过程控制系统与仪表课后习题答案完整版

1-1过程控制有哪些主要特点?为什么说过程控制多属慢过程参数控制?

解答:

1.控制对象复杂、控制要求多样

2.控制方案丰富

3.控制多属慢过程参数控制

4.定值控制是过程控制的一种主要控制形式

5.过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成

1-2什么是过程控制系统?典型过程控制系统由哪几部分组成?

过程控制系统:一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。

组成:参照图1-1。

1-4说明过程控制系统的分类方法,通常过程控制系统可分为哪几类?

分类方法说明:

按所控制的参数来分,有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等;按控制系统所处理的信号方式来分,有模拟控制系统与数字控制系统;按控制器类型来分,有常规仪表控制系统与计算机控制系统;按控制系统的结构和所完成的功能来分,有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等;按其动作规律来分,有比例(P)控制、比例积分(PI)控制,比例、积分、微分(PID)控制系统等;按控制系统组成回路的情况来分,有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统;按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。

通常分类:

1.按设定值的形式不同划分:(1)定值控制系统

(2)随动控制系统

(3)程序控制系统

2.按系统的结构特点分类:(1)反馈控制系统

(2)前馈控制系统

(3)前馈—反馈复合控制系统

1-5什么是定值控制系统

在定值控制系统中设定值是恒定不变的,引起系统被控参数变化的就是扰动信号。

1-6什么是被控对象的静态特性?什么是被控对象的动态特性?二者之间有什么关系?

被控对象的静态特性:稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。

被控对象的动态特性:。系统在动态过程中,被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。

二者之间的关系:

稳态:

对于定值控制,当控制系统输入(设定值和扰动)不变时,整个系统若能达

到一种平衡状态,系统中各个组成环节暂不动作,它们的输出信号都处于相对静

止状态,这种状态称为稳态(或静态)。

动态:

从外部扰动出现、平衡状态遭到破坏、自动控制装置开始动作,到整个系统

在实际的生产过程中,被控过程常常受到各种振动的影响,不可能一直工作在稳态。只有将控制系统研究与分析的重点放在各个环节的动态特性,才能设计出良好的控制系统。

1-8评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些?各自的定义是什么?

衰减比:等于两个相邻的同向波峰值之比n;

过渡过程的最大动态偏差:对于定值控制系统,是指被控参数偏离设定值的最大值A;

y与最终稳态值y(∞)之比的百分数σ;

超调量:第一个波峰值

1

100%()

yyσ=

∞残余偏差C:过渡过程结束后,被控参数所达到的新稳态值y(∞)与设定值之

间的偏差C称为残余偏差,简称残差;

1-10某被控过程工艺设定温度为900℃,要求控制过程中温度偏离设定值最大不得超

过80℃。现设计的温度定值控制系统,在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-4所示。试求该系统过渡过程的单项性能指标:最大动态偏差、衰减比、振荡周期,该系统能否满足工艺要求?解答:

1最大动态偏差A:CCCA=-=50900950○2衰减比n:1:5900

910900950=--=n○

3振荡周期T:(min)36945=-=TA<80C,且n>1(衰减振荡),所以系统满足工艺要求。

第2章思考题与习题

求:1)该表最大绝对误差;

2)该表精度;

3)如果工艺允许最大测量误差为±5℃,该表是否能用?

读数/MPa

反行程02.024.036.068.0310.01

求:1)变差;

2)基本误差;

3)该表是否符合1.0级精度?

2-3某压力表的测量范围为0~10MPa,精度等级为1.0级。试问此压力表允许的最大绝对误差是多少?若用标准压力计来校验该压力表,在校验点为5MPa时,标准压力计上读数为5.08MPa,试问被校压力表在这一点上是否符合1级精度,为什么?

解答:1)基本误差δ=

100%

最大绝对误差max=0.01×10=0.1MPa2)校验点为5MPa时的基本误差:%8.0%10010

5

08.5=-=δ0.8%<1%,所以符合1.0级表。

2-4为什么测量仪表的测量范围要根据被测量大小来选取?选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值有什么问题?

解答:1)2)

2-5有两块直流电流表,它们的精度和量程分别为

1)1.0级,0~250mA2)2.5级,0~75mA

现要测量50mA的直流电流,从准确性、经济性考虑哪块表更合适?解答:

分析它们的最大误差:

1)max=250×1%=2.5mA;%5%100505

.2±=±

=δ2)max=75×2.5%=1.875mA;%75.3%10050

875

.1±=±=δ选择2.5级,0~75mA的表。

2-11某DDZ-Ⅲ型温度变送器输入量程为200~1000℃,输出为4~20mA。当变送器

THE END
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