热工控制仪表习题与思考题及答案市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

优秀精品课件文档资料第1页第1页第二章习题与思考题第二章习题与思考题第2页第2页2-1 若在调整器输入端加上一个方波信号，若在调整器输入端加上一个方波信号，试分别画出调整器为百分比、百分比积分试分别画出调整器为百分比、百分比积分和百分比微分动作规律时输出大体改变过和百分比微分动作规律时输出大体改变过程。程。第3页第3页第4页第4页第5页第5页第6页第6页第7页第7页2-2 一台气动百分比温度控制器，测量范围一台气动百分比温度控制器，测量范围为为01000。当批示改变为。当批示改变为100，控制，控制器百分比带为器百分比带为50时，求相应控制器输出时，求相应控制器输出将改变多少千帕将改变多少千帕输出气压为输出气压为20kPa100kPa)和输出为多少千帕。和输出为多少千帕。第8页第8页第9页第9页2-3 控制器初始输出控制器初始输出Uo为为1.5VDC，当，当Ui加加入入0.1V阶跃输入时，（给定值不变），阶跃输入时，（给定值不变），Uo为为2V。随后。随后Uo线性上升，经线性上升，经5分钟分钟Uo为为4.5V，则百分比增益，百分比度，积分时间和微，则百分比增益，百分比度，积分时间和微分时间分别是多少？（分时间分别是多少？（5；20%；1min;0）第10页第10页解：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分分TD=0第11页第11页2-4控制器含有动作规律，其百分比带控制器含有动作规律，其百分比带为，积分时间为分钟。起初，测为，积分时间为分钟。起初，测量、给定和输出都在，当测量改变量、给定和输出都在，当测量改变至，输出改变多少？分钟后改变至，输出改变多少？分钟后改变多少？分钟后改变到多少？（假设控制多少？分钟后改变到多少？（假设控制器处于正作用）。（器处于正作用）。（10%；10%；70%）第12页第12页解：依据响应曲线，解：依据响应曲线，偏差偏差E=55%-50%=5%=50%K=1/=2百分比输出百分比输出(改变值）改变值）ypk(x-sv)=25%=10%积分输出积分输出 第13页第13页输出改变输出改变10%y=50%+10%+10%=70%一分钟后改变到一分钟后改变到70%第14页第14页2-5水箱水位控制如图所表示，试画出方框水箱水位控制如图所表示，试画出方框图，阐明被控量、给定值、控制对象、内图，阐明被控量、给定值、控制对象、内扰、外扰、操作变量指是哪些物理量和设扰、外扰、操作变量指是哪些物理量和设备，调整过程结束后水位是否有静差？备，调整过程结束后水位是否有静差？第15页第15页被控量：被控量：H；控制对象：水箱；给定值：希；控制对象：水箱；给定值：希望水位望水位H0；内扰：引起；内扰：引起Q1改变进水压力；改变进水压力；外扰：流出水量外扰：流出水量Q2；操作变量：流入水量；操作变量：流入水量Q1。第16页第16页2-6水箱水位控制如图所表示，试画出方框水箱水位控制如图所表示，试画出方框图，阐明被控量、给定值、控制对象、内图，阐明被控量、给定值、控制对象、内扰、外扰、操作变量指是哪些物理量和设扰、外扰、操作变量指是哪些物理量和设备，调整过程结束后水位是否有静差？备，调整过程结束后水位是否有静差？第17页第17页被控量：被控量：H；控制对象：水箱；给定值：；控制对象：水箱；给定值：H0；内扰：引起；内扰：引起q1改变进水压力；外扰：改变进水压力；外扰：q2；操作变量：；操作变量：q1。第18页第18页2-7某电厂仪表班负责维修某电厂仪表班负责维修40台变送器，在台变送器，在一年内出现故障变送器台数为一年内出现故障变送器台数为60，试求它，试求它们平均无端障时间们平均无端障时间MTBF。（答案：。（答案：5840h）第19页第19页2-8 IP65含义是什么？含义是什么？IP65，IP为防护等级特性字母；为防护等级特性字母；6表示尘密表示尘密（无尘埃进入）；（无尘埃进入）；5表示防喷。表示防喷。第20页第20页 是依据扰动大小和方向产生相应调整是依据扰动大小和方向产生相应调整作用。作用。前馈是依据扰动进行调整，因此调整前馈是依据扰动进行调整，因此调整 。反馈是依据偏差进行调整，因此调整反馈是依据偏差进行调整，因此调整 。前馈调整不存在系统前馈调整不存在系统 问题。问题。组态就是把标签号、输出形式、阻组态就是把标签号、输出形式、阻尼时间、工程单位、上下限等数据测量写尼时间、工程单位、上下限等数据测量写到存储器中。到存储器中。第21页第21页控制器组态就是向控制器组态就是向 中增长、修改和中增长、修改和删除功效块操作。删除功效块操作。软件组态就是对存储器软件组态就是对存储器 。能够对变送器进行组态操作便携式专用计能够对变送器进行组态操作便携式专用计算机称为算机称为 。正作用调整器输出变量随被控量增大而正作用调整器输出变量随被控量增大而 。反作用调整器输出变量随被控量增大而反作用调整器输出变量随被控量增大而 。IP含义是含义是 。第22页第22页选择题选择题“调整调整”与与“控制控制”，本书采用是第，本书采用是第种理解？种理解？A.1；B.2；C.3按第按第3种理解，种理解，控制作用是依据被控量控制作用是依据被控量测量产生。测量产生。A.开环；开环；B.闭环闭环系统控制作用是从检测某一量开始，系统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。而后又通过这一过程影响其本身。A.开环；开环；B.闭环闭环第23页第23页选择题选择题变送器输出是变送器输出是A.电信号；电信号；B.气信号；气信号；C.原则信号原则信号变送器输出原则信号是变送器输出原则信号是A.420mA；B.0 20mA；C.0 100 KPa；既有物质又有能量进出设备是既有物质又有能量进出设备是A.水箱；水箱；B.电动机；电动机；C.热互换设备热互换设备外部扰动一定是系统外部扰动一定是系统A.输入量；输入量；B.输出量；输出量；C.流出量；流出量；D.流入流入量量第24页第24页选择题选择题假如被调量随时间改变，阐明假如被调量随时间改变，阐明A.没有能量进出；没有能量进出；B.没有物质进出；没有物质进出；C.物物质和能量进出平衡；质和能量进出平衡；C.扰动发生扰动发生调整方向取决于调整方向取决于A.偏差有无；偏差有无；B.偏差正负；偏差正负；C.偏差大小偏差大小调整过程结束前，被调量与给定值之差称调整过程结束前，被调量与给定值之差称为为A.残余偏差；残余偏差；B.余差；余差；C.静差；静差；D.动差动差第25页第25页选择题选择题积分调整依据来动作。积分调整依据来动作。A.偏差大小；偏差大小；B.偏差有无；偏差有无；C.偏差改变速偏差改变速度；度；D.偏差正负偏差正负若控制器百分比增益为若控制器百分比增益为5，则百分比带为，则百分比带为A.5%；B.10%；C.20%；D.50%积分作用是消除积分作用是消除A.残余偏差；残余偏差；B.余差；余差；C.静差；静差；D.动差动差微分是。微分是。A.粗调；粗调；B.细调；细调；C.超前调；超前调；D.滞后调滞后调第26页第26页试分别定性画出试分别定性画出P、PI、PD、PID调整器阶调整器阶跃响应曲线和跃响应曲线和PD调整器斜坡响应曲线，并调整器斜坡响应曲线，并标出百分比增益、积分时间、微分时间。标出百分比增益、积分时间、微分时间。第27页第27页试画出非线性误差特性示意图，并写出计试画出非线性误差特性示意图，并写出计算式。算式。试画出变差特性示意图，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。试画出重复特性示意图，并写出计算式。试写出试写出MTBF计算式，并阐明式中各符号含计算式，并阐明式中各符号含义。义。第28页第28页第29页第29页第30页第30页第31页第31页第32页第32页第33页第33页参数整定找最佳，参数整定找最佳，从小到大顺序查。从小到大顺序查。先是百分比后积分，先是百分比后积分，最后再把微分加。最后再把微分加。曲线振荡很频繁，曲线振荡很频繁，百分比度盘要放大。百分比度盘要放大。曲线漂浮绕大弯，曲线漂浮绕大弯，百分比度盘往小扳。百分比度盘往小扳。曲线偏离回复慢，曲线偏离回复慢，积分时间往下降。积分时间往下降。曲线波动周期长，曲线波动周期长，积分时间再加长。积分时间再加长。曲线振荡频率快，曲线振荡频率快，先把微分降下来。先把微分降下来。动差大来波动慢，动差大来波动慢，微分时间应加长。微分时间应加长。抱负曲线两个波，抱负曲线两个波，前高后低四比一。前高后低四比一。一看二调多分析，一看二调多分析，调整质量不会低。调整质量不会低。第34页第34页2-9已知已知Kc=2,TI=0.5min,若偏差若偏差e(t)改变波改变波形如图所表示，当形如图所表示，当PID控制器分别为控制器分别为P、I、PI功效时，试大体画出输出功效时，试大体画出输出u（t）p、u（t）I、u（t）PI曲线。（设曲线。（设 ）。）。第35页第35页第36页第36页2-10 若若PID控制器控制器Kc=2,TI=12s,TD=120s，稳态时，稳态时u(t)输出为输出为40%。t=0时施加时施加3%偏偏差阶跃信号，试分别写出在该阶跃信号作差阶跃信号，试分别写出在该阶跃信号作用下百分比、积分、微分输出表示式，并用下百分比、积分、微分输出表示式，并计算计算t=12s时时u(t)值。值。第37页第37页第38页第38页第39页第39页第40页第40页2-11水箱如图所表示，水箱如图所表示，q1为流入量，为流入量，q2为为流出量，流出量，H0为水位给定值。若保持水位为水位给定值。若保持水位H在要求值，有几种控制方案？试绘出控制在要求值，有几种控制方案？试绘出控制方案示意图和方框图。方案示意图和方框图。第41页第41页第42页第42页第43页第43页第44页第44页2-12已知已知Kc=2,TI=0.5min,若偏差若偏差e(t)改变改变波形如图所表示，当波形如图所表示，当PID控制器分别为控制器分别为P、I、PI功效时，试大体画出输出功效时，试大体画出输出u（t）p、u（t）I、u（t）PI曲线。曲线。第45页第45页第46页第46页2-13控制器含有控制器含有PI动作规律（设为正作用），动作规律（设为正作用），其百分比带为其百分比带为80%，积分时间为，积分时间为1min。稳。稳态时，输出为态时，输出为6mA。某瞬间，输入偏差忽。某瞬间，输入偏差忽然增长了然增长了0.3mA，试求：，试求：百分比增益为百分比增益为多少？多少？百分比作用使输出改变多少百分比作用使输出改变多少mA?百分比作用使输出改变到多少百分比作用使输出改变到多少mA?1min后输出改变到多少后输出改变到多少mA?3min后输出改变到多少后输出改变到多少mA?第47页第47页第48页第48页2-14 若若PID控制器（设为反作用）控制器（设为反作用）Kc=2，TI=12s,TD=120s，稳态时，稳态时u(t)输出为输出为50%。t=0时时施加施加4%偏差阶跃信号，试分别写出在该阶跃信号偏差阶跃信号，试分别写出在该阶跃信号作用下百分比、积分、微分输出表示式，并计算作用下百分比、积分、微分输出表示式，并计算t=10s时：时：百分比输出；百分比输出；积分输出；积分输出；微分输微分输出；出；百分比百分比+积分积分+微分输出；微分输出；PID控制器输控制器输出。出。第49页第49页第50页第50页第51页第51页2-15一台气动百分比压力调整器，测量范一台气动百分比压力调整器，测量范围为围为0100千帕。当测量值改变为千帕。当测量值改变为10千帕，千帕，调整器百分比带为调整器百分比带为40%，试求：，试求：百分比百分比增益；增益；测量值改变百分数；测量值改变百分数；调整器输调整器输出改变百分数；出改变百分数；调整器输出改变多少千调整器输出改变多少千帕（设输出气压改变范围为帕（设输出气压改变范围为20 100千帕）千帕）；调整器输出改变到多少千帕。调整器输出改变到多少千帕。第52页第52页解：解：kc=1/=1/40%=2.510/（100-0）100%=10%10%2.5=25%25%（100-20）=20千帕千帕20+20=40千帕千帕第53页第53页