化工仪表及自动化答案(第五版终极版)

第一章自动控制系统基本概念

4.自动控制系统主要由哪些环节组成？

答：主要由测量与变送器、自动控制器、执行器、被控对象组成。

9.试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量？

答：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫被控对象。

生产过程中所要保持恒定的变量，在自动控制系统中称为被控变量。

工艺上希望保持的被控变量即给定值。

具体实现控制作用的变量叫做操纵变量。

12.什么是负反馈？负反馈在自动控制系统中有什么重要意义？

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。

11.图1-18所示试画方框图，并指出该系统的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被

被控对象：反应器被控变量：反应温度操纵变量：冷却水流量：干扰变量A、B的流量、温度。

13.结合11题，说明该温度控制系统是一个具有负反馈的闭环系统。

当被控变量反应温度上升后，反馈信号升高，经过比较使控制器的偏差信号e降低。此时，控制器将发出信号而使控制阀的开度变大，加大冷却水流量，从而使被控变量下降到S.P。所以该温度控制系统是一个具有反馈的闭环系统。

14.图1-18所示的温度控制系统中，如果由于进料温度升高使反应器内的温度超过给定值，试说明此时该控制系统的工作情况，此时系统是如何通过控制作用来克服干扰作用对被控制变量影响的？

当反应器的温度超过给定值时，温度控制器将比较的偏差经过控制运算后，输出控制信号使冷却水阀门开度增大，从而增大冷却水流量，使反应器内的温度降下来。这样便可以通过控制作用克服干扰作用对被控变量的影响。

15.按给定值形式不同，自动控制系统可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。

18.什么是自动控制系统的过渡过程？它有哪几种基本形式？

系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程，称为系统的过渡过程。

非周期衰减过程、衰减振荡过程、等幅振荡过程、发散振荡过程。

20.自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标有哪些？影响这些品质指标的因素是什么？

答：自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标有最大偏差、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期或频率。

影响因素有被控对象的额性质，自动化装置的选择和调整。

第二章 过程特征及数学模型

8.反应对象特性的参数有哪些？各有什么物理意义？他们对自动控制系统有什么影响？

描述对象特性的参数有放大系数K 、时间常数T 、滞后时间г

物理意义：K ：反应的是对象处于稳定状态下的输出变化量和输入变化量之间的关系。

T ：系统在受到阶跃输入作用后输出达到稳定值的63.2%所需时间

系统受到输入作用后，输出保持初始速度变化，达到稳定值所需时间。

г：是纯滞后时间гo 和容量滞后гc 的总和

纯滞后一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间引起的。

容量滞后一般是因为物料或能量的传递需要通过一定阻力而引起的。

影响：对于控制通道。K 大，操纵变量的变化对被控变量的影响就大，即控制作用对扰动的补

偿能力强，余差也小；K 小，控制作用的影响不显著，被控变量变化缓慢，但K 太大，会使控

制作用对被控变量的影响国强，使系统稳定性下降在相同的控制作用下，时间常数T 大，则被

控变量的变化比较缓慢，但过渡过程时间较长。若T 小，则被控变量变化速度块，T 太大或太

小，在控制上都将存在一定困难，因此需根据实际情况适中考虑。

由于г的存在使控制作用总是落后于被控变量的变化，造成被控变量的最大偏差增大，

控制质量下降。因此，应尽量减小滞后时间г。

对于扰动通道，K 大对控制不利，会使最大偏差增大，K 小，对控制变量不会产生多大

影响。

T 大扰动作用比较平缓，被控变量变化较平稳，对象较易控制纯滞后不影响控制系统的

品质，容量滞后的存在，使阶跃扰动的影响趋于缓和，被控变量的变化相应也缓和一些。因此，

对系统有利。

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г是对象的动态特征？

在稳定状态时，对象一定的输入就对应着一定的输出。这种特性称为对象的静态特征，而K

在数值上等于对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比，所以放大系数是对象静态特

性。时间常数T 和滞后时间г都描述的是达到稳态值前的过程，故是对象的动态特性。

第三章 检测仪表与传感

3.何谓仪表的相对百分误差和允许的相对百分误差？

答：相对百分误差是指绝对误差中的最大值Δmax 与仪表量程的百分比。

%100max ⨯-∆=测量范围下限值测量范围上限值δ

允许的相对百分误差是仪表在规定的正常情况下允许的相对误差的最大值。

%100⨯-±=测量范围下限值测量范围上限值差值仪表允许的最大绝对误允δ

4.何谓仪表的精度等级？

答：将仪表的允许相对百分误差去掉“±”号及“％”号，便可以用来确定仪表的精确度等级。

目前常用的精确度等级有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0

等。

11.弹簧管压力计的测压原理是什么？

答：它的测压原理是将被测压力通入弹簧管后，由于弹簧管的变形使其自由端发生位移，放大

后就可以由指针在仪表盘上指示出相应的压力值。

14.应片式压力计与电阻式压力计各采用什么测压元件？

答：应片式压力计：电阻应变片