过程控制仪表课后答案第3章

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1、思考与练习题参考答案第3章模拟式控制器思考与练习题(1)工业上常用控制器的控制规律有哪几种？答：工程上常用的控制器的控制规律有比例（P）、比例积分（PI）、比例微分（PD）以及比例积分微分（PID）四种，由此产生相应的四种常用控制器。(2)在模拟控制器中，一般采用什方式实现各种控制规律？答UoUrUfR2R1放大器K：可以用负反馈放大器来实现。其原理组成如图3.1所示。Uo 　  图3.1（a）负反馈放大电路图  UiUfεKF图3.1(b)负反馈放大电路方框图   由图可知：O根据上述三个关系式可求得输出与输入的

2、关系为：  当放大器的放大倍数足够大时，FK>>1,则上式分母中的1可忽略不计，上式可近似表示为：  这就是说，只要放大器的放大倍数足够大，那么在引入负反馈构成闭环后，其闭环放大倍数K′就只与反馈系数F有关。而反馈系数就是前面分析的分压系数，这样就实现了比例控制规律。由于闭环放大倍数K′与反馈系数F成倒数关系，即后者衰减，前者放大，或者是，后者为除的关系，则前者就是乘的关系。换句话说，两者之间互成逆运算关系。由此得到了启发，若要闭环放大器起积分运算作用，它的反馈电路应是微分运算电路。反之，要得到微分运算关系的放大电

3、路，其反馈电路应该用积分电路。(3)试述DDZ—Ⅲ型控制器的功能。答：DDZ—Ⅲ型控制器的作用是将变器送来的1～5VDC测量信号与1～5VDC给定信号进行比较得到偏差信号，然后再将其偏差信号进行PID运算，输出4～20mADC信号，最后通过执行器，实现对过程参数的自动控制。一台DDZ—Ⅲ型工业控制器除能实现PID运算外，还具有如下功能，以适应生产过程自动控制的需要。①获得偏差并显示其大小②显示控制器的输出③提供内给定信号并能进行内外给定选择④进行正/反作用选择⑤进行手动操作，并具有良好的手动/自动双向切换性能(4)

4、基型控制器由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？答：基型控制器由控制单元和指示单元两大部分组成。控制单元包括输入电路、比例微分（PD）电路与比例积分（PI）电路、软手动与硬手动操作电路和输出电路等，指示电路包括测量信号指示电路和给定信号指示电路。输入电路的主要作用是将测量信号与给定信号相减，获得偏差信号。并将两个以零伏为基准的输入电压转换成了以电平VB=10V为基准的偏差电压输出，从而实现了信号的电平移动，使运算放大器的输入端电压进入其共模电压范围内。比例微分运算电路的作用是接受由输入电路送来的以10V电平为基准

5、的输出信号对它进行比例微分运算，再经比例放大的后输出，送给比例积分电路。比例积分运算电路主要是给控制器的控制规律引入积分作用。手动操作是由手动操作电路实现的。输出电路其作用是将比例积分电路送来的以10V为基准的1～5VDC电压信号转换成以0V为基准的4～20mADC输出电流送给执行机构。指示电路的作用是将以零伏为基准的4～20mADC转换成以VB=10V为基准的1～5mADC的输出电流信号，用电流表加以指示（5）DDZ—Ⅲ型控制器的输入电路为什么要采用差动输入方式？为什么要进行电平移动？答：采用差动输入方式，使引线

6、电阻RCN上的压降VCM以共模电压形式加入输入电路，由于输入电路对共模电压信号有很强的抑制作用，使VCM不致引起误差。输出电压V01与引线电阻上的附加压降VCM1、VCM2无关，因而消除了它们对输出电压V01的影响。在输入电路中进行电平移动，将偏差电平抬高到+10V的基准上，这样在同样条件下，运算放大器的输入端电压数值就在共模电压范围要求之内，输入电路就能正常工作了。输入电路将两个以零伏为基准的输入电压转换成了以电平VB=10V为基准的偏差电压输出，从而实现了信号的电平移动，使运算放大器的输入端电压进入其共模电压范

7、围内。（6）DDZ—Ⅲ型控制器有哪几种工作状态？什么是软手动状态和硬手动状态？答：DDZ—Ⅲ型控制器有自动（A）、软手动（M）和硬手动（H）三种工作状态，软手动操作又称速度式手操，是指控制器的输出电流随手动输入电压成积分关系而变化。硬手动操作又称比例式手操，是指控制器的输出电流随手动输入电压成比例关系而变化。（7）什么是控制器的无扰动切换？DDZ—Ⅲ型控制器如何实现“手动/自动”无扰动切换？为什么从软手动方式向硬手动方式切换需要事先平衡？答：所谓无扰动切换是指在切换时控制器的输出不发生变化，对生产过程无扰动。Ⅲ型控

8、制器由自动或硬手动向软手动的切换（A·HM）以及由软手动或硬手动向自动的切换(M·HA)均为无平衡无扰动的切换方式。所谓无平衡切换，是指在自动、手动切换时，不需要事先调平衡，可以随时切换至所需要位置。①当从任何一种操作状态切换到软手动操作时，运算放大器IC３的反向端为浮空状态，Ｖ03都能保持切换前的值，所以，凡是向软手动（M方式）方向的切换，均为无平衡无扰动