即:

式中TD—微分时间

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p与输

入e扩的关系为:

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)

9、什么是积分时间T1?它对系统过渡过程有什么影响?

答：积分时间T1，是用来表示积分控制作用强弱的一个参数。积分时间越小，表示积分控制作用越强，数值上

T，式中K1是积分比例系数。

积分时间T1的减小.会使系统的稳定性下降，动态性能变差.但能加快消除余差的速度。提高系统的静态准确度。

10、什么是微分时间TD？它对系统过渡过程有什么影响?

答：微分时间是用来表示微分控制作用强弱的一个参数。微分时间TD越大，表示微分控制作用越强。

增加微分时间TD,，能克服对象的滞后，改善系统的控制质量，提高系统的稳定性。但微分时间不能太大，否则有可能引起系统的高频振荡。 对系统过渡过程的影响 比例度?越大，表示比例控制作用越弱。减小比例度，会使系统的稳定性和动比例度? 态性能变差，但可相应地减小余差，使系统的静态准确度提高。 积分时间积分时间T1的减小.会使系统的稳定性下降，动态性能变差.但能加快消除余差T1 的速度。提高系统的静态准确度。 微分时间增加微分时间TD,，能克服对象的滞后，改善系统的控制质量，提高系统的稳TD 定性。但微分时间不能太大，否则有可能引起系统的高频振荡。 12.试分别写出QDZ , DDZ- II型、DDZ-Ⅲ型仪表的信号范围。 型号 信号范围 QDZ 20 ~100kPa气压信号 现场传输信号 控制室内联络信号 DDZ-II 0~10mA DC 0~2V DC DDZ-III 4~20mA DC 1~5V DC 14.与DDZ-II型仪表相比，DDZ一 III型仪表有何特点? 答:其主要特点有;

(1)采用国际电工委员会(IEC)推荐的统一标准信号，现场传输信号为4~20mA DC: ,控制

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室内联络信号为1~5V DC;

(2)采用线性集成电路，使可靠性提高、维修工作量减少;

(3)由电源箱集中统一供给24V DC电源，并有蓄电池作为备用电源; (4)结构合理、功能多样;

(5)整套仪表可构成安全火花型防爆系统。

1.目前在化工生产过程中的自动控制系统，常用控制器的控制规律有位式控制、比例控制、比例积分控制、比例微分控制和比例积分微分控制。试分别说明它们的输入输出关系·在阶跃输入下的响应、优缺点及使用场合。 控制规输入e与输出阶跃作用下的响应优缺点 适用场合 律 p(或Δp)的关（阶跃幅值为A） 系式 位式 P=Pmax(e>0) ü 结构简单 ;价格便对象容量大 ,负荷变化P=Pmin(e<0) 宜 ;控制质量不小 ,控制质量要求不高 ,高 ;被控变量会振允许等幅振荡 荡 比例（P） 结构简单 ;控制及对象容量大 ,负荷变化不时 ;参数整定方大、纯滞后小 ,允许有余差便 ;控制结果有余存在 ,例如一些塔釜液位、差 贮槽液位、冷凝器液位和次要的蒸汽压力控制系统等 比例积 分PI 能消除余差 ;积分对象滞后较大 ,负荷变化作用控制缓慢 ;会较大 ,但变化缓慢 ,要求使系统稳定性变差 控制结果无余差。 此种规律广泛应用于压力、流量、液位和那些没有大的时间滞后的具体对象 响应快、偏差小、对象滞后大,负荷变化不能增加系统稳定大,被控变量变化不频繁,性;有超前控制作控制结果允许有余差存在 用,可以克服对象的惯性;控制结果有余差 控制质量高;无余对象滞后大;负荷变化较差;参数整定较麻大,但不甚频繁;对控制质烦 量要求高。例如精馏塔、反应器、加热炉等温度控制系统及某些成分控制系统 比例微 分PD 比例积 分微分PID 分别说明比例、积分、微分控制对控制系统的作用。

答案：比例控制影响系统的动态特性和系统的稳定性；积分控制的作用是可以消除系统余差；微分控制可以提高系统的响应速度，克服对象容量滞后的影响。

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答案：

第六章

1．气动执行器主要由哪两部分组成?各起什么作用?

答:气动执行器由执行机构和控制机构(阀)两部分组成。执行机构是执行器的推动装置.它根据控制信号(由控制器来)压力的大小产生相应的推力，推动控制机构动作，所以它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置.控制机构是指控制阀，它是执行器的控制部分，它直接与被控介质接触，控制流体的流量，所以它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置。

10.什么叫气动执行器的气开式与气关式?其选择原则是什么?

答: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择气关式。

14.试述电一气转换器及电一气阀门定位器在控制系统中的作用。

答:电一气转换器是将电信号转换为相应的气信号的一种装置。在控制系统中，如果所使用的控制器是电动控制器，其输出信号为0~10mA DC或4 ~ 20mA DC，但所选择的执行器为气动执行器，其输入信号一般为20~100kPa。这时就需要采用电一气转换器，先将控制器的输出电信号转换为相应的气信号，才能为气动执行器所接受。

电一气阀门定位器除了能将电信号转换为气信号外，还能够使阀杆位移与送来的信号大小保持线性关系，即实现控制器来的输入信号与阀门位置之间关系的准确定位，故取名为定位器。定位器可以使用在阀的不平衡力较大或阀杆移动摩擦力较大等场合，同时还可以利用定位器来改变阀的流量特性，改变执行器的正、反作用。在分程控制中，利用定位器可以使阀在不同的信号段范围内作全行程移动。

4。图6-2表示一受压容器，采用改变气体排出量以维持容器内压力恒定，试间控制阀应选择气开式还是气关式?为什么?

解:在一般情况下，应选择气关式。因为在这种情况下，控制阀处于全关时比较危险，容器内的压力会不断上升，严重时会超过受压容器的耐压范围，以致损坏设备，造成不应有的事故。选择气关式，可以保证在气源压力中断时，控制阀自动打开，以使容器内压力不至于过高而出事故.

5.图6-3表示一精馏塔的塔顶温度控制系统，试选择控制阀的气开、气关型式。

解:该系统的目的是通过改变回流量来维持塔顶温度恒定，其最终目标是为了保证塔顶产品的成

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分(纯度)恒定。采用这种控制方案，说明该精馏过程的操作中。对塔顶产品成分的要求是较高的，如果塔顶产品的纯度不能达到一定要求，则说明没有达到精馏过程的预定目标。回流量的大小将直接影响塔顶温度，也即影响塔顶产品的纯度。如果回流量等于零，就会有大量不合格的产品从塔顶采出，这是不介许的.从这一点考虑，回流量的控制阀处于全关状态比较危险，所以应选择气关阀。当气源压力中断时，控制阀处于开启状态，回流量很大，以避免大量不合格产品从塔顶采出。由于这时回流量超过规定数值，使塔顶产品的纯度(轻组分)比要求的还要高，所以会造成一定的能量浪费，降低生产效率，但这是为了在事故状态下仍能保证产品质量所付的代价，是不可避免的。当然，以上关于控制阀开、关型式的选择只是从一般的情况来考虑的，不是绝对的，有时还要从工艺状况的综合考虑才能最终确定控制阀的气开、气关型式。

6、对于一台现有的气动薄膜式执行器，可以通过哪些方法来改变它的气开、气关型式？ 解：一般可以通过下列三种方法来较方便地改变气动薄膜式执行器的气开、气关型式。图6-4是直通双座控制阀与执行机构的组合方式示意图。气动薄膜式执行器的气关、气开型式是由执行机构的正、反作用和控制阀的正装、反装组合而定的。其中图(a)、(d )都是气关阀，因为随着气压信号的增加，这两种情况下，阀芯与阀座之间的流通面积都是减小的，故是气关型控制阀。图(b),(c)都是气开阀，因为随着气压信号的增加，这两种情况下，阀 芯与阀座之间的流通面积都是增加的，故是气开型控制阀。

改变阀芯的正装、反装方式，可以改变控制阀的气开、气关型式。例如图(a)的阀芯是正装的，为气关阀，如果将阀芯反装，便成了图(b)，成了气开阀。同样如果将图(c)中的阀芯由正装改为反装，便成了图(d),图(c)为气开阀，图(d)为气关阀。一般控制阀的阀芯与阀杆是采用螺纹连接的，并用圆柱销固定，根据需要可以改变其连接方式，这样就可以改变阀芯的正装、反装方式了。

在条件允许时，通过改变执行机构的正、反作用也可以改变控制阀的气开、气关型式。当气体压力从

膜片上方引进时，为正作用执行机构，如果将气体压力改为从膜片下方引进，就可以将执行机构由正作用改为反作用，相应就可以改变控制阀的气开、气关型式。

另外，通过改变阀门定位器中的凸轮安装方式，可以改变引入膜头的气压信号的变化方向与控制器来的气压信号的变化方向之间的关系。例如控制器来的信号增加时.凸轮正装，膜头上的气压信号如果是增加的，若将凸轮反装，膜头上的气压信号就会减小。这样亦可以相应地改变控制阀的气开、气关型式。

5、图6-10为一加热炉原料油出口温度控制系统，试确定系统中控制阀的气开、气关型式。

答：一般情况下，应选气开阀，以免烧坏炉子。

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。

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

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