工控机习题

第一章习题P17

•1-2何谓单元组合式控制仪表?它有哪些特点?

–答单元组合式控制仪表是根据控制系统各组成环节的不同功能和使用要求，将仪表做成能实现一定功能的独立仪表(称为单元) ，各个仪表之间用统一

的标准信号进行联系。

–其具有便于构成系统的优点，即根据不同的要求，可把各种单元进行不同的组合，组成各种简单的或复杂的检测或控制系统。

1-3单元组合式控制仪表有哪些单元?各有哪些功能?

答：八类：变送单元、调节单元、执行单元、转换单元、运算单元、显示单元、给定单元和辅助单元。

–变送单元：将各种被测参数，变换成相应的标准统一信号;

–调节单元：将测量信号与给定信号相减以得到偏差，然后对偏差信号按一定的控制规律进行运算，并产生相应的输出信号;

–执行单元：按照控制信号或手动操作信号，改变控制变量的大小;

–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;

–运算单元：将标准统一信号进行加、减、乘、除、开方、平方等运算;

–显示单元：对各种参数进行指示、记录、报警和积算;

–给定单元：输出标准统一信号;

–辅助单元：用于满足自动控制系统的各种特殊规定。

1-6什么是信号制?控制系统仪表之间采用何种连接方式最佳?为什么?

–答信号制即信号标准，是指仪表之间采用的传输信号的类型和数值。

–现场仪表与控制室仪表之间采用直流电流信号;控制室内部仪表之间采用直流电压信号。

其原因是:直流电流信号具有抑制干扰方便、对负载的要求简单和便于信号远距离传输等优点;直流电压信号具有便于信号分配、系统中仪表的拆离互不影响和控制室各仪表具有公共地等优点。

P17 1-7 防爆仪表与易燃易爆气体或蒸汽之间有何对应关系? ia IICT6和dIIBT3的含义是什么?

–答防爆仪表的分级与分组，与易燃易爆气体或蒸汽的分级和分组是相对应的。仪表的防爆级别和组别，就是指它所能适应的某种爆炸性气体混合物的

级别和组别。

–iaIICT6表示该仪表为E类本质安全型ia等级C级T6组，它适用于所有爆炸性气体或蒸汽的场合;

–dIIBT3表示该仪表为E类隔爆型B级T3组，它适用于级别和组别为IIAT1、IIA T2 ，IIA T3 ，IIBT1，IIBT2和IIBT3的爆炸性气体或蒸汽的场合。

P17 1-8怎样才能构成一个安全火花型防爆控制系统?

•答：构成安全火花型防爆控制系统需满足:

–在危险场所使用安全火花型防爆仪表;

–在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅;

–按照安全火花防爆的要求进行系统的安装和维护。

1-10仪表中常用到哪四种运算放大电路?各有哪些特点?

答：仪表中常用到反相端输入、同相端输入、对称差动输入和电压跟随器四种运算放大电路。

•反相端输入运算放大电路：输出电压与输入电压关系，特点：

–“虚地”：为反相端不接地，但对地电平为0；输入电阻约等于输入回路电阻；输入回路电流全部流经反馈回路。

•同相端输入运算放大电路：输出电压与输入电压关系，特点：

–同相端和反相端存在共模电压Uc=Ui，输入电阻等于运算放大器本身的共模输入电阻，其值很大。

•对称差动输入运算放大电路：输出电压与输入电压关系，特点：

–只放大差动信号，不放大共模信号，运算放大器输入端存在共模电压。

•电压跟随器：输出电压与输入电压相等;特点：

–输入电阻高，输出电阻低。

1-11单电源供电的运算放大电路有什么特点?

•答：运算放大器采用单电源供电后，只影响其本身的使用条件，而并不影响运算放大电路的运算关系和特性。

–运算放大器的使用条件主要指共模输入电压范围和输出电压范围。

–在单电源供电时，它们均是以直流电源的负端为基准。

–在单电源供电时，为了使得共模输入电压范围和输出电压范围满足要求，一般均采用电平移动的方法，即在运算放大器的同相输入端上另加一个电平移

动电压UB。

–所谓"不影响运算放大电路的运算关系"，指的是输入、输出信号均以UB为基准。

1-12为什么仪表的输入电路一般都采用图1-17所示形式的电路?其中采用UB的主要原因是什么?

•答：采用如图1-17所示电路的主要原因是:

–具有电平移动功能，即可以将以0v为基准的输入信号转换成以仪表内基准电平为基准的输出信号Uo;

–可以克服输入信号引线引入的共模干扰。

–UB为电平移动电压，用以保证运算放大器输入端电平在共模输入范围以内。

1-13 对于采用运算放大器构成的仪表，一般如何着手进行分析?

•答对于采用运算放大器构成的仪表，一般先把整个仪表线路分成一个个运算放大器电路单独地进行分析，最后再综合得到整机的特性。

2-2 什么是偏差、正偏差和负偏差?什么是正作用控制器和反作用控制器?如何实现控制器的正反作用?

•答：测量值与给定值之差叫做偏差。

–偏差大于0时称为正偏差，小于0时称为负偏差。

–偏差大于0，相应的输出信号变化量大于0，称为正作用控制器;反之，则为反作用控制器。

–控制器的正反作用是通过正反作用开关来选择的。

2-4

输出变化过程。如果控制器的输入为随时间线性增加的信

2-5何谓比例控制规律、积分控制规律和微分控制规律?它们各有哪些特点?

•比例控制规律是指控制器的输出与输入成比例关系。

–特点：控制作用迅速，有余差。

•积分控制规律是指控制器的输出与偏差对时间的积分成比例关系

–特点是:能消除余差和“慢慢来” (控制作用不及时)。

•微分控制规律是指控制器的输出与偏差变化的速度成正比

–特点是具有"超前"控制作用。

2-6、何谓比例增益、比例度、积分时间和微分时间?如何测定这些参数?

•比例增益Kp是比例控制规律的可调整参数。

–Kp反映了比例作用的强弱: Kp越大，比例作用越强，即在一定的输入量z下，控制器输出的变化量越大，控制作用越强;反之亦然。

–比例度δ是Kp的倒数，其定义为:控制器的输入变化量相对于输入信号范围，占相应的输出变化量相对于输出信号范围的百分数。

•测定方法

–比例增益、比例度：给比例控制器(若是PID控制器，TI置于∞，Td置于

0)加入一适当幅度的阶跃输入信号;控制器输出产生相应的变化;由比例度表

达式求得比例度，即可求得比例增益。

积分时间

•积分时间：在阶跃信号输入下，积分作用的输出变化到等于比例作用的输出所经历的时间就是积分时间TI。

•TI反映积分作用的强弱，TI越小，积分作用越强，即在一定的输入量Z及相等的时间条件下，控制器输出的变化量越大，控制作用越强;反之亦然。

•积分时间的测定方法是:给PI控制器(若是PID控制器，预先去除微分作用)加入一适当幅度的阶跃输入信号，记下由加入阶跃输入信号开始到积分作用的输出变化到等于比例作用的输出的时间t，t就是实际积分时间TI。

微分时间