控制仪表及装置复习要点及习题

概论思考题与习题

0-1 控制仪表与装置采用何种信号进行联络？电压信号传输和电流信号传输各有什么特点？使用在何种场合？

0-2 说明现场仪表与控制室仪表之间的信号传输及供电方式。0～10mA的直流电流信号能否用于两线制传输方式？为什么？

0-3 什么是本质安全型防爆仪表，如何构成本质安全防爆系统？

0-4 安全栅有哪几种？它们是如何实现本质安全防爆的？

第一章思考题与习题

1-1 说明P、PI、PD调节规律的特点以及这几种调节规律在控制系统中的作用。

1-2 调节器输入一阶跃信号，作用一段时间后突然消失。在上述情况下，分别画出P、PI、PD调节器的输出变化过程。如果输入一随时间线性增加的信号时，调节器的输出将作何变化？

1-3 如何用频率特性描述调节器的调节规律？分别画出PI、PD、PID的对数幅频特性。

1-4 什么是比例度、积分时间和微分时间？如何测定这些变量？

1-5 某P调节器的输入信号是4～20mA，输出信号为1～5Ｖ，当比例度δ=60%时，输入变化6mA所引起的输出变化量是多少？

1-6 说明积分增益和微分增益的物理意义。它们的大小对调节器的输出有什么影响？

1-7 什么是调节器的调节精度？实际PID调节器用于控制系统中，控制结果能否消除余差？为什么？

1-8 某PID调节器（正作用）输入、输出信号均为4～20mA，调节器的初始值I i=I0=4mA，δ=200%，T I=T D=2min，K D=10。在t=0时输入ΔI i=2mA的阶跃信号，分别求取t=12s 时：（1）PI工况下的输出值；（2）PD工况下的输出值。

1-9 PID调节器的构成方式有哪几种？各有什么特点？

1-10 基型调节器的输入电路为什么采用差动输入和电平移动的方式？偏差差动电平移动电路怎样消除导线电阻所引起的运算误差？

1-11 在基型调节器的PD电路中，如何保证开关S从“断”位置切至“通”位置时输出信号保持不变？

1-12 试分析基型调节器产生积分饱和现象的原因。若将调节器输出加以限幅，能否消除这一现象？为什么？应怎样解决？

1-13 基型调节器的输出电路（参照图1-20）中，已知R1=R2=KR=30kΩ，R f=250Ω，试通过计算说明该电路对运算放大器共模输入电压的要求及负载电阻的范围。

1-14 基型调节器如何保证“自动”→“软手操”、“软手操”（或硬手操）→“自动”无平衡、无扰动的切换？

1-15 积分反馈型限幅调节器和PI-P调节器是如何防止积分饱和的？

1-16 简述前馈调节器和非线性调节器的构成原理。

1-17 偏差报警单元为什么要设置U b和U c？简述其工作原理。

1-18 输出限幅单元是如何实现限幅的？电路中的二极管起什么作用？

第二章思考题与习题

2-1 变送器在总体结构上采用何种方法使输入信号与输出信号之间保持线性关系？

2-2 何谓量程调整、零点调整合零点迁移，试举一例说明。

2-3 简述力平衡式差压变送器的结构和动作过程，并说明零点调整合零点迁移的方法。

2-4 力平衡式差压变送器是如何实现量程调整的？试分析矢量机构工作原理。

2-5 说明位移检测放大器的构成。该放大器如何将位移信号转换成输出电流的？

2-6 以差压变送器为例说明“两线制”仪表的特点。

2-7 说明电容式差压变送器的特点及构成原理。

2-8 电容式差压变送器如何实现差压-电容和电容-电流的转换？试分析测量部件和各部分电路的作用。

2-9 电容式差压变送器如何进行零点和量程调整？

2-10 简述扩散硅差压变送器的工作原理。

2-11 用差压变送器测量流量，流量范围为0～16m3/h。当流量为12m3/h时，问变送器的输出电流是多少？

2-12 简述四线制温度变送器和两线制温度变送器的构成原理。

2-13 四线制温度变送器为何采用隔离式供电和隔离输出线路？在电路上是如何实现的？2-14 四线制和两线制热电偶温度变送器是用何种方法实现冷端温度补偿的？这两种变送器如何实现量程和零点调整？

2-15 四线制温度变送器是如何使输出信号和被测温度之间呈线性关系的？简述热电偶温度变送器和热电阻温度变送器的线性化原理。

2-16 说明电/气转换器的结构和动作过程。

第三章思考题与习题

3-1 试述矩形脉冲调宽调高式乘除器的构成原理。乘法电路的乘法关系是指哪两个量相乘？

3-2 为什么乘除器采用U0=(U i1-1)(U i2+K2)/(U i3+K3)+1这样的运算关系？

3-3 乘除器中U i1和U i2的输入电路问什么设计的不一样？能否用一样的线路？

3-4 自激振荡时间分割器的作用是什么？说明它的工作过程和起振条件。

3-5 试将乘除器中的输出电路与调节器中的电路作一比较。

3-6 开方器主要用于何种场合？用乘除器代替开方器行不行？

3-7 开方器与乘除器在构成原理上有何异同之处？说明开方器的实现方法。

3-8 开方器中为何设置小信号切除电路？试分析该电路工作原理？

3-9 试述电动执行机构的构成原理，伺服电动机的转向和位置与输入信号有什么关系？

3-10 伺服放大器有哪些部分组成？它是如何起放大作用的？

3-11 试分析减速器中行星齿轮传动机构的原理，它有什么特点？

3-12 试述位置发送器的工作原理。

3-13 气动执行机构有哪几种？各有什么特点？

3-14 阀门定位器应用在什么场合？简述气动及电/气阀门定位器的动作过程。

3-15 何谓调节阀的可调比和流量特性？理想情况下和工作情况下的特性有何不同？

3-16 选择气动执行器作用方式（气开或气关）的依据是什么？

3-17 如何选择调节阀的流量特性？

3-18 说明s值的物理意义和合理的取值范围。

3-19 如何计算调节阀的口径？

3-20 试画出用电动单元组合仪表构成一复杂控制系统的流程示意图（或方框图）及仪表接线图，并说明系统中变送器量程及比值器比值系数的计算方法。

第四章思考题与习题

4-1 可编程调节器具有哪些特点？试与模拟式调节器作一下比较。

4-2 说明可编程调节器的基本组成，调节器的硬件和软件各包括哪些部分？

4-3 工程上主要使用何种PID算式（位置式、增量型或是速度型算式）？它有什么优点？4-4 试举出几种PID基本算式的改进形式，它们各有什么特点？

4-5 试述KMM调节器的输入、输出电路的组成及A/D转换的实现方法。

4-6 KMM有哪些输入处理功能？如何实现气体流量信号的温度压力补偿？