给排水工程仪表与控制复习(全面)

课后思考题答案：

给水排水工程仪表复习

第一章

1.自动控制概念：在人不直接参与的情况下，利用外加的设备或装置使整个生产过程或工作机械（被控对象）自动地按预定规律运行，或使其某个参数（被控量）按预定要求变化。自动控制系统工作原理：当被控量偏离给定要求值时，测量元件测得被测量或经物理量变换后由比较元件将其给定值比较得出偏差，根据偏差大小，经放大、调节、执行等元件后产生控制作用，控制作用使被控量回复到或趋近于要求值，从而使偏差消除或减小。

自动控制系统主要特点：从信号传送来看，输出量经测量后回送到输入端，回送的信号使信号回路闭合，构成闭环，即为负反馈。从控制作用的产生看，由偏差产生的控制作用使系统沿减少或消除偏差的方向运动。——偏差控制

采用自动控制系统的目的：（1）解放劳动力，变革生产力，提高生产效率；（2）提高精度和质量。

1．自动控制系统有哪些基本组成部分?

答：一个自动控制系统主要由以下基本部件构成：(1)控制对象；(2)传感器；变送(3) 控制器；

(4)执行装置。一个自动控制系统只要由以下基本元件构成：①整定文件：也称给定文件，给出了被控量应取的值②测量元件：检测被控量的大小③比较文件：用来得到给定值与被控量之间的误差④放大元件：用来将误差信号放大，用以驱动执行机构⑤执行元件：用来执行控制命令，推动被控对象⑥校正元件：用来改善系统的动静性能⑦能源元件：用来提供控制系统所需的能量。

2．自动控制系统的分类？

答：按系统的结构特点：前馈控制系统(开环)、反馈控制系统(闭环)、复合控制系统。按给定值的不同形式：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。

闭环控制特点开环控制特点

3. 传递函数的概念？什么是阶跃函数

答：传递函数：一个环节或一个自动控制系统中，输出拉式变换和输入拉式变换之比。

4．方块图和传递函数有什么作用？

答：方块图和传递函数是自动化理论的重要基础。通过方块图可以直接看出各环节的联系，及环节对信号的传递过程；而传递函数可以用来描述环节或自动控制系统的特性，将输入----输出关系一目了然表示出来。

典型的输入信号：阶跃函数 斜坡函数 加速度函数 脉冲函数 正弦函数

6．评价自动控制系统的过渡过程有哪些基本指标？

答：评价自动控制系统的过渡过程基本指标有：(1)最大偏差A ；(2)过渡时间ts;(3)余差C ；

(4)衰减比；(5))振荡周期Tp.

自动控制系统品质指标？

要求系统的动态过程“稳”、“快”、“准”

7有哪些常用控制方式，它们的表达式，特点？

答：常用控制方式有：(1)双位控制；(2)比例控制；(3)比例积分控制；(4)比例积分微分控制。 )()(t e K t P c ⋅=∆；⎰=∆edt T t P i 1)(；⎰+=∆edt T K e K t P i c c )(；)()(d c dt de T e K t P +=∆；))(d i c c dt

de T edt T K e K t P ++=∆⎰ 双位控制的特点：控制器只有最大和最小两个输出值，执行器只有“开”和“关”两个极限

位置。被控对象中物料量或能量总是处于不平衡状态，被控变量总是剧烈振荡，得不到比较平衡的控制过程。

比例控制的输出与被控量的偏差值成比例的调节方式称为比例控制，时间上没有任何迟延。调节余差不为零，是有差系统。

比例积分控制既有比例控制又有积分控制，是比例粗调和积分细调作用的组合，粗调及时克服干扰，细调逐渐克服余差。

比例积分微分控制（PID）：是比例、积分、微分三种控制规律组合。以比例作为基本控制规律，以微分的超前作用克服容量滞后、测量滞后，以积分作用消除余差。在容量滞后大而又要消除余差的场合广泛使用。

8.比例、积分、微分控制有哪些作用？如何应用？

比例控制的输出随输入成比例的变化，时间上没有任何迟延，适用于干扰幅度小，滞后较小，时间常数较长的对象。积分控制的特性是当有输入信号存在时，其输出就会一直积累下去，直到极值，可以消除偏差，是无差控制。微分控制规律是根据被调参数的变化趋势即变化速度而输出控制信号，具有明显的超前作用。只要偏差的变化一露头，就立即动作，这样控制的效果将会更好

9．逻辑代数有哪些基本

运算？有哪些基本性

质？

答：逻辑代数基本运算

有：(1)单变量运算:‘‘非’’

函数，‘‘是’’函数；(2)

双变量(多变量)运算：

‘‘与’’函数，‘‘或’’函

数。

基本性质为：置换律、结

合律、分配律、吸收律、

反置关系。

11怎样由卡诺图建立或

简化逻辑表发式？

答：基本方法是：化步伐

逻辑关系式或真值表中的

各项对应地填入图中，标

为‘‘1’’，余下的空格填

为‘‘0’’；当相应的偶数

个格(对称的)皆为‘‘1’’时，就可将之合并简化为逻辑表达式的一项，其余变量之间为逻辑乘关系，其余‘‘0’’项不考虑。

bc

a

c b a

abc

c b a

c

ab

S+

+

+

+

=

1；c a

c b

abc

S+

+

=

2

；c b

a

c b

a

c b

a

c b

a

S+

+

+

=

3

【例1】双控开关

有一房间，设房灯L，希望在门1及门2处分别设开关，任意控制灯的开闭。

【例2】水泵的开停控制

水泵开停控制工作过程的分析，是一种有记忆的逻辑控制系统。增加一个描述系统在t-1时刻状态的变量Mt-1。于是有3个变量m、a、Mt-1共同决定水泵的工作状态，即输出M。

第二章