2022年过程控制系统与仪表习题答案第三章.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第 3 章 习题与摸索题3-1 什么是掌握器的掌握规律？掌握器有哪些基本掌握规律？解答：1）掌握规律：是指掌握器的输出信号与输入偏差信号之间的关系；2）基本掌握规律：位式掌握、比例掌握、比例积分掌握、比例微分掌握和 比例积分微分掌握；3-2 双位掌握规律是怎样的？有何优缺点？解答：1）双位掌握的输出规律是依据输入偏差的正负,掌握器的输出为最大或最 小；2）缺点：在位式掌握模式下,被控变量连续地在设定值上下作等幅振荡,无法稳固在设定值上； 这是由于双位掌握器只有两个特定的输出值,相应的掌握阀也只有两个极限位置,总是过量调剂所致；3）优点：偏差在中

2、间区内时,掌握机构不动作,可以降低掌握机构开关的 频繁程度,延长掌握器中运动部件的使用寿命；3-3 比例掌握为什么会产生余差？解答：产生余差的缘由：比例掌握器的输出信号y 与输入偏差 e 之间成比例关系：yKpe为了克服扰动的影响, 掌握器必需要有掌握作用, 即其输出要有变化量, 而 对于比例掌握来讲, 只有在偏差不为零时, 掌握器的输出变化量才不为零,这说 明比例掌握会永久存在余差；3-4 试写出积分掌握规律的数学表达式；为什么积分掌握能排除余差？解答：名师归纳总结 1）积分掌握作用的输出变化量y 是输入偏差 e 的积分：y1edt第 1 页,共 5 页T 1- - - - - - -精选学

3、习资料 - - - - - - - - - 2）当有偏差存在时,输出信号将随时间增大（或减小）；当偏差为零时,输出停止变化,保持在某一值上；因而积分掌握器组成掌握系统可以到达无余差；3-5 什么是积分时间？试述积分时间对掌握过程的影响；解答：1）y1edtT 1积分时间是掌握器排除偏差的调整时间,只要有偏差存在, 输出信号将随时间增大（或减小）；只有当偏差为零时,输出停止变化,保持在某一值上；2） 在实际的掌握器中,常用积分时间Ti 来表示积分作用的强弱,在数值上, Ti=1K i ；明显, Ti 越小, K i 就越大,积分作用就越强,反之亦然；3-6 某比例积分掌握器输入、输出范畴均为42

4、0mA,如将比例度设为100%、积分时间设为 2min、稳态时输出调为5mA,某时刻,输入阶跃增加0.2mA,试问经过 5min 后,输出将由 5mA 变化为多少？解答：由比例积分公式：y1e1edt分析：e0.2；PT 1依题意：p1p100%,即 K p =1, TI= 2 min ,K稳态时： y05mA,5min 后：yy01e1edt25 PT 1510 2.1 2.05.0 7 mA3-7 比例掌握器的比例度对掌握过程有什么影响？调整比例度时要留意什么问题？解答：P74 名师归纳总结 1）掌握器的比例度 P 越小,它的放大倍数Kp就越大,它将偏差放大的才能越第 2 页,共 5 页-

5、 - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 强,掌握力也越强,反之亦然,比例掌握作用的强弱通过调整比例度 P 实现；2）比例度不但表示掌握器输入输出间的放大倍数,仍表示符合这个比例关系的 有效输入区间；一表的量程是有限的,超出这个量程的比例输出是不行能的；所以,偏差的变化使掌握器的输出可以变化全量程（ 16mA）,防止掌握器处于 饱和状态；3-8 抱负微分掌握规律的数学表达式是什么？为什么常用实际为分掌握规律？解答：1）yT Ddedt2）由于抱负微分运算的输出信号连续时间太短,往往不能有效推动阀门；实际应用中,一般加以惯性推迟,如图3-7 所示,称为实际微分；3

6、-9 试写出比例、积分、微分（PID）三作用掌握规律的数学表达式；解答：y1e1edtT DdePT 1dt3-10 试分析比例、积分、微分掌握规律各自的特点,积分和微分为什么不单独 使用？解答：1）比例掌握准时、反应灵敏,偏差越大,掌握力越强；但结果存在余差；2）积分掌握可以达到无余差；但动作缓慢,掌握不准时,不单独使用；3）微分掌握能起到超前调剂作用；但输入偏差不变时,掌握作用消逝,不 单独使用；3-11 DDZ- 型基型掌握器由哪几部分组成？各组成部分的作用如何？解答： P79 1）组成如图 3-11 所示；2）作用参照 P79；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5

7、 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3-12 DDZ- 型掌握器的软手动和硬手动有什么区分？各用在什么条件下？解答：1）软手动操作是指调剂器的输出电流 硬手动操作是指调剂器的输出电流2）软手动操作：系统投运 硬手动操作：系统故障3-13 什么叫掌握器的无扰动切换？在 在设计 PID 电路时实行了哪些措施？解答： P84 I 0与手动操作的输入信号成积分关系；I 0与手动操作的输入信号成比例关系；DDZ- 型调剂器中为了实现无扰切换,1）调剂器进行状态转换后,输出值不发生跳动,即状态转换无冲击；2）CM、CI；P85 中；3-14 PID 调剂器中,比例度 P、积分时间常数 T

8、 、微分时间常数 T 分别具有什 么含义？在调剂器动作过程中分别产生什么影响？如将 T 取、T 取 0,分别代表调剂器处于什么状态？解答：比例度 P 含义：使掌握器的输出变化满量程时（也就是掌握阀从全关到全开 或相反）,相应的输入测量值变化占外表输入量程的百分比；比例作用的强弱取 决于比例度的大小；积分时间常数T 含义：T 越小,积分作用越强； 越大积分作用越弱； 如将TI取,就积分作用消逝；微分时间常数T 含义：T 越大,微分作用越强；T 取 0,微分作用消逝；3-15 什么是调剂器的正 /反作用？在电路中是如何实现的？解答：1）正作用：偏差 =测量值 -给定值；反作用：偏差 =给定值 -测量值；2）运放输入端的切换开关实现的；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3-16 调剂器的输入电路为什么要实行差动输入方式？输出电路是怎样将输出 电压转换成 420mA 电流的？解答：1）采纳差动输入方式,可以排除公共地线上的电压降带来的误差；2）参照 P83 下的输出电路；3-18 给出有用的 PID 数字表达式,数字外表中常有哪些改进型 PID 算法？解答：1） P91式（ 3-18）2）改进的算法：名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页