热工控制仪表习题与思考题及答案市公开课金奖市赛课一等奖课件

• 软件组态就是对存储器＿ ＿。 • 能够对变送器进行组态操作便携式专用计
算机称为＿ ＿。 • 正作用调整器输出变量随被控量增大而＿
＿。 • 反作用调整器输出变量随被控量增大而＿
＿。 • IP含义是＿ ＿ ＿ ＿ 。
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• 选择题 • “调整”与“控制”，本书采用是第＿＿
种理解？ • A. 1；B. 2；C. 3 • 按第3种理解， ＿＿控制作用是依据被控量
测量产生。 • A. 开环；B. 闭环 • ＿＿系统控制作用是从检测某一量开始，
而后又通过这一过程影响其本身。 • A. 开环；B. 闭环
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• 选择题 • 变送器输出是＿＿ • A.电信号；B.气信号；C.原则信号 • 变送器输出原则信号是＿＿ • A.4～20mA；B.0 ～20mA； C.0 ～100
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第二章习题与思考题
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• 2-1 若在调整器输入端加上一个方波信号, 试分别画出调整器为百分比、百分比积分 和百分比微分动作规律时输出大体改变过 程。
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yt
L-1Ys
L-1KXs
L-1
K
X0 s
KX 0 L-1
1 s
KX 0 1t
yt
L-1Ys
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• 2-13控制器含有PI动作规律（设为正作 用），其百分比带为80%，积分时间为 1min。稳态时，输出为6mA。某瞬间，输 入偏差忽然增长了0.3mA，试求：①百分 比增益为多少？ ②百分比作用使输出改变 多少mA?③百分比作用使输出改变到多少 mA?④1min后输出改变到多少mA?⑤ 3min后输出改变到多少mA?
KPa； • 既有物质又有能量进出设备是＿＿ • A.水箱；B.电动机；C.热互换设备 • 外部扰动一定是系统＿＿ • A.输入量；B.输出量；C.流出量；D.流入
量
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• 选择题 • 假如被调量随时间改变, 阐明＿＿ • A. 没有能量进出；B.没有物质进出；C.物
质和能量进出平衡；C.扰动发生 • 调整方向取决于＿＿ • A. 偏差有无；B.偏差正负； C.偏差大小 • 调整过程结束前, 被调量与给定值之差称为
utI
L1
K
C
Es
TI S
3%
L1 K C
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S
S
3%
KC TI
L1
1 S2
3% 2 t 12
0.005t 0.005 12 6%
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u(t ) D
L1 K C
TDSEs
L1 K C
TDS
3% S
3%K C TD L1 1
3%K C TD (t)
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1k 1 1.25
c
20.31.25 0.375mA 36 0.375 6.375mA 46.375 0.375 6.75mA 56.375 3?.375 7.5mA
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• 2-14 若PID控制器（设为反作用）Kc=2， TI=12s,TD=120s，稳态时u(t)输出为50%。t=0 时施加4%偏差阶跃信号，试分别写出在该阶跃信
3%K C TD 0 0
OUTP 6%
OUTD 0
OUTI 0.005 12 6%
OUT 40% OUTP OUTD OUTI
40% 6% 0 6% 52% 第40页
• 2-11水箱如图所表示，q1为流入量，q2为 流出量，H0为水位给定值。若保持水位H 在要求值，有几种控制方案？ 试绘出控制 方案示意图和方框图。
T d
T d
s
1 T
d
1 t
K X e Td d0
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• 2-2 一台气动百分比温度控制器, 测量范围 为0～1000℃。当批示改变为100℃, 控制 器百分比带为50％时, 求相应控制器输出将 改变多少千帕(输出气压为20kPa～100kPa) 和输出为多少千帕。
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控制器输入的百分数 100 100% 10% 1000 0
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• 解: • ①kc=1/δ=1/40%=2.5 • ②[10/（100-0）] ×100%=10% • ③10% ×2.5=25% • ④25% ×（100-20）=20千帕 • ⑤20+20=40千帕
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2
4%L1
1 S
2
4%
1t
8%
4%
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L1 K C
S TI
S
4% 2 12
L1
1 S2
0.0067t 0.0067 10 6.7%
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u(t ) D
L1 K C
TDSEs
L1 K C
TDS
4% S
4% K C TD L1 1 4% K C TD (t)
• 2-7某电厂仪表班负责维修40台变送器，在 一年内出现故障变送器台数为60，试求它 们平均无端障时间MTBF。（答案: 5840h）
NT 40 8760
MTBF
5840
N
60
F
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• 2-8 IP65含义是什么？ • IP65，IP为防护等级特性字母；6表示尘密
（无尘埃进入）；5表示防喷。
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• 2-5水箱水位控制如图所表示，试画出方框 图，阐明被控量、给定值、控制对象、内 扰、外扰、操作变量指是哪些物理量和设 备，调整过程结束后水位是否有静差？
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• 被控量: H；控制对象: 水箱；给定值: 希望 水位H0；内扰: 引起Q1改变进水压力；外 扰: 流出水量Q2；操作变量: 流入水量Q1。
L-1
1 Ti s
Xs
L-1
1 Ti s
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K Ts
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T d
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1
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K X L-1 d0
50%, k 1 2
控制器输出的百分数 10% 2 20%
(x 20) 100 20 (20% 0) 100% 0%
x 36kpa , x 16kpa
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• 2-3 控制器初始输出Uo为1.5VDC，当Ui加 入0.1V阶跃输入时，（给定值不变），Uo为 2V。随后Uo线性上升，经5分钟Uo为4.5V， 则百分比增益，百分比度，积分时间和微分 时间分别是多少？ （5；20%；1min;0）
＿＿ • A. 残余偏差；B. 余差；C.静差；D.动差
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• 选择题 • 积分调整依据＿＿来动作。 • A. 偏差大小；B.偏差有无；C.偏差改变速
度；D.偏差正负 • 若控制器百分比增益为5, 则百分比带为＿
＿ • A. 5%；B. 10%； C.20% ；D.50% • 积分作用是消除＿＿ • A. 残余偏差；B. 余差；C.静差；D.动差 • 微分是＿＿。 • A. 粗调；B. 细调；C. 超前调；D.滞后调
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• 解: • ΔU0=2-1.5=0.5V;ΔUi=0.1V • K=ΔU0/ΔUi=0.5/0.1=5 • δ=(1/K)*100%=20% • (2.5-2)=[(4.5-2)/(5-0)] ×(Ti-0) • TI=1分 • TD=0
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• 2-4控制器含有ＰＩ动作规律，其百分比带 为５０％，积分时间为１分钟。起初，测 量、给定和输出都在５０％，当测量改变 至５５％，输出改变多少？ １分钟后改变 多少？ １分钟后改变到多少？ （假设控制 器处于正作用）。（10%；10%；70%）
k c
T
3
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1
I
2 0.5
t
3 1
4 3 1
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I
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0.5
2
t
4 3
8
4
2 4
3
0
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• 2-10 若PID控制器Kc=2,TI=12s,TD=120s, 稳态时u(t)输出为40%。t=0时施加3%偏差 阶跃信号, 试分别写出在该阶跃信号作用下 百分比、积分、微分输出表示式, 并计算 t=12s时u(t)值。
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• 2-6水箱水位控制如图所表示，试画出方框 图，阐明被控量、给定值、控制对象、内 扰、外扰、操作变量指是哪些物理量和设 备，调整过程结束后水位是否有静差？
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• 被控量: H；控制对象: 水箱；给定值: H0； 内扰: 引起q1改变进水压力；外扰: q2；操 作变量: q1。
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• 2-12已知Kc=2,TI=0.5min,若偏差e(t)改变
波形如图所表示, 当PID控制器分别为P、I、
PI功效时, 试大体画出输出△u（t）p、
△u（t）I 、 △u（t）PI曲线。
设u(t )
K C
e(t)
1 T
I
t
e(t)dt
0
T D
de(t ) dt
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• 试分别定性画出P、PI、PD.PID调整器阶 跃响应曲线和PD调整器斜坡响应曲线，并 标出百分比增益、积分时间、微分时间。
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• 试画出非线性误差特性示意图, 并写出计算 式。
• 试画出变差特性示意图, 并写出计算式。 • 试画出重复特性示意图, 并写出计算式。 • 试写出MTBF计算式, 并阐明式中各符号含
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• 2-9已知Kc=2,TI=0.5min,若偏差e(t)改变波
形如图所表示, 当PID控制器分别为P、I、
PI功效时, 试大体画出输出△u（t）p、
△u（t）I 、 △u（t）PI曲线。
（设 ）。 u(t)
KC
e(t)
1 TI
t
e(t)dt TD
0
de(t)
dt
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ut I
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• ＿ ＿是依据扰动大小和方向产生相应调整 作用。
• 前馈是依据扰动进行调整, 因此源自整＿ ＿。 • 反馈是依据偏差进行调整, 因此调整＿ ＿。 • 前馈调整不存在系统＿ ＿ ＿问题。 • ＿ ＿ ＿组态就是把标签号、输出形式、阻
尼时间、工程单位、上下限等数据测量写 到存储器中。
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• 控制器组态就是向＿ ＿ ＿中增长、修改和 删除功效块操作。
4% 2 120 0 0
utPID utP utI utD
8% 6.7% 0] 14.7%
utPID 50% utPID
50% 14.7% 35.3%
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• 2-15一台气动百分比压力调整器，测量范 围为0～100千帕。当测量值改变为10千帕， 调整器百分比带为40%，试求: ①百分比增 益；②测量值改变百分数；③调整器输出 改变百分数；④调整器输出改变多少千帕 （设输出气压改变范围为20 ～100千帕）； ⑤调整器输出改变到多少千帕。
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• 解: 依据响应曲线， • 偏差E=55%-50%=5% • δ=50% • K = 1/δ=2 • 百分比输出(改变值） yp =k(x-sv)=2×5%=10% • 积分输出
k1
1
y i
T
( x sv)dt
0
2 5% t
0
10%
i
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• 输出改变10% • y=50%+10%+10%=70% • 一分钟后改变到70%
义。
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• 参数整定找最佳, 从小到大顺序查。 先是百分比后积分, 最后再把微分加。 曲线振荡很频繁, 百分比度盘要放大。 曲线漂浮绕大弯, 百分比度盘往小扳。 曲线偏离回复慢, 积分时间往下降。 曲线波动周期长, 积分时间再加长。
• 曲线振荡频率快, 先把微分降下来。 • 动差大来波动慢, 微分时间应加长。 • 抱负曲线两个波, 前高后低四比一。 • 一看二调多分析, 调整质量不会低。
号作用下百分比、积分、微分输出表示式，并计 算t=10s时: ①百分比输出；②积分输出；③微分 输出；④百分比+积分+微分输出； ⑤PID控制器 输出。
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K C
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1 T
I
t
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de(t ) dt
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2
4% S
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Es
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u(t) P L1 K C E(s)
2
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