过程控制与自动化仪表课后题及答案

1、调节器正反作用方式的定义是什么？在方案设计中应该怎样确定调节器的正反作用方式？P157-P158

答：

（1）当被控过程的输入量增加（或减小）时，过程的输出量（即被控参数）也随之增加（或减小），则称为正作用被控过程，反之称为反作用被控过程；

（2）①首先根据生产工艺要求及安全等原则确定调节阀的气开、气关形式，以确定Kv的正负；

  ②然后根据被控过程特征确定其属于正、反哪种类型，以确定Ko的正负；

  ③最后根据系统开环传递函数中各环节静态增益的乘积α必须为正这一原则确定调节器Ko的正负，进而确定调节器的正反作用类型。

2、P、I、D调节规律各有何特点？P152

答：

P调节（比例调节规律）特点：

1)有差调节，不可避免地存在稳态误差：

2)稳态误差随比例度的增大而增大；；

3)不适用于给定值随时间变化的系统；

4)增大Kc，不仅可以减小稳态误差，还可以加快响应速率

I调节（积分调节规律）特点：

1)可以提高系统的无差度，也即提高系统的稳态控制精度：

2)过渡过程变化相对缓慢，系统的稳定性差

D调节（微分调节规律）特点：

1)单纯的微分调节器是不能工作的；

2)能预测偏差变化趋势，防止系统被调量出现较大动态偏差；

3、调节器的参数有哪些工程整定方法？各有什么特点？P159

答：

（1）反应曲线法，临界比例度法，衰减曲线法

（2）特点：

a)反应曲线法是一种开环整定方法，是得到被控过程的典型参数之后，再对调节器参数进行整定的；

b)临界比例度法是一种闭环整定方法，不需测试动态特征，方便简洁，使用方便；

c)衰减曲线法与临界比例度法类似，都是依赖系统在某种运行状况下的特征信息对调节器进行参数整定的，无需单据被控的数学模型，但不同的是无需出现等幅振荡过程

4、微分控制为什么不能单独作用调节规律？P154

答：因为任何实际的调节器都有一定的不灵敏区（或称死区），在不灵敏区内，当系统的输出产生变化时，调节器并不动作，从而导致被调节的偏差有可能出现相当的数值而得不到校正

5、控制方案确定中为了减小或消除控制通道中纯时延时对系统控制品质不良影响，怎样设计一种补偿措施？

答：在系统设计时，应使控制通道的时间常数To既不能太大也不能太小。当To过大而又无法减小时，可以考虑在控制通道中增加微分环节。另可以选用快速测量仪表变送环节的时间常数，或采取一定措施以减小执行器的时间常数等等。

6、简述DDE-Ⅲ全刻度指示器的组成、工作状态和各开关作用。P76  

答：

1.指示单元：测量指示电路，给定指示电路

2.控制单元：输入电路，PD电路，PI电路，输出电路，软手动与硬手动操作电路

3.工作状态：自动，软手动，硬手动

4.各开关作用：内、外给定，换挡，工作状态选择等

7、简述执行器的组成、作用，常用执行器及特点。P93

答：

1)执行器由执行机构和调节机构组成

2)作用：将调节器输出的控制信号转换为直线位移或角位移来改变调节阀流通面积以补空过程的物料和能量

3)常用执行器：

a)气动执行器：结构简单，工作可靠，价格便宜，维护方便，防火防爆

b)电动执行器：能源取用方便，信号传输速度快，便于选择，但结构复杂、价格昂贵，使用于防爆要求不高的场所

8、什么叫气开式调节阀？选用原则是什么？试举例说明。

答：气开式调节阀是指当气压信号P＞0.02MPa时，阀门由关闭状态逐渐打开，它的选用主要从工艺生产的安全来考虑。例如，一般加热器应选用气开式，这样当控制信号中断时，执行器处于关闭状态，停止加热使设备不致因温度过高而发生事故或危险。

9、简述KMM可编程调节器的原理构成、硬件和软件系统各包括哪几部分。

答：

硬件系统：CPU、ROM、RAM、WDT、CTC、模拟量输入/输出、数字量输入/输出

软件系统：基本程序，输入处理程序，用户程序

10、试述热电偶和热电阻工作原理及在工业生产中注意的主要问题。P26

答：

（1）热电阻

原理：基于电阻的热阻效应（电阻的阻值随温度的变化而变化）进行温度测量的

注意：在工业应用中，对于500℃以下的中低温度

（2）热电偶

原理：基于热电效应，即只要热电偶的两端温度不同，则在热电偶闭合回路中产生热电势，这种现象叫做热电效应

注意：需要进行冷端补偿，低温测量温度低

11、为什么热电偶要进行冷端温度补偿？P30     

答：由热电偶的测温原理可知，只有在热电偶的冷端温度保持不变时，热电动势才与被测温度具有单值对应关系，由于制作热电偶的价格昂贵，不可能将热电偶的电极做的很长，结果导致冷端温度受被测温度的影响较大而不断变化，进而要进行冷端补偿。

12、使用热电偶铂铑30~铂铑6测炉温测得电动势4.833mV，冷端温度40℃，求炉温。P31

解：查分度表可知，E（40,0）=0mV，E（t，40）=4.833mV，∵E（t，0）=  E（40,0）+E（t，40）=4.833mV∴t=1000℃