某台DDZ-Ⅲ型控制器，其比例度δ=50%，积分时间Ti=0.2min，微分时间TD=2min，微分放大倍数KD=10，假定输出初始值为4mA，在t=0时施加0.5mA的阶越信号下比列积分，微分的输出表达式，并计算t=12s时该控制器的输出
答案是：da12021427154733
2. (问答题) 生产过程一般对换热器控制系统有什么要求?(本题33.5分)
答案是：生产过程对换热器控制系统的要求有以下几点:
1.被控变量要求是冷却介质(被加热介质)的出口温度;
2.加热介质是废热热源时,为了节省能量,要求最大限度地加以利用,所以一般不对其流量进行调节,而是调节被加热介质的流量。
3.对于两侧均无相变化的换热器的控制,要稳定被加热介质的出口温度。可以通过改变载热体自身流量,改变载热体旁路流量,改变被加热介质自身流量,改变被加热介质的旁路流量。
4.如蒸气冷凝,其控制方案可以通过改变加热蒸汽流量或改变冷凝水排出量来维持被加热介质出口温度的稳定。
1. (问答题) 化学反应里对自动控制有什么基本要求?(本题33.5分)
答案是：基本要求有以下几个方面:
①控制指标—根据进行的反映不同,指标选择不同,如反应转化率,产品的质量,产量等直接指标或T.P
②物料平衡和能量平衡,以使反映能正常进行
③约束条件:保证反应里能安全正常操作所要求的条件
④尽可能将干扰作用排除在反应之前,以保证产品质量.
3. (问答题) 什么是计算机直接数字控制系统?它有什么特点?(本题25.0分)
答案是：直接数字控制系统DDC分时的对被控对象的状态参数进行测试,并根据测试的结果与给定值的差值,按照预先制定的控制标法进行数字分析,运算后,控制量输出直接作用在调节阀等执行机构上,使各个被控参数保持在给定值上,实现对被控对象的闭环自动调节。
特点:优点是1.计算机完全代替了模拟调节器,实现几个甚至更多的单回路PID控制。2。较易实现其他新型控制规律的控制,如串级控制,前馈控制,自动选择性控制。3。将显示,记录,报警和给定值设定等功能集中在操作控制台上,操作方便。
缺点:要求工业控制计算机的可靠性提高,否则会直接影响生产的正常运行。
2. (问答题) 计算机控制系统按照目的不同分为哪些类型?(本题25.0分)
答案是：分为:数据采集和数据处理系统,直接数字控制系统DDC,监督控制系统SCC,分级计算机控制系统以及集散型控制系统。
1. (问答题) 计算机控制系统与常规的模拟控制系统相比,有哪些不同点?(本题25.0分)
答案是：不同之处:在计算机控制系统中,控制里对控制对象的参数,状态信息的检测和控制结果的输出在时间上是断续的,对检测信号的分析计算是数字化的,而在模拟控制系统中则是连续的,并使用数字控制控制里代替了模拟控制里,并增加了模数转换元件和数模转换元件,给定值也从数字量形式输入计算机。
8. (问答题) 何为阻塞流?有什么意义?(本题11.0分)
答案是：阻塞流是指当阀入口压力P1保持恒定,并逐步降低出口压力P2时,流过阀的流量会增加到一个最大值,此时若继续降低出口压力,流量不再增加,此极限流量称为阻塞流。
意义:在阻塞流条件下,流经阀的流量不随阀后压力的降低而增加,因此在计算流量系数时,首先要确定调节阀是否处于阻塞流状态。
7. (问答题) 气动执行器主要由哪些部分组成的?各部分的作用是什么?(本题11.0分)
答案是：气动执行器由气动执行机构和调节机构两部分组成。执行机构是执行器的推动装置,它按调节器输出气压信号(20~100KPa)的大小产生相应的推力,使执行机构推杆产生位移,推动调节机构动作。调节机构是执行器的调节部分,其内腔直接与被调介质接触,调节流体的流量。
6. (问答题) 全刻度指示调节器与偏差指示调节器有哪些主要区别?(本题11.0分)
答案是：全刻度指示调节器与偏差指示调节器基本电路相同,只是指示电路有差异,全刻度指示调节器能对被调整参数(即调节器输入信号)做0~100%全刻度范围显示,显示值与给定值之差即为偏差值。偏差指示调节器则没有输入信号的全刻度指示,而是直接指示偏差大小。
5. (问答题) 试说明基型调节器产生积分饱和现象的原因。(本题11.0分)
答案是：∵在基型调节器的PI电路中,接有运算放大器,对于理想的比例积分电路,只要输入信号Usc2存在,积分作用就不会终止,直到输出电压被限制在运算放大器的最大或最小允许输出为止,即产生积分饱和现象,一般称输出电压未被限制为正常工作状态,输出电压被限制后称为饱和工作状态。
4. (问答题) PID调节器是由哪些基本部分组成的?试分析各部分所完成的功能。(本题11.0分)
答案是：PID调节器的基本组成有输入电路,运算电路和输出电路组成。输入电路是检测偏差信号,信号经滤波电路后输出导PID运算电路。(输入电路包括偏差检测电路,内给定稳压电源电路,内外给定切换开关,正反作用开关及滤波电路等)。
PID运算电路:根据整定好的参数用以对偏差信号进行比例,微分和积分的运算,是调节器实现PID控制规律的关键环节。
输出电路:将运算电路的输出信号做最后一次放大,或者作为运算电路之回路中放大器的组后一级,提供调节器的输出信号。
3. (问答题) 试分析气动调节仪表与电动调节仪表各自具有什么特点。(本题11.0分)
答案是：气动调节仪表线路简单,直观,容易被使用者掌握,使用压缩空气作为气源,是天然防爆仪表,信号范围为20~100KPa,电动调节仪表采用统一标准的电信号,4~20mA DC传输信号,并采用线路集成电路,使可靠性提高,维修工作量减少,结构合理,功能多样,整套仪表可构成安全火花型防爆系统,而且可与计算机连用。
2. (问答题) 本质安全防爆型系统是由哪些要素构成的?需要采取哪些措施才能保证整个系统达到防爆要求?(本题11.5分)
答案是：本质安全防爆型系统是由安装载危险场所中的本质安全电路及安装载非危险场所中的非本质安全电路和防爆安全栅组成。
采取措施以达到防爆要求的方法有:
1本质安全防爆仪表采用低的工作电压和小的工作电流。
2用防爆安全栅将危险场所和非危险场所的电路隔开。
3在现场仪表导控制室仪表之间的连接导线不得形成过大的分布电感和电容。
1. (问答题) 什么时气阻?什么是气容?它们在气路中各起什么作用?(本题11.5分)
答案是：在气路中安装的节流元件称为气阻,作用是阻碍气体的流动,起着降压(产生压力降)和限流(调节气体流量)的作用。气容是在气路中能储存或释放处气体的气容,在气路中起着缓冲,防止振荡的作用。
(问答题) 测量仪表的主要性能指标有哪些?传感器的主要特性有哪些?(本题11.5分)
答案是：测量仪表的主要性能指标有技术,经济及使用三方面的指标,其中技术方面的有:误差,精度等级,灵敏度,变差,量程,响应时间,漂移等;经济方面的有:使用寿命,功耗,价格等;使用方面的有:操作维修是否方便,运行是否可靠安全,以及抗干扰与防护能的强弱,重量体积的大小,自动化程度的高低等。
传感器的主要特性有:准确性,稳定性,灵敏性。
1(问答题) 简述直接测量法与间接测量法的定义,指出它们的异同及使用场合?(本题11.5分)
答案是：标准答案：
直接测量法—指被测量与单位能直接比较得出比值,或者仪表能直接显示出被测参数值的测量方法;间接测量法—通过测量与被测量有一定函数关系的其他物理量,然后根据函数关系计算出被测量的数值,称为间接测量法。相同之处在于都是对工业生产中一些物理量的测量,都包含测量三要素。不同之处在于直接测量测量过程简单方便,应用广泛;间接测量过程较复杂,只有在误差较大或缺乏直接测量仪表时才采用。
9. (问答题) 转子流量计显示流量的形式有几种,是如何分度的。(本题11.0分)
答案是：转子流量计显示流量的形式有3种,一种是玻璃转子流量计,其锥型管是电玻璃制成,并在管壁标有流量刻度,直接根据转子的高度进行读数;另一类为电运转转子流量计,即将转子的位移信号转变为电信号;另一种为气动运转式转子流量计,将转子的位移信号变为压力信号,进行远距离传送。
8. (问答题) 试述弹簧管压力计弹簧管结构特点与测压原理。(本题11.0分)
答案是：弹簧管压力计由弹簧管压力感应元件和放大指示机构两部分组成,前者是弯成圆弧状的空心管子,一端固定(作为压力输入端);另一端自由,作为位移输出端,接放大指示机构。其它是由拉杆,齿轮及指针组成。
测压原理:在弹性范围内,弹簧管自由端的位移与被测压力之间近似线性关系,即通过测量自由端的位移,可直接测得相应的被测压力大小。
(问答题) 用分度号为Cu50的热电阻测得某介质的温度为84℃ ,但经检定,该电阻R0=50.4Ω,电阻温度系数α=4.28×10-3/℃.试求介质的实际温度。(本题11.0分)
答案是：解：∵在-50℃~150℃的范围内，铜电阻与温度是线性关系
Rt=Rt0[1+α（t-to)]
查的他 t=84℃时 R=67.97Ω
即：67.94=50.4×[1+4.28×10^-3(t-0)]
t=81.5℃
6. (问答题) 概述膨胀式温度计的工作原理与主要特点:(本题11.0分)
答案是：膨胀式温度计是利用物体热胀冷缩的性质来测温的。
主要特点:玻璃液体:结构简单,使用方便,测量精度高,价格低廉;测量上限和精度受玻璃质量的限制,易碎,不能远传。双金属;结构紧凑,牢固,可靠;测量精度较低,量程和使用范围有限。
5. (问答题) 现有精度等级为1.5A级,2.0B级和2.5C级的三块仪表,测量范围分别为0:100℃,-50:550℃和-100:500℃ ,现需测量500 ℃左右的温度,要求测量的相对误差不超过2.5%,选用哪块表合适?(本题11.
答案是：解：根据测量范围，选择B、C两块表，A表排除
B表：q=2%=0.02=Δmax/S
∴Δmax=0.02×[550-(-50)]=12℃
∴δmax=12/500=0.024=2.4%＜2.5%
故B表合适
C表：q=2.5%=0.025=Δmax/S
∴Δmax=0.025×[500-(-100)]=15℃
∴ δmas=15/500=0.03=3%＞2.5%
故C表不合适。
综上所述选用B表即2.0级量程的仪表
(问答题) 用一温度计测量某介质温度,40%的读数误差小于0.5 ,用线性插值法估计该温度升的标准差,并计算误差小于0.75 的概率。
答案是：da12021427153059
2. (问答题) 测量仪表的主要性能指标有哪些?传感器的主要特性有哪些?(本题11.5分)
答案是：测量仪表的主要性能指标有技术,经济及使用三方面的指标,其中技术方面的有:误差,精度等级,灵敏度,变差,量程,响应时间,漂移等;经济方面的有:使用寿命,功耗,价格等;使用方面的有:操作维修是否方便,运行是否可靠安全,以及抗干扰与防护能的强弱,重量体积的大小,自动化程度的高低等。
传感器的主要特性有:准确性,稳定性,灵敏性。
1. (问答题) 简述直接测量法与间接测量法的定义,指出它们的异同及使用场合?(本题11.5分)
答案是：直接测量法—指被测量与单位能直接比较得出比值,或者仪表能直接显示出被测参数值的测量方法;间接测量法—通过测量与被测量有一定函数关系的其他物理量,然后根据函数关系计算出被测量的数值,称为间接测量法。相同之处在于都是对工业生产中一些物理量的测量,都包含测量三要素。不同之处在于直接测量测量过程简单方便,应用广泛;间接测量过程较复杂,只有在误差较大或缺乏直接测量仪表时才采用。
13. (问答题) 均匀控制的目的和特点是什么?(本题7.0分)
答案是：均匀控制系统的目的是为了解决前后工序的供求矛盾,使两个变量之间能够互相兼顾和协调操作。均匀控制系统的特点是其控制结果不像其他控制系统那样,不是为了使被控变量保持不变可,而是使两个互相联系的变量都在允许的范围内缓慢地变化。
12. (问答题) 选择性控制系统的特点是什么?应用在什么场合?(本题7.0分)
答案是：选择性控制系统的特点是使用选择器,可以在两个或多个调节器的输出端,或在几个变送器输出端对信号进行选择,以适应不同的工况,主要应用在对不稳定工况的控制,可以保证生产工艺过程的安全操作,尽量减少开,停车中的不稳定工况。
11. (问答题) 什么是比值控制系统?它有哪几种类型?(本题7.0分)
答案是：实现两个或两个以上的参数符号一定比例关系的控制系统,称为比值控制系统,它主要有定比值控制系统和变比值控制系统。其中定比值系统有三类:开环比值控制系统,单闭环比值控制系统和双闭环比值控制系统。
10. (问答题) 什么是串级控制系统?它有什么特点?什么情况下采用串级控制?(本题7.0分)
答案是：标准答案：
串级控制系统是由其结构上的特征面得出的。它是由主、副两个控制器串接工作的,主控制器的输出作为副控制器的给定值,副控制器的输出操纵控制阀,以实现对主变量的定值控制。
它的特点有:①能迅速克服进入副回路的干扰。②能改善被控对象的特征,提高了系统克服干扰的能力。③主回路对副对象具有“鲁棒性”,提高了系统的控制精度。串级控制系统主要就用于:对象的滞后和时间常数很大,干扰作用强面频繁,负荷变化大,对控制质量要求较高的场合。
9. (问答题) 设计控制系统时,必须确定和考虑哪些方面的问题?(本题8.0分)
答案是：设计一个控制系统,首先应对被控对象做全面的了解。除被控对象的动静态特征外,对于工艺过程,设备等也需要比较深入的了解;
在此基础上,确定正确的控制方案,包括合理地选择被控变量与操纵变量,选择合适的检测变送元件及检测位置,选用恰当的执行行器,调节器以及调节器控制规律待,最后将调节器的参数整定到最佳值。
8. (问答题) 调节器参数整定的目的是什么?工程上常用的整定方法有哪些?(本题8.0分)
答案是：当一个控制系统设计安装完成后,系统各个环节及其被控对象各通道的特征不能改变了,而唯一能改变的就是调节器的参数,即调节器的比例度 、积分时间TI、微分时间TD。通过改变这三个参数的大小,就可以改变整个系统的性能,获得较好的过渡过程和控制质量。调节器参数整定的目的就是按照己定的控制系统求取控制系质量最好的调节器参数,工程上常用的整定方法有:经验试凑法 、 临界比例度法、 衰减曲线法
7. (问答题) 在比例积分微分调节器中可以调整的参数有哪几个?试说明调下整其中一个参数时,对调节器的控制作用有什么影响?(本题8.0分)
答案是：在PID调节器中,比例度、积分时间、微分时间三个参数可以调整,从而可获得较高的控制质量。如比例度增大,则比例控制作用减少弱,当 时,PID调节器成为积分微分调节器,当TI积分时间 时,PID调节器成为比例微分控制器,当TD 时,PID调节器成为PI即比例积分控制。
6. (问答题) 比例积分微分调节器有什么特点?(本题8.0分)
答案是：标准答案：
比例积分微分调节器的特点是:①在比例调节的基础上进行微分调节可提高系统的稳定性,进行积分调节可消除余差,所以这种调节器既能快速进行调节,又能消除余差,具有良好的调节性能。②调节作用可通过调节适当的参数,比例度,积分时间TI和微分时间TD面改变。
5. (问答题) 为什么积分控制规律一般不单独使用?(本题8.0分)
答案是：标准答案：
积分控制其输出变化总是滞后于偏差,不能及时有效地克服扰动的影响,加剧了被控变量的波动,使系统难以稳定下来,因此工业过程控制中,通常不单独使用积分控制规律。
4. (问答题) 什么是余差?为什么单纯的比例控制不能消除余差积分控制消除余差。(本题8.0分)
答案是：标准答案：
余差是指过渡过程终了时,被控变量新的稳态值与测定值之差。
比例调节器的输出变化量与输入偏差具有一一对应的比例差系,要使调节器有输出,就必须要有偏差存在,因此,比例调节控制不能消除余差。积分控制其输出信号的大小不仅与输入偏差信号的大小有关,还取决于偏差存在时间长短。只要有偏差,调节器的输出就不断变化,偏差存在的时间越长,输出信号的变化量就越大,只有存在偏差身先等于的情况下,积分调节器的输出信号才能相对稳定,因此积分控制作用是力图消除余差。
3. (问答题) 什么是调节器的控制规律?调节器有哪几种基本控制规律?(本题8.0分)
答案是：标准答案：
调节器的控制规律是指调节器的输出信号随输入信号变化的规律或是指控制器的输出信号P与输入偏差信号e之间的关系。
常用的基本调节规律有:位式,比例,积分,微分等,以及它们的组合控制规律如PI,PD,PID。
2. (问答题) 什么是被控对象的控制通道?什么是干扰通道?(本题8.0分)
答案是：1
标准答案：
对一个被控对象来说,输入量是扰动量和操纵变量,而输出是被控变量。由对象的输入变量至输出变量的信号联系称为通道。操纵变量至被控变量的信号联系称为控制通道;扰动量至被控变量的信号联系称为扰动通道。
1. (问答题) 为什么说放大系数是对象的静态特性,而时间常数和滞后时间是动态特性?(本题8.0分)
答案是：标准答案：
放大系数K表达了被控对象在干扰作用下重新达到平衡状态的性能,是不随时间变化的参数,所以K是被控对象的静态特性参数。时间常数反映了被控对象受到输入作用后,输入变量达到新稳态值的快慢,它决定了整个动态过程的长短,所以是动态特性参数。滞后时间也是描述对象滞后现象的动态参数。
5. (问答题) 表示衰减振荡过程的控制指标有哪些?(本题20.0分)
答案是：表示衰减振荡过程的控制指标有:
①最大偏差A ②衰减比n ③恢复时间(过渡时间)ts④稳态误差e(∞ ) ⑤振荡周期T
4. (问答题) 什么是自动控制系统的过度过程?在阶跃干扰作用下有哪几种基本形式?其中哪些能满足自动控制的要求,哪些不能,为什么?(本题20.0分)
答案是：对于任何一个控制系统,扰动作用是不可避免的,系统受到扰动作用后,其平衡状态被破坏,被控变量就要发生波动,在自动控制作用下经过一段时间,使被控变量回复到新的稳定状态,即系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间的过程称为系统的过度过程。在阶跃干扰作用下,其过度过程曲线有:①发散振荡过程 ② 等幅振荡过程 ③衰减振荡过程 ④非振荡的单调过程。 其中衰减振荡和非振荡的单调过程属于稳定的过渡过程,能满足自动控制的要求,其它的不能。
3. (问答题) 什么是闭环控制?什么是开环控制?(本题20.0分)
答案是：闭环控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制,即操纵变量通过被控对象去影响被控变量,而被控变量又通过自动控制装置去影响操纵变量,从信号传递关系上看,构成了一个闭合回路。开环控制是指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制系统。即操纵变量通过被控对象去影响被控变量,但被控变量并不通过自动控制装置去影响操纵变量,从信号传递关系上看,未构成闭合回路。
2. (问答题) 在自动控制系统中,什么是干扰作用?什么是控制作用?两者有什么关系?(本题20.0分)
答案是：干扰作用是由干扰因素施加于被控对象并引起被控变量偏离给定值的作用;控制作用是由控制器或执行器作用于被控对象,通过改变操纵变量克服干扰作用,使被控变量保持在给定值,两者的相同之处在于都是施加于被控对象的作用,不同之处在于干扰作用是使被控变量偏离给定值,而控制作用是使被控变量接近给定值。
1. (问答题) 自动控制系统主要由哪几个环节组成?(本题20.0分)
答案是：一个自动控制系统主要有两大部分组成:一部分是起控制作用的全套自动控制装置,包括测量仪表,变送器,控制仪表以及执行器等;另一部分是自动控制装置控制下的生产设备,即被控对象。
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