热工控制仪表第二章习题与思考题及答案.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第二章习题与思考题,2-1,若在调节器的输入端加上一个方波信号，试分别画出调节器为比例、比例积分和比例微分动作规律时输出的大致变化过程。,2-2,一台气动比例温度控制器，测量范围为,0,1000,。当指示变化为,100,，控制器比例带为,50,时，求相应的控制器输出将变化多少千帕,(,输出气压为,20kPa,100kPa),和输出为多少千帕。,2-3,控制器初始输出,Uo,为,1.5VDC,，当,Ui,加入,0.1V,的阶跃输入时，（给定值不变），,Uo,为,2V,。随后,Uo,线性上升，经,5,分钟,Uo,为,4.5V,，则比例增益，比例度，积分时间和微分时间分别是多少？（,5,；,20%,；,1min;0,）,解：,U0=2-1.5=0.5V;Ui=0.1V,K=U0/Ui=0.5/0.1=5,=(1/K)*100%=20%,(2.5-2)=(4.5-2)/(5-0)(Ti-0),TI=1,分,TD=0,2-4,控制器具有动作规律，其比例带为，积分时间为分钟。起初，测量、给定和输出都在，当测量变化至，输出变化多少？分钟后变化多少？分钟后变化到多少？（假设控制器处于正作用）。（,10%,；,10%,；,70%,）,解：根据响应曲线，,偏差,E=55%-50%=5%,=50%,K=1/=2,比例输出,(,变化值）,yp,=,k(x-sv,)=25%=10%,积分输出,输出变化,10%,y=50%+10%+10%=70%,一分钟后变化到,70%,2-5,水箱水位控制如图所示，试画出方框图，说明被控量、给定值、控制对象、内扰、外扰、操作变量指的是哪些物理量和设备，调节过程结束后水位是否有静差？,被控量：,H,；控制对象：水箱；给定值：希望水位,H0,；内扰：引起,Q1,变化的进水压力；外扰：流出水量,Q2,；操作变量：流入水量,Q1,。,2-6,水箱水位控制如图所示，试画出方框图，说明被控量、给定值、控制对象、内扰、外扰、操作变量指的是哪些物理量和设备，调节过程结束后水位是否有静差？,被控量：,H,；控制对象：水箱；给定值：,H0,；内扰：引起,q1,变化的进水压力；外扰：,q2,；操作变量：,q1,。,2-7,某电厂仪表班负责维修,40,台变送器，在一年内出现故障的变送器台数为,60,，试求它们的平均无故障时间,MTBF,。（答案：,5840h,）,2-8 IP65,的含义是什么？,IP65,，,IP,为防护等级的特征字母；,6,表示尘密（无尘埃进入）；,5,表示防喷。,是根据扰动的大小和方向产生相应的调节作用。,前馈是根据扰动进行调节，所以调节的 。,反馈是根据偏差进行调节，所以调节的 。,前馈调节不存在系统的 问题。,组态就是把标签号、输出形式、阻尼时间、工程单位、上下限等数据测量写到存储器中。,控制器的组态就是向 中增加、修改和删除功能块的操作。,软件组态就是对存储器的 。,可以对变送器进行组态操作的便携式专用计算机称为 。,正作用调节器的输出变量随被控量的增大而 。,反作用调节器的输出变量随被控量的增大而 。,IP,的含义是 。,选择题,“调节”与“控制”，本书采用的是第种理解？,A.1,；,B.2,；,C.3,按第,3,种理解，的控制作用是根据被控量的测量产生的。,A.,开环；,B.,闭环,系统的控制作用是从检测某一量开始，而后又通过这一过程影响其本身。,A.,开环；,B.,闭环,选择题,变送器输出的是,A.,电信号；,B.,气信号；,C.,标准信号,变送器输出的标准信号是,A.4,20mA,；,B.,0,20mA,；,C.0,100 KPa,；,既有物质又有能量进出的设备是,A.,水箱；,B.,电动机；,C.,热交换设备,外部扰动一定是系统的,A.,输入量；,B.,输出量；,C.,流出量；,D.,流入量,选择题,如果被调量随时间变化，说明,A.,没有能量进出；,B.,没有物质进出；,C.,物质和能量进出平衡；,C.,扰动发生,调节的方向取决于,A.,偏差的有无；,B.,偏差的正负；,C.,偏差的大小,调节过程结束前，被调量与给定值之差称为,A.,残余偏差；,B.,余差；,C.,静差；,D.,动差,选择题,积分调节依据来动作。,A.,偏差的大小；,B.,偏差的有无；,C.,偏差的变化速度；,D.,偏差的正负,若控制器的比例增益为,5,，则比例带为,A.5%,；,B.,10%,；,C.20%,；,D.50%,积分作用是消除,A.,残余偏差；,B.,余差；,C.,静差；,D.,动差,微分是。,A.,粗调；,B.,细调；,C.,超前调；,D.,滞后调,试分别定性画出,P,、,PI,、,PD,、,PID,调节器的阶跃响应曲线和,PD,调节器的斜坡响应曲线，并标出比例增益、积分时间、微分时间。,试画出非线性误差特性示意图，并写出计算式。,试画出变差特性示意图，并写出计算式。,试画出重复特性示意图，并写出计算式。,试写出,MTBF,的计算式，并说明式中各符号的含义。,参数整定找最佳，从小到大顺序查。先是比例后积分，最后再把微分加。曲线振荡很频繁，比例度盘要放大。曲线漂浮绕大弯，比例度盘往小扳。曲线偏离回复慢，积分时间往下降。曲线波动周期长，积分时间再加长。,曲线振荡频率快，先把微分降下来。,动差大来波动慢，微分时间应加长。,理想曲线两个波，前高后低四比一。,一看二调多分析，调节质量不会低。,2-9,已知,Kc,=2,TI=0.5min,若偏差,e(t,),的变化波形如图所示，当,PID,控制器分别为,P,、,I,、,PI,功能时，试大致画出输出,u,（,t,）,p,、,u,（,t,）,I,、,u,（,t,）,PI,的曲线。（设 ）。,2-10,若,PID,控制器的,Kc,=2,T,I,=12s,T,D,=120s,，稳态时,u(t,),的输出为,40%,。,t=0,时施加,3%,的偏差阶跃信号，试分别写出在该阶跃信号作用下比例、积分、微分的输出表达式，并计算,t=12s,时的,u(t,),值。,2-11,水箱如图所示，,q1,为流入量，,q2,为流出量，,H0,为水位给定值。若保持水位,H,在规定值，有几种控制方案？试绘出控制方案的示意图和方框图。,2-12,已知,Kc,=2,T,I,=0.5min,若偏差,e(t,),的变化波形如图所示，当,PID,控制器分别为,P,、,I,、,PI,功能时，试大致画出输出,u,（,t,）,p,、,u,（,t,）,I,、,u,（,t,）,PI,的曲线。,2-13,控制器具有,PI,动作规律（设为正作用），其比例带为,80%,，积分时间为,1min,。稳态时，输出为,6mA,。某瞬间，输入偏差突然增加了,0.3mA,，试求：比例增益为多少？比例作用使输出变化多少,mA?,比例作用使输出变化到多少,mA?1min,后输出变化到多少,mA?3min,后输出变化到多少,mA?,2-14,若,PID,控制器（设为反作用）的,Kc,=2,，,T,I,=12s,T,D,=120s,，稳态时,u(t,),的输出为,50%,。,t=0,时施加,4%,的偏差阶跃信号，试分别写出在该阶跃信号作用下比例、积分、微分的输出表达式，并计算,t=10s,时的：比例输出；积分输出；微分输出；比例,+,积分,+,微分输出；,PID,控制器输出。,2-15,一台气动比例压力调节器，测量范围为,0,100,千帕。当测量值变化为,10,千帕，调节器的比例带为,40%,，试求：比例增益；测量值变化的百分数；调节器输出变化的百分数；调节器输出变化多少千帕（设输出气压变化范围为,20,100,千帕）；调节器输出变化到多少千帕。,解：,kc,=1/,=1/40%=2.5,10/,（,100-0,）,100%=10%,10%2.5=25%,25%,（,100-20,）,=20,千帕,20+20=40,千帕,