化工仪表及自动化

化工仪表及自动化——简答题详解第一章3.闭环控制系统和开环控制系统有什么不同？答：闭环控制系统是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。

从信号传递关系上看，构成了一个闭合回路。

开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制。

从信号传递关系上看，未构成闭合回路。

4.自动控制系统主要有哪些环节组成？答：自动控制系统主要有三个环节组成：检测、运算、执行10.什么是干扰作用？什么是控制作用？是说明两者关系。

答：干扰作用是指除操纵变量以外的各种因素引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是通过对被控变量的测量得到测量值，使其与给定值比较，得出偏差信号。

两者关系是控制作用的一部分职能就是减小或消除干扰对被控变量的影响。

12.什么是负反馈？负反馈在自动控制系统中的重要意义？答：系统的输出变量是被控变量，但是它经过测量元件和变送器后，又返回到系统的输入端，能够使原来的信号减弱的做法叫做负反馈。

负反馈在自动控制系统中的重要意义是当被控变量，y受到干扰的影响而升高时，只有负反馈才能使反馈信号升高，经过比较到控制器去的偏差信号将降低，此时控制器将发出信号而使控制阀的开度发生变化，变化的方向为负，从而使被控变量下降回到给定值，这样就达到了控制的目的。

第二章2.何谓对象的数学建模？静态数学模型与动态数学模型有什么区别？答：对象的数学模型指对象特性的数学描述。

静态数学模型：描述的是对象在静态时的输入量与输出量之间的关系；动态数学模型：描述的是对象在输入量改变以后输出量的变化情况。

4.建立对象的数学模型有哪两类主要方法？答：机理建模、实验建模。

9.为什么说放大系数K是对象的静态特性？而时间常数T和滞后时间τ是对象的动态特性？答:放大系数K反映的是：对象处于稳定状态下的输出和输人之间的关系。

时间常数T 是指：当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始速度变化，达到新的稳态值所需的时间滞后时间τ是指：对象在受到输入作用后，被控变量不能立即而迅速地变化这种现象的参数。

11.已知一个对象特性具有纯滞后的一阶特性，其时间常数为5，放大系数为10，纯滞后时间为2，试写出描述该对象特性的一阶微分方程式。

第三章1.什么叫测量过程？答：测量过程实际上都是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。

2.何谓测量误差？测量误差的表示方法？各是什么意义？答：（1）测量误差：由仪表读的被测值与测量值之间，总是存在一定的差距（2）表示方法：绝对误差和相对误差绝对误差：指仪表指示值和被测量的真值之间的差值，∆=x-x0。

相对误差：某一点的绝对误差与标准表在这一点的指示值x0之比，y=∆/x0。

4.何谓仪表的精度等级？答：仪表的精确度简称精度，是用来表示仪表测量结果的可靠程度。

将仪表的允许相对误差去掉±号及%号，便可以用来确定仪表的精度等级。

20.某压力表的测量范围为0～1MPa ，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0.5MPa 时，标准压力计上读数为0.508MPa ，试问被校压力表在这一点是否符合1级精度，为什么?解 压力表允许的最大绝对误差为∆max =1.0MPa ⨯1.0%=0.01MPa在校验点0.5MPa 处，绝对误差为∆=0.5-0.508=-0.008(MPa)该校验点的测量误差为%57.1%100508.0008.0-=⨯-=δ故该校验点不符合1.0级精度。

50.什么是液位测量时的零点迁移问题?怎样进行迁移?其实质是什么?答：（1）当被测液位为零时，将差压变送器输出零点所对应的输入差压由零迁移到某一不为零的数值，称为液位测量时的零点迁移。

（2）采用零点迁移的办法就能达到目的，调节仪表上的迁移弹簧，抵消固定压差的作用。

（3）实质：零点迁移实质就是改变变送器零点，改变测量范围的上、下限，相当于测量范围的平移，而不改变量程的大小。

74.什么是软测量技术？答：软测量技术也称为软仪表技术。

概括地讲，就是利用易测过程变量（辅助变量），依据这些易测过程变量与难以直接测量的待测过程变量（主导变量）之间的数学关系（软测量模型），通过各种数学计算和估计方法，实现对待测过程变量的测量。

75.现代传感技术发展的显著特征是什么？答：现代传感器技术发展的显著特征：研究新材料，开发利用新功能，使传感器多功能化、微型化、集成化、数字化、智能化。

第四章1.什么是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？答：所谓控制规律是控制器的输出信号P与输入信号e之间的关系。

P=f(e)基本控制规律有：位式控制、比例控制、积分控制、微分控制3.比例控制规律是怎样的？什么是比例控制的余差？为什么比例控制会产生余差？答：（1）规律是：控制器的输出信号p与其输入信号e成正比。

（2）控制过程结束后，新稳态值与给定值之间的差值就叫余差。

（3)由比例控制本身的特性所决定的。

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。

8.什么是积分时间T i？积分时间对控制过程的影响。

答：（1）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T i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。

13.电动控制器DDZ-Ⅲ型有何特点？答：（1）采用国际电工委员会（IEC）推荐的统一标准信号（2）广泛采集运算放大器电路，可靠性提高，维修工作量减小（3）Ⅲ型仪表统一由电源供给24VDC电源，并有蓄电池作为备用电源（4）结构合理，与之Ⅱ型有许多先进之处16.什么叫控制器的无扰动转换？答：系统运行中出现工况异常时，需要重自动切向手动，在切换的瞬间，应保持控制器的输出不变，才能使执行器的位置在切换过程中不至于突变，不会对生产过程引起附加的扰动，这就是无扰动切换。

第五章1.气动执行器主要由哪两部分组成？各起什么作用？答：执行机构和控制机构。

执行机构是执行器的推动装置，它按控制信号压力的大小产生相应的推力，推动控制机构动作，所以它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置。

控制机构是执行器的控制部分，它直接与被控介质接触，控制流体的流量，所以它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置。

2.试问控制阀的结构有哪些主要类型？各使用在什么场合？答：（1）直通单座控制阀：一般适用于小口径、低压差的场合。

（2）直通双座控制阀：适用于压差较大，允许较大泄露量的场合。

（3）角形控制阀：适用于现场管道要求直角连接，介质为高黏度、高压差和含有少量悬浮物和固体颗粒状的场合。

（4）三通控制阀：适用于配比控制盒旁路控制。

（5）隔膜控制阀：适用于强酸、强碱、强腐蚀性介质的控制，也能用于高黏度及悬浮颗粒状介质的控制。

（6）蝶阀：适用于大口径、大流量、低压差的场合，也适用于含少量纤维或悬浮颗粒状介质的控制。

（7）球阀：适用于高黏度和污秽介质的控制。

（8）凸轮挠曲阀：适用于高黏度或带有悬浮物的介质流量控制。

（9）笼式阀：特别适用于要求低噪声及压差较大的场合，但不适合高温、高黏度及含有固体颗粒的流体。

6.什么叫控制阀的工作流量特性？答：在实际生产中，控制阀的前后压差总是变化的，这时的流量特性称为工作流量特性。

7.什么叫控制阀的可调范围？在串、并联管道中可调范围为什么会变化？答：控制阀所能控制的最大流量Qmax与最小流量Qmin的比值称为控制阀的可调范围。

由于分压和分流的作用，都会使可调范围变小。

11.什么叫气动执行器的气开式和气关式？其选择原则是什么？答：有压力信号时阀关、无信号压力时阀开的为气关式，反之，为气开式。

考虑原则是：信号压力中断时，应保证设备和操作人员的安全。

如果阀处于打开位置危害性小，则应选择气关式，以使气源系统发生故障，气源中断时，阀门能自动打开，保证安全。

14.试述电气转换器的用途与工作原理？答：电-气转换器是将电信号转换为相应的气信号的一种装置。

在控制系统中，如果所使用的控制器是电动控制器，但所选择的执行器为气动执行器，。

这时就需要采用电-气转换器，先将控制器的输出电信号转换为相应的气信号，才能为气动执行器所接受。

电-气转换器是接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人电流信号的一一对应关系。

第六章1.简单控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：简单控制系统由检测变送装置、控制器、执行器及被控对象组成。

检测变送装置的作用：检测被控变量的数值并将其转换为一种特定输出信号。

控制器的作用：接受检测装置送来的信号，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，以达到控制被控变量的目的。

被控对象是指需要控制其工艺参数的生产设备或装置。

4、什么叫直接参数和间接参数？各使用在什么场合？答：如果被控变量本身就是需要控制的工艺指标，则称为直接参数；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，称为间接参数。

在控制系统设计时，尽量采用直接参数控制，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，才考虑采用间接参数控制。

5、被控变量的选择原则是什么？答：（1）被控变量应能代表一定的工艺操作指标或是反映工艺操作状态重要变量；（2）被控变量应是工艺生产过程中经常受到一些干扰影响而变化，因而需要频繁加以控制的变量；（3）被控变量应尽可能选择工艺生产过程的直接控制指标，当无法获得直接控制指标信号，或其测量或传送滞后很大时，可选择与直接控制指标有单值对应关系的间接控制指标；（4）被控变量应是能测量的，并具有较大灵敏度的变量；（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。

6、什么叫可控因素（变量）与不可控因素？当存在若干个可控因素时，应如何选择操纵变量才是比较合理的控制方案？答：工艺上允许加以控制的变量称为可控变量；否则称不可控变量。

当存在若干个可控因素时，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。

7、操纵变量的选择原则是什么?答：(1)操纵变量应是工艺上允许加以控制的可控变量(2)操纵变量应是对被控变量影响诸因素中比较灵敏的变量，即控制通道的放大系数要大一些，时间常数要小一些，纯滞后时间要尽量小(3)操纵变量的选择还应考虑工艺的合理性和生产的经济性。

11、被控对象、执行器、控制器的正、反作用各是怎样规定的？答：被控对象的正、反作用方向规定为：当操纵变量增加时，被控变量也增加的对象属于“正作用”的；反之，被控变量随操纵变量的增加而降低的对象属于“反作用”的。