热工控制仪表习题与思考题及答案.pptx

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1、2-1 若在调节器的输入端加上一个方波信号，试分别画出调节器为比例、比例积分和比例微分动作规律时输出的大致变化过程。第1页/共52页第2页/共52页第3页/共52页第4页/共52页第5页/共52页2-2 一台气动比例温度控制器，测量范围为01000。当指示变化为100，控制器比例带为50时，求相应的控制器输出将变化多少千帕(输出气压为20kPa100kPa)和输出为多少千帕。第6页/共52页第7页/共52页2-3 控制器初始输出Uo为1.5VDC，当Ui加入0.1V的阶跃输入时，（给定值不变），Uo为2V。随后Uo线性上升，经5分钟Uo为4.5V，则比例增益，比例度，积分时间和微分时间分别是多

2、少？（5；20%；1min;0）第8页/共52页解：U0=2-1.5=0.5V;Ui=0.1V K=U0/Ui=0.5/0.1=5=(1/K)*100%=20%(2.5-2)=(4.5-2)/(5-0)(Ti-0)TI=1分TD=0第9页/共52页2-4控制器具有动作规律，其比例带为，积分时间为分钟。起初，测量、给定和输出都在，当测量变化至，输出变化多少？分钟后变化多少？分钟后变化到多少？（假设控制器处于正作用）。（10%；10%；70%）第10页/共52页解：根据响应曲线，偏差E=55%-50%=5%=50%K=1/=2比例输出(变化值）yp=k(x-sv)=25%=10%积分输出 第11页

3、/共52页输出变化10%y=50%+10%+10%=70%一分钟后变化到70%第12页/共52页2-5水箱水位控制如图所示，试画出方框图，说明被控量、给定值、控制对象、内扰、外扰、操作变量指的是哪些物理量和设备，调节过程结束后水位是否有静差？第13页/共52页被控量：H；控制对象：水箱；给定值：希望水位H0；内扰：引起Q1变化的进水压力；外扰：流出水量Q2；操作变量：流入水量Q1。第14页/共52页2-6水箱水位控制如图所示，试画出方框图，说明被控量、给定值、控制对象、内扰、外扰、操作变量指的是哪些物理量和设备，调节过程结束后水位是否有静差？第15页/共52页被控量：H；控制对象：水箱；给定值

4、：H0；内扰：引起q1变化的进水压力；外扰：q2；操作变量：q1。第16页/共52页2-7某电厂仪表班负责维修40台变送器，在一年内出现故障的变送器台数为60，试求它们的平均无故障时间MTBF。（答案：5840h）第17页/共52页2-8 IP65的含义是什么？IP65，IP为防护等级的特征字母；6表示尘密（无尘埃进入）；5表示防喷。第18页/共52页 是根据扰动的大小和方向产生相应的调节作用。前馈是根据扰动进行调节，所以调节的 。反馈是根据偏差进行调节，所以调节的 。前馈调节不存在系统的 问题。组态就是把标签号、输出形式、阻尼时间、工程单位、上下限等数据测量写到存储器中。第19页/共52页控

5、制器的组态就是向 中增加、修改和删除功能块的操作。软件组态就是对存储器的 。可以对变送器进行组态操作的便携式专用计算机称为 。正作用调节器的输出变量随被控量的增大而 。反作用调节器的输出变量随被控量的增大而 。IP的含义是 。第20页/共52页选择题“调节”与“控制”，本书采用的是第种理解？A.1；B.2；C.3按第3种理解，的控制作用是根据被控量的测量产生的。A.开环；B.闭环系统的控制作用是从检测某一量开始，而后又通过这一过程影响其本身。A.开环；B.闭环第21页/共52页选择题变送器输出的是A.电信号；B.气信号；C.标准信号变送器输出的标准信号是A.420mA；B.0 20mA；C.0

6、 100 KPa；既有物质又有能量进出的设备是A.水箱；B.电动机；C.热交换设备外部扰动一定是系统的A.输入量；B.输出量；C.流出量；D.流入量第22页/共52页选择题如果被调量随时间变化，说明A.没有能量进出；B.没有物质进出；C.物质和能量进出平衡；C.扰动发生调节的方向取决于A.偏差的有无；B.偏差的正负；C.偏差的大小调节过程结束前，被调量与给定值之差称为A.残余偏差；B.余差；C.静差；D.动差第23页/共52页选择题积分调节依据来动作。A.偏差的大小；B.偏差的有无；C.偏差的变化速度；D.偏差的正负若控制器的比例增益为5，则比例带为A.5%；B.10%；C.20%；D.50%

7、积分作用是消除A.残余偏差；B.余差；C.静差；D.动差微分是。A.粗调；B.细调；C.超前调；D.滞后调第24页/共52页试分别定性画出P、PI、PD、PID调节器的阶跃响应曲线和PD调节器的斜坡响应曲线，并标出比例增益、积分时间、微分时间。第25页/共52页试画出非线性误差特性示意图，并写出计算式。试画出变差特性示意图，并写出计算式。试画出重复特性示意图，并写出计算式。试写出MTBF的计算式，并说明式中各符号的含义。第26页/共52页第27页/共52页第28页/共52页第29页/共52页第30页/共52页第31页/共52页参数整定找最佳，从小到大顺序查。先是比例后积分，最后再把微分加。曲线

8、振荡很频繁，比例度盘要放大。曲线漂浮绕大弯，比例度盘往小扳。曲线偏离回复慢，积分时间往下降。曲线波动周期长，积分时间再加长。曲线振荡频率快，先把微分降下来。动差大来波动慢，微分时间应加长。理想曲线两个波，前高后低四比一。一看二调多分析，调节质量不会低。第32页/共52页2-9已知Kc=2,TI=0.5min,若偏差e(t)的变化波形如图所示，当PID控制器分别为P、I、PI功能时，试大致画出输出u（t）p、u（t）I、u（t）PI的曲线。（设 ）。第33页/共52页第34页/共52页2-10 若PID控制器的Kc=2,TI=12s,TD=120s，稳态时u(t)的输出为40%。t=0时施加3%

9、的偏差阶跃信号，试分别写出在该阶跃信号作用下比例、积分、微分的输出表达式，并计算t=12s时的u(t)值。第35页/共52页第36页/共52页第37页/共52页第38页/共52页2-11水箱如图所示，q1为流入量，q2为流出量，H0为水位给定值。若保持水位H在规定值，有几种控制方案？试绘出控制方案的示意图和方框图。第39页/共52页第40页/共52页第41页/共52页第42页/共52页2-12已知Kc=2,TI=0.5min,若偏差e(t)的变化波形如图所示，当PID控制器分别为P、I、PI功能时，试大致画出输出u（t）p、u（t）I、u（t）PI的曲线。第43页/共52页第44页/共52页2

10、-13控制器具有PI动作规律（设为正作用），其比例带为80%，积分时间为1min。稳态时，输出为6mA。某瞬间，输入偏差突然增加了0.3mA，试求：比例增益为多少？比例作用使输出变化多少mA?比例作用使输出变化到多少mA?1min后输出变化到多少mA?3min后输出变化到多少mA?第45页/共52页第46页/共52页2-14 若PID控制器（设为反作用）的Kc=2，TI=12s,TD=120s，稳态时u(t)的输出为50%。t=0时施加4%的偏差阶跃信号，试分别写出在该阶跃信号作用下比例、积分、微分的输出表达式，并计算t=10s时的：比例输出；积分输出；微分输出；比例+积分+微分输出；PID控制器输出。第47页/共52页第48页/共52页第49页/共52页2-15一台气动比例压力调节器，测量范围为0100千帕。当测量值变化为10千帕，调节器的比例带为40%，试求：比例增益；测量值变化的百分数；调节器输出变化的百分数；调节器输出变化多少千帕（设输出气压变化范围为20 100千帕）；调节器输出变化到多少千帕。第50页/共52页解：kc=1/=1/40%=2.510/（100-0）100%=10%10%2.5=25%25%（100-20）=20千帕20+20=40千帕第51页/共52页感谢您的观看！第52页/共52页