过程控制仪表及控制系统_课后习题答案(林德杰)简答题.doc

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1、6－7在某生产过程中，冷物料通过加热炉对其进行加热，热物料温度必须满足生产工艺要求，故设计图所示温度控制系统流程图，画出控制框图，指出被控过程、被控参数和控制参数。确定调节阀的流量特性、气开、气关形式和调节器控制规律及其正、反作用方式。解：系统方框图：被控过程为加热炉；被控参数是热物料的温度；控制参数为燃料的流量。加热炉的过程特性一般为二阶带时延特性，即过程为非线性特性。因此，调节阀流量特性选择对数特性调节阀。根据生产安全原则，当系统出现故障时应该停止输送燃料，调节阀应选用气开式。即无气时调节阀关闭。控制器的正反作用的选择应该在根据工艺要求，原则是：使整个回路构成负反馈系统。控制器的正、反作用

2、判断关系为：（控制器“±”）·（控制阀“±”）·（对象“±”）＝“－”调节阀：气开式为“＋”，气关式为“－”；控制器：正作用为“＋”，反作用为“－”；被控对象：按工艺要求分析，通过控制阀的物量或能量增加时，被控制量也随之增加为“＋”；反之随之降低的为“－”；变送器一般视为正作用。根据安全要求，调节阀选气开式Kv为正，温度变送器Km一般为正，当调节器增加时，温度值增加，故过程（对象）为正，为了保证闭环为负。所以调节器应为负作用。6－8下图为液位控制系统原理图。生产工艺要求汽包水位一定必须稳定。画出控制系统框图，指出被控过程、被控参数和控制参数。确定调节阀的流量特性、气开、气关形式和调节器的控制规

3、律及其正反作用方式。解：控制系统框图如下图所示。被控过程为汽包；被控参数是汽包的液位；控制参数为给水的流量。汽包的过程特性为一阶带时延特性，即过程为非线性特性。因此，调节阀流量特性选择对数特性调节阀。根据生产安全原则，当系统出现故障时应该停止输送燃料，调节阀应选用气关式。即无气时调节阀打开。保证在控制出现故障时，汽包不会干烧。调节阀：选择气关式调节阀，故KV为“－”；被控对象：按工艺要求分析，通过给水增加时，被控制参数的液位也会增加。所以K0为“＋”；变送器一般视为正作用。控制器的正、反作用判断关系为：（控制器“？”）•（控制阀“－”）•（对象“＋”）＝“－”根据判断关系式，调节器应为正作用。

4、－12已知被控制过程的传递函数，其中T0＝6s，τ0＝3s。试用响应曲线法整定PI、PD调节器的参数；再用临界比例度法整定PI调节器的参数（设TK＝10s，δK＝0.4）；并将两种整定方法的PI参数进行比较。解：对有自衡能力的系统ρ＝1，T0/τ0＝0.5。δ≈0.99采用特性参数法（响应曲线法）公式及PI控制规律，有：Ti＝0.8T0＝4.8(s)对PD控制规律调节器，有Ti＝0.25τ0＝0.75(s)采用临界比例度法，对PI调节规律：Ti＝0.85TK＝8,5(s)两种整定方法得到的结果不同，比例度比较接近、TI相差较大。在工程实践中应该应用不同的整定方法进行比较，选择控制效果最佳方案。

5、4－3设DDZ－Ⅲ基型调节器的PID参数的刻度值为δ＝0.50，TI＝30s，TD＝20s。计算实际值δ*、TI*和TD*之值。解：先计算F：F＝1＋TD/TI＝1＋2/3＝1.67δ*、TI*、TD*之实际值：δ*＝δ/F＝0.5/1.67＝0.3TI*＝TI/F＝17.9TD*＝TD/F＝11.94－5数字式完全微分PID控制规律与不完全微分PID控制规律有说明区别？哪种控制规律的应用更为普遍？答：完全微分型PID算法的微分作用过于灵敏，微分作用持续时间短，容易引起控制系统振荡，降低控制品质。不完全微分是在PID输出端串接一个一阶惯性环节，这样，在偏差变化较快时，微分作用不至于太强烈，且作

6、用可保持一段时间。因此不完全微分PID控制规律更为普遍。3－4某DDZ－Ⅲ直流毫伏变送器，其零点移到Vio＝5mV，零迁后的量程为DC10mV，求该变送器输出I0＝10mADC时的输入是多少毫伏？解：分析：零点迁移后5～10mV对应输出为4～20mA，如右图所示。根据图的几何关系有：ab:ac＝eb:dc∴I0＝10mA时，输入电压为：Vin＝5＋1.88＝6.88（mVDC）3－9一只用水标定的浮子流量计，其满刻度值为1000m³/h，不锈钢浮子密度为7.92g/cm³。现用来测量密度为0.72g/cm³的乙醇流量，问浮子流量计的测量上限是多少？解：设转子、水、被测液体的密度分别为ρ1、ρ0

7、、ρ2，由液体流量的修正公式，密度修正系数：根据修正系数求得，浮子流量计的测量上限是：Q2max＝KQ0max＝1.2×1000＝1200m3/h第一章思考题与习题温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体并释放出热量。当电石加入时，内部温度上升，温度检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控制器对偏差信号进行运