移后5～10mV 对应输出为 4～20mA,如右图所示; 根据图的几何关系有：ab : ac ＝eb : dc88.11665dc eb ac ab ≈⨯=⋅=∴ I 0＝10mA 时,输入电压为： V in ＝5＋＝mVDC3－7.说明DDZ －Ⅲ热电偶温度变送器的冷端温度补偿原理;以A 和B 两种导体组成的热电偶产生的热电势与材料种类和接触点的温度有关;热电偶产生的热电势与被测温度T 具有单值函数关系;但是,其前提条件必须保持冷端温度T0 不变;热电偶的热电势大小不仅与热端温度有关,而且还与冷端温度有关;实际使用中冷端暴露在仪表之外,受环境影响较大,因此必须进行冷端补偿温度校正热电偶冷端温度的补偿方法1补偿导线法延伸导线法：用与热电偶热电性质相同的臂长补偿导线或称延伸导线将热电偶的冷端延伸到温度保持恒定的地方;2冷端恒温法：将热电偶的冷端置于恒定温度的容器内或场合内;3冷端温度修正法计算校正法：kPa/mA 08.00200420K 1=--=kPa/mA 16.0100200420K 1=--=)t (e )t (e )t ,t (E 0AB AB 0-=4补偿电桥法：利用不平衡电桥产生相应的不平衡电势补偿由于热电偶冷端温度变化引起的测量误差;3－－Ⅲ温度变送器是如何使被测温读与输出信号I ;成线性关系的简述热电偶温度变送器与热电阻温度的线性化原理;3－5 .DDZ －Ⅲ温度变送器测温范围为800～1200°C;选择哪一种测温元件较为合适当输出电流为DC16mA 时,被测温度是多少解：检测温度高于600℃,应选择热电偶测温元件;ab : ac ＝bd : ce3001612400ce bd ac ab ≈⨯=⋅=∴ I 0＝16mA 时,被测温度为： T ＝800＋300＝1100℃3－6 .DDZ-Ⅲ温度变送器测温范围为400～600°C;选择哪一种测温元件较为合理当温度从500°C 变化到550°C 时,输出电流变化多少解:：检测温度低于600℃,应选择铂电阻测温元件;温度变化50℃时,输出电流变化：ΔI ＝ mA/℃×50℃＝4 mA3－8 用标准孔板测量气体流量,给定设计参数p ＝,t ＝20°C;实际被测介质参数p 1＝,t 1＝30C;仪表显示流量Q ＝3800m³h,求被测介质实际流量大小;3－9 一只用水标定的浮子流量计,其满刻度值为1000m³/h,不锈钢浮子密度为cm³;现用来测量密度为cm³的乙醇流量,问浮子流量计的测量上限是多少解：设转子、水、被测液体的密度分别为ρ1、ρ0、ρ2, 由液体流量的修正公式,密度修正系数：℃/mA 08.0200600420K 1=--=根据修正系数求得,浮子流量计的测量上限是：Q 2max ＝K Q 0 max ＝×1000＝1200 m 3/h3－16 简述涡轮流量计的工作原理;某涡轮流量计的仪表常数K ＝次/L,当它测量流量时的输出频率为ƒ＝400Hz 时,求其瞬时体积流量为每小时多少立方米第四章思考题与习题4－1 什么是正作用调节器和反作用调节器如何实现调节器的正反作用答：输入增加时,调节器输出也随之增加称为正作用调节器；输入增加时,调节器输出减小称为反作用调节器;在调节器输入级的输入端设有一个双向开关S 7,通过切换改变输入信号的极性来实现调节器的正反作用;4－3 如何测定DDZ －Ⅲ调节器的微分时间T D 和积分时间T I答：一、微分传递函数为：拉氏反变换得阶跃作用下的时间函数：当t ＝t0+时,当t ＝∞时, 由图有：实验得到曲线后,可以按图求取微分时间T D 二、积分传递函数：2.1720)10007920(1000)7207920()()(K 0101=--='-'-=ρρρρρρ)t (V )0(V 1O 02⋅=+α632.0)(V V )K T (V V 0202DD 0202=∞--)t (V e )1K (1K )t (V 1O t T KD D 02D D ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+⋅=-α)t (V K )0(V 1O D02⋅=+αS K T 1ST 1K )S (W DD D DPD ++⋅=αST K 11ST 11C C )S (W I I I M I PI ++⋅-=t ＝0时,t ＝∞时,t ＝T I 时：4－3 设DDZ －Ⅲ基型调节器的PID 参数的刻度值为δ＝,T I ＝30s,T D ＝20s;计算实际值δ、T I 和T D 之值;解：先计算F ： F ＝1＋T D /T I ＝1＋2/3＝ δ、T I 、T D 之实际值： δ＝δ/F ＝＝T I ＝T I /F ＝ T D ＝T D /F ＝4－5 数字式完全微分PID 控制规律与不完全微分PID 控制规律有说明区别哪种控制规律的应用更为普遍答：完全微分型PID 算法的微分作用过于灵敏,微分作用持续时间短,容易引起控制系统振荡,降低控制品质;不完全微分是在PID 输出端串接一个一阶惯性环节,这样,在偏差变化较快时,微分作用不至于太强烈,且作用可保持一段时间;因此不完全微分PID 控制规律更为普遍; 4－64－9 某流体的最大流量为80 m 3/h ,改流体密度为×10－2g/cm 3,阀前后一压差为,试选择调节阀的公称直径和阀座直径;要求泄露量小解：调节阀的流通能力C 为：h /m 12.101.01016.080P Q C 32=⨯==-∆ρ取 h /m 12C 3=查表得dg ＝32mm,Dg ＝32mm ;⋅-=02MI03V C C )0(V )t (V e )1K (K C C )t (V 2O t T K K I I M I 03II D ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+⋅-=-⋅-=∞02I MI03V K C C )(V ⋅-=∞02MI03V C C 2)(V第六章思考题与习题6－5 调节器的P、PI、PD、PID控制规律各有什么特点它们各用于什么场合答：比例控制规律适用于控制通道滞后较小,时间常数不太大,扰动幅度较小,负荷变化不大,控制质量要求不高,允许有余差的场合;如贮罐液位、塔釜液位的控制和不太重要的蒸汽压力的控制等;比例积分控制规律引入积分作用能消除余差;适用于控制通道滞后小,负荷变化不太大,工艺上不允许有余差的场合,如流量或压力的控制;比例微分控制规律引入了微分,会有超前控制作用,能使系统的稳定性增加,最大偏差和余差减小,加快了控制过程,改善了控制质量;适用于过程容量滞后较大的场合;对于滞后很小和扰动作用频繁的系统,应尽可能避免使用微分作用;比例积分微分控制规律可以使系统获得较高的控制质量,它适用于容量滞后大、负荷变化大、控制质量要求较高的场合,如反应器、聚合釜的温度控制;6－7在某生产过程中,冷物料通过加热炉对其进行加热,热物料温度必须满足生产工艺要求,故设计图所示温度控制系统流程图,画出控制框图,指出被控过程、被控参数和控制参数;确定调节阀的流量特性、气开、气关形式和调节器控制规律及其正、反作用方式;解：系统方框图：被控过程为加热炉；被控参数是热物料的温度；控制参数为燃料的流量;加热炉的过程特性一般为二阶带时延特性,即过程为非线性特性;因此,调节阀流量特性选择对数特性调节阀;根据生产安全原则,当系统出现故障时应该停止输送燃料,调节阀应选用气开式;即无气时调节阀关闭;控制器的正反作用的选择应该在根据工艺要求,原则是：使整个回路构成负反馈系统;控制器的正、反作用判断关系为：控制器“±”·控制阀“±”·对象“±”＝“－”调节阀：气开式为“＋”,气关式为“－”；控制器：正作用为“＋”,反作用为“－”；被控对象：按工艺要求分析,通过控制阀的物量或能量增加时,被控制量也随之增加为“＋”；反之随之降低的为“－”；变送器一般视为正作用;根据安全要求,调节阀选气开式K v为正,温度变送器K m一般为正,当调节器增加时,温度值增加,故过程对象为正,为了保证闭环为负;所以调节器应为负作用;6－8 下图为液位控制系统原理图;生产工艺要求汽包水位一定必须稳定;画出控制系统框图,指出被控过程、被控参数和控制参数;确定调节阀的流量特性、气开、气关形式和调节器的控制规律及其正反作用方式;解：控制系统框图如下图所示;被控过程为汽包；被控参数是汽包的液位；控制参数为给水的流量;汽包的过程特性为一阶带时延特性,即过程为非线性特性;因此,调节阀流量特性选择对数特性调节阀;根据生产安全原则,当系统出现故障时应该停止输送燃料,调节阀应选用气关式;即无气时调节阀打开;保证在控制出现故障时,汽包不会干烧;调节阀：选择气关式调节阀,故K V为“－”；被控对象：按工艺要求分析,通过给水增加时,被控制参数的液位也会增加;所以K0为“＋”；变送器一般视为正作用;控制器的正、反作用判断关系为：控制器“”·控制阀“－” ·对象“＋”＝“－”根据判断关系式,调节器应为正作用;6-9 某过程控制通道作阶跃实验,输入信号Δu ＝50,其记录数据见表6－11 t/min 0 yt t/min yt1用一阶加纯时延近似该过程的传递函数,求K 0、T 0、和τ0值; 2用动态响应曲线法整定调节器的PI 参数取ρ＝1,φ＝; 解：1根据表6－11得到过程阶跃响应曲线：由图读得T 0＝ min τ0＝ min∴≤≤1根据动态特性整定公式有：T I ＝ T 0 ＝ min82.2502005.341x )0(y )(y K 00=-=-∞=S42.00e 1s 08.182.2)s (W -+=39.008.142.0T 00==τ81.06.0T 08.0T 6.20=+-⨯=ττρδ6－10 对某过程控制通道作一阶跃实验,输入阶跃信号Δμ＝5,阶跃响应记录数据如表所示; （1）若过程利用一阶加纯时延环节来描述,试求K 0、T 0、τ0（2）设系统采用PI 调节规律,按4：1衰减比,用反应曲线法整定调节器参数,求δ、T i ; 时间min 0510152025303540被控量y 0．650 0．651 0．652 0．668 0．735 0．817 0．881 0．979 1．075 时间min 455055606570758085被控量y1．151 1．213 1．239 1．262 1．311 1．329 1．338 1．350 1．351解：1求过程的传递函数,由表作图：从图中可以得到：τ＝25min ＝1500s ； T 0＝30min ＝1800s 采用一阶加时延系统则：将数值代入得：2 因为τ/ T 0 ＝1500/1800＝＜1 取φ＝的有自衡过程的整定公式：a ．比例系数δ：b ．积分时间常数T i ：T i ＝＝1440 s6－12 已知被控制过程的传递函数 ,其中T 0＝6s,τ 0＝3s;试用响应曲线法整定PI 、PD 调节器的参数；再用临界比例度法整定PI 调节器的参数设T K ＝10s,δK ＝；并将两种整定方法的PI 参数进行比较;S000e)s T 1(K )s (W τ-+=4.15.07.0x )0(y )(y K 00==-∞=S1500e )s 1801(4.1)s (W -+=24.148.06.26.083.015.083.06.26.0T 08.0T16.20≈⨯≈+-⨯=+-⋅=ττρδS0e )1s T (4.1)s (W τ-+=解：对有自衡能力的系统ρ＝1,T 0 / τ 0＝;采用特性参数法响应曲线法公式及PI 控制规律,有：T i ＝＝ s对PD 控制规律调节器,有T i ＝τ0＝ s采用临界比例度法,对PI 调节规律：T i ＝＝8,5 s两种整定方法得到的结果不同,比例度比较接近、T I 相差较大;在工程实践中应该应用不同的整定方法进行比较,选择控制效果最佳方案;第七章思考题与习题7－2 在串级控制系统的设计中,副回路设计和副参数的选择应考虑哪几个原则答：副回路设计是选择一个合适的副变量,从而组成一个以副变量为被控变量的副回路;副回路设计应遵循的一些原则：1 副参数选择应该时间常数小,时延小、控制通道短的参数作为副回路的控制参数;当对象具有较大的纯时延时,应使所设计的副回路尽量少包括最好不包括纯时延;2 使系统中的主要干扰包含在副环内;在可能的情况下,使副环内包含更多一些干扰; 当对象具有非线性环节时,在设计时将副环内包含更多一些干扰;(3) 副回路应考虑到对象时间常数的匹配：T 01/T 02＝3～10,以防止“共振”发生; (4) 副回路设计应该考虑生产工艺的合理性 (5) 副回路设计应考虑经济原则;7－3 图为加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统;工艺要求一旦发生重大事故,立即切断原料的供应;（1）画出控制系统的组成框图（2）确定调节阀的流量特性气开、气关形式91.07.05.008.05.06.28.08.0P ≈+-⨯⨯==δδ88.02.2P ==δδ99.06.05.008.05.06.26.0T 08.0T 16.20≈+-⨯=+-⋅=ττρδ（3）确定主副调节器的控制规律及其正反作用方式解：1串级系统方框图如下：副回路选择加热炉炉膛温度控制,消除F1S干扰;2由于发生重大事故时立即切断燃料油的供应,从工艺的安全性考虑,调节阀选择气开式,保证无气时调节阀关闭;3主调节器选择PI或PID控制规律,副调节器选择P调节规律;由于燃料增加加热炉温度必然增加,所以过程为正;调节阀气开式为正,根据表7－4可知主副调节器都选择正作用方式;7－5 某温度－温度串级控制系统,主调节器采用PID控制规律,副调节器采用P控制规律;采用两步整定法整定主、副调节器的参数,按4：1衰减比测得δ1S＝,δ1S＝,T1S＝140s,T2S＝12s;求主、副调节器参数的整定值;解：按照4：1两步整定法经验公式：主调节器温度调节器：比例度δ1＝×δ1S＝×＝％积分时间常数T I＝×T1S＝42 s微分时间常数：TD＝×T1S＝14 s副调节器：比例度δ2＝δ2S＝50％7－8用蒸汽加热的贮槽加热器,进料量Q1稳定,而Q1的初始温度T1有较大波动,生产工艺要求槽内物料温度T恒定;Q2为下一工艺的负荷,要求Q2的温度为T;试设计一过程控制系统,并画出控制系统框图;解：应用前馈－反馈控制系统对冷物料进行前馈补偿控制、对被控参数：出口热物料进行反馈控制;系统控制流程图如下图所示;控制系统组成框图：其中前馈补偿器传递函数)s (W )s (W )s (W 0f FF -=。

过程控制与自动化仪表(第3版) 第3章思考题与习题

3） S 1 ~ S 2 为自动、软手动、硬手动联动切换开关。（4）图 3‐1 所示输入电路的输入/输出关系为Vo 1 2(Vs Vi )，试问：推导这一关系的假设条件有哪些？当输入导线电阻不可忽略时，还有上述关系吗？请证明你的结论。
图 3-1 输入电路图
答：假设运算放大器是理想的即输入阻抗无穷大，T 点和 F 点同电位， VT V F 。当输入导线电阻不可忽略时： 1 VF V01 VB Vi -VF 0 VF 2 （3-2） Rr Rr Rr 0-VT VS VT VT VB （3‐3） Rr Rr Rr
图 3-2 加法运算的实现过程
加法运算程序为 LD X 1 ；读取 X 1 数据 LD X 2 ；读取 X 2 数据 + ；对 X 1 、 X 2 求和 ST Y1 ；将结果存入 Y1 ； END ；运算结束（9）执行器由哪几部分组成？它在过程控制中起什么作用？常用的电动执行器与气动执行器有何特点？
q V A 0
2g (p1 p 2 ) r
（3-4）
式中，为流量系数，它取决于调节阀的结构形状和流体流动状况，可从有关手册查 A 阅或由实验确定； 0 为调节阀接管截面积； g 为重力加速度； r 为流体重度。（15）什么是调节阀的流量特性？调节阀的理想流量特性有哪几种？它们各是怎样定义的？调节阀的工作流量特性与阻力系数有关，而阻力系数又是怎样定义的？它的大小对流量特性有何影响？答： 1）理想流量特性：在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性称为固有流量特性，也叫理想流量特性。 2）常用理想流量特性：直线流量特性、等百分比（对数）流量特性、快开特性。 3）直线流量特性是指流过调节阀的相对流量与阀门的相对开度成直线关系。等百分比流量特性是指单位行程变化所引起的相对流量变化与该点的相对流量成正比关系。快开

控制仪表课后答案第1-2-3章部分

控制仪表课后答案第1-2-3章部分控制仪表课后答案第1-2-3章部分.,控制仪表及装置课后答案,控制仪表及装置第四版课后答案,控制仪表和装置课后答案,控制仪表与计算机控制课后题答案,控制仪表与计算机控制装置课后答案,控制仪表及装置课后答案吴勤勤,过程控制与仪表课后答案潘永湘,答案家,控制仪表及装置第四版思考与练习题参考答案第1章模拟式控制器思考与练习题(1)工业上常用控制器的控制规律有哪几种？答：工程上常用的控制器的控制规律有比例（P）、比例积分（PI）、比例微分（PD）以及比例积分微分（PID）四种，由此产生相应的四种常用控制器。

(2)在模拟控制器中，一般采用什方式实现各种控制规律？答：可以用负反馈放大器来实现。

其原理组成如图3.1所示。

=KUε控制仪表课后答案第1-2-3章部分.,控制仪表及装置课后答案,控制仪表及装置第四版课后答案,控制仪表和装置课后答案,控制仪表与计算机控制课后题答案,控制仪表与计算机控制装置课后答案,控制仪表及装置课后答案吴勤勤,过程控制与仪表课后答案潘永湘,答案家,控制仪表及装置第四版FUUf=O根据上述三个关系式可求得输出与输入的关系为：FKKUUi+=10当放大器的放大倍数足够大时，FK>>1,则上式分母中的1可忽略不计，上式可近似表示为：'01KFUUi=≈这就是说，只要放大器的放大倍数足够大，那么在引入负反馈构成闭环后，其闭环放大倍数K′就只与反馈系数F有关。

而反馈系数就是前面分析的分压系数，这样就实现了比例控制规律。

由于闭环放大倍数K′与反馈系数F成倒数关系，即后者衰减，前者放大，或者是，后者为除的关系，则前者就是乘的关系。

换句话说，两者之间互成逆运算关系。

由此得到了启发，若要闭环放大器起积分运算作用，它的反馈电路应是微分运算电路。

反之，要得到微分运算关系的放大电路，其反馈电路应该用积分电路。

(3)试述DDZ—Ⅲ型控制器的功能。

答：DDZ—Ⅲ型控制器的作用是将变器送来的1～5VDC测量信号与1～5VDC给定信号进行比较得到偏差信号，然后再将其偏差信号进行PID运算，输出4～20mADC信号，最后通过执行器，实现对过程参数的自动控制。

自动化仪表与DCS第三章(变送单元)

1、变送器的作用：
（T、P、F、L）（4－20mA、20－100KPa、0－10mA等）。变即转换、送即传送、器即仪器装置之意。所以变送器是完成工艺参数转换、传送的过程控制仪表。
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1.1 变送器的作用与构成
X 2、变送器的构成：
输入转换D、放大K、反馈Kf
0
X
D X'
K
Y
Xf
放大部分
作用： Mi、Mf和M0的差值ε
Po
组成：喷嘴－挡板机构和功率放大器
反馈部分：
作用： Po
反馈力矩Mf
组成：Hale Waihona Puke 反馈波纹管比较部分即杠杆
调零部分作用：零点调整组成：调零弹簧
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1.2.1 气动单杠杆差压变送器
结构方框图
输
输
入
出
（20～100KPa）
输入输出关系为：
P 0 1 A A d l b il K fK l1 l1 C C P 1 F 0 A l b 0 lK fK l1 l1 C C A A b d l lf i P A F b 0 l l0 f
Mi
组成：高、低压室（正、负压室），膜盒，轴封膜片等
引压，内充隔离介质
敏感元件 △P
Fi
密封杠杆支点
Fi PAd
Ad
为膜盒的有效面积
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1.2.1 气动单杠杆差压变送器
结构简图
调零部分
放大部分
反馈部分
比较部分
输入转换部分
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1.2.1 气动单杠杆差压变送器
控制室
供电电源从控制室来变送器输出信号传送到控制室

过程控制系统与仪表习题答案第三章

第3章习题与思考题3-1 什么是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？解答：1）控制规律：是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。

2）基本控制规律：位式控制、比例控制、比例积分控制、比例微分控制和比例积分微分控制。

3-2 双位控制规律是怎样的？有何优缺点？解答：1）双位控制的输出规律是根据输入偏差的正负，控制器的输出为最大或最小。

2）缺点：在位式控制模式下，被控变量持续地在设定值上下作等幅振荡，无法稳定在设定值上。

这是由于双位控制器只有两个特定的输出值，相应的控制阀也只有两个极限位置，总是过量调节所致。

3）优点：偏差在中间区内时，控制机构不动作，可以降低控制机构开关的频繁程度，延长控制器中运动部件的使用寿命。

3-3 比例控制为什么会产生余差？解答：产生余差的原因：比例控制器的输出信号y 与输入偏差e 之间成比例关系：e K y p =为了克服扰动的影响，控制器必须要有控制作用，即其输出要有变化量，而对于比例控制来讲，只有在偏差不为零时，控制器的输出变化量才不为零，这说明比例控制会永远存在余差。

3-4 试写出积分控制规律的数学表达式。

为什么积分控制能消除余差？解答：1）积分控制作用的输出变化量y 是输入偏差e 的积分：⎰=edt T y 112）当有偏差存在时，输出信号将随时间增大（或减小）。

当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。

因而积分控制器组成控制系统可以到达无余差。

3-5 什么是积分时间？试述积分时间对控制过程的影响。

解答：1）⎰=edt T y 11 积分时间是控制器消除偏差的调整时间，只要有偏差存在，输出信号将随时间增大（或减小）。

只有当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。

2）在实际的控制器中，常用积分时间Ti 来表示积分作用的强弱，在数值上，T i =1／K i 。

显然，T i 越小，K i 就越大，积分作用就越强，反之亦然。

3-6 某比例积分控制器输入、输出范围均为4～20mA ，若将比例度设为100%、积分时间设为2min 、稳态时输出调为5mA ，某时刻，输入阶跃增加0.2mA ，试问经过5min 后，输出将由5mA 变化为多少？解答：由比例积分公式：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎰edt T e P y 111分析：依题意：%1001==pK p ，即K p =1, T I = 2 min , e ＝＋0.2；稳态时：y 0＝5mA ，5min 后：m Aedt T e P y y )7.05()52.0212.0(151110±=⨯⨯±±⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎰ 3-7 比例控制器的比例度对控制过程有什么影响？调整比例度时要注意什么问题？解答：P741）控制器的比例度P 越小，它的放大倍数p K 就越大，它将偏差放大的能力越强，控制力也越强，反之亦然，比例控制作用的强弱通过调整比例度P 实现。