化工儀表及自動化

化工儀表及自動化化工儀表及自動化——簡答題詳解第_章閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)有什么不同？答：閉環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器與被控對象之間既有順向控制又有反向聯(lián)系的自動控制。從信號傳遞關(guān)系上看，構(gòu)成了一個(gè)閉合回路。開環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器與被控對象之間只有順向控制而沒有反向聯(lián)系的自動控制。從信號傳遞關(guān)系上看，未構(gòu)成閉合回路。自動控制系統(tǒng)主要有哪些環(huán)節(jié)組成？答：自動控制系統(tǒng)主要有三個(gè)環(huán)節(jié)組成：檢測、運(yùn)算、執(zhí)行什么是干擾作用？什么是控制作用？是說明兩者關(guān)系。答：干擾作用是指除操縱變量以外的各種因素引起被控變量偏離給定值的作用；控制作用是通過對被控變量的測量得到測量值，使其與給定值比較，得出偏差信號。兩者關(guān)系是控制作用的一部分職能就是減小或消除干擾對被控變量的影響。12.什么是負(fù)反饋？負(fù)反饋在自動控制系統(tǒng)中的重要意義？答：系統(tǒng)的輸出變量是被控變量，但是它經(jīng)過測量元件和變送器后，又返回到系統(tǒng)的輸入端，能夠使原來的信號減弱的做法叫做負(fù)反饋。負(fù)反饋在自動控制系統(tǒng)中的重要意義是當(dāng)被控變量，y受到干擾的影響而升高時(shí)，只有負(fù)反饋才能使反饋信號升高，經(jīng)過比較到控制器去的偏差信號將降低，此時(shí)控制器將發(fā)出信號而使控制閥的開度發(fā)生變化，變化的方向?yàn)樨?fù)，從而使被控變量下降回到給定值，這樣就達(dá)到了控制的目的。第二章何謂對象的數(shù)學(xué)建模？靜態(tài)數(shù)學(xué)模型與動態(tài)數(shù)學(xué)模型有什么區(qū)別？答：對象的數(shù)學(xué)模型指對象特性的數(shù)學(xué)描述。靜態(tài)數(shù)學(xué)模型：描述的是對象在靜態(tài)時(shí)的輸入量與輸出量之間的關(guān)系；動態(tài)數(shù)學(xué)模型：描述的是對象在輸入量改變以后輸出量的變化情況。4.建立對象的數(shù)學(xué)模型有哪兩類主要方法？答：機(jī)理建模、實(shí)驗(yàn)建模。9.為什么說放大系數(shù)K是對象的靜態(tài)特性？而時(shí)間常數(shù)T和滯后時(shí)間t是對象的動態(tài)特性？答:放大系數(shù)K反映的是：對象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸人之間的關(guān)系。時(shí)間常數(shù)T是指：當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始速度變化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間滯后時(shí)間t是指：對象在受到輸入作用后，被控變量不能立即而迅速地變化這種現(xiàn)象的參數(shù)。11.已知一個(gè)對象特性具有純滯后的一階特性，其時(shí)間常數(shù)為5,放大系數(shù)為10，純滯后時(shí)間為2，試寫出描述該對象特性的一階微分方程式。解，該對象的徽分方程式數(shù)學(xué)模型為s空尸+即+2)=10輪)式中F表示輸出變量，萬表示輸入變量.第三章什么叫測量過程？答：測量過程實(shí)際上都是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較的過程。何謂測量誤差？測量誤差的表示方法？各是什么意義？答：(1)測量誤差：由儀表讀的被測值與測量值之間，總是存在—定的差距表示方法：絕對誤差和相對誤差絕對誤差：指儀表指示值和被測量的真值之間的差值，？=x-x0。相對誤差：某一點(diǎn)的絕對誤差與標(biāo)準(zhǔn)表在這一點(diǎn)的指示值x0之比，y=?/x0。4.何謂儀表的精度等級？答：儀表的精確度簡稱精度，是用來表示儀表測量結(jié)果的可靠程度。將儀表的允許相對誤差去掉士號及％號，便可以用來確定儀表的精度等級。20.某壓力表的測量范圍為0?1MPa，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(jì)來校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為0.508MPa，試問被校壓力表在這一點(diǎn)是否符合1級精度，為什么？解壓力表允許的最大絕對誤差為max=1.0MPa?1.0%=0.01MPa在校驗(yàn)點(diǎn)0.5MPa處，絕對誤差為二0.5-0.508=-0.008（MPa）該校驗(yàn)點(diǎn)的測量誤差為%57.1%100508.0008.0-=?-=5故該校驗(yàn)點(diǎn)不符合1.0級精度。50.什么是液位測量時(shí)的零點(diǎn)遷移問題?怎樣進(jìn)行遷移?其實(shí)質(zhì)是什么?答：（1）當(dāng)被測液位為零時(shí)，將差壓變送器輸出零點(diǎn)所對應(yīng)的輸入差壓由零遷移到某一不為零的數(shù)值，稱為液位測量時(shí)的零點(diǎn)遷移。（2） 采用零點(diǎn)遷移的辦法就能達(dá)到目的，調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧，抵消固定壓差的作用。（3） 實(shí)質(zhì)：零點(diǎn)遷移實(shí)質(zhì)就是改變變送器零點(diǎn)，改變測量范圍的上、下限，相當(dāng)于測量范圍的平移，而不改變量程的大小。什么是軟測量技術(shù)？答：軟測量技術(shù)也稱為軟儀表技術(shù)。概括地講，就是利用易測過程變量（輔助變量），依據(jù)這些易測過程變量與難以直接測量的待測過程變量（主導(dǎo)變量）之間的數(shù)學(xué)關(guān)系（軟測量模型），通過各種數(shù)學(xué)計(jì)算和估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)對待測過程變量的測量。現(xiàn)代傳感技術(shù)發(fā)展的顯著特征是什么？答：現(xiàn)代傳感器技術(shù)發(fā)展的顯著特征：研究新材料，開發(fā)利用新功能，使傳感器多功能化、微型化、集成化、數(shù)字化、智能化。第四章什么是控制器的控制規(guī)律？控制器有哪些基本控制規(guī)律？答：所謂控制規(guī)律是控制器的輸出信號P與輸入信號e之間的關(guān)系。P=f（e）基本控制規(guī)律有：位式控制、比例控制、積分控制、微分控制比例控制規(guī)律是怎樣的？什么是比例控制的余差？為什么比例控制會產(chǎn)生余差？答：（1）規(guī)律是：控制器的輸出信號p與其輸入信號e成正比。（2）控制過程結(jié)束后，新穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的差值就叫余差。（3）由比例控制本身的特性所決定的。因?yàn)楸壤刂谱饔檬桥c偏差成比例的，只有偏差存在，才能產(chǎn)生控制作用。8.什么是積分時(shí)間Ti？積分時(shí)間對控制過程的影響。答：（1）積分時(shí)間是控制器消除偏差的調(diào)整時(shí)間，只要有偏差存在，輸出信號將隨時(shí)間增大（或減小）。只有當(dāng)偏差為零時(shí)，輸出停止變化，保持在某一值上。（2）在實(shí)際的控制器中，常用積分時(shí)間Ti來表示積分作用的強(qiáng)弱，在數(shù)值上，Ti=1/Ki。顯然，Ti越小，Ki就越大，積分作用就越強(qiáng)，反之亦然。13.電動控制器DDZ-m型有何特點(diǎn)？答：（1）采用國際電工委員會（IEC）推薦的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號（2）廣泛采集運(yùn)算放大器電路，可靠性提高，維修工作量減?。?）B型儀表統(tǒng)一由電源供給24VDC電源，并有蓄電池作為備用電源（4）結(jié)構(gòu)合理，與之H型有許多先進(jìn)之處16.什么叫控制器的無擾動轉(zhuǎn)換？答：系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)工況異常時(shí)，需要重自動切向手動，在切換的瞬間，應(yīng)保持控制器的輸出不變，才能使執(zhí)行器的位置在切換過程中不至于突變，不會對生產(chǎn)過程弓I起附加的擾動，這就是無擾動切換。第五章氣動執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？答：執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的推動裝置，它按控制信號壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動控制機(jī)構(gòu)動作，所以它是將信號壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置。控制機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的控制部分，它直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量，所以它是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過閥的流量的裝置。試問控制閥的結(jié)構(gòu)有哪些主要類型？各使用在什么場合？答：（1）直通單座控制閥：一般適用于小口徑、低壓差的場合。（2） 直通雙座控制閥：適用于壓差較大，允許較大泄露量的場合。（3） 角形控制閥：適用于現(xiàn)場管道要求直角連接，介質(zhì)為高黏度、高壓差和含有少量懸浮物和固體顆粒狀的場合。（4） 三通控制閥：適用于配比控制盒旁路控制。（5） 隔膜控制閥：適用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的控制，也能用于高黏度及懸浮顆粒狀介質(zhì)的控制。（6） 蝶閥：適用于大口徑、大流量、低壓差的場合，也適用于含少量纖維或懸浮顆粒狀介質(zhì)的控制。（7） 球閥：適用于高黏度和污穢介質(zhì)的控制。（8） 凸輪撓曲閥：適用于高黏度或帶有懸浮物的介質(zhì)流量控制。（9）籠式閥：特別適用于要求低噪聲及壓差較大的場合，但不適合高溫、高黏度及含有固體顆粒的流體。什么叫控制閥的工作流量特性？答：在實(shí)際生產(chǎn)中，控制閥的前后壓差總是變化的，這時(shí)的流量特性稱為工作流量特性。什么叫控制閥的可調(diào)范圍？在串、并聯(lián)管道中可調(diào)范圍為什么會變化？答：控制閥所能控制的最大流量Qmax與最小流量Qmin的比值稱為控制閥的可調(diào)范圍。由于分壓和分流的作用，都會使可調(diào)范圍變小。什么叫氣動執(zhí)行器的氣開式和氣關(guān)式？其選擇原則是什么？答：有壓力信號時(shí)閥關(guān)、無信號壓力時(shí)閥開的為氣關(guān)式，反之，為氣開式?？紤]原則是：信號壓力中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全。如果閥處于打開位置危害性小，則應(yīng)選擇氣關(guān)式，以使氣源系統(tǒng)發(fā)生故障，氣源中斷時(shí)，閥門能自動打開，保證安全。14.試述電氣轉(zhuǎn)換器的用途與工作原理？答：電-氣轉(zhuǎn)換器是將電信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的氣信號的一種裝置。在控制系統(tǒng)中，如果所使用的控制器是電動控制器，但所選擇的執(zhí)行器為氣動執(zhí)行器，。這時(shí)就需要采用電-氣轉(zhuǎn)換器，先將控制器的輸出電信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的氣信號，才能為氣動執(zhí)行器所接受。電-氣轉(zhuǎn)換器是接力矩平衡原理工作的。當(dāng)由輸入電流所產(chǎn)生的電磁力與由輸出氣壓所產(chǎn)生的反饋力相平衡時(shí)，就建立了輸出氣壓信號與輸人電流信號的對應(yīng)關(guān)系。第六章1.簡單控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？答：簡單控制系統(tǒng)由檢測變送裝置、控制器、執(zhí)行器及被控對象組成。檢測變送裝置的作用：檢測被控變量的數(shù)值并將其轉(zhuǎn)換為一種特定輸出信號?？刂破鞯淖饔茫航邮軝z測裝置送來的信號，與給定值相比較得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果送往執(zhí)行器。執(zhí)行器能自動地根據(jù)控制器送來的控制信號來改變操縱變量的數(shù)值，以達(dá)到控制被控變量的目的。被控對象是指需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或裝置。4、 什么叫直接參數(shù)和間接參數(shù)？各使用在什么場合？答：如果被控變量本身就是需要控制的工藝指標(biāo)，則稱為直接參數(shù)；如果被控變量本身不是需要控制的工藝指標(biāo)，但與其有一定的間接對應(yīng)關(guān)系時(shí)，稱為間接參數(shù)。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，盡量采用直接參數(shù)控制，只有當(dāng)被控變量無法直接檢測，或雖能檢測，但信號很微弱或滯后很大，才考慮采用間接參數(shù)控制。5、 被控變量的選擇原則是什么？答：（1）被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標(biāo)或是反映工藝操作狀態(tài)重要變量；（2） 被控變量應(yīng)是工藝生產(chǎn)過程中經(jīng)常受到一些干擾影響而變化，因而需要頻繁加以控制的變量；（3） 被控變量應(yīng)盡可能選擇工藝生產(chǎn)過程的直接控制指標(biāo)，當(dāng)無法獲得直接控制指標(biāo)信號，或其測量或傳送滯后很大時(shí)，可選擇與直接控制指標(biāo)有單值對應(yīng)關(guān)系的間接控制指標(biāo)；（4） 被控變量應(yīng)是能測量的，并具有較大靈敏度的變量；（5） 選擇被控變量時(shí)，必須考慮工藝合理性和國內(nèi)儀表產(chǎn)品現(xiàn)狀。（6）被控變量應(yīng)是獨(dú)立可控的。6、 什么叫可控因素（變量）與不可控因素？當(dāng)存在若干個(gè)可控因素時(shí)，應(yīng)如何選擇操縱變量才是比較合理的控制方案？答：工藝上允許加以控制的變量稱為可控變量；否則稱不可控變量。當(dāng)存在若干個(gè)可控因素時(shí)，應(yīng)選擇其中對被控變量影響較大且較快的作為操縱變量，同時(shí)應(yīng)考慮工藝的合理性和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。7、 操縱變量的選擇原則是什么？答：（1）操縱變量應(yīng)是工藝上允許加以控制的可控變量⑵操縱變量應(yīng)是對被控變量影響諸因素中比較靈敏的變量，即控制通道的放大系數(shù)要大一些，時(shí)間常數(shù)要小一些，純滯后時(shí)間要盡量?。?）操縱變量的選擇還應(yīng)考慮工藝的合理性和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。11、被控對