自动控制系统主要有哪些环节组成
自动化考试题
⾃动化考试题答案1所谓⽣产过程⾃动化是指在⼯业⽣产过程中配置⼀些由仪表和机械装置所构成的⾃动化装置来代替部分⼈的直接劳动，使⽣产不同程度地⾃动地进⾏。
2. ⾃动控制系统的组成:测量元件及变送器：将某⼀物理量（如：液位、流量、压⼒、压差或温度等）转变成可利⽤信号。
（变送器）将该信号转变成标准信号。
调节器：根据变送器信号和⼯艺需求，算出偏差，经过某种运算发出控制信息。
执⾏器：根据调节器的控制信息，改变阀门开度。
调节对象3 1、被控变量：⼯艺上所要求控制的参数，如液位。
2、设定值：⼯艺上所要求的被控变量的规定值或所对应的信号。
3、操纵变量：为使被控变量保持在设定值范围内所要调节的参数，如出液量。
4、扰动：影响被控变量使之偏离设定值的因素，如进液量。
5、偏差：设定值与测量值之差。
4按设定值的变化分类(最常见) ：定值调节系统、随动调节系统、程序控制调节系统定值调节系统：设定值恒定的调节系统。
随动调节系统：设定值不断变化，⽽且这种变化是随机的，⼜称⾃动跟踪系统。
程序控制系统：设定值按⼀定的时间函数变化。
⼜称顺序控制系统。
5过渡过程：是系统从⼀个平衡状态过渡到另⼀个平衡状态的过程，也是调节作⽤不断克服⼲扰作⽤影响的过程。
6过渡过程的⼏种形式:发散振荡过程、单调发散过程、等幅振荡过程、衰减振荡过程、单调衰减过程7过渡过程的品质指标衰减⽐;;最⼤偏差;;余差;;回复时间;;振荡周期和振荡频率88、图1所⽰为⼀⾃⼒式贮槽⽔位控制系统。
(1)指出系统中被控对象、被控变量、操纵变量是什么?(2)试画出该系统的⽅块图。
(3)试分析当出⽔量突然增⼤时，该系统如何实现⽔位控制的?9、某发酵过程⼯艺规定操作温度为(40⼟2)℃。
考虑到发酵效果，控制过程中温度偏离给定值最⼤不能超过6℃。
现设计⼀定值控制系统，在阶跃扰动作⽤下的过渡过程曲线如图4所⽰。
试确定该系统的最⼤偏差、衰减⽐、余差、过渡时间(按被控变量进⼊⼟2％新稳态值即达到稳定来确定)和振荡周期等过渡过程指标，并回答该系统能否满⾜⼯艺要求?10.什么是被控对象特性？11、求取对象的数学模型的⼀般步骤是什么？机理建模步骤1、确定输⼊、输出2、根据内在机理，确定⽀配输⼊参数和输出参数的内部关系的规律3、消去中间变量，得到只有输⼊和输出的微分⽅程式。
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控变量的干扰是什么被控对象：反应器冷却水流量：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;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%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着,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δ4.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,,,,,,,,,,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：电阻应变片电阻式压力计：单晶硅片15.电容式压力传感器的工作原理有何特点答:它的工作原理是将弹簧管的位移转换成电容量的变化,将被测膜片作为电容器的可动极板,与固定极板组成可变电容器;当被测压力改变时由于被测膜片的弹性变形产生位移,改变两极板之间的距离;造成电容量的变化;特点：结构紧凑,灵敏度高,过载能力大,重量轻,使用方便;26.压力计安装要注意什么问题答：①压力计应安装在易观察和检修的地方;②安装地点应力求避免振动和高温影响;③测量蒸汽压力时,应加装凝液管,以防止高温蒸汽直接与测压元件接触,对于有腐蚀性介质的压力测量,应加装有中性介质的隔离罐;④压力计的连接处,应根据被测压力的高低和介质性质,选择适当的材料,作为密封垫片,以防泄漏;⑤当被测压力较小,而压力计与取压口又不在同一高度时,对由此高度而引起的测量误差应按Δp＝±Hρg进行修正;⑥为安全起见,测量高压的压力计除选用有通气孔的外,安装时表壳应向墙壁或无人通过之处,以防发生意外;29.试述化工生产中测量流量的意义答：在化工生产中,测量流量,以便为生产操作和控制提供依据,使产过程达到优质高产和安全生产以及进行经济核算所必需的一个重要参数;30.试述差压式流量计的测压原理,影响因素答：它的测压原理是基于流体流动的节流原理,利用流体经过节流装置产生的压力差来实现流量测量的,当流体流经节流件时,会发生流速的改变,便会产生差压,在一定条件下,流量与节流件前后的差压有一定的单位对应关系;影响因素;1节流装置安装不正确；2倒压管安装不正确或出现堵塞、渗漏等现象；3差压计安装或使用不正确；4板孔入口边缘的磨损；5被测流体工作状态的变动;35.转子流量计的工作原理答:它的工作原理是流体流过环系的时候,节流作用使浮子上下表面产生压力差形成上升力,它与浮力合力使浮子向上运动,当上升力与浮子本体重量相等的时候,浮子平衡在一个位置,浮子平衡高度与流体流量的对应关系,这个高度代表流量的大小;40．椭圆齿轮流量计的特点是什么答：椭圆齿轮流量计的特点是：测量精度高、对流体黏度变化不敏感,特别适用于测量高黏度的流体流量,但要求被测介质干净,不含固体颗粒,一般不宜在高温或低温下使用;44.质量流量计有那两大类答：一种是直接式质量流量计,即直接测量流体的质量流量；另一种是间接式或推倒式质量流量计,这类质量流量计是利用体积流量计和密度计组合来测量质量流量的;59.常用的热电偶有哪几种所配用的补偿导线是啥说明使用补偿导线注意那几点为啥使用补偿导线答：铂铑30-铂铑6热电偶、铂铑10-铂热电偶、镍铬-镍硅热电偶、镍铬-考铜热电偶、铜-康铜热电偶；所配用的补偿导线是铜-镍铜；注意：1补偿导线与热电偶型号匹配；2正负极对应,不能接反；3新冷端温度恒定,原冷端和新冷端温度在0-100摄氏度范围内; 原因：由热电偶测温原理知道,只有热电偶冷端温度恒定时热电势才是被测温度的单值函数,但由于热电偶的工作端和冷端离的很近,而且冷端暴露在空间,容易受到周围环境温度的影响,所以很难保持冷端温度恒定,当然可以做的热电偶很长,但消耗过多金属材料,太浪费,解决这个问题的方法是使用一种专用导线称“补偿导线”;60.用热电偶测温时,为啥进行冷端补偿补偿方法有哪几种答：采用补偿导线后,把冷端从高温或不稳定的地方延伸到低温关系稳定的操作室中,由于操作室的温度一般高于0摄氏度,故冷端温度还是不能保持0摄氏度恒定,由于工业上常用的热电偶冷端温度均为0度,同时所用仪表也是按照这种关系配套的,因此计算结果还是有很大误差的,因此必须对其修正,保证冷端温度0度恒定;即冷端温度补偿;方法：1冷端温度保持0度恒定的方法；2冷端温度修正方法；3校正仪表零点法；4补偿电桥法；5补偿热电偶法;62.用热电偶测温时,为什么要进行冷端补偿其冷端补偿的方法有哪几种答：采用补偿导线后,把热电偶的冷端从温度较高和不稳定的地方,延伸到温度较低和比较稳定的操作室内,但冷端温度还不是0℃;而工业上常用的各种热电偶的温度-热电势关系曲线是冷端温度保持为0℃的情况下得到的,与它配套的使用的仪表也是根据这一曲线进行刻度的,由于操作室的温度变化而变化,这样测量结果就会产生误差;因此,要进行冷端补偿;补偿方法：1冷端温度保持为0℃的方法2冷端温度修正方法3校正仪表零点法4补偿电桥法5补偿热电偶法65.试述热电阻测温原理常用热电阻种类R0各为多少答：利用金属材料的电阻随温度的改变而改变的特性测温的;常用的热电阻有铂电阻和铜电阻 Pt50 Pt100 Cu50 Cu100 R0=50、100第四章自动控制仪表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：所谓控制器的控制规律是指控制器的输出信号P与输入偏差信号e之间的关系,即p=fe=fz-x 式中,Z为测量值信号；x为给定值信号；f为某种函数关系;常用的控制规律有位式控制,比例控制P,积分控制I,微分控制D,以及它们的组合控制规律,例PI,PD,PID等;3．比例控制规律是怎样的答：控制器的控制规律是指控制器的输出信号与输入信号之间的关系,即p=Kpe,式中,Kp 为比例放大系数;4.何谓比例控制器的比例度所谓比例度就是指控制器输入的变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数;6.比例控制器的比例度对控制过程有什么影响选择比例度时要注意什么问题比例度δ和放大倍数Kp都能表示比例控制器控制作用的强弱;只不过Kp越大,表示控制作用越强,而δ越大,表示控制作用越弱;7．试写出积分控制规律的数学表达式;为什么积分控制能消除余差答：表达式为KI∫edt P为输出变化量,e为输入偏差,KI为积分速度;因为有偏差存在时,输出信号将随时间增长或减小;当偏差为零时,输出才停止变化而稳定在某一值上,所以积分控制能消除余差;8.什么是积分时间Ti试述积分时间对控制过程的影响;积分时间是积分速度的倒数Ti=1/Ki积分时间Ti越短,Ki越大,积分作用越强,过渡时间越短,因而易于消除余差；反之亦然;10.理想微分控制规律的数学表达式是什么为什么微分控制规律不能单独使用P=Tdde/dt微分控制规律的输出不能反映偏差的大小,假如偏差固定,即使数值很大,微分作用也没有输出,因而控制结果不能消除偏差,所以不能单独使用这种控制器;11.试写出比例积分微分PID三作用控制规律的数学表达式;p=Kpe+1/Ti∫edt+ Tdde/dt12.试分析比例、几份、微分控制规律各自的特点;比例控制规律：反应快,控制及时；当系统的负荷改变时,控制结果有余差；积分控制规律：控制缓慢,但能消除余差；微分控制规律：有一定的超前控制作用,能抑制系统的振荡,增强稳定性;第五章执行器1.气动执行器主要由哪些部分组成各起什么作用答：气动执行器主要由执行机构和控制结构两部分组成;执行机构的作用：是执行器的推动装置,它根据控制信号由控制器发出压力的大小产生相应的推力,,推动控制结构动作,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：是指控制阀,它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;4.常用的控制阀理想流量特性有哪些1直线流量特性2等百分比对数流量特性3抛物线流量特性4快开特性11.什么叫气动执行器的起开式与气关式其选择原则是什么随着送往执行器的气压信号的增加,阀逐渐打开的称为气开式,反之称为气关式;气开、气关式的选择主要由工艺生产上安全条件决定的,一般来讲,阀全开时,生产过程或设备比较危险的选择气开式；阀全关时,生产过程或设备比较危险的选择气关式;13.什么是控制阀的流量系数Kv控制阀的流量系数Kv的定义为：当阀的两端压差为100kPa,流体密度为1g/立方厘米,阀全开时,流经控制阀的流体流量以立方米/h表示;第六章简单控制系统4.什么叫直接控制指标和间接控制指标各用在什么场合答：直接控制指标：被控变量本身是需要控制的工艺指标;间接控制指标：工艺中本应作为被控变量的量缺乏获取信号的检测手段,或虽然能测,但信号微弱或滞后很大,这时选取与指标有对应关系的另一变量;尽量采用直接控制指标,只有被控变量无法直测才考虑间接指标;5.被控变量选择原则是什么答：1被控变量应代表一定化工工艺操作指示;2是工艺生产过程中经常变化,要因而频繁控制的变量（3）考虑和理性,常选择温度作为被控变量;（4）被控变量应可测量,具有较大灵敏度（5）被控变量是单独控制的（6）应考虑工艺的合理性与经济性7.操纵变量的选择原则是什么操纵变量的选择原则（1）操纵变量应是可控的,即工艺上允许调节的变量;（2）操纵变量能克服其他干扰来平衡被控变量;3操纵变量一般应比其他干扰对被控变量的影响更加灵敏,为此应通过合理选择操纵变量,使控制通道的放大系统适当大,时间常数适当小不宜过小,否则引起振荡;纯滞后时间尽量小,为使其他干扰对被控变量的影响减小,并使干扰通道的放大系数尽可能小,时间常数尽可能大;4在选择操纵变量时,除了从自动化角度考虑外,还要考虑工艺的合理性和经济性;9.比例控制器,比例积分控制器,比例微分控制器的特点分别是什么各适用于什么场合答：比例控制器特点：输出信号与输入信号成比例;适用于对象控制通道滞后较小,负荷变压不大,对控制器要求不高的场合;比例积分控制特点：输出信号与输入信号成比例,并与输入信号对时间积分成比例;适用于对象滞后较小,负荷变化不大,控制结果不允许有余差存在的系统;比例积分微分控制器：在比例积分基础上加上微分作用;适用于对象容量滞后较大,负荷变化大,控制质量要求较高系统;11.被控对象、执行器、控制器的正反作用各是怎样规定答：被控对象的正反作用随具体对象的不同而各不相同;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;执行器的作用方向取决于是气开阀还是气关阀;当控制器输出信号增加时,气开阀的开度增加,因而流过阀的流体流量也增加,故气开阀的开度“正”方向;反之,由于当气关阀接受的信号增加时,流过阀的流体流量反而减少,所以是“反”方向;控制器的作用方向是这样规定的：当给定值不变,被控变量测定值增加时,控制器的输出也增加,称为“正作用”;或者当测量值不变,给定值减少时,控制器的输出增加的称为“正作用”方向;反之,如果测量值增加或给定值减小时,控制器的输出减少的称为“反作用”;15．控制器参数整定的任务是什么工程上常用的控制器参数整定有哪几种方法控制器参数整定的任务是：根据已定的控制方案来确定控制器的最佳参数包括比例度δ、积分时间Ti、微分时间Td以便使系统能获得好的控制质量;常用方法有：临界比例度法、衰减曲线法和经验凑试法;21.经验凑试法整定控制器参数的关键是什么经验凑试法的关键是“看曲线、调参数”;因此要采用这种方法整定控制器参数必须先弄清控制器参数变化对过渡过程曲线的影响关系;第七章复杂控制系统1.什么叫串级控制画出一般串级控制系统的典型方块图;串级控制系统是由其结构上的特征而得名的,它是由主、副两个控制器串联工作的;主控制器的输出作为副控制器的给定值,副控制器的输出去操纵控制阀,以实现对主变量的定制控制;3.串级控制系统中的主、副变量应如何选择主变量的选择原则与简单控制系统中被控变量的选择原则是一样的;副变量的选择原则是：（1）主副变量间应有一定的内在联系,副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的变化;（2）通过对副变量的选择,使所构成的副回路能包含系统的主要干扰;（3）在可能的情况下,应使副回路中包含更多的干扰,但副变量又不能离主变量太近; （4）副变量的选择应考虑到主副对象时间常数的匹配以防“共振”的发生;4.为什么说串级控制系统中的主回路是定制控制系统,而副回路是随动控制系统串级控制系统的目的是为了更好的稳定主变量,使之等于给定值,而主变量就是主回路的输出,所以说主回路是定制控制系统,副回路的输出时副变量,副回路的给定值时主控制器的输出,所以在串级控制系统中,副变量不是要求不变的,而是要求随主控制器的输出变化而变化;因此是一个随动的控制系统;6.为什么在一般情况下,串级控制系统中的主控制器应选择PI或PID作用的,而副控制器选择P作用的串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量,对主变量要求较高,一般不允许有余差,所以主控制器一般选择比例积分控制规律当对象滞后较大时也可引入适当的微分作用;串级控制系统中对副变量的要求不严,在控制过程中,副变量是不断跟主控制器的输出变化而变化的,所以副控制器一般采用比例控制规律就行了,必要时引入适当的积分作用,而微分作用一般是不需要的;8.均匀控制系统的目的和特点是什么均匀控制系统的目的是为了解决前后工序的供求矛盾,使两个变量之间能够互相兼顾和协调操作;均匀控制系统的特点是其控制结果不像其他控制那样,不是为了使控制变量保持不变,而是使两个相互联系的变量都在允许的范围内缓慢地变化;11.什么叫比值控制系统实现两个或两个以上的参数符合一定比例关系的控制系统,称为比值控制系统;通常为流量壁纸控制系统;用来保持两种物料的流量保持一定的比值关系;比值控制系统主要有开环比值控制系统,单闭环比值控制系统;双闭环比值控制系统,变比值控制系统几种方案;16.前馈控制系统有什么特点前馈控制有哪几种形式前馈控制系统的主要特点有：（1）前馈控制是基于不变性原理工作的,比反馈控制及时、有效;（2）前馈控制是属于“开环”控制系统;（3）前馈控制使用的是视对象特性而定的“专用”控制器（4）一种前馈作用只能克服一种干扰;两种形式：单纯的前馈控制和前馈反馈控制;。
自动控制系统主要有哪些环节组成
1.自动控制系统主要有哪些环节组成？各环节的作用是什么？a测量变送器：测量被控变量，并将其转化为标准，统一的输出信号。
b控制器：接收变送器送来的信号，与希望保持的给定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用标准，统一的信号发送出去。
c执行器：自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度。
d被控对象：控制装备所控制的生产设备。
2.被控变量：需要控制器工艺参数的设备或装置；被控变量：工艺上希望保持稳定的变量；操作变量：克服其他干扰对被控变量的影响，实现控制作用的变量。
给定值：工艺上希望保持的被控变量的数值；干扰变量：造成被控变量波动的变量。
3.自动控制系统按信号的传递路径分：闭环控制系统，开环~（控制系统的输出端与输入端不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用不发生影响的系统），复合~4.按给定值的不同分：定值控制系统，随动控制系统（随机变化），程序控制系统（给定值按预先设定好的规律变化）5.自动控制系统的基本要求：稳定性：保证控制系统正常工作的必要条件快速性：反应系统在控制过程中的性能准确性：衡量系统稳态精度的指标，反映了动态过程后期的性能。
提高动态过程的快速性，可能会引起系统的剧烈振荡；改善系统的平稳性，控制进程又可能很迟缓，甚至使系统稳态精度变差。
6.控制系统的静态：被控变量不随时间而变化的平衡状态。
7.自动系统的控过渡过程及其形式控制系统在动态过程中，被控变量从一个稳态到达另一个稳态随时间变化的过程称为~形式：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8.衰减振荡过渡过程的性能指标衰减比：表振荡过程中的衰减程度，衡量过渡过程稳定性的动态指标。
（以新稳态值为标准计算）最大偏差：被控变量偏离给定值的最大值余差：系统的最终稳态误差，终了时，被控变量达到的新稳态值与设定值之差。
调节时间:从过渡过程开始到结束所需的时间振荡周期：曲线从第一个波峰到同一方向第二个波峰之间的时间9.对象的数学模型：用数学的方法来描述对象输入量与输出量之间的关系，这种对象特性的数学描述叫~动态数学模型：表示输出变量与输入变量之间随时间而变化的动态关系的数字描述10.描述对象特性的参数放大系数K：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。
自控作业解答
第一章1-2 自动控制系统的主要特征是什么？答：（1）在结构上，系统必须具有反馈装置，并按负反馈的原则组成系统。
采用负反馈的目的是求得偏差信号。
（2）由偏差产生控制作用。
（3）控制的目的是力图减小或消除偏差，使被控量尽量接近期望值。
1-3 自动控制系统一般由哪些环节组成？它们在控制过程中负担什么功能？答：一个完善的控制系统通常由测量反馈元件、比较元件、放大元件、校正元件、执行元件及被控对象等基本环节组成。
各元件的功能如下： （1） 测量反馈元件——用以测量被控量并将其转换成合输入量同一物理量后，再反馈到输入端以作比较。
（2） 比较元件——用来比较输入信号与反馈信号，并产生反应二者差值的偏差信号。
（3） 放大元件——将微弱的信号作线性放大。
（4） 校正元件——根据偏差信号的性质执行相应的控制作用，以便使被控量按期望值变化。
（5）被控对象——通常指生产过程中需要进行控制的工作机械或生产过程。
1-7 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。
答：（1）只存在输入量对输出量的单向控制作用，输出量与输入量之间不存在反馈回路，这样的系统称为开环控制系统。
其优点：结构简单、造价低。
缺点：控制精度低，没有抵抗外部干扰的能力。
（2）通过反馈通道使系统构成闭环，并按偏差的性质产生控制作用，以求减小或消除偏差的控制系统称为闭环控制系统。
其优点：尤其采用的负反馈回路，系统对外部或内部干扰不甚敏感，故可采用不太精密的元件构成较为精密的控制系统（即具有较强的抗干扰能力，控制精度高）。
缺点：由于采用反馈装置，导致设备增多，线路复杂。
若参数配合不当，可能导致系统不稳定。
第二章2-1 求如图所示RC 电路和运算放大器的传递函数。
（提示：一定要学会一个画电路的软件和电路仿真软件！！！） 解：（b ）1112222121221212121,1()()(1)()()O I Z R C s Z R C sU s Z U s Z Z C R C s R R C C s C C =+=+=++=+++（c ）2221122222122211221.,110(())()0()/()1O I O I R C s R Z R Z R C s R C sU s U s Z Z U s Z R R U s Z R C s ===++---=∴==+2-4 解：将系统微分方程组进行初始条件为0的拉普拉斯变换得：111211211322322435435534()()() ()()()()()() ()()()()() ()()()()() ()()()()(x t r t c t X s R s C s dx t x t k x t X s s k X s dtx t k x t X s k X s x t x t k c t X s X s k C s dx t k x t dt ττ=-⇒=-=+⇒=+=⇒==-⇒=-=3544455) ()()()()() ()()1kX s X s sk dc t T c t k x t C s X s dt Ts ⇒=+=⇒=+ 根据上述方程组，画系统动态结构图如下：系统传递函数为：234122341234345()()()(1)k k k s k C sR s Ts k k k s k k k k k k k ττ+=++++2-8 结构图如图所示，利用等效变换求传递函数()/()C s R s 。
化工仪表及自动化课后习题答案第四版
第一章，自动控制系统1、化工自动化主要包括哪些内容。
自动检测，自动保护，自动操纵和自动控制等。
2、闭环控制系统与开环控制系统的区别。
闭环控制系统有负反馈，开环系统中被控变量是不反馈到输入端的。
3、自动控制系统主要有哪些环节组成。
自动化装置及被控对象。
4、什么是负反馈，负反馈在自动控制系统中的意义。
这种把系统的输出信号直接或经过一些环节重新返回到输入端的做法叫做反馈，当反馈信号取负值时叫负反馈。
5、自动控制系统分类。
定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统6、自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标有及影响因素。
最大偏差，衰减比，余差，过渡时间，振荡周期对象的性质，主要包括换热器的负荷大小，换热器的结构、尺寸、材质等，换热器内的换热情况、散热情况及结垢程度等。
7、什么是静态和动态。
当进入被控对象的量和流出对象的量相等时处于静态。
从干扰发生开始，经过控制，直到系统重新建立平衡，在这一段时间中，整个系统的各个环节和信号都处于变动状态之中，所以这种状态叫做动态。
第二章，过程特性及其数学模型1、什么是对象特征，为什么要研究它。
对象输入量与输出量之间的关系系统的控制质量与组成系统的每一个环节的特性都有密切的关系。
特别是被控对象的特性对控制质量的影响很大。
2、建立对象的数学模型有哪两类机理建模：根据对象或生产过程的内部机理，列写出各种有关的平衡方程，从而获取对象的数学模型。
实验建模：用实验的方法来研究对象的特性，对实验得到的数据或曲线再加以必要的数据处理，使之转化为描述对象特性的数学模型。
混合建模：将机理建模和实验建模结合起来的，先由机理分析的方法提供数学模型的结构形式，然后对其中某些未知的或不确定的参数利用实测的方法给予确定。
3、反映对象特性的参数有哪些。
各有什么物理意义。
它们对自动控制系统有什么影响。
放大系数K：对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。
对象的放大系数K越大，就表示对象的输入量有一定变化时对输出量的影响越大。
自动控制工程基础作业参考答案
《自动控制工程基础》作业参考答案作业一1.1 指出下列系统中哪些属开环控制，哪些属闭环控制:(1) 家用电冰箱 (2) 家用空调 (3) 家用洗衣机 (4) 抽水马桶 (5) 普通车床(6) 电饭煲 (7) 多速电风扇 (8) 调光台灯解：（1）、（2）属闭环控制。
（3）、（4）、（5）、（6）、（7）、（8）属开环控制。
1.2 组成自动控制系统的主要环节有哪些？它们各有什么特点? 起什么作用？解：组成自动控制系统的主要环节如下：(1) 给定元件：由它调节给定信号，以调节输出量的大小。
(2) 检测元件：由它检测输出量的大小，并反馈到输入端。
(3) 比较环节：在此处，反馈信号与给定信号进行叠加，信号的极性以“+”或“-”表示。
(4) 放大元件：由于偏差信号一般很小，因此要经过电压放大及功率放大，以驱动执行元件。
(5) 执行元件：驱动被控制对象的环节。
(6) 控制对象：亦称被调对象。
(7) 反馈环节：由它将输出量引出，再回送到控制部分。
一般的闭环系统中，反馈环节包括检测、分压、滤波等单元。
1.3 图1-1表示的是一角速度控制系统原理图。
离心调速器的轴由内燃发动机通过减速齿轮获得角速度为w的转动，旋转的飞锤产生的离心力被弹簧力抵消，所要求的速度w由弹簧预紧力调准。
（1）当w突然变化时，试说明控制系统的作用情况。
（2）试画出其原理方框图。
图1-1 角速度控制系统原理图解：（1）发动机无外来扰动时，离心调速器的旋转角速度基本为一定值，此时，离心调速器与减压比例控制器处于相对平衡状态；当发动机受外来扰动，如负载的变化，使w上升，此时离心调速器的滑套产生向上的位移e，杠杠a、b的作用使液压比例控制器的控制滑阀阀芯上移，从而打开通道1，使高压油通过该通道流入动力活塞的上部，迫使动力活塞下移，并通过活塞杆使发动机油门关小，使w 下降，以保证角速度w 恒定。
当下降到一定值，即e 下降到一定值时，减压滑阀又恢复到原位，从而保证了转速w 的恒定。
仪表与自动化课后习题与答案
仪表与自动化课后习题与答案1-3、自动控制系统主要由哪些环节组成？答：一个自动控制系统主要是由两大部分组成：一部分是起控制作用的全套仪表，称自动化装置，包括测量元件及变送器、控制器、执行器；另一部分是自动化装置所控制的生产设备。
1-5、在自动控制系统中，测量变装置、控制器、执行器各起什么作用？答：测量元件与变送器，用于测量液位，并将测得的液位转化成统一的标准信号输出。
控制器，接受测量变送器送来的信号并与工艺要求的液位高度进行比较，计算出偏差的大小，并按某种运算规律算出结果，再将此结果用标准信号发送至执行器。
执行器，它接受控制器传来的操作指令信号，改变阀门的开度以改变物料或能量的大小，从而起到控制作用。
1-8、图1-15为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意？答：PI-307：具有指示功能的压力表，该仪表就地安装，工号段为07。
TRC-303：具有记录功能的温度控制仪表，该仪表集中仪表盘面安装，工号段为3，仪表序号为07。
FRC-305：具有记录功能的流量控制仪表该仪表集中仪表盘面安装，工号段为3，仪表序号屡05。
1-11、图1-16所示为一反应温度控制系统示意图A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。
试现出该温度控制系统的方块图，并指出该项系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么，并说明该温度控制系统是一个具有负反馈的团环系统。
答：被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；操纵变量：冷却水流量；可能干扰：进料和冷却水的流量、压力和温度的改变当反应器内的被控温度在干扰作用下升高时，其测量值与给定值比较，获得偏差信号，经温度控制器运算处理后，输出控制信号去驱动控制阀，使其开度增大，冷却水流量增加，这样使反应器的温度降下来，所以该项温度控制系统为一个具有负反馈的闭环系统。
完整化工仪表与自动化的课后答案
第一章自动控制系统基本概念2.化工自动化主要包括哪些内容？答:化工生产过程自动化，一般包括自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制等方面的内容3.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？答.闭环控制系统具有负反馈到输入端的能力，它可以随时了解被控对象的情况，有针对地根据被控变量的变化情况而改变控制作用的大小和方向，从而使系统的工作状态始终等于或接近于所希望的状态。
而开环控制系统，被控变量的情况是不反馈到输入端的。
4.自动控制系统主要由哪些环节组成？答:主要环节有，被控变量，测量元件和变送器，控制器，控制阀（执行器）。
12.什么是负反馈？负反馈在自定控制系统中有什么重要意义？答:把系统(或环节)的输出信号直接或经过一些环节重新引回到输人端，并能够使原来的信号减弱的做法叫做负反馈。
自动控制系统由于具备负反馈作用，可以随时了解被控对象的情况，有针对地根据被控变量的变化情况使反馈信号升高，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到给定值，这样就达到了控制的目的。
15.按给定值的不同，自动控制系统可分为哪几类？答：定值控制系统，随动控制系统（自动跟踪系统），程序控制系统（顺序控制系统）。
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:衰减振荡过程的品质指标主要有：最大偏差、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期(或频率)等。
影响因素:很大程度上决定于对象的性质，例如温控系统中，属于对象性质的主要素有，换热器的负荷大小，换热器的结构，尺寸，材质，换热器内的换热情况，散热情况及结垢程度等。
自动化装置的选择和调整不当，也会直接影响控制质量。
22.略，各自下去弄懂。
第二章过程特性及其数学模型1.什么是对象特性？为什么要研究对象特性？答对象特性是指被控对象及系统中的各类装备的特有性质规律。
研究对象特性是因为在自动化装置来模拟人工操作时，必须了解对象的特性，才能根据工艺对控制质量的要求，设计合理的操作系统，选择合适的被控变量和操纵变量，选用合适的测量元件和控制器。
化工仪表及自动化第六版-课后-答案
化工仪表及自动化第六版课后习题详细答案1. 化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。
在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。
实现化工生产过程自动化的意义：（1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。
（2）减轻劳动强度，改善劳动条件。
（3）能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。
（4）能改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。
2、化工自动化主要包括哪些内容？一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。
1-3自动控制系统主要由哪些环节组成？解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
4、自动控制系统主要由哪些环节组成？自动控制系统主要由测量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
1-5题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
题1-5图加热器控制流程图解PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
6、图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
(带答案版)化工仪表及自动化习题
化工仪表及自动化习题（2014）一.填空题.1.自动控制系统是由被控对象、测量变送装置、控制器(中心环节）和执行器组成.2。
自动控制在阶越干扰作用下的过渡过程有:①非周期衰减过程；②衰减振荡过程;③等幅振动过程；④发散振荡过程几种基本形式.3.描述对象特性的参数有：放大系数K、时间常数T、滞后时间τ。
4。
自动控制系统与自动检测、自动操纵等系统相比较最本质的区别为自动控制系统有负反馈。
5.控制阀的理想流量特性主要有直线流量特性、抛物线流量特性、对数流量特性、快开特性等几种。
6.研究对象的特性就是用数学的方法来描述出对象输入量与输出量之间的关系,这种对象特性的数学模型主要有参量模型和非参量模型两大类。
7。
标准信号是指物理量的形式和数值范围都符合国际标准的信号。
例如,直流电流4～20mA、空气压力0.02～0。
1MPa都是当前通用的标准信号。
8.弹性式压力计是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。
例如弹簧管压力计、波纹管压力计和膜式压力计。
9。
热电阻温度计主要是测量500℃以下的中、低温，目前应用最广泛的热电阻是铂电阻和铜电阻。
10.节流件应用最广泛的是孔板，其次是喷嘴、文丘里管等.11。
化工自动化是一门综合性的技术学科,它应用自动控制学科、仪器仪表学科及计算机学科的理论和技术服务于化学工程学科。
12.为了实现化工生产过程自动化，一般要包括自动检测、自动保护、自动控制和自动操纵等方面的内容。
13。
差压式流量计是基于流体流动的节流原理，采用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的,差压式流量计也称为节流式流量计。
14.气动差压变送器中，当液位高度H为0时，变送器输出信号为0。
02MPa 的气压信号,当液位高度H为最高时，变送器输出信号为0.1MPa 。
15。
电气式压力计的种类有霍尔片式压力传感器、应变片式压力传感器、压阻式压力传感器、力矩平衡式压力变送器、电容式压力变送器，霍尔片式弹簧管压力表的核心是：霍尔元件,它是利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势,从而实现压力的间接测量。
过程装备控制技术及应用习题及参考答案
2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？答：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。
8.什么是自动控制系统的过度过程？在阶跃干扰作用下有哪几种基本形式？其中哪些能满足自动控制的要求，哪些不能，为什么？答：系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间的过程称为系统的过度过程。
①发散振荡过程②等幅振荡过程③衰减振荡过程④非振荡的单调过程。
衰减振荡和非振荡的单调过程属于稳定的过渡过程，能满足自动控制的要求，其它的不能。
9.试画出衰减比分别为n<1,n=1,n>1,n→∞时的过度过程曲线？4.在控制系统中，对象的放大系数，时间常数，滞后时间对控制有什么影响？答：对于不同的通道，对象的特性参数（K，T ，τ）对控制作用的影响是不同的。
对于控制通道：放大系数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；放大系数K小，控制作用的影响不显著，被控变量的变化缓慢。
但K太大，会使控制作用对被控变量的影响过强，使系统的稳定性下降。
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，此时对象比较平稳，容易进行控制，但过渡过程时间较大；若时间常数T小，则被控变量变化速度快，不易控制。
时间常数太大或太小，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。
滞后时间τ的存在，使得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τ。
对于扰动通道：放大系数K大对控制不利，因为当扰动频繁出现且幅度较大时，被控变量的波动就会很大，使得最大偏差增大；而放大系数k小，即使扰动较大，对被控变量仍然不会产生多大影响。
时间常数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。
纯滞后的存在，相当于将扰动推迟τ0时间才进入系统，并不影响控制系统的品质；而容量滞后的存在，则将使阶跃扰动的影响趋于缓和，被控变量的变化相应也缓和些，因此，对系统是有利的。
过程装备控制技术及应用答案
过程装备控制技术及应用答案【篇一：过程装备控制技术及应用习题及参考答案】txt>1、什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。
主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。
2、自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？答：一个自动控制系统主要有两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。
自动控制系统常用的术语有：被控变量y——被控对象内要求保持设定数值的工艺参数，即需要控制的工艺参数；给定值（或设定值）ys——对应于生产过程中被控变量的期望值；测量值ym——由检测原件得到的被控变量的实际值；操纵变量（或控制变量）m——受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，是调节阀的输出信号；干扰f——引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素；偏差信号（e）——被控变量的实际值与给定值之差，即e=ym - ys控制信号u——控制器将偏差按一定规律计算得到的量。
3、什么是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图有什么不同？答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点成的表示控制系统组成和作用的图形。
其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。
采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。
而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。
复习题化工仪表及其自动化复习题
第一章P16-4. 自动控制系统主要由哪些环节组成？答：自动控制系统主要由两大部分组成。
一部分是起控制作用的全套自动化装置，对于常规仪表来说，它包括检测元件及变送器（测量变送装置）、控制器、执行器等，另一部分是受自动化装置控制的被控对象。
P16-6. 图1-16为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
（图略）答：仪表位号PI-307表示为第三工序第07个压力检测回路。
其中：P 表示被测变量为压力；I 表示仪表具有指示功能；表示该压力仪表安装在现场。
仪表位号TRC-303表示为第三工序第03个温度检测回路。
其中：T 表示被测变量为温度；RC 表示仪表具有记录、控制功能；表示该温度仪表安装在集中仪表盘正面，操作员监视用。
仪表位号FRC-305表示为第三工序第05个流量检测回路。
其中：F 表示被测变量为流量；RC 表示仪表具有记录、控制功能；表示该流量仪表安装在集中仪表盘正面，操作员监视用。
P16-8. 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？答：在自动控制系统中：测量变送装置（检测元件及变送器）用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号（如气压信号或电压、电流信号等）。
控制器将检测元件及变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号（如气压信号或电流信号）发送给执行器。
执行器能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变流入（或流出）被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。
P16-21. 某化学反应器工艺规定操作温度为（900±10）℃。
考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值最大不能超过80℃。
现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-18所示。
试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、超调量、衰减比和振荡周期，并回答该控制系统能否满足题中所给的工艺要求？（图略）答：由反应曲线可知：最大偏差 A＝950－900＝50 ℃超调量 B＝950－908＝42 ℃衰减比 B＝950－908＝42 ℃B’＝918－908＝10 ℃n＝B/B’＝42∶10＝4.2∶1振荡周期 T ＝45－9＝36 min该系统最大偏差为50 ℃，小于允许偏差80 ℃；余差为908－900＝8 ℃，在工艺操作规定对温度的要求范围之内（±10 ℃）。
王建辉版自动控制原理课后简答题
王建辉版自动控制原理课后简答题第一章1.什么是自动控制系统？自动控制系统通常由哪些基本环节组成？各环节起什么作用？1)在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。
2)6部分：控制对象：要进行控制的设备或过程；执行机构：直接作用于控制对象，使被控制量达到所要求的数值；检测装置：检测被控制量；给定环节：设定被控制量的给定值的装置；比较环节：检测的被控制量与给定量比较，确定两者之间的偏差量；中间环节：一般为放大环节，将偏差信号变换成适于控制执行机构执行的信号。
2.试比较开环控制系统与闭环控制系统的优缺点1)工作原理：开环控制系统不能检测误差，也不能校正误差，控制精度和抑制干扰的性能都比较差，而且对系统参数的变动很敏感。
闭环控制系统可以根据检测误差，从而抗干扰性强。
2)结构组成：开环系统没有检测设备，组成简单。
闭环系统由于添加了纠正偏差的环节，所以成本较高。
3)稳定性：开环控制系统的稳定性比较容易解决。
闭环系统中反馈回路的引入增加了系统的复杂性。
3.什么是系统的暂态过程？对一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加到某一个值时，输出量的暂态过程如何？1)系统从一个稳态过度到另一个稳态的需要经历的过渡过程。
2)单调过程；衰减振荡过程；持续振荡过程；发散振荡过程。
第二章1.什么是系统的数学模型？在自动控制系统中常见的数学模型形式有哪些？1)描述系统因果关系的数学表达式2)微分方程、传递函数、状态方程、传递矩阵、结构框图和信号流图。
2.简要说明用解析法编写自动控制系统动态微分方程的步骤。
1)确定系统的输入量和输出量；2)从系统的输入端开始，沿着信号传递方向，逐次依据组成系统各元部件的有关物理规律，列写元件或环节的微分方程；3)消除中间变量，建立只有输入量和输出量及其各阶导数构成的微分方程。
3.什么是小偏差线性化？这种方法能够解决哪类问题？就是将一个非线性函数在工作点展开成泰勒级数，略去二次以上的高次项，得到线性化方程，用来替代原来的非线性函数。
化工仪表级自动化课后答案 厉玉鸣 第5版
P162、化工自动化主要包括哪些内容？一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。
4、自动控制系统主要由哪些环节组成？自动控制系统主要由测量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
6、图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
11、图所示为一反应器温度控制系统示意图。
A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。
试画出该温度控制系统的方块图，并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么？图反应器温度控制系统该温度控制系统的方块图反应器温度控制系统方块图其中，被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；操纵变量：冷却水流量。
可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量，冷却水的压力、温度，环境温度的高低等。
21、某化学反应器工艺规定操作温度为(900 10)℃。
考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值最大不得超过80℃。
现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如题1-19图所示。
试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、超调量、衰减比、余差、振荡周期和过渡时间（被控温度进入新稳态值的±1%（即900⨯（±1%）=±9℃）的时间），并回答该控制系统能否满足题中所给的工艺要求？题1-19图温度控制系统过渡过程曲线解最大偏差A=950-900=50（℃）；超调量B=950-908=42（℃）；由于B'=918-908=10（℃），所以，衰减比n=B:B'=42:10=4.2；余差C=908-900=8℃；振荡周期T=45-9=36(min)；过渡时间t s=47min。
过程装备控制技术课后习题及参考答案
过程装备控制技术课后习题及参考答案第一章控制系统的基本概念1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。
主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。
2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？答：自动控制系统主要有被控对象,测量元件和变送器，调节器，执行器等环节组成。
自动控制系统常用的术语有：被控变量y；给定值y s；测量值y m；操纵变量m；干扰f；偏差信号（e）；控制信号u3.什么是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图有什么不同？答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。
其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。
采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。
而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。
4.在自动控制系统中，什么是干扰作用？什么是控制作用？两者有什么关系？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。
这个信号按一定规律计算出控制信号来改变操纵变变量克服干扰作用。
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。
5.什么是闭环控制？什么是开环控制？定值控制系统为什么必须是一个闭环负反馈系统？答：闭环控制是控制系统的输出信号的改变回返回影响操纵变量的控制方式。
开环控制是控制系统的输出信号不会影响操纵变量的控制方式。
化工仪表级自动化课后答案解析厉玉鸣第5版
WORD格式.整理版优质.参考.资料P162、化工自动化主要包括哪些内容？一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。
4、自动控制系统主要由哪些环节组成？自动控制系统主要由测量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
6、图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
11、图所示为一反应器温度控制系统示意图。
A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。
试画出该温度控制系统的方块图，并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么？图反应器温度控制系统该温度控制系统的方块图反应器温度控制系统方块图其中，被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；操纵变量：冷却水流量。
可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量，冷却水的压力、温度，环境温度的高低等。
21、某化学反应器工艺规定操作温度为(900 10)℃。
考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值最大不得超过80℃。
现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如题1-19图所示。
试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、超调量、衰减比、余差、振荡周期和过渡时间（被控温度进入新稳态值的±1%（即900⨯（±1%）=±9℃）的时间），并回答该控制系统能否满足题中所给的工艺要求？题1-19图温度控制系统过渡过程曲线解最大偏差A=950-900=50（℃）；超调量B=950-908=42（℃）；由于B'=918-908=10（℃），所以，衰减比n=B:B'=42:10=4.2；余差C=908-900=8℃；振荡周期T=45-9=36(min)；过渡时间t s=47min。
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1.自动控制系统主要有哪些环节组成？各环节的作用是什么？a测量变送器：测量被控变量，并将其转化为标准，统一的输出信号。
b控制器：接收变送器送来的信号，和希望保持的给定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用标准，统一的信号发送出去。
c执行器：自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度。
d被控对象：控制装备所控制的生产设备。
2.被控变量：需要控制器工艺参数的设备或装置；被控变量：工艺上希望保持稳定的变量；操作变量：克服其他干扰对被控变量的影响，实现控制作用的变量。
给定值：工艺上希望保持的被控变量的数值；干扰变量：造成被控变量波动的变量。
3.自动控制系统按信号的传递路径分：闭环控制系统，开环~（控制系统的输出端和输入端不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用不发生影响的系统），复合~4.按给定值的不同分：定值控制系统，随动控制系统（随机变化），程序控制系统（给定值按预先设定好的规律变化）5.自动控制系统的基本要求：稳定性：保证控制系统正常工作的必要条件快速性：反应系统在控制过程中的性能准确性：衡量系统稳态精度的指标，反映了动态过程后期的性能。
提高动态过程的快速性，可能会引起系统的剧烈振荡；改善系统的平稳性，控制进程又可能很迟缓，甚至使系统稳态精度变差。
6.控制系统的静态：被控变量不随时间而变化的平衡状态。
7.自动系统的控过渡过程及其形式控制系统在动态过程中，被控变量从一个稳态到达另一个稳态随时间变化的过程称为~形式：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8.衰减振荡过渡过程的性能指标衰减比：表振荡过程中的衰减程度，衡量过渡过程稳定性的动态指标。
（以新稳态值为标准计算）最大偏差：被控变量偏离给定值的最大值余差：系统的最终稳态误差，终了时，被控变量达到的新稳态值和设定值之差。
调节时间:从过渡过程开始到结束所需的时间振荡周期：曲线从第一个波峰到同一方向第二个波峰之间的时间9.对象的数学模型：用数学的方法来描述对象输入量和输出量之间的关系，这种对象特性的数学描述叫~动态数学模型：表示输出变量和输入变量之间随时间而变化的动态关系的数字描述10.描述对象特性的参数放大系数K：数值上等于对象重新稳定后的输出变化量和输入变化量之比。
意义:若有一定的输入变化量Q1通过对象就被放大了K倍变为输出变量h。
K越大，输入变量有一定变化时，对输出量的影响越大。
描述了静态性质时间常数T：当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新的稳态值的63.2%所需的时间，就是T，意义：被控变量受到阶跃作用后，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。
T越大，表对象受干扰后，被控变量变化的越慢，到达新的稳态值所需的时间越长。
动态特性滞后时间：对象在受到输入作用后，被控变量不能立即而迅速的变化，要经过一段纯滞后时间以后，才开始等量地反应原无滞后时的输出量的变化~ 动态特性11.测量范围：指仪表按规定的精度进行测量的被测量值得范围。
绝对误差=X-X0=测量-标准引用误差=（绝对误差/量程）*100%最大引用误差=（最大绝对误差/量程）*100%=+-A%允许误差（允许最大引用误差）灵敏度S：表示仪表对被测变量变化的灵敏程度=输出的变化量/输入的变化量S↑,越灵敏分辨率：（灵敏限和分辨的最小输入变化量）仪表输出能响应引用误差：（绝对误差/量程）*100%最大引用误差=（最大绝对误差/量程）*100%允许误差：允许的最大绝大误差精度：指测量结果和实际值一致的程度，是用仪表误差的大小来说明其指示值和被测量真值之间的符合程度。
数值越大，精度越低。
回差（变差）：（|正行程测量值-反行程测量值|max/量程）*100%仪表的回差不能超出仪表的允许误差。
12.可靠性：反映仪表在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力的一种综合性质量指标。
13.可靠度：R(t)指仪表在规定的工作时间内无故障的概率。
14.平均无故障时间（MTBF）：仪表在相邻两次故障间隔内有效工作时的平均值。
15.平均故障修复时间（MTTR）:仪表故障修复所用的平均时间。
16.有效度：=(MTBF/(MTBF+MTTR))*100% 数值越大，越可靠。
17.热电偶测温原理：热电效应（赛贝克效应）：将两种不同的导体或半导体（A,B）连接在一起构成一个闭合回路，当两接点处的温度不同时（T>T0），回路中将产生电动势，这种现象叫~ 回路称为热电偶；导体或半导体称作热电极。
电势从高温指向低温。
工作的基本条件：两电极材料不同；两接点温度不同。
使用定则：a均质导体定则两种均质导体构成的热电偶，其热点势大小和热电极材料的几何形状，直径，长度及沿热电极长度上的温度分布无关，只和电极材料和两端温度差有关。
B中间导体定则：在热电偶测温回路中接入中间导体，只要中间导体两端温度相同，则它的接入对回路的总热电势没有影响。
即回路中的总的热电势和引入第三种导体无关。
C中间温度定则：在使用热电偶测温时，如果热电偶各部分所受到的温度不同，则热电偶所产生的热电势只和工作端和参考端温度有关，其他部分温度变化（中间温度变化）并不影响回路热电势的大小。
18.在常用的热电偶温度计中，精度最高的是S热电偶；线性最好的是K热电偶；灵敏度较高的是E热电阻。
19.为什么使用补偿导线？由E AB(t1，t0)=e AB(t)-e AB(t0) 可知只有当冷端温度t0恒定已知时，热电势才是被测温度的单值函数，测量才有可能。
否则会带来误差。
但因冷端在设备外，是不恒定的，故要用廉价金属热电偶将原冷端延伸到远离被测对象，且环境温度有比较稳定的地方，即使用补偿导线。
补偿导线时应注意：a补偿导线和热电偶型号相匹配；b补偿导线的正负极和热电偶的正负极要相对应，不能接反。
C原冷端和新冷端温度在0~100℃范围内d 当新冷端温度T0不等于0时，需进行其他补偿和修正。
20.为什么要进行冷端温度补偿？E AB(t1，t0)=e AB(t)-e AB(t0) 需保证t0恒定，才可测。
采用补偿导线可保证t0恒定，但不是0℃.工业上常用的各种热电偶的分度表或温度-热电势关系曲线都是在冷端温度保持为0℃进行刻度的。
因此，在使用热电偶测温时，只有将冷端温度保持为0℃，或者是进行一定的修正才能得到准确的测量结果，即冷端温度补偿。
种类：冷端温度保持0℃法，冷端温度计算校正法。
校正仪表零点法，补偿电桥法，补偿热电偶法21.热电阻温度计热电阻效应：物质的电阻率随温度的变化而变化的特性称为~ 金属热电阻称为热电阻，半导体热电阻称为热敏电阻22.常用工业热电阻铂电阻：Pt10 相应的0℃时的电阻值为R0=10 Pt100铜电阻：Cu50 和Cu10023.表压=绝压-大气压a) 测压弹性原件：弹性膜片（位移小，灵敏度低精度低）；波纹管（灵敏度高，特别是低区,时滞较大，精度一般不高）；弹簧管（适用于不同压力测量范围和测量介质。
）24.应变式压力传感器（压力→电阻）基于导体和半导体的应变效应，即有金属导体或半导体材料制成的电阻体。
由他到外力作用产生形变时，应变片的阻值也将发生相应的变化。
25.压阻式压力传感器（压力→阻值）（体积小。
弹性原件，感压原件分开）根据压阻效应原理制造，其压力敏感元件就是在半导体材料的基片上利用集成电路工艺制成的扩散电阻当他受到外力作用时，扩散电阻的阻值由于电阻率的变化而改变，扩散电阻一般也要依附于弹性元件才能正常工作。
26.电容式差压变送器（压力→电容，高精度，高稳定性和高可靠性，结构坚实）27.压力仪表的选择：测稳定压力：P max<=2/3P上限测脉动，P max <=0.5P上限;测高压，P max<3/5P上限，P min>1/3P上限量程系列：1；1.6；2.5；4.0；6.0；28.完整的压力检测系统：取压口；引压管路；压力检测仪表。
29.流量计①体积流量计a容积式流量计：椭圆齿轮流量计（适于高粘度介质，如沥青）b差压式流量计：节流式流量计（结构简单，便宜，精度不够高，不能用计量仪表），浮子流量计（恒压降，变节流面积适于小流量，仪器垂直安装，流体必须自下而上流过流量计）c速度式：涡轮流量计（测量精度高，适于油表，水表），涡街流量计（漩涡产生频率）；电磁流量计（测量导电流体，不能测量气体，蒸汽，和电导率低的石油流量。
垂直安装时流体自下而上流过仪表；水平安装时两个电极在同一平面）；超声波流量计（不接触测量）②质量流量计30.科里奥利质量流量计：直接式流量计，利用流体在振动管中流动时，将产生于质量流量成正比的科里奥利的测量原理。
31.安装三阀组作用：防止差压计或差压变送器单侧受压过载损坏仪表。
启用时先开平衡阀3，，开切断阀1，2关3，；停用时，开平衡阀3关12，开3.32.液体取压点在管路下方，气体取压点在管路上方。
33.物位检测(液位，料位，界位)电容式物位计：不受真空，压力，温度等环境条件的影响；安装方便，结构牢固，易维修，价格低；超声式物位计，核辐射式物位计，称重式液罐计量仪（测储罐中真实的质量储量。
精度高）34.控制仪表安能源形式分：气动，电动，液动。
35.气动控制仪表：气源压力0.14MPa 标准传输信号：0.02~0.1MPa36.DZZ-III型控制器：电动4~20mA DC为现场传输信号，联络信号1~5V DC 采用24V DC集中供电28.DZZ-II型：0~10mA DC37.执行器：作用接收控制器的输出信号，并根据其送来的控制信号，改变被控介质的流量，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定范围内。
38.执行器组成：执行机构：是执行器的推动装置，它根据输入控制信号的大小，产生相应的输出力F（或输出力矩M）和位移（直线位移l或转角θ，推动调节机构动作）调节机构：执行器的调节部分，（调节阀）受执行机构的操纵，可以改变调节阀芯和阀座得流通面积，进而改变流量39.气动执行器：气开式，气关式40.调节阀的流量系数K:(流通能力)当调节阀全开，阀两端压差为0.1MPa，流体密度为1g/cm3(即5~40℃的水)时，每小时流过调节阀的流体流量，通常以m3/h或t/h计。
41.调节阀的可调比R:指调节阀所能控制的最大流量和最小流量之比。
理想可调比：调节阀前后压差一定时的可调比42.调节阀的流量特性：指被控介质流过阀门的相对流量和阀门相对开度之间的关系Q/Q max=f（l/L）取决于阀芯的形状理想流量特性前后压差一定时。
工作流量特性：直线流量特性，等百分比~，抛物线~，快开~43.简单控制系统:指由一个测量变送元件，一个控制器，一个执行机构和一个被控对象所构成的单闭环控制系统。
44.选择被控变量的原则:a被控变量时工艺中比较重要的变量，应能够进行较频繁的调节。