思考与练习题参考答案 第1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：可以用负反馈放大器来实现。其原理组成如图所示。
O ----- 比—— ― 放大器K Uo
-- Ri
图（a）负反馈放大电路图
R2LJ
Ui
Uf
由图可知：
图（b）负反馈放大电路方框图
Ui Uf
Uo K
U
f
FU。
根据上述三个关系式可求得输出与输入的关系为：
Uo K Ui 1 FK
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 放大电路，其反馈电路应该用积分电路。
⑶ 试述DDZ-m型控制器的功能
答：DDZ-m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PI D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-m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）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—m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Vol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Voi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围内。
（6） DDZ-m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-m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-m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。 川型控制器由自动或硬手动向软手动的切换（A?H M）以及由软手动或硬 手动向自动的切换（M ? H A）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，V 03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，均为无平衡无扰动的切换。
② 控制器处于软手动（M方式），或硬手动（H方式）时，电容C两端电压 值等于V02,而且C的一端与VE相连，在从手动向自动切换的前后是等电位的，
在切换瞬间，CI没有放电现象，V03不会突变，控制器的输出信号也不会突变。 所以，凡是向自动（ A 方式）的切换也均为无平衡无扰动的切换。
凡是向硬手动方向的切换，从自动到硬手动或从软手动到硬手动（A、Mf H）, 均为有平衡的无扰动切换。即要做到无扰动切换，必须事先平衡。因为硬手动 操作拨盘的刻度（即VH值），不一定与控制器的输出电流相对应，因此在由其 它方式向硬手操方式切换前，应拨动硬手动拨盘（即调 WH电位器），使它的 刻度与控制器的输出电流相对应，才能保证切换时不发生扰动。
控制仪表课后答案第1,2,3章部分
