過程控制第四章執(zhí)行器

課后習題什么是控制器的控制規(guī)律，控制器有哪些基本的控制規(guī)律？雙位控制是怎樣的？有何優(yōu)缺點？比例控制為什么會產(chǎn)生余差？試寫出積分控制規(guī)律的數(shù)學表達式。為什么積分控制能消除余差？什么是積分時間？試述積分時間對控制過程的影響某比例積分控制器輸入、輸出范圍均為4～20mA，若將比例度設定為100％、積分時間設為2min，穩(wěn)態(tài)時輸出調(diào)為5mA，某時刻，輸入階躍增加0.2mA，試問經(jīng)過5min后，輸出將由5mA變化到多少？比例控制器的比例度對控制過程有什么影響？調(diào)整比例度時要注意什么問題？理想微分控制的數(shù)學表達式是什么？為什么常用實際的微分控制規(guī)律？試寫出比例、積分、微分（PID）三作用控制規(guī)律的數(shù)學表達式試分析比例、積分、微分控制規(guī)律各自的特點，積分和微分為何不能單獨使用？PID調(diào)節(jié)器中，比例度P、積分時間TI、微分時間TD分別具有什么意義？在調(diào)節(jié)器動作過程中產(chǎn)生什么影響？若將TI取為∞、TD取為0，分別代表調(diào)節(jié)器處于什么狀態(tài)？什么是調(diào)節(jié)器的正反作用？在電路中如何實現(xiàn)？給出實用PID數(shù)字表達式，數(shù)字儀表中常用哪些改進型PID算法？第四章執(zhí)行器及安全柵執(zhí)行器自動調(diào)節(jié)閥電磁閥電壓調(diào)整裝置電流控制器件控制電機自動調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)閥體氣動（能在易燃易爆環(huán)境中工作）電動（能源取用方便，信號傳遞迅速）液動（推力大）（直通單座閥、直通雙座閥、角閥、隔膜閥、蝶閥等）氣動單座閥氣動執(zhí)行機構(gòu)直行程角行程薄膜式活塞式（推力大，適合大口徑高壓降場合）（蝶閥、風門等）正作用：壓力增大，閥桿下移反作用：壓力增大，閥桿上移氣開式：有壓力，閥桿開啟氣關式：有壓力，閥桿關閉行程規(guī)格：10mm、16mm、25mm、40mm、60mm、100mm調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)對于不可壓縮的流體，在通過調(diào)節(jié)閥時產(chǎn)生的壓力損失△p與流體速度之間的關系為流量系數(shù)：閥兩端的壓差為100Kpa，流體密度為1000Kg/m3的條件下，流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量。記為C。額定流量系數(shù)：閥全開時的流量系數(shù)，記為C100（表示閥的流通能力，只與閥的口徑和結(jié)構(gòu)有關）可壓縮流體流量系數(shù)的修正p2p1p1恒定，p2增大，當閥兩端壓差超過△pcr時，流量不再隨著壓差增大而增大，而是停在最大值Qmax處可壓縮流體阻塞流的判斷以空氣為流體做實驗發(fā)現(xiàn)：給定閥門的壓差比（x＝△p/p1）在產(chǎn)生阻塞流時總是固定的值xT（臨界壓差比）一般流體產(chǎn)生阻塞流的條件：未產(chǎn)生阻塞流產(chǎn)生阻塞流Fk＝k/kairk：可壓縮流體的絕熱指數(shù)kair：可壓縮流體的絕熱指數(shù)不可壓縮流體流量系數(shù)的修正當pvc小于入口溫度下流體介質(zhì)飽和蒸汽壓pv時，產(chǎn)生閃蒸。繼續(xù)降低pvc即產(chǎn)生阻塞流，此時pvc＝

pvcrp1p2p2p1pvc節(jié)流處縮流處定義恢復系數(shù)（只與結(jié)構(gòu)流路形式有關，可查）時產(chǎn)生阻塞流氣體（蒸汽）流量系數(shù)的修正可壓縮流體，在調(diào)節(jié)閥內(nèi)其體積由于壓力降低而膨脹，密度減小，引入膨脹系數(shù)Y以修正氣體密度的變化溫度壓力變化引起氣體密度變化，引入壓縮系數(shù)Z進行修正低雷諾系數(shù)修正流量系數(shù)都是在湍流的情況下測定的，非湍流情況需要進行修正。Re>3500湍流CRe<2300層流C‘＝C/FR直流單座閥、套筒閥、球閥直流雙座閥、蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥液體運動粘度ReFR350023001流量系數(shù)C計算公式流體阻塞流判別式流量系數(shù)計算公式（國際單位）液體氣體蒸汽調(diào)節(jié)閥的固有流量特性流過閥門的相對流量q＝Q/Q100與閥門的相對開度l＝L/L100之間的關系q＝f(l)。只與閥芯的形狀有關?？扉_直線對數(shù)/等百分比直線特性對數(shù)特性R=Qmax/Qmin為調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比閥門的控制作用流量變化相對值直線等百分比10%（20-10）/10=100%（6.58-4.68）/4.68=41%50%（60-50）/50=20%（25.7-18.2）/18.2=41%80%（90-80）/80=12.5%（71.2-50.6）/50.6=41%直線特性在小開度時控制作用強，開度越大控制作用越弱對數(shù)特性大小開度的控制作用一樣強調(diào)節(jié)閥的工作流量特性串聯(lián)管路（分壓）∑△p∑△pe△p∑△peQ全開閥阻比qls=1s=0.5s=0.1并聯(lián)管路（增流）△pQmaxQ100閥全開流量比S‘=1S’=0.5S‘=0.1S‘=1S’=0.5S‘=0.1調(diào)節(jié)閥的選擇調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)的選擇

主要考慮流體情況：顆粒、腐蝕性氣開、氣關式選擇主要考慮生產(chǎn)安全的需要流量特性選擇主要考慮生產(chǎn)過程的特性口徑的選擇主要考慮工藝需要的流量大小被控過程閥uuyuxxyxy電/氣轉(zhuǎn)換器I>p閥門定位器如果只有彈簧彈力和薄膜壓力，則力平衡時閥芯的開度（線位移）與氣壓成正比。為了克服摩擦，流體作用于閥芯的不平衡力等對閥門定位的影響，引入閥門定位器。電/氣閥門定位器I>電動調(diào)節(jié)閥伺服放大器電動機減速器閥位置發(fā)生器輸入信號0~·10mA閥行程安全柵（防止危險電能從控制信號進入現(xiàn)場儀表的安全保護器）電阻式中繼放大式齊納式光電式變壓器式電源單元工業(yè)交流電調(diào)節(jié)器安全柵安全柵執(zhí)行器變送器級別最小引爆電流爆炸氣體混合物種類ⅡAi>120乙烷、丙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙醇、氨、一氧化碳ⅡB70<i<120乙烯、乙醚、丙稀腈ⅡCi<=70氫、乙炔、二硫化碳、水煤氣、焦爐煤氣齊納式安全柵限流電阻（通過信號正常時，阻值為0；電流一旦超出安全范圍，阻值驟）電路沒有進入保護狀態(tài)時，接地不起作用（避免信號通過大地短接或者形成干擾）RIiFuVi安全場所危險場所RVi安全場所危險場所隔離式安全柵檢測端安全柵利用變壓器隔離器件，分別將輸入、輸出和電源電路進行隔離，以防止危險能量信號竄入現(xiàn)場（檢測端安全柵和執(zhí)行端安全柵）