过程控制系统与仪表习题答案王再英 下载本文

积分时间是控制器消除偏差的调整时间,只要有偏差存在,输出信号将随时间增大(或减小)。只有当偏差为零时,输出停止变化,保持在某一值上。

2) 在实际的控制器中,常用积分时间Ti来表示积分作用的强弱,在数值上,Ti=1/

K i 。显然,Ti越小,K i 就越大,积分作用就越强,反之亦然。

3-6 某比例积分控制器输入、输出范围均为4~20mA,若将比例度设为100%、积分时间设为2min、稳态时输出调为5mA,某时刻,输入阶跃增加0.2mA,试问经过5min后,输出将由5mA变化为多少?

?1?1?由比例积分公式:y??e??edt??分析: P?T1?1?100%,即K p =1, TI= 2 min , e=+0.2; Kp依题意:p?稳态时:y0=5mA,

y?y0?5min后:

?1?1??e?edt???P?T1?1?5?1?(?0.2??0.2?5)

2?(5?0.7)mA3-7 比例控制器的比例度对控制过程有什么影响?调整比例度时要注意什么问题?

Kp1)控制器的比例度P越小,它的放大倍数就越大,它将偏差放大的能力越强,控制力

也越强,反之亦然,比例控制作用的强弱通过调整比例度P实现。

2)比例度不但表示控制器输入输出间的放大倍数,还表示符合这个比例关系的有效输入区间。一表的量程是有限的,超出这个量程的比例输出是不可能的。

所以,偏差的变化使控制器的输出可以变化全量程(16mA),避免控制器处于饱和状态。

3-8 理想微分控制规律的数学表达式是什么?为什么常用实际为分控制规律?

de dt1)y?TD2)由于理想微分运算的输出信号持续时间太短,往往不能有效推动阀门。实际应用中,一般加以惯性延迟,如图3-7所示,称为实际微分。

3-9 试写出比例、积分、微分(PID)三作用控制规律的数学表达式。

解答:

3-10 试分析比例、积分、微分控制规律各自的特点,积分和微分为什么不单独使用?

1)比例控制及时、反应灵敏,偏差越大,控制力越强;但结果存在余差。

2)积分控制可以达到无余差;但动作缓慢,控制不及时,不单独使用。

3)微分控制能起到超前调节作用;但输入偏差不变时,控制作用消失,不单独使用。

3-12 DDZ-Ⅲ型控制器的软手动和硬手动有什么区别?各用在什么条件下?

1)软手动操作是指调节器的输出电流I0与手动操作的输入信号成积分关系;

硬手动操作是指调节器的输出电流I0与手动操作的输入信号成比例关系。

2)软手动操作:系统投运

硬手动操作:系统故障

3-13 什么叫控制器的无扰动切换?在DDZ-Ⅲ型调节器中为了实现无扰切换,在设计PID电路时采取了哪些措施?

1)调节器进行状态转换后,输出值不发生跳动,即状态转换无冲击。

2)CM、CI。P85中。

3-14 PID调节器中,比例度P、积分时间常数TI、微分时间常数TD分别具有什么含义?在调节器动作过程中分别产生什么影响?若将TI取∞、TD取0,分别代表调节器处于什么状态?

比例度P含义:使控制器的输出变化满量程时(也就是控制阀从全关到全开或相反),相应的输入测量值变化占仪表输入量程的百分比。比例作用的强弱取决于比例度的大小。

积分时间常数TI含义:TI越小,积分作用越强;越大积分作用越弱;若将TI取∞,则积分作用消失。

微分时间常数TD含义:TD越大,微分作用越强;TD取0,微分作用消失。

3-15 什么是调节器的正/反作用?在电路中是如何实现的?

1)正作用:偏差=测量值-给定值;

反作用:偏差=给定值-测量值。

2)运放输入端的切换开关实现的。

3-16 调节器的输入电路为什么要采取差动输入方式?输出电路是怎样将输出电压转换成4~20mA电流的?

1)采用差动输入方式,可以消除公共地线上的电压降带来的误差。

2)参照P83下的输出电路。

3-18 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?

解答: 1) P91式(3-18)

2)改进的算法:

第4章 思考题与习题

4-1 气动调节阀主要由哪两部分组成?各起什么作用?

1)执行机构和调节机构。

2)执行机构的作用:按调节器输出的控制信号,驱动调节机构动作;

调节机构的作用:由阀芯在阀体内的移动,改变阀芯与阀座之间的流通面积,从而改变被控介质的流量。

4-2 试问调节阀的结构有哪些主要类型?各使用在什么场合?