过程控制复习重点.docx

过程控制复习重点热点偶：当两种不同的导体或半导体连接时，若两个接点温度不同，回路中会出现热电动势，并产生电流；通常将一端温度T0维持恒定，称为冷端或自由端另外一端放在需要测温的地方，称为热端或工作端温度补偿：只有当热电偶冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数；热电偶的冷端温度补偿：只有将冷端温度保持为0C,或者进行一定的修正才能得到准确的测量结果热电阻：在中、低温区，热电偶输出的热电动势很小；而在中、低温区，用热电阻比用热电偶做为测温元件时的测量精确度更高；热电阻特点：性能稳定、测量精度高，一般可在-270〜900C范围内使用（推荐在150C以下时选用）1习题1-1试述热电偶的测温原理，工业上常用的测温热电偶有哪几种？什么热电偶的分度号？在什么情况下要使用补偿导线？答:a.当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时，若两个接点温度不同，回路中就会出现热电动势,并产生电流.b.钳极其合金，锐铭-锐硅，锐铭-康铜,铜-康铜.c.分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列.d.在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时，自动补偿冷端温度变化，以保证测量精度，为了节约，作为热偶丝在低温区的替代品.1-2热电阻测温有什么特点？为什么热电阻要用三线接法？答:a.在-200到+500摄氏度范围内精度高，性能稳定可靠，不需要冷端温度补偿，测温范围比热电偶低，存在非线性.b.在使用平衡电桥对热电阻进行测量时，由电阻引出三根导线，一根的电阻与电源E相连接，不影响电桥的平衡，另外两根接到电桥的两臂内，他们随环境温度的变化可以相互抵消.（在中、低温区，热电偶输出的热电动势很小；而在中、低温区，用热电阻比用热电偶做为测温元件时的测量精确度更高；热电阻特点：性能稳定、测量精度高，一般可在-270〜900C范围内使用（推荐在150C以下时选用）。

1-3说明热电偶温度变送器的基本结构.工作原理以及实现冷端温度补偿的方法.在什么情况下要做零点迁移？答:a.结构：其核心是一个直流低电平电压-电流变换器，大体上都可分为输入电路.放大电路及反馈电路三部分.b.工作原理：应用温度传感器进行温度检测其温度传感器通常为热电阻，热敏电阻集成温度传感器.半导体温度传感器等，然后通过转换电路将温度传感器的信号转换为变准电流信号或标准电压信号.c.由铜丝绕制的电阻Rcu安装在热电偶的冷端接线处，当冷端温度变化时，利用铜丝电阻随温度变化的特性，向热电偶补充一个有冷端温度决定的电动势作为补偿.桥路左臂由稳压电压电源Vz（约5v）和高电阻R1（约10K欧）建立的恒值电流I2流过铜电阻Rcu，在Rcu上产生一个电压，此电压与热电动势Et申联相接.当温度补偿升高时，热电动势Et下降，但由于Rcu增值，在Rcu两端的电压增加，只要铜电阻的大小选择适当，便可得到满意的补偿.d.当变送器输出信号Ymin下限值（即标准统一信号下限值）与测量范围的下限值不相对应时要进行零点迁移.1-4什扰？共模十扰为什么会影响自动化仪表的正常工作？怎样才能抑制其影响？么叫共模十扰和差模十扰？为什么工业现场常会出现很强的共模十答:共模十扰：电热丝上的工频交流电便会向热电偶泄漏，使热电偶上出现几伏或几十伏的对地十扰电压，这种在两根信号线上共同存在的对地十扰电压称为~.差模十扰：在两根信号线之间更经常地存在电磁感应、静电耦合以及电阻泄漏引起的差模十扰.工业上会出现共模十扰是因为现场有动力电缆，形成强大的磁场.造成信号的不稳.共模十扰是同时叠加在两条被测信号线上的外界十扰信号，是被测信号的地和数字电压表的地之间不等电位，由两个地之间的电势即共模十扰源产生的.在现场中，被测信号与测量仪器问相距很远.这两个地之间的电位差会达到几十伏甚至上白伏，对测量十扰很大使仪表不能正常工作有时会损坏仪表.共模十扰在导线与地（机壳）之间传输，届丁非对称性干扰，共模干扰幅度大.频率高.还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大.消除共模干扰的方法包括:（1）采用屏蔽双绞线并有效接地（2）强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽（3）布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线（4）不要和电控锁共用同一个电源（5）采用线性稳压电源或高品质的开关电源（纹波干扰小丁50mV）.2.1什么是调节器的调节规律？PID调节器的数学表达式是怎样的？比例、积分、微分三种调节规律有何特征？为什么工程上不用数学上理想的微分算式？规律：确定调节器的动态特性称为调节器的调节规律,是调节器的输入信号与输出信号之间的动态关系。

PID调节器的数学表达式:Y（s）1G（S）舄KC（1币TdS）P调节（比例调节规律）特点：1）有差调节，不可避免地存在稳态误差：2）稳态误差随比例度的增大而增大；3）不适用丁给定值随时间变化的系统；4）增大Kc,不仅可以减小稳态误差，还可以加快响应速率I调节（积分调节规律）特点：1）可以提高系统的无差度，也即提高系统的稳态控制精度：2）过渡过程变化相对缓慢，系统的稳定性差D调节（微分调节规律）特点：1）单纯的微分调节器是不能工作的2）能预测偏差变化趋势，防止系统被调量出现较大动态偏差；对静态偏差无抑制作用故工程上一般不单独使用数学上理想的微分算式2.2试给出DDZ-III型调节器的基本组成结构和主要运算电路2.3PID调节器中，比例度p,积分时间常数Ti,微分时间常数Td，积分增益Ki,微分增益Kd分别有什么含义？在调节器动作过程中分别产生什么影响？若令Ti取8，Td取0,分别代表调节器处丁什么状态？答：比例度P为调节器的比例增益，它的大小决定了比例调节作用的强弱，P越大，比例调节作用越强（只要有输入，必有输出）TI积分时间表示积分作用的强弱，TI越大，积分作用越弱（只要输入不为零，输出的积分作用会一直随时间增长）；TD微分时间，表示微分作用的强弱，TD越大，微分作用越强。

积分增益Ki为放大器增益，Ki越大，调节静差越小Kd为比例微分调节器输出地最大跳变值与单纯由比例作用产生的输出变化值之比Ti取无穷时，调节器处丁PD状态.Td取零时调节器处丁PI状态.2.8数字控制算法有哪些优点？功能丰富，很多功能可以用软件来实现，参数修改容易；2.具有自诊断功能，有效防止事故的发生；3.可以方便地与上位机或测控网络通信；4.便丁小型化，并减小功耗2.9给出实用的PID数字表达式，数字仪表中常有哪些改进型PID算法？微分先行的PID算法2.比例先行的PID算法3.带可变型设定值滤波器SVF的PID算法执行器组成执行机构（驱动）和调节机构（阀芯）定义：执行器是自动化技术工具中接收控制信息并对受控对象施加控制作用的装置功能：是控制系统正向通路中直接改变操纵变量的仪表，由执行机构和调节机构组成分类：大致上可分为电动、气动、液动三种气动执行器结构简单工作可靠价格便宜维护方便防火防爆固有流量特性：调节阀前后压差不变时，得到的流量特性直线：控制阀的相对流量与相对开度成直线关系对数：小流量时，控制作用平■缓；大流量时，控制作用灵敏有效，克服了直流特性的不足快开：适丁要求快速开、闭的控制系统。

工作流量特性：实际应用时，调节阀两端的压差是变化的，此时调节阀的相对流量与相对开度之间的关系称为工作流量特性电动执行器能源取用方便信号传输速度快便丁选择但结构复杂价格昂贵适用丁防爆要求不高的场所特点执行机构采用电动机带减速器，而调节阀部分仍然与气动执行器相同防爆栅乂称安全保持器，是一种对送往现场的电压和电流进行严格控制的单元，它接在现场仪表与控制室之间可以保证在短路、短路等各种情况下，进入现场的电功率在安全的范围之内，可能发生的火花都在爆炸气体的点火能量之下0使用安全火花防爆仪表，且现场仪表和非危险场所之间的电路通过防爆栅连接就可以构建安全火花防爆系统基本结构构成一个安全火花防爆系统的充分必要条件1、在危险现场使用的仪表必须多是安全火花型2、现场仪表与非危险场所之间的电路连接必须经过防爆栅3、从现场仪表到防爆栅的连接线上不得形成大的分布电容或电感种类电阻式齐纳式隔离式4-2调节阀有哪些结构形式？分别适用于什么场合？执行机构是指执行器中的哪一部分？执行器选用气开，气关的原则是什么？答:调节阀根据结构分为9个大类:(1)单座调节阀；适用于泄漏要求严.工作压差小的十净介质场合(2)双座调节阀；适用于泄漏要求不严.工作压差大的十净介质场合(3)套筒调节阀；适用于单座阀场合(4)角形调节阀；适用于泄漏要求些压差不大的十净介质场合及要求直角配管的场合(5)三通调节阀；用于分流和合流及两相流.温度差不大于150C的场合(6)隔膜阀;适用于不十净介质.弱腐蚀介质的两位切断场合。

执行机构是执行器的推动部分.规则:气开气闭的选择主要从生产安全角度考虑，当工厂发生断电或其他事故引起信号压力中断时，调节阀的开闭状态应避免损坏设备和伤害操作人员反之，则选用气开式执行器.4-3什么是调节阀的固有流量特性和工作流量特性？为什么流量特性的选择对控制系统的工作至关重要？答:①在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性称为固有流量特性；实际应用时，调节阀两端的压差是变化的，此时调节阀的相对流量与相对开度之间的关系称为工作流量特性②从自动控制的角度看，调节阀一个最重要的特性是他的流量特性，即调节阀阀芯位移与流量之间的关系，值得指出调节阀的特性对整个自动调节系统的调节品质有很大的影响.4-5电-气阀门定位器(含电-气转换器和阀门定位器)是怎样工作的？它们起什么作用？答:①由电动调节器送来的电流I通入线圈，该线圈能在永久磁铁的气隙中自由地上下运动，当输入电流i增大时，线圈与磁铁产生的吸引增大，使杠杆作逆时针方向旋转，并带动安装在杠杆上的挡板靠近喷嘴，改变喷嘴和挡板之间的间隙②使气动执行器能够接收电动调节器的命令，必须把调节器输出的标准电流信号转换为20~100kPa的标准气压信号.4-8防爆栅的基本结构是什么？它是怎样实现限压限流的？基本结构分为：电阻式齐纳式隔离式电阻式最简单只在两根电源线上申联一定的电阻对进入危险场所的电流加以限制齐纳式利用齐纳二极管的击穿特性进行限流隔离式变压器作为隔离元件分别将输入输出和电源电路进行隔离，以防止危险能量直接窜入危险现场第五章过程控制对象动态特性及其数学模型被控过程数学模型的几个参数放大系数K:在数值上等于对象处于稳定状态时输出变化量与输入变化量之比。

放大系数是描述对象静态特性的参数时间常数T:当对象受到阶跃输入后被控量达到新的稳定值的63.2%所需的时间滞后时间I：是纯滞后时间r0和容量滞后rC的总和纯滞后的产生一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间引起的容量滞后一般是因为物料或能量的传递需要通过一定的阻力而引起的滞后时间i是反映对象动态特性的另一个重要参数滞后：被调量的变化落后于扰动的发生和变化；纯滞后：由于信号的传输而产生的滞后;容量滞后：由丁多了一个容量而使飞升过程向后推迟的程度物料（或能量）平■衡关系静态物料（或能量）平衡关系：单位时间内进入被控过程的物料（或能量）等丁单位时间内从被控过程流出的物料（或能量）动态物料（或能量）平■衡关系：单位时间内进入被控过程的物料（或能量）减去单位时间内从被控过程流出的物料（或能量）等丁被控过程内物料（或能量）存储量的变化率水位变化规律"=）对象的自衡特性定义：对象受到干扰作用后，平衡状态被破坏，无须外加任何控制作用，依靠对象本身自动平衡的倾向，逐渐地达到新的平■衡状态的性质，称为自衡能力对象特性的实验测定、时域法1、测定动态特性的时域方法此法主要是求取对象的飞升曲线或方波曲线优点：设备简单，不需专门的信号源；但，精度不高，且对生产有一定影响。

2、测定动态特性的频域方法在输入端加以。