控制仪表及装置习题.doc

第3章 习题与思考题 1. 什么是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？控制规律基本控制规律比例控制为什么会产生余差？ 为了克服扰动的影响，控制器必须要有控制作用，即其输出要有变化量，而对于比例控制来讲，只有在偏差不为零时，控制器的输出变化量才不为零，这说明比例控制会永远存在余差。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？ 2）当有偏差存在时，输出信号将随时间增大（或减小）。当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。因而积分控制器组成控制系统可以到达无余差。 4. 试述积分时间对控制过程的影响。在实际的控制器中，常用积分时间Ti来表示积分作用的强弱，在数值上，Ti=1／K i 。显然，Ti越小，K i 就越大，积分作用就越强，反之亦然。试写出比例、积分、微分（PID）三作用控制规律的数学表达式。 6. 试分析比例、积分、微分控制规律各自的特点，积分和微分为什么不单独使用？比例DDZ-Ⅲ型控制器的软手动和硬手动有什么区别？各用在什么条件下？ 什么叫控制器的无扰动切换？PID调节器中，比例度P、积分时间常数、微分时间常数分别具有什么含义？在调节器动作过程中分别产生什么影响？若将取∞、取0，分别代表调节器处于什么状态？比例度P积分时间常数越小，积分作用越强；越大积分作用越弱；若将取∞微分时间常数越大，微分作用越强；取0气动调节阀主要由哪两部分组成？各起什么作用？ 试问调节阀的结构有哪些主要类型？各使用在什么场合？ 什么叫调节阀的理想流量特性和工作流量特性？常用的调节阀理想流量特性有哪些？ 在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性称为固有流量特性，也叫理想流量特性。在实际的工艺装置上，调节阀由于和其他阀门、设备、管道等串连使用，阀门两端的压差随流量变化而变化，这时的流量特性称为工作流量特性。直线流量特性等百分比（对数）流量特性快开特性什么是串联管道中的阀阻比？值的变化为什么会使理想流量特性发生畸变？ 用阀阻比表示存在管道阻力的情况下，阀门全开时，阀门前后的最小压差占总压力po的比值在S＜1时，由于串联管道阻力的影响，使阀门开大时流量达不到预期的值，也就是阀的可调范围变小。随着S值的减小，直线特性渐渐区于快开特性，等百分比特性渐渐趋近于直线特性。什么叫气动调节阀的气开式与气关式？其选择原则是什么？ 无压力信号时阀门全闭，随着压力信号增大，阀门逐渐开大的气动调节阀为气开式。无压力信号时阀门全开，随着压力信号增大，阀门逐渐关小的气动调节阀为气关式。从工艺生产安全考虑，一旦控制系统发生故障、信号中断时，调节 试述电/气转换器的用途与工作原理。 为了使气动阀能够接收电动调节器的输出信号，必须使用电／气转换器把调节器输出的标准电流信换为20～100kPa的标准气压信号。在杠杆的最左端安装了一个线圈，该线圈能在永久磁铁得气隙中自由地上下运动，由电动调节器送来得电流I通入线圈。当输入电流I增大时，线圈与磁铁间产生得吸力增大，使杠杆左端下移，并带动安杠杆上的挡板靠近喷嘴，改变喷嘴和挡板之间的间隙。 喷嘴挡板机构是气动仪表中最基本的变换和放大环节，能将挡板对于喷嘴的微小灵敏地变换为气压信号经过气动功率放大器的放大后，输出20～lkPa的气压信号p去推动阀门。试述电/气阀门定位器的基本原理与工作过程。 在杠杆上绕有力线圈，并置于磁场之中。当输入电流I增大时，力线圈产生的磁场与永久磁铁相作用，使杠杆绕支点O顺时针转动，带动挡板靠近喷嘴，使其背压增大，经气动功率放大器放大后，推动薄膜执行机构使阀杆移动。 在蒸气锅炉运行过程中，必须满足汽-水平衡关系，汽包水位是一个十分主要的指标。当液位过低时，汽包中的水易被烧干引发生产事故，甚至会发生爆炸，为此设计如图所示的液位控制系统。试确定调节阀的气开、气关方式和调节阀LC正、反作用；画出该控制系统的框图。解答： 1）调节阀：气关方式。 2）调节器：正作用。 3）框图： 9. 在如图所示的化工过程中，化学反应为吸热反应。为使化学反应持续进行，必须用热水通过加热套加热反应物料，以保证化学反应在规定的温度下进行。如果温度太低，不但会导致反映停止，还会使物料产生聚合凝固导致设备堵塞，为生产过程再次运行造成麻烦甚至损坏设备。为此设计如图所示的温度控制系统。试确定调节阀的气开、气关方式和调节阀的TC正、反作用；画出该控制系统的框图。 如图所示热交换器，将进入其中的冷却物料加热到设定温度。工艺要求热物料温度的，而且不能发生过热情况，以免造成生产事故。试设计一个简单控制系统，实现热物料的温度控制，并确定调节阀的气开、气关方式，以及调节的调节规律。 载热介质流量。 3）检测仪表选择： 温度传感器与温度变送器。 4）调节阀选择： 流量特性选择：对数流量特性。 气开、气关方式选择：气