仪表自动化部分习题答案

第一章自动控制系统基本概念 (1)

第二章过程特性及其数学模型 (2)

第三章检测仪表与传感器 (2)

第四章自动控制仪表 (3)

第五章执行器 (3)

第六章简单控制系统 (3)

第七章复杂控制系统 (3)

第一章自动控制系统基本概念

2、化工自动化一般包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内

容。

或：自动检测系统、自动信号和联锁保护系统、自动操纵及自动开停车系统、自动控制系统。

4、自动控制系统由被控对象、测量元件变送器、控制器、执行器组成。

6、 FRC/305：流量记录控制仪表，集中仪表盘面安装，工段号为3，仪表序号

为05

PI 307：压力指示仪表，就地安装，工段号为3，仪表序号为07

TRC/303：温度记录控制仪表，集中仪表盘面安装，工段号为3，仪表序号为03

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被控对象：反应器；

被控变量：反应器内温度；

操纵变量：冷却水流量

干扰：冷却水温度、压力，AB物料温度、流量、组成、纯度，搅拌速率等。

20、自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标有最大偏差、超调量、衰减比、

振荡周期或频率、过渡时间。对于一个自动控制系统，过渡过程品质的好坏很大程度上决定于对象的性质，自动化装置的选择和调整不当也会直接影响控制质量，此外，在控制系统运行过程中，自动化装置的性能变化也会影响控制质量。

第二章过程特性及其数学模型

8、反应对象特性的参数有放大系数K、时间常数T、滞后时间τ

放大系数K：在数值上等于对象处于稳定状态时输出的变化量与输入的变化量之比；放大系数越大，被控变量对这个量的变化就越灵敏。

时间常数T：指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持在初始速度变化，达到新的稳态值所需的时间；时间常数越大，对象受到

干扰作用后被控变量变化得越慢，达到新的稳定值的时间就越

长。

滞后时间τ：是纯滞后时间和容量滞后时间的总称，它反映对象受到输入作用后，输出不能立即、迅速变化的现象；系统受到干扰后，由

于滞后作用存在，被控变量不能立即反就出来，也就不能及时

产生控制作用，整个系统的控制质量会受到严重的影响。

第三章检测仪表与传感器

5、（1）Δmax=700-706=-6℃

（2）δ=(-6)/(1000-0)×100%=-0.6%

去掉负号和百分号，该仪表的精度等级为1.0级。

6、（1）0-0=0（MPa），2.02-1.98=0.04（MPa），4.03-3.96=0.07（MPa），

6.06-5.94=0.12（MPa），8.03-

7.97=0.06（MPa），10.01-9.99=0.02

（MPa）故其正、反行程最大差值为0.12MPa

所以变差=0.12/(10-0)×100%=1.2%

（2）由于变差1.2%超过了仪表的最大相对误差1.0%×(10-0) =1.0%，所以该压力表不符合1.0级精度。

20、（1）Δmax=1.0%×(1-0) =0.01MPa

（2）Δ=0.508-0.5=0.008 MPa<Δmax，所以该表在这一点符合1级精度。

或该点δ=(0.5-0.508)0.008/(1-0)×100%= -0.8%

22、（1）p

max

≥0.8×(3/2)=1.2MPa 所以仪表量程符合工艺要求

δ允=0.01/(1.6-0)×100%=0.625% 要求用精度高于0.625的仪表测

量，所以该仪表精度不符合工艺上的误差要求

（2）δ允=0.01/(1-0)×100%=1% 所以该仪表精度符合工艺上的误差要求

23、p

max

≥1.6×(3/2)=2.4MPa

p

max

≤1.1×3=3.3MPa

δ允=(±5%×1.1)/(2.5-0)×100%=2.2% 应选精度等级为1.5级

就地指示，可以选用量程为0~2.5MPa、精度为1.5级的弹簧管压力表。

24、p

max

≥14×(5/3)=23MPa 应选量程为0~25MPa

δ允=0.4/(25-0)×100%=1.6% 应选择精度为1.5级

就地指示，可以选用量程为0~25MPa，精度为1.5级的Y-150弹簧管压力表。

（其他只要符合条件均可）

25、（1）0-0=0 MPa，0.405-0.385=0.02 MPa，0.810-0.790=0.02 MPa，

1.215-1.210=0.005 MPa，1.595-1.595=0 MPa

0-0=0 MPa，0.4-0.385=0.015 MPa，0.8-0.790=0.01 MPa，1.2-1.210=0.01 MPa，

1.6-1.595=0.005 MPa

0-0=0 MPa，0.4-0.405=-0.005 MPa，0.8-0.810=-0.01 MPa，1.2-1.215=-0.015 MPa，1.6-1.595=0.005 MPa

δ=0.015/(1.6-0)×100%=0.94% 变差=0.02/1.6×100%=1.25% 均小于

1.5

所以这台仪表合格。

（2）p

max ≥1.0×(3/2)=1.5MPa； p

max

≤0.8×3=2.4MPa

δ允=0.05/(1.6-0)×100%=3% > 1.5%