热工控制仪表第二章习题与思考题解答.ppt

第二章习题与思考题 2-1 若在调节器的输入端加上一个方波信号，试分别画出调节器为比例、比例积分和比例微分动作规律时输出的大致变化过程。 2-2 一台气动比例温度控制器，测量范围为0～1000℃。当指示变化为100℃，控制器比例带为50％时，求相应的控制器输出将变化多少千帕(输出气压为20kPa～100kPa)和输出为多少千帕。 2-3 控制器初始输出Uo为1.5VDC，当Ui加入0.1V的阶跃输入时，（给定值不变），Uo为2V。随后Uo线性上升，经5分钟Uo为4.5V，则比例增益，比例度，积分时间和微分时间分别是多少？（5；20%；1min;0） 解： ΔU0=2-1.5=0.5V;ΔUi=0.1V K=ΔU0/ΔUi=0.5/0.1=5 δ=(1/K)*100%=20% (2.5-2)=[(4.5-2)/(5-0)] ×(Ti-0) TI=1分 TD=0 2-4控制器具有ＰＩ动作规律，其比例带为５０％，积分时间为１分钟。起初，测量、给定和输出都在５０％，当测量变化至５５％，输出变化多少？１分钟后变化多少？１分钟后变化到多少？（假设控制器处于正作用）。（10%；10%；70%） 解：根据响应曲线， 偏差E=55%-50%=5% δ=50% K = 1/δ=2 比例输出(变化值） yp =k(x-sv)=2×5%=10% 积分输出 输出变化10% y=50%+10%+10%=70% 一分钟后变化到70% 2-5水箱水位控制如图所示，试画出方框图，说明被控量、给定值、控制对象、内扰、外扰、操作变量指的是哪些物理量和设备，调节过程结束后水位是否有静差？ 被控量：H；控制对象：水箱；给定值：希望水位H0；内扰：引起Q1变化的进水压力；外扰：流出水量Q2；操作变量：流入水量Q1。 2-6水箱水位控制如图所示，试画出方框图，说明被控量、给定值、控制对象、内扰、外扰、操作变量指的是哪些物理量和设备，调节过程结束后水位是否有静差？ 被控量：H；控制对象：水箱；给定值：H0；内扰：引起q1变化的进水压力；外扰：q2；操作变量：q1。 2-7某电厂仪表班负责维修40台变送器，在一年内出现故障的变送器台数为60，试求它们的平均无故障时间MTBF。（答案：5840h） 2-8 IP65的含义是什么？ IP65，IP为防护等级的特征字母；6表示尘密（无尘埃进入）；5表示防喷。 ＿ ＿是根据扰动的大小和方向产生相应的调节作用。 前馈是根据扰动进行调节，所以调节的＿ ＿。 反馈是根据偏差进行调节，所以调节的＿ ＿。 前馈调节不存在系统的＿ ＿ ＿问题。 ＿ ＿ ＿组态就是把标签号、输出形式、阻尼时间、工程单位、上下限等数据测量写到存储器中。 选择题 “调节”与“控制”，本书采用的是第＿＿种理解？ A. 1；B. 2；C. 3 按第3种理解， ＿＿的控制作用是根据被控量的测量产生的。 A. 开环；B. 闭环 ＿＿系统的控制作用是从检测某一量开始，而后又通过这一过程影响其本身。 A. 开环；B. 闭环 试分别定性画出P、PI、PD、PID调节器的阶跃响应曲线和PD调节器的斜坡响应曲线，并标出比例增益、积分时间、微分时间。 参数整定找最佳， 从小到大顺序查。 先是比例后积分， 最后再把微分加。 曲线振荡很频繁， 比例度盘要放大。 曲线漂浮绕大弯， 比例度盘往小扳。 曲线偏离回复慢， 积分时间往下降。 曲线波动周期长， 积分时间再加长。 曲线振荡频率快， 先把微分降下来。 动差大来波动慢， 微分时间应加长。 理想曲线两个波， 前高后低四比一。 一看二调多分析， 调节质量不会低。 2-9已知Kc=2,TI=0.5min,若偏差e(t)的变化波形如图所示，当PID控制器分别为P、I、PI功能时，试大致画出输出△u（t）p、 △u（t）I 、 △u（t）PI的曲线。（设 ）。 2-10 若PID控制器的Kc=2,TI=12s,TD=120s，稳态时u(t)的输出为40%。t=0时施加3%的偏差阶跃信号，试分别写出在该阶跃信号作用下比例、积分、微分的输出表达式，并计算t=12s时的u(t)值。 2-11水箱如图所示，q1为流入量，q2为流出量，H0为水位给定值。若保持水位H在规定值，有几种控制方案？试绘出控制方案的示意图和方框图。 2-12已知Kc=2,TI=0.5min,若偏差e(t)的变化波形如图所示，当PID控制器分别为P、I、PI功能时，试大致画出输出△u（t）p、 △u（t）I 、 △u（t）PI的曲线。 2-13控制器具有PI动作规律（设为正作用），其比例带为80%，积分时间为1min。稳态时，输出为6mA。某瞬间，输入偏差突然增加了0.3mA，试求：①比例增益为多少