力。
4．对常用仪表的输入输出特性进行线性化处理有哪些方法？
串联式仪表的非线性特征是可以通过多串接一个非线性环节、并适当选择该环节的非线性、使其能够补偿前面个非线性环节所造成的非线性特征、从而是整体仪表线性关系。对于反馈式仪表、当反馈是仪表的环节有足够大的稳态放大倍数时、其输入输出特性主要取决于环节上而与环节1的关系不大、因此可以根据式K=Y/U~~Y/F=1、K1、所描述的倒数关系、对该类仪表进行线性化处理。（具体详见课本138—139） 5.在分析仪表特性时，在什么情况下需要使用离散模型？
在使用数字化离散效果的数字仪表时需要
6.在仪表特性时域分析中的稳态误差是如何定义的？它在特性分析中起何种作用？
当系统从一个稳态过度到新的稳态，或系统受扰动作用又重新平衡后，系统可能会出现偏差，这种偏差称为稳态误差。作用，控制系统的输出响应在过渡过程结束后的变化形态称为稳态。稳态误差为期望的稳态输出量与实际的稳态输出量之差。控制系统的稳态误差越小说明控制精度越高。因此稳态误差常作为衡量控制系统性能好坏的一项指标。
7．如何建立由多台仪表组成的混合仪表系统模型？如何进行混合仪表系统的时域和频域分析？
建模时候，思路与单一仪表输入一样，只是输入量变为p维，且状态变量维数由各仪表的传递函数结束所决定，它等于系统中各仪表传递函数的总和。特别地，当所有单一仪表都是0阶系统（比例环节）时，混合仪表系统不包含中间状态变量X时，则10—39展开式可把含X变量的都除去。时域分析，运用阶跃扰动的方法进行分析即通过分别当独对每一输相对于个输入通道的响应特性，再综合分析所有的响应结果，即可得到结果。频域分析，主要采用正弦扰动的方法分析一般混合仪表系统的过渡过程，也可用Bode图方法分析 8用频域方法对仪表进行特性分析时可获得哪些特性？
可获得仪表的稳定性并确定其工作频率范围
9．仪表系统的时域模型、频域模型、离散模型之间存在什么关系？彼此间如何进行转换？
时域是指信号的幅度随时间变化的曲线，横轴是时间，纵轴是信号的幅度，一般的正弦波比如f(t)=sinwt就是时域曲线。
频域曲线是指信号的幅度与频率的关系，函数比较复杂，可能是不连续的。 这两个时间用高等数学中的傅立叶变换进行转化，也就是时域波形函数进行傅立叶变换后就成了该信号的频域函数。 这东西很难用坐标表示，因为之间的关系不是简单的线性函数关系。比如时域中的简单正弦波形，在频域中就是一根垂直于x轴的线（y轴上有幅度，非无限）而已，但如果波形变了，比如方波，那频域上就一是一组复杂的滚降波形了。；离散模型可以看做是对连续的时域或频域模型进行力三处理所得。 关系：（时域模型 拉氏变换——→频域模型）进行离散处理——→离散模型
11变送单元
变送单元：是将各种过程参数装换成相应的统一标准信号。 11.1常用变送器工作原理
1、力矩平衡式原理（主要应用在差压变送器） 2、桥式电路原理（以非平衡式电桥为主） 3、差动方式原理 11.4新型变送器 数字式变送器特点：（1）数字式变送器种类多，输入传感器多（2）线性化精度高（3）量程
21
可变[程控]（4）输出[4-20mA]数字输出通道（5）运算速度快 模拟式变送器：（1）输入传感器单一（2）量程不可变
图11-23数字式变送器结构示意
课后习题
11-1为什么说变送器是工业过程自动化的重要组成部分？
变送器是检测单元，感知信号的输入，转换成相应的标准信号；只有获得了精确和可靠地过程参数，才能进行准确度数据处理，进而实现满意的控制效果。
11-6热电偶和热电阻温度变送器在输入电路中采用了什么方法实现线性化？
热电偶：在反馈回路上采用各段斜率不等的线段连成折线构成，利用并联电阻来改变各段斜率，而各段间的拐点则靠基准电压的数值绝对。
热电阻：由于热电阻的特性曲线常呈现上凸函数关系，即阻值的增加随温度的升高而逐渐减小，电路采用了直接将反馈电压转换成电流，直接注入环节的方法。
11-8一台Ⅲ型温度变送器，量程400-600℃，当温度从500℃变化到550℃时，输出如何变化？
根据量程400-600℃与输出4-20mA成线性关系，有T?400?I?4?(600?400)得20?4I1?12mA和I2?16mA
11-9数字式变送器有什么特点？
特点：（1）数字式变送器种类多，输入传感器多（2）线性化精度高（3）量程可变[程控]（4）输出[4-20mA]数字输出通道（5）运算速度快
12显示单元
12.1.2电位差计式自动平衡原理
（1）自动电位差计适合对直流电压或由直流电流转换成的电压进行自动测量的处理； （2）自动电位差计是利用电动势平衡的原理实现显示和记录功能的。 图12-3自动点位差计原理图P163 课后习题
12-1显示仪表在过程自动化的作用是什么？
将重要参数、数据显示输出、记录，供操作人员及时了解控制系统的变化情况，掌握被控对象的状态。
12-2.采用开环式和闭环式的显示仪表有什么区别？主要应用范围是什么？
开环式模式的显示仪表由测量电路和数据处理 两部分环节组成、数据处理环节一动圈式指示为代表、一般是通过机械机构达到平衡状态的、闭环式模式的显示仪表可以保持显示的精确可靠以及仪表的响应特性、可以实现测量与显示
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自动完成、同时能够自动跟踪测量过程中平衡状态的变迁
应用范围：开环以动圈式仪表为代表、闭环主要应用在带自动平衡的显示仪表中。 12-3常用在显示仪表中的工作原理有哪些？
电位差计式自动平衡原理：利用电动势平衡的原理实现显示和记录功能。适合对直流电压或直流电流转换成电压进行自动测量的处理。图12-3
电桥式自动平衡原理:常用于敏感电阻做传感器对被测参数的测量。原理图12-4 差动变压器式自动平衡原理：主要与差动变压器式测量机构配套使用。原理图12-5 12-6数字式显示仪表的特点是什么？
显示精度高，显示方式多元化，记录无纸化，记录传输方便。 12-7模拟显示仪表是如何发展变换成数字式显示仪表的？
数字技术的进步计算机技术及其应用的发展
13调节控制单元
13.1常规控制规律 ??v?s
图13-1典型控制系统回路结构图
正作用调节器： 负作用调节器：
13.1.2基本控制规律 （1）位控[双位控制]
??0,?y?0??0,?y?0y?{p?p??0??0
控制简单，精度不高，控制速度快，控制信号始终等幅震荡 比例（P）控制规律（最基本）
?y与偏差信号 ?之间存在比例关系： 输出信号的变化量
?y?Kp?比例度（比例带）：
??输入量程?e?100%
输出量程?y?比例度?，调节?
23
当输入量程量纲与输出量程量纲一致时：
??e11?(对于单元仪表?=) ykpkp缺点：误差不能为零。 积分（I）控制规律 输出信号的变化量 ? y 与偏差信号 ? （误差变化率）之间存在比例关系：
1
?y??dt T1用途：改善小倍的静态误差，对动态有影响，一般不能单独使用，能消除或减小误差 微分（D）控制规律
y 与偏差信号 ? （误差变化率） 之间存在比例关系： 输出信号的变化量?
d?
?y?TD dt用途：改善系统的动态指标，当噪声高时不适应 图13-4 （a）完全微分 （b）不完全微分 I，D不能单独使用 微分方程表示法
? 比例积分（PI）控制规律
1?y?Kp(???dt)
TI0
? 比例微分（PD）控制规律
d??y?Kp(??TD)
dt
? 理想比例积分微分（PID）控制规律
1d??y?Kp(???dt?TD)
TI0dt13.1.3常规控制规律 比例积分（PI）控制规律 比例微分（PD）控制规律
理想比例积分微分（PID）控制规律 比例（P）
使用PID控制规律的构成 图13-8
由P、I、D串并联混合构成的PID运算电路
??? 24