习题课

1习题课（3）1.仪表系统的数学模型是进行特性分析的基础，可分为时域模型、（频域模型和离散模型。2.仪表系统的时域模型采用微分方）来描述仪表的输入输出关系；离散模型采用差分方程来描述仪表的输入输出关系；而频域模型采用传递函数/频响函数来描述系统的传输特性。3.变送器是自动控制系统中的检测还价，它将被控变量变换成统一标准的模拟信号或数字信号，输送至显示控制仪表或计算机系统。变送器的理想输入输出关系式为：minmin)max(minmaxminyyyxxxxy4.变送器使用前必须进行零点和量程的检验或调整。量程调整的目的是使变送器的输出信号上限ymax与测量范围的上限xmax相对应。零点调整的目的是使使变送器的输出信号下限ymin与测量下限的xmin相对应.。测量下限不是0时，称为零点迁移，xmin0,为零点正迁移，xmin0为零点付迁移。5.变送器二线制信号传输方式：是用二根导线同时传输变送器所需要的电源和输出电流信号，电源、负载电阻和变送器串联连接。种类变送器称为二线制变送器。6.现场总线通信方式由微处理器（CPU）、通信控制单元和媒体访问单元组成的电路实现，其原理图如下：27.如图所示力矩平衡式变送器原理，写出力矩平衡方程式：Fi·di+F0·d0≈Ff·df。8.如图所示平衡式电桥变送器原理，写出电动势平衡方程式：其主要应用在以（电压或电流）为输出的变送器中。9.如图所示不平衡式电桥变送器原理，写出电动势平衡方程式：。其主要应用在以电阻变化为输出的变送器中。310.如图所示电桥式自动平衡显示仪表测量电路。(1)简述其工作原理。(2)令电桥左右两臂的阻值之比为：32RRr，说明仪表的电压测量灵敏度与其值大小的关系（定性说明），(3)简述在实际应用中，对不同量程仪表进行不同电桥左右两臂的阻值之比的设计。11.DDZ-Ⅲ型温度变送器分为三类：直流毫伏变送器、热电偶温度变送器和热电阻温度变送器。12.温度变送器接受热电偶信号是必须考虑冷端温度补偿温度：接受热电阻信号是必须考虑导线电阻的补偿问题。13.温度变送器接受直流毫伏信号、热电偶信号和热电阻信号时，其信号处理的不同之处有：414.某DDZ-Ⅲ差压变送器，输入信号从20kPa~60kPa时，变送器的输出响应从最小变到最大，若输入信号从30kPa变到40kPa，请问输出信号如何变化？15.16.17.现有一台测量温度为0~1100℃的DDZ-Ⅲ温度变送器（其基本误差为±5%），需测量温度范围为500~1000℃,蚊变送器调整前后被测温度的最大绝对误差各为多少?调整前后灵敏度个为多少？18.控制器我是自动控制系统的中心环节，起控制作用。它根据补偿变量的测量值和给定值的偏差，按一定的控制规律进行运算，产生控制信号输出至执行器。19.调节器的基本控制规律有：比例P、积分I和微分D。常规控制规律有：比例积分PI、比例微分PD和比例积分微分PID控制规律。20.比例控制规律的特点是控制作用及时、迅速、有余差。积分控制规律的作用是消除余差和“慢慢来”，积分时间TI反应了积分作5用的强弱，TI越小则积分速度越快，积分能力越强。微分控制规律的是指控制器的输出与输入的偏差变化的速度成正比，具有超前作用的特点。微分时间TD反应了微分作用的强弱，TD越大微分作用的越强，TD=0，微分作用取消。21.数字式调节算法分为理想PID/完全微分型和实际PID/不完全微分型调节算法，都有位置型、增量型、速度型和偏差系数型4种实现形式。其中增量型是最常用的形式。22.执行器按使用的能源分为电动、液动和气动三种。其组成有两部分：执行机构和调节机构。23.调节阀常用的典型理想流量特性有四种：直线特性、对数特性、快开特性和抛物线特性。24.写出比例控制规律的微分方程，并说明其控制规律的特点。答：特点：是最主要、最基本、应用最普遍的控制规律，因为能及时、迅速地克服扰动的影响，从而使系统很快达到稳定状态。但因调节器的输出信号与输入信号始终保持比例关系，被控量无法达到系统给定值，它们之间存在残差。25.写出积分控制规律的微分方程，并说明其控制规律的特点。答：特点：△y不仅与偏差的大小有关，还与其存在时间有关，ε存在，则△y变化，因此调节器的输出y变化，其存在时间越长△y越大，直至y达极限值为止。ε=0时△y=0，y稳定，但可能稳定在任意值上，6是一种无定位调节。积分调节作用的重要特性是消除残差。积分调节作用总是滞后于偏差的存在，不能及时和有效地克服扰动的影响，调节不及时，会造成被控量超调量的增加，操作周期和回复时间增长，调节过程缓慢，不易稳定。因此，一般积分控制规律不单独使用。26.写出微分控制规律的微分方程，并说明其控制规律的特点。答：特点：按偏差变化速度进行调节。ε即使很小，只要出现变化趋势，就有调节作用输出，及时抑制偏差的继续增长，具有超前调节的作用。但在偏差恒定时，无论多大，都不产生控制作用，故不能消除偏差。不能单独使用。27.什么是调节阀的流量特性？答：调节阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量和阀门相对开度之间的关系。即：728.某炼油厂常减压装置加热炉如图所示，进口出口燃气油加热炉示意图工艺要求严格控制加热炉出口温度T，T可以通过改变燃油量来控制，据此设计一个定制温度控制系统，其中被控对象为加热炉出口物料温度，操作对象为燃油流量。要求：（1）画出工艺管道及控制流程图（2）试画出该控制系统的方框图29.现场总线是连接智能现场设备和智能化系统的数据式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线的国际标准由8总类型现场总线组成，各种类型现场总线的通信协议尽管不同，但都是由物理层、链路层、应用层以及通信媒体组成。30.实用中有哪些改进的PID调节控制规律？31.832.33.如图所示电路，请问（1）能实现什么作用（2）改变滑线电阻的大小可以改变什么（3）将电阻R2开路可以改变什么？（4）Ui为正阶跃输入时，Uo随时间如何变化？34.执行器是控制系统的执行环节，它接受来自调节器的控制信号，通过其本身开度的变化，达到调节控制参数的目的。由执行机构和调节机构两部分组成。执行器还可以配备一定的辅助装置，常用的辅助装置有阀门定位器、和手操结构。阀门定位器利用负反馈的性能改善执行器的性能，手操器用于人工直接操作执行器。35.36.调节阀的流量特性是指流过调节阀的相对流量与相对位移（即阀的相对行程）之间的关系。分理想流量特性和实际流量特性。理9想流量特性有快开特性、直线特性、等百分比特性、抛物线特性四种。直线特性的调节阀在小开度时。灵敏度高、调节作用强、易产生振荡，在大开度时，灵敏度低、调节作用弱、调节缓慢。等百分比特性的调节阀在小开度时放大系数小、调节平稳缓和，在大开度时放大系数大，调节灵敏有效。37.执行器的选择主要考虑执行器的结构形式、流量特性和调节阀的口径三个方面。38.：39.40.