第3章习题和思考题

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1、第3章习题与思考题1.什么是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？解答：1）控制规律：是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。2）基本控制规律：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。2.比例控制为什么会产生余差？解答：产生余差的原因：比例控制器的输出信号y与输入偏差e之间成比例关系：为了克服扰动的影响，控制器必须要有控制作用，即其输出要有变化量，而对于比例控制来讲，只有在偏差不为零时，控制器的输出变化量才不为零，这说明比例控制会永远存在余差。3.试写出积分控制规律的数学表达式。为什么积分控制能消除余差？解答：1）积分控制作用的输出变化量y是输

2、入偏差e的积分：2）当有偏差存在时，输出信号将随时间增大（或减小）。当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。因而积分控制器组成控制系统可以到达无余差。4.试述积分时间对控制过程的影响。解答：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／Ki。显然，Ti越小，Ki就越大，积分作用就越强，反之亦然。5.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：6.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？解答：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

3、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。7.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？解答：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8.什么叫控制器的无扰动切换？解答：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。39.PID调节器中，比例度P、积分时间常数、微分时间常数分别具有什么含义？在调节器动作过程中分别产生什么影响？若将取∞、取0，分别代表调节器

4、处于什么状态？解答：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。积分时间常数含义：越小，积分作用越强；越大积分作用越弱；若将取∞，则积分作用消失。微分时间常数含义：越大，微分作用越强；取0，微分作用消失。第4章思考题与习题1.气动调节阀主要由哪两部分组成？各起什么作用？解答：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。2.试问调节阀的结构有哪

5、些主要类型？各使用在什么场合？解答：1）类型：直通单座阀、直通双座阀。2）直通单座阀使用场合：小口径、低压差的场合；直通双座阀使用场合：大口径、大压差的场合。3.什么叫调节阀的理想流量特性和工作流量特性？常用的调节阀理想流量特性有哪些？解答：1）理想流量特性：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，也叫理想流量特性。工作流量特性：在实际的工艺装置上，调节阀由于和其他阀门、设备、管道等串连使用，阀门两端的压差随流量变化而变化，这时的流量特性称为工作流量特性。2）常用理想流量特性：直线流量特性、等百分比（对数）流量特性、快开特性4.什么是串联管道中的阀阻比？值的变化

6、为什么会使理想流量特性发生畸变？解答：1）阀阻比：用阀阻比表示存在管道阻力的情况下，阀门全开时，阀门前后的最小压差占总压力po的比值。2）在S＜1时，由于串联管道阻力的影响，使阀门开大时流量达不到预期的值，也就是阀的可调范围变小。随着S值的减小，直线特性渐渐区于快开特性，等百分比特性渐渐趋近于直线特性。35.什么叫气动调节阀的气开式与气关式？其选择原则是什么？解答：1）气开式：无压力信号时阀门全闭，随着压力信号增大，阀门逐渐开大的气动调节阀为气开式。气关式：无压力信号时阀门全开，随着压力信号增大，阀门逐渐关小的气动调节阀为气关式。2）选择原则：从工艺生产安全考虑，一旦控制系统发生故

7、障、信号中断时，调节6.试述电/气转换器的用途与工作原理。解答：1）用途：为了使气动阀能够接收电动调节器的输出信号，必须使用电／气转换器把调节器输出的标准电流信换为20～100kPa的标准气压信号。2）原理：在杠杆的最左端安装了一个线圈，该线圈能在永久磁铁得气隙中自由地上下运动，由电动调节器送来得电流I通入线圈。当输入电流I增大时，线圈与磁铁间产生得吸力增大，使杠杆左端下移，并带动安杠杆上的挡板靠近喷嘴，改变喷嘴和挡板之间的间隙。喷嘴挡板机构是气动仪表中最基本的变换和