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《过程操纵与自动化仪表》习题答案

篇一：2012过程操纵及其自动化仪表A卷参考答案

：号学：名姓 ：级班业专装 ：院学

安徽农业大学2011~2012学年第二学期 《自动化仪表与过程操纵》试卷 (A卷)

方式:闭卷笔试，2小时，总分值100分 适用专业:09电气

一、单项选择题(共10小题，每题2分，共20分)

(留意：第一大题答案请写入下面的答题卡中)

1、 操纵系统的反响信号使得原来信号加强的叫做( B ) A、 负反响 B、正反响 C、前馈

2、 某测温仪表范围为200~1000℃，按照工艺要求，温度指示值不同意超过±6℃，那么应选仪表的精度等级为( A )

A、0.5级 B、1.0级 C、1.5级 3、 常见的自动操纵系统是一个( C )系统。

A、开环操纵 B、前馈操纵 C、反响操纵 4、 积分作用可用来( A )

A、消除余差 B、克服纯滞后 C、克服容量滞后 5、 以下表达式中，表示比例积分调理规律的是( A ) A、?MV?K1

p(DV?

TDVdt)B、?MV?Kp(DV?TdDVD)C、?MV?

KpDV I

?dt6、 压力表的测量使用范围一般为其量程的( A )处。

A、1/3~2/3 B、lt;2/3C、1/3

7、 常见的调理阀按其工作方式分有气动、电动和液动，其中加工、安装和维护工作量大，但动力强劲，常用于航空航天、矿山机械的是 ( C ) A、电动调理阀 B、气动调理阀 C、液动调理阀

8、 如以下列图直通双座阀，以下表述正确的选项( A )

A、适于大压差场合 B、不适于大管径场合 C、泄漏量较小

9、 对象遭到阶跃输入后，输出到达新的稳态值的63.2％所需的时间，确实是( B ) A、放大倍数 B、时间常数 C、纯滞后时间

10、有些工艺对象不同意长时间施加较大幅度的扰动，在实验法建立其数学模型时应采纳( B )

A、阶跃响应曲线法 B、方波响应曲线法 C、最小二乘法

二、推断题(共5小题，每题2分，共10分)

( ×)1、工业过程操纵系统大部分是随动系统。 ( ×)2、被调参数为温度的对象，时间常数和滞后都比较小。 ( ×)3、用电子电位差计测热电偶温度，假设冷端温度下降3℃，热端温度升高3℃，

那么示值约升高6℃。

( √)4、测量液体管道静压时，应选择在管道中间偏下方45度取压。 ( √)5、零点迁移的本质是测量范围的平移，它并不改变仪表的量程。

三、填空题(共10小题，每题2分，共20分)

1、 自动调理系统方块图中，给定值SV，测量值 PV，偏向DV之间的关系是 。

2、 弹性式式压力计是按照弹性元件的的。

3、 DDZ-Ⅲ型调理仪表现场传输信号为、1~5V电压的ADC。 4、 DDZ和QDZ分别表示电动单元组合仪表和仪表。

5、 调理阀的流量特性是指被调介质流过阀门的相对流量与阀门的之间的关系。

6、 选择串级调理系统的

7、 实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的操纵系统，称为比值操纵系统。 8、 按照检测误差出现的规律性，可以将误差分为随机误差和忽略误差。 9、 用百分数表示。

10、被控过程的数学模型建模方法有机理演绎法、和混合法。

四、计算分析题(共5小题，每题8分，共40分)

1、 DDZ-Ⅲ型PID基型调理器输入电路如以下列图，试求V01。

1V?(V01?VB)FVi?VF0?VF??解：反相输入端“虚断” ：（2分）

RRR同相输入端“虚断”：

0?VTVS?VTVT?VB??（2分） RRR

由“虚短” 可知：VF?VT（2分）

因此V01 = －2(Vi－ VS) （2分） 注：假设包括VB，V01 = －2(Vi－ VS)+ VB不扣分

2、 室温20℃，采纳K型热电偶测量某物体温度。与其相配的显示仪表无冷端补偿

功能。测量电路如以下列图，当仪表指示为100℃时，求被测物体的温度T (已经明白：E(20,0)=0.798mV, E(80,0)=3.266mV, E(100,0)=4.095mV, E(110,0)=4.508mV, E(120,0)=4.919mV)。

T

4.095+0.798=4.893mV（2分） 4.919-4.508=0.411mV 4.893-4.508=0.385mV

0.385/0.411=0.9367（4分） 110＋0.9367×10≈119（2分）

3、 如以下列图容积式流量计，试简述其工作原理

流体通过“计量空间”时，在它的进出口之间产生一定的压力差，其转动部分在此压力差作用下将产生旋转，并将流体由入口排向出口。（2分）

在这个过程中，流体一次次地充满“计量空间”，又一次次地被送往出口。（2分） 对已定的流量计而言，该“计量空间”的体积是确定的，只要测得转子的转动次数，就可以得到被测流体体积的累积值。（4分）

4、 如以下列图，用差压变送器测闭口容器液位，已经明白h1=50cm，h2=200cm，h3=140cm，被测介质密度ρ=0.85g/cm3，负压管内隔离液为水，求： (1) 变送器量程；

(2) 是否需要迁移？迁移量为多少？

答：1、仪表量程?P?h2?g?16.7kPa(3分)

P??h3?g?11.7kPa

2、P??(h1?h2?h3)?水g?38.2kPa

P??P??26.6kPa

需要负迁移，迁移量为26.6kPa(5分)

5、 某换热器出口温度操纵系统操纵阀开度脉冲响应实验数据如下，矩形脉冲的幅度为2t/h，脉冲宽度为10min，试转换为阶跃响应，假设器具有时滞的一阶惯性环节近似，确定其参数，写出其传函。

解：矩形脉冲可看成两个相反方向的阶跃作用的代数和，因此

y(t)?h1(t)?h2(t)?h1(t)?h1(t???), ???10

h1(t)?y(t)?h1(t?10)h1(t)?y(t)?h1(t?10) h1(1)?y(1)?0.46h1(3)?y(3)?1.7h1(4)?y(4)?3.7h1(5)?y(5)?8h1(8)?y(8)?19

h1(10)?y(10)?h1(0)?26.4h1(15)?y(15)?h1(5)?36?8?44h1(20)?y(20)?h1(10)?33.5?26.4?59.9

h1(25)?y(25)?h1(15)?27.2?44?71.2h1(30)?y(30)?h1(20)?21?59.9?80.9h1(40)?y(40)?h1(30)?10.4?80.9?91.3h1(50)?y(50)?h1(40)?5.1?91.3?96.4（4分） h1(60)?y(60)?h1(50)?2.8?96.4?99.2h1(70)?y(70)?h1(60)?1.1?99.2?100.3h1(80)?y(80)?h1(70)?0.5?100.3?100.8

y(?)?y(0)100.8?0

??50.4

r2

可用一阶惯性纯滞后环节，利用两点法，取A(15,44)和B(30,80.9)两点进展计算：

y44

M1?ln(1?1)?ln(1?)??0.5736

Kr50.4*2y80.9

M2?ln(1?2)?ln(1?)??1.6224

Kr50.4*2K?

T?

t2?t130?15??14.3021

M1?M2?0.5736?1.6224

t2M1?t1M230*(?0.5736)?15*(?1.6224)

??6.7963

M1?M2?0.5736?1.6224

50.4-6.8s

e（4分）

14.3s?1

??

可知其传函为：G(s)?

篇二：自动化仪表与过程操纵课后习题答案_(1)

●自动化仪表指哪一类仪表?什么叫单元组合式仪表?

1 答:a:是由假设干自动化元件构成的,具有较完善功能的自动化技术

工具.b:由具有不同功能的假设干单元仪表按调理系统详细要求组合而成的自动调理仪表.

●2、DDZ-II型与DDZ-III型仪表的电压.电流信号传输标准是什么?在现场与操纵室之间采纳直流电流传输信号有什么好处?

答:在DDZ-I型和DDZ-II型以表中采纳0~10mA直流电流作为标准信号,而在DDZ-III型和DDZ-S型仪表中,采纳国际上统一的4~20mA直流电流作为标准信号.这两种标准信号都以直流电流作为联络信号.采纳直流信号的优点是传输过程中易于和交流感应干扰相区别,且不存在相移征询题,可不受传输线中电感.电容和负载性质的限制.采纳电流制的优点首先可以不受传输线及负载电阻变化的阻碍,适于信号的远间隔传送;其次由于电动单元组合仪表特别多是采纳力平衡原理构成的,使用电流信号可直截了当与磁场作用产生正比于信号的机械力.此外,关于要求电压输入的仪表和元件,只要在电流回路中串联电阻便可得到电压信号,故使用比较灵敏.

●4、什么是仪表的准确度?试征询一台量程为-100~+100℃.准确度为0.5级的测量仪表,在量程范围内的最大误差为多少?

答:模拟式仪表的合理准确度,应该以测量范围中最大的绝对误差和该仪表的测量范围之比来衡量,这种比值称为相对百分误差,仪表工

业规定,去掉百分误差的%,称为仪表准确度.一般选用相对误差评定,看相对百分比,相对误差越小精度越高.x/(100+100)=0.5%x=1℃.

●1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种?什么热电偶的分度号?在什么情况下要使用补偿导线?

答:a.当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时,假设两个接点温度不同,回路中就会出现热电动势,并产生电流.b.铂极其合金,镍铬-镍硅,镍铬-康铜,铜-康铜.c.分度号是用来反响温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列.d.在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时,自动补偿冷端温度变化,以保证测量精度,为了节约,作为热偶丝在低温区的替代品.

●1-2热电阻测温有什么特点?为什么热电阻要用三线接法?

答:a.在-200到+500摄氏度范围内精度高,功能稳定可靠,不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低,存在非线性.b. 在使用平衡电桥对热电阻进展测量时,由电阻引出三根导线,一根的电阻与电源E相连接,不阻碍电桥的平衡,另外两根接到电桥的两臂内,他们随环境温度的变化可以互相抵消.

●1-3说明热电偶温度变送器的根本构造.工作原理以及实现冷端温度补偿的方法.在什么情况下要做零点迁移?

答:a.构造:其核心是一个直流低电平电压-电流变换器,大体上都可分为输入电路.放大电路及反响电路三部分.b.工作原理:应用温度传感器进展温度检测其温度传感器通常为热电阻,热敏电阻集成温度传感器.半导体温度传感器等,然后通过转换电路将温度传感器的信号转换为变准电流信号或标准电压信号.c.由铜丝绕制的电阻Rcu安装在热电偶的冷端接线处,当冷端温度变化时,利用铜丝电阻随温度变化的特性,向热电偶补充一个有冷端温度决定的电动势作为补偿.桥路左臂由稳压电压电源Vz(约5v)和高电阻R1(约10K欧)建立的恒值电流I2流过铜电阻Rcu,在Rcu上产生一个电压,此电压与热电动势Et串联相接.当温度补偿升高时,热电动势Et下降,但由于Rcu增值,在Rcu两端的电压增加,只要铜电阻的大小选择适当,便可得到满意的补偿.d.当变送器输出信号Ymin下限值(即标准统一信号下限值)与测量范围的下限值不相对应时要进展零点迁移

.2-1

●2-3PID调理器中,比例度p,积分时间常数Ti,微分时间常数Td,积分增益Ki,微分增益Kd分别有什么含义?在调理器动作过程中分别产生什么阻碍?假设令Ti取∞,Td取0,分别代表调理器处于什么状态?

答:1在比例积分运算电路中,RI,CI组成输入电路,CM为反响元件.1)比例度P=Cm/CiX100%表示在只有比例作用的情况下,能使输出量做满量程变化的输入量变化的百分数.2)积分时间Ti=RICITi愈小,由积分作用产生一个比例调理效果的时间愈短,积分作用愈强.Ti越大,积分作用越弱.3)积分增益Ki=CM/CIXAA为放大器增益,Ki越大,调理静差越小.比例微分运算电路中,由RdCd及分压器构成无源比例微分电路.4)kd为比例微分调理器输出地最大跳变值与单纯由比例作用产生的输出变化值之比.5)微分时间Td=KdRdCd.2,Ti取无穷时,调理器处于PD状态.Td取零时调理器处于PI状态.

●4-1执行器在操纵系统中处于什么地位?其功能对操纵系统的运转有什么阻碍?答:执行器是平安测控中不可缺少的重要部分,它在系统中的作用是按照调理器的命令,直截了当操纵被测物体的状态和参数.

●4-2调理阀有哪些构造方式?分别适用于什么场合?执行机构是指执行器中的哪一部分?执行器选用气开,气关的原那么是什么?

答:调理阀按照构造分为九个大类:(1)单座调理阀;适用于泄漏要求严.工作压差小的干净介质场合(2)双座调理阀;适用于泄漏要求不严.工作压差大的干净介质场合(3)套筒调理阀;适用于单座阀场合(4)角形调理阀;适用于泄漏要求些压差不大的干净介质场合及要求直角配管的场合(5)三通调理阀;用于分流和合流及两相流.温度差不大于150℃的场合(6)隔膜阀;适用于不干净介质.弱腐蚀介质的两位切断

场合(7)蝶阀;适用于不干净介质和大口径.大流量.大压差的场合(8)球阀;适用于不干净.含纤维介质.可调比较大的操纵场合(9)偏心旋转阀.故适用于不干净介质.泄漏要求小的调理场合执行机构是执行器的推进部分.规那么:气开气闭的选择主要从消费平安角度考虑,当工厂发生断电或其他事故引起信号压力中断时,调理阀的开闭状态应防止损坏设备和损害操作人员,如阀门在现在打开危险性小,那么宜选气闭式执行器;反之,那么选用气开式执行器.

●4-3什么是调理阀的固有流量特性和工作流量特性?为什么流量特性的选择对操纵系统的工作至关重要?

答:①在调理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.在各种详细的使用条件下,阀芯位移对流量的操纵特性,称为工作流量特性.②从自动操纵的角度看,调理阀一个最重要的特性是他的流量特性,即调理阀阀芯位移与流量之间的关系,值得指出调理阀的特性对整个自动调理系统的调理质量有特别大的阻碍.

●4-4为什么合理选择调理阀的口径,也确实是合理确定调理阀的流通才能C特别重要?

答:在操纵系统中,为保证工艺操作的正常进展,必须按照工艺要求,准确计算阀门的流通才能,合理选择调理阀的尺寸.假设调理阀的口

篇三：过程操纵与自动化仪表复习要点和习题答案(6,7,10)

第六章 高功能过程操纵

1． 掌握串级调理系统的构造特点、优点，会分析！ 2． 掌握串级系统中主副变量的选择原那么，调理器的调理规律确实定原那么，

调理器的正反作用确实定

3． 掌握前馈的原理特点以及与反响的区别！前馈操纵器的传函求法！ 4． 掌握SMITH预估法根本原理 5． 会画工艺图流程及系统原理框图 第七章 特别过程操纵

1. 掌握比值调理系统的原理，主动量，从动量。仪表比值系数确实定! 调理器的

调理规律

2. 均匀操纵的特点，整定原那么，调理规律 3. 会画工艺图流程及系统原理框图

第十章：锅炉

1．掌握锅炉水位操纵的主要干扰分析，调理，三冲量的工艺流程图、系统框

图及操纵分析。燃烧系统操纵。 2．精馏塔两端产质量量操纵。

第6章： 1．（8） 能 1．（9） 是 （反响环节视为正时） 1．（11） 1）

2）气开阀

3）主：反作用 副：反作用 1．（12） 1）

2）气开阀

3）主：反作用 副：反作用 2. （1）fF FF oO

2. （4）

Tos?1?(?f??o)sK(To1s?1)(To2s?1)?(?f??o)s

G(s)?????e?KFFe

G(s)K(Tfs?1)(To2s?1)TFs?1

G(s)

3（3）

1）操纵系统框图：

2）当调理阀上的气源中断时，为了防止温度过高，烧坏设备，应关闭阀门，不再通入蒸汽，因此采纳气开阀

3）先确定副调理器，由于副对象是正作用对象，调理阀是正作用对象，测量变送视为正作用，为了保证副环为负反响，副调理器采纳反作用

再确定主调理器，把整个副环看成一个正作用环节，主对象为正作用对象（由于当蒸汽流量增加时，出口温度升高），为了保证主环为负反响，主调理器采纳反作用。

4）从副环来看，当蒸汽压力升高时，蒸汽流量增加，由于副调理器是反作用，其输出减少，又由于调理阀是气开阀，故其输出减少，因此蒸汽流量减少，从而特别及时地克服了由于蒸汽压力突然增加所引起的流量增加，使蒸汽压力波动几乎不阻碍到加热器温度。

从主环来看，假设副环对蒸汽压力的波动不能完全克服，而使得出口温度也有升高时，这时，主调理器为反作用，其输出减少，即副调理器的给定值减少，相当于副调理器的测量值增加，其输出减少，调理阀开度减少，因此蒸汽流量减少，使温度降低。如此，主环和副环同时作用，及时地克服了由于蒸汽压力的阻碍。

当冷物料流量突然增加时，物料出口温度会下降，这时，主调理器为反作用，其输出增加，即副调理器的给定值增加，副环操纵的蒸汽流量增加，使温度上升。如此，由于物料流量增加所引起的温度下降得以克服，物料出口温度可维持在恒定值上。

第7章 1. (14)

1)

2)

(I1?4)(I0?4)I?4q2

由于?2,I2??4,

16qmax16I0?4I2?4?q2/q2max?1?q1max?即???????

16I1?4?q1/q1max?4?q2max?

2

2

2

1.(15)

1) 气开阀

2) 反作用调理器 3)

3（1）

2）

I0?47K??

168K?5

3）I2?

(I1?4)(I0?4)

?4?9.25mA

16

3（3）

气开阀反作用调理器

补充题： 参考上述做法 本人做！！