仪表与自动化课后习题与答案

百度文库 - 让每个人平等地提升自我 仪表与自动化课后习题与答案仪表与自动化课后习题与答案 1-31-3、自动控制系统主要由哪些环节组成？、自动控制系统主要由哪些环节组成？ 答：答：一个自动控制系统主要是由两大部分组成：一部分是起控制作用的全套仪 表，称自动化装置，包括测量元件及变送器、控制器、执行器；另一部分是自 动化装置所控制的生产设备。 1-51-5、在自动控制系统中，测量变装置、控制器、执行器各起什么作用？、在自动控制系统中，测量变装置、控制器、执行器各起什么作用？ 答：答：测量元件与变送器，用于测量液位，并将测得的液位转化成统一的标准信 号输出。 控制器，接受测量变送器送来的信号并与工艺要求的液位高度进行比较，计算 出偏差的大小，并按某种运算规律算出结果，再将此结果用标准信号发送至执 行器。 执行器，它接受控制器传来的操作指令信号，改变阀门的开度以改变物料或能 量的大小，从而起到控制作用。 1-81-8、图、图 1-151-15 为某列管式蒸汽加热器控制流程图。试分别说明图中为某列管式蒸汽加热器控制流程图。试分别说明图中 PI-307PI-307、、 TRC-303TRC-303、、FRC-305FRC-305 所代表的意？所代表的意？ 答：答：PI-307：具有指示功能的压力 表，该仪表就地安装，工号段为 07。 TRC-303：具有记录功能的温度 控制仪表，该仪表集中仪表盘面 安装，工号段为 3，仪表序号为 07。 FRC-305：具有记录功能的流量控制 仪表该仪表集中仪表盘面安装，工 号段为 3，仪表序号屡 05。 1-111-11、图、图 1-161-16 所示为一反应温度控制系统示意图所示为一反应温度控制系统示意图 A A、、B B 两种物料进入反应器进两种物料进入反应器进 行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。试现出行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。试现出 该温度控制系统的方块图，并指出该项系统中的被控对象、被控变量、操纵变该温度控制系统的方块图，并指出该项系统中的被控对象、被控变量、操纵变 量及可能影响被控变量的干扰是什么，并说明该温度控制系统是一个具有负反量及可能影响被控变量的干扰是什么，并说明该温度控制系统是一个具有负反 馈的团环系统。馈的团环系统。 1 百度文库 - 让每个人平等地提升自我 答：答：被控对象 ：反应器；被控变量：反应器内的温度； 操纵变量：冷却水流量 ；可能干扰：进料和冷却水的流量、压力和温度的改变 当反应器内的被控温度在干扰作用下升高时，其测量值与给定值比较，获得偏 差信号，经温度控制器运算处理后，输出 控制信号去驱动控制阀，使其开度增 大，冷却水流量增加，这样使反应器的温度降下来，所以该项温度控制系统为 一个具有负反馈的闭环系统。 1-191-19、某化学反应器工艺规定操作温度为（、某化学反应器工艺规定操作温度为（900900±±1010℃）℃） 。考虑安全因素，控制。考虑安全因素，控制 过程中温度偏离给定值最大不得超过过程中温度偏离给定值最大不得超过 6060℃。现设计的温度定值控制系统，在最℃。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大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图 1-171-17 所示。所示。 试求该系统的过渡过程品质试求该系统的过渡过程品质 指标：最大偏差、超调量、衰减比、余差和振荡周期。该控制系统能否满足题指标：最大偏差、超调量、衰减比、余差和振荡周期。该控制系统能否满足题 中所给的工艺要求？中所给的工艺要求？ 答：答：最大偏差：A=950-900=50℃超调量：B=50-（908-900）=42℃ 衰减比：n=B：==21：5余差：C=908-900=8℃ 振荡周期：45-9=36min 1-201-20、图、图 1-181-18（（a a）是蒸汽加热器的温度控制原理图。试现出该系统的方块图，）是蒸汽加热器的温度控制原理图。试现出该系统的方块图， 并指出被控对象、被控变量、操纵变量和可能存在的干扰是什么。现因生产需并指出被控对象、被控变量、操纵变量和可能存在的干扰是什么。现因生产需 要，要求出口物料温度从要，要求出口物料温度从8080℃提高到℃提高到 8181℃，当仪表给定值阶跃变化后，被控变℃，当仪表给定值阶跃变化后，被控变 量的变化曲线如图量的变化曲线如图 1-181-18 （（b b）） 所示。所示。 试求该系统的过渡过程品质指标：试求该系统的过渡过程品质指标： 最大偏差、最大偏差、 衰减比和余差（提示：该系统为随动控制系统，新的给定值为衰减比和余差（提示：该系统为随动控制系统，新的给定值为 8181℃）℃） 。。 答：答：被控对象：蒸汽加热器被控变量：出口物料温度 操纵变量：蒸汽流量可能干扰；物料和蒸汽输入的流量、压力、温度 2-12-1、什么是对象特性？为什么要研究对象特性？、什么是对象特性？为什么要研究对象特性？ 答：答：对象的特性即对象的输入量与输出量之间的关系，是对象的外部特征，但 它是由对象的内部结构机理等所决定。 研究控制对象的特征，掌握其内在规律，可以为合理地选择自动控制方案，设 计最佳的控制系统、选择合适的控制器及控制器参数提供依据，使系统正常地 运行。 2-82-8、、 反映对象特性的参数有哪些？各有什么物理意义？它们对自动控制系统有反映对象特性的参数有哪些？各有什么物理意义？它们对自动控制系统有 什么影响？什么影响？ 答：答：反映对象特性的参数有：放大系数Ｋ、时间常用数Ｔ、滞后时间 τ 放大系数Ｋ在数值上等于对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。对 象放大系数越大，就表示对象的输入量有一定变化时，对输出量的影响越大。 时间常数Ｔ： 当对象受到阶跃输入后， 被控变量达到新的稳态值的%所需的时间。 时间常数越大，表示对象受到干扰作用后，被控变量变化得越慢，达到新的稳 2 百度文库 - 让每个人平等地提升自我 态值所需的时间越长。 滞后时间τ： ：在受到输入作用后，被控变量不能立即迅速地变化。系统受到 限制干扰作用后，由于存在滞后，被控变量不能立即反映出来，于是不能及时 产生控制作用，整个系统的控制量就会受到严重的影响。 2-112-11、已知一个对象特性是具有纯滞后的一阶特性，其时间常数为、已知一个对象特性是具有纯滞后的一阶特性，其时间常数为 5min5min，放大，放大 系数为了系数为了 1010，纯滞后时间为，纯滞后时间为 2 2 minmin，试写出描述该对象特性的一阶微分方程式。，试写出描述该对象特性的一阶微分方程式。 解：解：5+(t+2)=10χ(t) 突然由突然由 0V0V 阶阶 值值 2-122-12、如图所示的、如图所示的RCRC 电路中，已知电路中，已知 R=5R=5Ω，Ω，C=2000C=2000μμF F。试画出。试画出 跃变化到跃变化到 5V5V 时的时的变化曲线，并计算出变化曲线，并计算出 t=Tt=T、、t=2Tt=2T、、t=3Tt=3T 时的时的 解：解：根据基尔霍定律得：=iR+(t),其中 i=C ∴RC+=∴(t)=(1-)=5(1-) T=RC=10s (T)=(2T)=(3