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化工仪表及自动化--复习总结

由天下分享时间：2025/5/22 19:40:02 加入收藏我要投稿点赞

5．什么是比例控制规律?它有什么特点？

答比例控制规律(P)是指控制器的输出信号变化量户与输入偏差信号变化量e之间成比例关系，即p?kp?e，式中kp——比例放大系数。

比例控制的优点是反应快、控制及时，其缺点是当系统的负荷改变时，控制结果有余差存在。

余差的产生是由比例控制本身的特性所决定的。这是由于比例控制器的p与e成一一对应关系，当负荷改变后，需要产生一定的控制作用户，与之对应必然要有一定的偏差e存在。

比例控制规律是一种基本的控制规律。但它有余差存在，故只在对被控变量要求不高的场合，才单独使用比例控制作用。 7．什么是积分控制规律?什么是比例积分控制规律?它有什么特点?为什么积分控制能消除余差？

答：积分控制规律是指控制器的输出变量户与输入偏差e的积分成正比，其数学表达式为：p?k1edt 式中k1——积分比例系数。

在比例控制的基础上，再加上积分控制作用，便构成比例积分控制规律，其输出户与输入P的关系为：p?kpe?k1edt

积分控制规律的特点是控制缓慢，但能消除余差。比例积分控制规律的特点是控制既及时，又能消除余差。

? 当有偏差存在时，输出信号将随时间增长（或减小）。 ? 当偏差为零时，输出才停止变化而稳定在某一值上，因而用积分控制器组成控制系统可以达到无余差。 8．什么是微分控制与比例微分控制?它有什么特点？理想微分控制规律的数学表达式是什么？为什么不能单独使用？

答：微分控制规律是指控制器的输出变化量户与输入偏差e的变化速度成正比，即

????p?TDde 式中丁TD——微分时间。 dt 在比例控制的基础上，再加上微分控制作用，便构成比例微分控制规律，其输出户与输入e的关系为：p?KP?e?TD??de?? dt? 微分控制规律的特点是有一定的超前控制作用，能抑制系统振荡，增加稳定性(但微分作用不宜过强)。在控制系统中，一般不单独使用微分作用，而是与比例作用同时使用。如果要消除余差，就得再加上积分控制作用，构成比例积分微分三作用控制规律(PID)。

11．模拟式控制器主要由哪几部分组成?画出其框图，说明各部分的作用。（不能确定是不是这些？）

答：模拟式控制器主要由比较环节、放大器和反馈环节构成，其基本框图见图5—1。

比较环节的作用是将给定信号与测量信号进行比较，以产生与比较结果成比例的偏差信号。

放大器实质上是一个稳态增益很大的比例环节。

反馈环节的作用是通过正、负反馈来实现比例、积分、微分控制规律。

对于不同的模拟式控制器，其各部分的具体结构形式及具体的联接方式会有所不同。

数字式控制器与模拟式控制器的异同点：数字式控制器模拟式控制器模拟技术构成原理数字技术（不同点）所用器件以微处理机为核心部件以运算放大器等模拟电子器件（相同点|）为基本部件

第六章

1．气动执行器的组成部分和分类？气动执行器主要由哪两部分组成？各起什么作用？控制阀结构的类型？

气动执行器主要由执行机构和控制机构两部分组成。

? 执行机构

? 执行器的推动装置。

? 薄膜执行机构：气压推动薄膜并带动连杆运动。 ? 活塞执行机构：气压推动活塞并带动连杆运动。

? 控制机构

? 直接作用于对象，并使对象的运动发生改变的装置。作用：通过改变（阀心

与阀座之间的）流通面积来改变被控介质的流量，从而达到控制工艺参数的目的。

控制阀的分类：直通单座控制阀；直通双座控制阀；角形控制阀；三通控制阀；隔膜控制阀；蝶阀；球阀；凸轮挠曲阀；笼式阀

2．控制阀的流量特性是什么？什么是控制阀的工作流量特性？

答控制阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（或相对位移）之间的关系，即

Q?l??f?? Qmax?L?式中相对流量

Q是控制阀某一开度时的流量Q 与全开时的流量Qmax之比。相对开Qmax度

l是控制阀某一开度时的阀杆行程了与阀杆总行程Ｌ之比。 L在实际生产中，控制阀前后压差总是变化的，这使得流量特性称为工作流量特性。

3．何为控制阀的理想流量特性和工作流量特性？

答阀前后压差保持不变时的流量特性称为理想流量特性；在实际使用过程中，阀前后的压差会随阀的开度的变化而变化，此时的流量特性称为工作流量特性。

4．.什么叫气动执行器的气开式与气关式？其选择原则是什么？

随着送往执行器的气压信号的增加，阀逐渐打开的称为气开式，反之称为气关式。气开、气关式的选择主要是由工艺生产上安全条件决定的。一般来讲，阀全开时，生产过程或设备比较危险的选气开式；阀全关时，生产过程或设备比较危险的应选气开式；或：气开阀与气关阀的选择原则

主要从工艺生产上安全要求出发。信号压力中断时，应保证设备和操作人员的安全。如果阀处于打开位置时危害性小，则应选用气关式，以使气源系统发生故障，气源中断时，阀门能自动打开，保证安全。反之阀处于关闭时危害性小，则应选用气开阀。

6为什么说等百分比特性又叫对数特性？与线性特性比较起来它有什么优点？

等百分比（对数）流量特性：是指单位相对行程变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系，即控制阀的放大系数随相对流量的增加而增大。用数学式表示为：

Qd()

QmaxQ ?KlQmax d()L

在同样的行程变化下，流量小时，流量变化小，控制平稳缓和；流量大时，流量变化大，控制灵敏。

补充：执行器的作用：接收控制器送来的控制信号，改变被控介质的流量，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内。

第七章

1．何为简单控制系统?试画出简单控制系统的典型方块图。由哪几部分组成？各部分的作用是什么？

答：所谓简单控制系统，通常是指由一个被控对象、一个检测元件及传感器(或变送器)、一个控制器和一个执行器所构成的单闭环控制系统，因此有时也称为单回路控制系统。

2．被控变量的选择原则是什么? 答：被控变量的正确选择是关系到系统能否达到预期控制效果的重要因素，它的选择的

一般原则是：

(1)被控变量应能代表一定的工艺操作指标或是反映工艺操作状态的重要变量； (2)被控变量应是工艺生产过程中经常变化，因而需要频繁加以控制的变量；

(3)被控变量应尽可能选择工艺生产过程的直接控制指标，当无法获得直接控制指标信号，或其测量或传送滞后很大时，可选择与直接控制指标有单值对应关系的间接控制指标;

(4)被控变量应是能测量的，并具有较大灵敏度的变量； (5)被控变量应是独立可控的； (6)应考虑工艺的合理性与经济性。 3．操纵变量的选择原则是什么?

答：(1)操纵变量应是工艺上允许加以控制的可控变量;

(2)操纵变量应是对被控变量影响诸因素中比较灵敏的变量，即控制通道的放大系数要大一些，时间常数要小一些，纯滞后时间要尽量小;

(3)操纵变量的选择还应考虑工艺的合理性和生产的经济性。 4．试述自动控制系统中常用的控制规律及其特点和应用场合。

答：控制系统中常用的控制规律有比例(P)、比例积分(PI)、比例积分微分(PID)控制规律。

比例控制规律是控制器的输出信号与它的输入信号(给定值与测量值的偏差)成比例。它的特点是控制及时，克服干扰能力强，但在系统负荷变化后，控制结果有余差。这种控制规律适用于对象控制通道滞后较小、负荷变化不大、对控制要求不高的场合。比例积分控制规律是控制器的输出信号不仅与输入信号成比例，而且与输入信号对时间的积分成比例。它的特点是能够消除余差，但是积分控制作用比较缓慢、控制不及时。这种控制规律适用于对象滞后较小、负荷变化不大、控制结果不允许有余差存在的系统。比例积分微分控制规律是在比例积分的基础上再加上微分作用，微分作用是控制器的输出与输入的变化速度成比例，它对克服对象的容量滞后有显著的效果。这种控制规律适用于对象容量滞后较大、负荷变化大、控制质量要求较高的系统。 5．为什么要考虑控制器的正、反作用?如何选择?

答：在控制系统中，要正确选择控制器的作用方向，即“正”、“反”作用。选择控制器的正、反作用的目的是使系统中控制器、执行器、对象三个环节组合起来，能在系统中起负反馈的作用。选择控制器正、反作用的一般步骤是首先由操纵变量对被控变量的影响方向来确定对象的作用方向，然后由工艺安全条件来确定执行器的气开、气关型式，最后由对象、执行器、控制器；个环节作用方向组合后为“负”来选择执行器的正、反作用。

6．执行器、控制器的正、反作用方向各是怎样规定的?看作业13题167页

执行器的作用方向由它的气开、气关型式来确定。气开阀为“正”方向；气关阀为“反”方向。

如果将控制器的输入偏差信号定义为测量值减去给定值，那么当偏差增加时，其输出也增加的控制器称为“正作用”控制器；反之，控制器的输出信号随偏差的增加而减小的称为“反作用”控制器。

7．什么叫直接指标控制和间接指标控制？各使用在什么场合？根据被控变量与生产过程的关系，可分为两种类型的控制形式：直接指标控制和间接指标控制。

如果被控变量本身就是需要控制的工艺指标（温度、压力、流量、液位、成分等），则称为直接指标控制。

如果工艺是按质量指标进行操作的，照理应以产品质量作为被控变量进行控制，但有时缺乏各种合适的获取质量型号的监测手段，或虽能检测，但信号很微弱或滞后很大，这是可选取与直接质量指标有单值对应关系而反应又快的另一变量，如温度、压力等作为间接控制指标，进行间接指标控制。

8．试简述临界比例度法及其特点。

答：临界比例度法是在纯比例运行下通过试验，得到临界比例度靠和临界周期T。，然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值。

这种方法比较简单、易于掌握和判断，适用于一般的控制系统。但是不适用于临界比例度小的系统和不允许产生等幅振荡的系统，否则易影响生产的正常进行或造成事故。 9．试简述衰减曲线法及其特点

衰减曲线法是在纯比例运行下通过使系统产生衰减震荡，得到衰减比例度?s和衰减周期，然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值。 Ts（或上升时间T升）

这种方法比较简便，整定质量高，整定过程安全可靠，应用广泛，但对于干扰频繁，记录

曲线不规则的系统难于应用。