過程控制系統(tǒng)與儀表習(xí)題答案 3

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過程控制系統(tǒng)與儀表

習(xí)題與思考題

解答

第1章思考題與習(xí)題

1-1過程控制有哪些主要特點(diǎn)？為什么說過程控制多屬慢過程參數(shù)控制？

解答：

1．控制對象繁雜、控制要求多樣2.控制方案豐富

3．控制多屬慢過程參數(shù)控制

4．定值控制是過程控制的一種主要控制形式5．過程控制系統(tǒng)由規(guī)范化的過程檢測控制儀表組成1-2什么是過程控制系統(tǒng)？典型過程控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？

解答：

過程控制系統(tǒng)：一般是指工業(yè)生產(chǎn)過程中自動控制系統(tǒng)的變量是溫度、壓力、流量、液位、成份等這樣一些變量的系統(tǒng)。組成：參照圖1-1。

1-4說明過程控制系統(tǒng)的分類方法，尋常過程控制系統(tǒng)可分為哪幾類？解答：

分類方法說明：

按所控制的參數(shù)來分，有溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)等；按控制系統(tǒng)所處理的信號方式來分，有模擬控制系統(tǒng)與數(shù)字控制系統(tǒng)；按控制器類型來分，有常規(guī)儀表控制系統(tǒng)與計算機(jī)控制系統(tǒng)；按控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和所完成的功能來分，有串級控制系統(tǒng)、均勻控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)等；按其動作規(guī)律來分，有比例（P）控制、比例積分（PI）控制，比例、積分、微分（PID）控制系統(tǒng)等；按控制系統(tǒng)組成回路的狀況來分，有單回路與多回路控制系統(tǒng)、開環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)；按被控參數(shù)的數(shù)量可分為單變量和多變量控制系統(tǒng)等。

尋常分類：

1．按設(shè)定值的形式不同劃分：（1）定值控制系統(tǒng)

（2）隨動控制系統(tǒng)（3）程序控制系統(tǒng)

2．按系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類：（1）反饋控制系統(tǒng)

（2）前饋控制系統(tǒng)

（3）前饋—反饋復(fù)合控制系統(tǒng)

1-5什么是定值控制系統(tǒng)?

解答：

在定值控制系統(tǒng)中設(shè)定值是恒定不變的，引起系統(tǒng)被控參數(shù)變化的就是擾動信號。

1

1-6什么是被控對象的靜態(tài)特性？什么是被控對象的動態(tài)特性？二者之間有什么關(guān)系？

解答：

被控對象的靜態(tài)特性：穩(wěn)態(tài)時控制過程被控參數(shù)與控制變量之間的關(guān)系稱為靜態(tài)特性。

被控對象的動態(tài)特性：。系統(tǒng)在動態(tài)過程中，被控參數(shù)與控制變量之間的關(guān)系即為控制過程的動態(tài)特性。二者之間的關(guān)系：

1-7試說明定值控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與動態(tài)的含義。為什么在分析過程控制系統(tǒng)得性能時更關(guān)注其動態(tài)特性？解答：穩(wěn)態(tài)：

對于定值控制，當(dāng)控制系統(tǒng)輸入（設(shè)定值和擾動）不變時，整個系統(tǒng)若能達(dá)到一種平衡狀態(tài)，系統(tǒng)中各個組成環(huán)節(jié)暫不動作，它們的輸出信號都處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，這種狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)（或靜態(tài)）。

動態(tài)：

從外部擾動出現(xiàn)、平衡狀態(tài)遭到破壞、自動控制裝置開始動作，到整個系統(tǒng)

又建立新的穩(wěn)態(tài)（達(dá)到新的平衡）、調(diào)理過程終止的這一段時間，整個系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的狀態(tài)和參數(shù)都處于變化的過程之中，這種狀態(tài)稱為動態(tài)。

在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，被控過程往往受到各種振動的影響，不可能一直工作在穩(wěn)態(tài)。只有將控制系統(tǒng)研究與分析的重點(diǎn)放在各個環(huán)節(jié)的動態(tài)特性，才能設(shè)計出良好的控制系統(tǒng)。

1-8評價控制系統(tǒng)動態(tài)性能的常用單項(xiàng)指標(biāo)有哪些？各自的定義是什么？

解答：

單項(xiàng)性能指標(biāo)主要有：衰減比、超調(diào)量與最大動態(tài)偏差、靜差、調(diào)理時間、振蕩頻率、上升時間和峰值時間等。衰減比：等于兩個相鄰的同向波峰值之比n；

過渡過程的最大動態(tài)偏差：對于定值控制系統(tǒng)，是指被控參數(shù)偏離設(shè)定值的最大值A(chǔ)；超調(diào)量：第一個波峰值y1與最終穩(wěn)態(tài)值y（?）之比的百分?jǐn)?shù)?；

??y1?100%y(?)剩余偏差C：過渡過程終止后，被控參數(shù)所達(dá)到的新穩(wěn)態(tài)值y（?）與設(shè)定值之間的偏差C稱為剩余偏差，簡稱殘差；

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調(diào)理時間：從過渡過程開始到過渡過程終止所需的時間；

振蕩頻率：過渡過程中相鄰兩同向波峰（或波谷）之間的時間間隔叫振蕩周期或工作周期，其倒數(shù)稱為振蕩頻率；峰值時間：過渡過程開始至被控參數(shù)到達(dá)第一個波峰所需要的時間。

1-10某被控過程工藝設(shè)定溫度為900℃，要求控制過程中溫度偏離設(shè)定值最大不得超過80℃。現(xiàn)設(shè)計的溫度定值控制系統(tǒng)，在

最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如圖1-4所示。試求該系統(tǒng)過渡過程的單項(xiàng)性能指標(biāo)：最大動態(tài)偏差、衰減比、振蕩周期，該系統(tǒng)能否滿足工藝要求？解答：

○

1最大動態(tài)偏差A(yù)：A?950?C?900?C?50?C○

2衰減比n：n?950?900910?900?5:1

○

3振蕩周期T：T?45?9?36(min)A1(衰減振蕩)，所以系統(tǒng)滿足工藝要求。

第2章思考題與習(xí)題

2-1某一標(biāo)尺為0～1000℃的溫度計出廠前經(jīng)校驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/℃02004006008001000被校表讀數(shù)/℃02014026048061001求：1）該表最大絕對誤差；2）該表精度；

3）假使工藝允許最大測量誤差為±5℃，該表是否能用？

2-2一臺壓力表量程為0～10MPa，經(jīng)校驗(yàn)有以下測量結(jié)果：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/MPa0246810被校表01.983.965.947.979.99讀數(shù)正行程/MPa反行程02.024.036.068.0310.01求：1）變差；

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2）基本誤差；

3）該表是否符合1.0級精度？

2-3某壓力表的測量范圍為0～10MPa，精度等級為1.0級。試問此壓力表允許的最大絕對誤差是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計來校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為5MPa時，標(biāo)準(zhǔn)壓力計上讀數(shù)為5.08MPa，試問被校壓力表在這一點(diǎn)上是否符合1級精度，為什么？