过程控制系统与仪表答案
【篇一：过程控制系统与仪表课后答案】
表、装置及工艺对象、设备构成的 一个整体。 ②测量变送器、控制器、执行器和被控对象 给定值不变的反馈控制系统、
1-6静态特性—静态时系统各环节的输入输出关系。 动态特性—在动态过程中系统各环节的输入输出变化关系。 第二章2-1①最大绝对误差=806-800=
6②基本误差=6/1000=0.6%；1.0级③不能用，只能用0.5级的仪表 2-4间接导致精度等级下降。例如：量程0~1000的1级仪表用在测量范围在0~100时，精度变成了10级！
2-5①最大误差250*1%=2.5②最大误差750*1%=1.875
2号表精度低，价格相对便宜，但2号仪表的最大误差小，而且被测参数的数值在2号表量程内，所以选择2号表。
2-6①将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，若两个连接点温度不同，回路中会产生电势。此电势称为热电势。 ②
③热电偶的热电势大小不仅与热端温度有关，还与冷端温度有关。所以使用时，需保持热电偶冷端温度恒定。但热电偶的冷端和热端离得很近，使用时冷端温度较高且变化较大。为此应将热电偶冷端延至温度稳定处。
2-8①金属热电阻测温精度高。②热电阻导线过长时，导线电阻过大，对测量带来较大误差，采用三线制接法，可有效消除线路电阻对测量的影响。
2-12①自由端b的位移与输入压力p成正比。通过拉杆、齿轮的传递、放大，带动指针偏转。
②被测压力最大值应在仪表量程的2/3左右，不超过1/2，所以选仪表量程0~2.5的仪表，又因为 ，所以选择2级足够。
2-13①精度为1级，所以最大误差1.6*0.01=0.0160.01，不能符合要求②第二个仪表的量程太小，也不符合要求
2-15①电容式压力变送器先将压力的变化转换为电容量的变化，然后用电路测电容。
②特点：灵敏度高，量程宽，过载能力强，测量精度高，可达0.2级。
2-19①流量测量中转子的平衡条件是：压差力=重力，s?6?2p = （ ? ） g v，可知，?6?2p应为常数。 ②差压式（也称节流式）流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量，流量与节流件前后压差的平方根成正比。 2-21安装时不需要有直管段，对流体的流动状态无要求，特别适用于高粘度介
2-22①在管道两侧安放磁铁，流动的液体当作切割磁力线的导体，产生的感应电动势与流体的流速成正比关系。当磁感应强度b不变、管道直径一定时，流体切割磁力线而产生的感应电势e的大小仅与流体的流 v 速有关。
②可以测量各种导电液体的流量，如酸、碱、盐溶液，流体可以含有固体颗粒、悬浮物或纤维等。只能用来测量导电液体的流量，要求导电率不小于水的导电率。不能测量气体、蒸汽及石油制品等的流量。
2-24特点：超声波流量计属非接触式测量，不会影响被测流体的流动状况。测量液体流量精度可达0.2级，测量气体流量精度可达0.5级。
要求流体清洁，以避免对超声波束的干扰。测量管前后要有足够长的直管段，以保证流速均匀。
2-27利用电容器的极板之间介质变化时，电容量也相应变化的原理测物位。 2-28特别适合强腐蚀性、高压、有毒、高粘度液体，不能有气泡和悬浮物，液面不能又很大波浪，不易测高温 第三章
3-1①控制规律是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。 ②断续控制——控制器输出接点信号，如双位控制、三位控制。连续控制——控制器输出连续信号，如比例控制、比例积分控制、比例微分控制、比例积分微分控制。
3-2①双位控制器只有两个输出值，相应的执行机构只有开和关两个极限位置，因此又称开关控制。
②被控参数在给定值处上下振荡，无法稳定。
3-3公式y = kp e说明：如果被调量偏差为零，调节器的输出也就为零，而实际调节器的输出不可能总为0，所以偏差必然存在。
3-4，由公式可知：当有偏差存在时，积分输出将随时间增长（或减小）；当偏差消失时，输出能保持在某一值上。
3-7①比例度就是指控制器输入偏差的相对变化值与相应的输出相对变化值之比，是放大倍数kp的倒数。②表明比例作用对偏差变化的有效区间，即偏差大于比例带时，比例输出仍然是100%（满量程）。\\
3-8① ， ：微分时间②输出信号持续时间太短，实际微分时间可以惯性延迟。 3-10①比例：控制及时、适当，结果存在静差；积分：可以消除余差；
微分：能超前控制，对静态偏差毫无控制能力 ②积分输出信号随着时间逐渐增强，控制动作缓慢，故不单独使用。对静态偏差毫无控制能力，故不单独使用。
3-14①p：是放大倍数kp的倒数，越小控制作用越强，残差愈小。 ti：越小积分作用越强td：越大微分作用越强 ②变成纯比例调节 第四章4-1执行机构：推动装置，它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置。
调节机构：阀门，它将阀杆的位移转换为流通面积的大小
4-2（1）直通单座阀：泄漏量小，流体对阀芯的不平衡作用力大。一般用在小口径、低压差的场合。
（2）直通双座阀：不平衡力小，泄漏量较大。一般用在大口径、大压差的场合。 （其他了解）
4-4①在将控制阀前后压差固定时得到的流量特性称为固有流量特性。 实际使用时，阀前后压差也是变化的，这时流量特性会发生畸变叫实际流量特性。直线阀变为快开阀，对数阀变为直线阀
②直线流量特性，等百分比（对数）流量特性，快开特性。
4-5单位相对行程变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系：等百分比阀在各流量点的放大系数不同，但对流量的控制力却是相同的。 4-7阀权度s表示调节阀全开时，阀前后最小压差△ptmin与总压力△ p之比。 s=1，管道压力为0，此时调节阀为固有流量特性，s1，随着阀门开大，阀前后压差变小，使流量发生畸变。
4-8①压力信号时阀全开，随着信号增大，阀门逐渐关小的称为气关式。反之，无压力信号时阀全闭，随着信号增大，阀门逐渐开大称的为气开式。②当控制信号中断时，阀门的复位位置能使工艺设备处于安全状态。
4-9气开式，保证控制信号中断时，切断蒸汽源。
4-11电气转换器：将4～20ma的电流信号转换成20～100kpa的标准气压信号。 阀门定位器：引入阀杆位移负反馈。使阀杆能按输入信号精确地确定自己的开度。
4-13电动调节阀接受来自调节器的电流信号，阀门开度连续可调。 电磁阀也接受来自调节器的电流信号，阀门位式调节，只有开和关两个位置。 4-15①从电路设计就开始考虑防爆，把电路在短路、开路及误操作等各种状态下可能发生的火花都限制在爆炸性气体的点火能量之下，则此仪表称为安全火花防爆仪表。
②构成安全火花防爆系统的二要素： 在危险现场使用的仪表必须是安全火花防爆仪表（本安仪表）。 现场仪表与危险场所之间的电路连接必须经过安全栅（防爆栅）。
4-16用晶体管构成限流电路。vt3（耗尽型）工作于零偏压，作为恒流源向vt1提供足够的基极电流，保证信号在4～20ma范围内vt1处于饱和状态。 由vd1~vd4和f1 ~ f’2组成限压电路。背靠背的齐纳管中点接地，改直接接地为保护时接地。
4-17不能，在与其它仪表的电路连线之间设置安全栅，防止危险能量进入，则
【篇二：过程控制系统与仪表习题答案 第一章】
数控制 解答 1控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富 3控制多属慢过程参数控制 4定值控制是过程控制的一种主要控制形式 5过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统典型过程控制系统由哪几部分组成 解答 过程控制系统一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。 组成参照图1-1。 1-4 说明过程控制系统的分类方法通常过程控制系统可分为哪几类 解答 分类方法说明 按所控制的参数来分有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等按控制系统所处理的信号方式来分有模拟控制系统与数字控制系统按控制器类型来分有常规仪表控制系统与计算机控制系统按控制系统的结构和所完成的功能来分有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等按其动作规律来分有比例p控制、比例积分pi控制比例、积分、微分pid控制系统等按控制系统组成回路的情况来分有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。 通常分类 1按设定值的形式不同划分1定值控制系统 2随动控制系统 3程序控制系统 2按系统的结构特点分类1反馈控制系统 2前馈控制系统 3前馈—反馈复
合控制系统 1-5 什么是定值控制系统 解答 在定值控制系统中设定值是恒定
不变的引起系统被控参数变化的就是扰动信号。 1-6 什么是被控对象的静态特性什么是被控对象的动态特性二者之间有什么关系 解答 被控对象的静态特性稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。 被控对象的动态特性。系统在动态过程中被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。 二者之间的关系 1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性 解答 稳态 对于定值控制当控制系统输入设定值和扰动不变时整个系统若能达 到一种平衡状态系统中各个组成环节暂不动作它们的输出信号都处于相对静 止状态这种状态称为稳态或静态。 动态 从外部扰动出现、平衡状态遭到破坏、自动控制装置开始动作到整个系统 又建立新的稳态达到新的平衡、调节过程结束的这一段时间整个系统各个环节的状态和参数都处于变化的过程之中这种状态称为动态。 在实际的生产过程中被控过程常常受到各种振动的影响不可能一直工作在稳态。只有将控制系统研究与分析的重点放在各个环节的动态特性才能设计出良好的控制系统。 1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些各自的定义是什么 解答 单项性能指标主要有衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。 衰减比等于两个相邻的同向波峰值之比n 过渡过程的最大动态偏差对于定值控制
系统是指被控参数偏离设定值的最大值a 超调量第一个波峰值1y与最终稳态值y之比的百分数 1100yy 残余偏差c 过渡过程结束后被控参数所达到的新稳态值y与设定值之间的偏差c称为残余偏差简称残差 调节时间从过渡过程开始到过渡过程结束所需的时间 振荡频率过渡过程中相邻两同向波峰或波谷之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期其倒数称为振荡频率 峰值时间过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。 1-10 某被控过程工艺设定温度为900℃要求控制过程中温度偏离设定值最大不得超过80℃。现设计的温度定值控制系统在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-4所示。试求该系统过渡过程的单项性能指标最大动态偏差、衰减比、振荡周期该系统能否满足工艺要求 解答 ○1最大动态偏差
accca50900950 ○2衰减比n1:5900910900950n ○3振荡周期tmin36945t a1 衰减振荡所以系统满足工艺要求。
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