仪表与自动化课后习题与答案(2)

有几种？相应的????各为多少？

答：热电阻是利用物质的电阻率随温度变化的特性制成的电阻式测量系统。常用的热电阻有铂热电阻、铜热电阻。

铂热电阻的分度号主要为Pt100和Pt50两种，其0℃时的电阻值R0分别为100Ω和50Ω。此外还有R0=1000Ω的Pt1000铂热电阻。

标准化铜热电阻的R0一般为100Ω和50Ω两种，对应的分度号为Cu100和Cu50 3-62、用分度号为Pt100铂电阻测温，在计算时错用了Cu100的分度表，查得的温度为140℃，问实际温度为多少？

解：查表得140℃时RCu=159.96Ω ∴RPt=159.96Ω 查表得RPt=159.93Ω时, T1=157℃ RPt=160.30Ω时, T2=158℃ ∴△T=

1

160.30?159.93

=2.941℃ ∴T159.96=157+2.941×(159.96-159.93)=157.088℃

3-63、用分度号为Cu50、百度电阻比W（100）=????????/????=1.42铜热电阻测某一反应器内温度，当被测温度为50℃时，该热电阻的阻值??????为多少？若测某一环境温度时热电阻的阻值为92Ω，该环境温度为多少？ 解：△R=T=

92?500.21

50×(1.42?1)

100

=0.21Ω ∴R50=(1+0.21)×50=60.5Ω

=200℃

5-1、什么是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？

答：所谓控制规律是指控制器的输出信号与输入信号之间的关系，控制器的控制规律有：位式控制、比例控制、积分控制、微分控制、比例积分控制、比例微分控制、比例积分微分控制 5-4、何为比例控制器的比例度？一台DDZ-Ⅱ型液位比例控制器，其液位的测量范围为0~1.2 m，若指示值从0.4 m增加到0.6 m比例控制器的输出相应从5 mA增大到7 mA，试求控制器的比例度及放大系数。

解：已知DDZ-Ⅱ型液位比例控制器的现场传输信号0~10 mA ∴δ=

0.6?0.41.2?07?510?0×100%=83.33% ∴Kp==120%

δ

1

5-5、一台DDZ-Ⅲ型温度比例控制器，测量的全量程为0~1000℃，指示值变化100℃，控制器比例度为80%，求相应的控制器输出将变化多少？ 解：已知DDZ-Ⅲ型温度控制器的现场传输信号4~20 mA δ=

1001000?0P20?4×100%=80% ∴P=2 mA

5-9、一台具有比例积分控制规律的DDZ-Ⅱ型控制器，其比例度δ为200%，稳态时输出为5 mA。在某瞬间，输入突然变化了0.5 mA，经过30s后，输出由5 mA变为6 mA，该项控制器的积分时间????为多少？

解：已知DDZ-Ⅱ型比例积分控制器的现场传输信号0~10 mA ∵△P=KPA+

KPTI

At ∴TI=

1200%1(6?5)?×0.5

200%

0.5×30×

=10s 5-10、某台DDZ-Ⅲ型比例积分控制器，比例度δ为100%，积分时间????为2 min.

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稳态时，输出为5 mA。某瞬间，输入突然增加了0.2 mA，试问经过5 min后，输出将由5 mA变化到多少？

解：已知DDZ-Ⅲ型比例积分控制器的现场传输信号4~20 mA ∵△P=KPA+

KPTI

At ∴5+△P=5+

1

100%

×0.2+

1100%2

×0.2×5=5.7 mA

5-12、试写出比例积分微分（PID）三作用控制规律的数学表达式。 △P=KP[A++A(KD-1) e?KDt/TD]

TIAt

5-13、试分析比例、积分、微分控制规律各自的特点。

答：比例控制：1、根据“偏差的大小”工作2、有差控制3、反应快，控制及时

积分控制：1、根据“偏差是否存在”工作 2、无差控制 3、反应慢

微分控制：1、根据“偏差变化速度”工作2、超前控制3、不能单独使用 6-1、气动执行器主要由哪两部分组成？各起什么作用？ 答：气动执行器主要由执行机构与控制机构两大部分组成。 执行机构是将控制信号的大小转换为阀杆位移的装置。 控制机构是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置。 6-4、试分别说明什么叫控制阀的流量特性和理想流量特性？常用的控制阀理想流量特性有哪些？

答：控制阀的流量特性是指操纵介质渡过阀门的相对流量与阀门的相对开度间这关系。

在不考虑控制阀前后压差变化时得到的流量特性称为理想流量特性。 常用的控制阀理想流量特性有：直线、等百分比、抛物线及快等几种流量特性。 6-8、已知阀的最大流量????????=50????/??，可调范围R=30。

1、 计算其最小流量????????，并说明????????是否就是阀的泄漏量。

2、 若阀的流量特性为直线流量特性，问在理想情况下阀的相对行程为0.2

??し

及0.8时的流量值Q。 解：1、∵R=

????????????????

∴????????==1.667????/??

????

??

????

Qmin并不等于控制阀全关时的泄漏量，一般它是Qmax的2%~4% 2、直线流量特性：∵

????????R

=+（1-） ∴Q0.2=50×（+（1-）×0.2）

R1

??

30

30

1

30

30

11し11

=11.33m3/h ∴Q0.8=50×（+（1-）×0.8）=40.33m3/h 等百分比流量特性：∵

??????????

=R

（?1）

し?? ∴Q0.2=50×300.2?1=3.29m3/h

∴Q0.8=50×300.8?1=25.32m3/h

7-1、简单控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？

答：一个自动控制系统主要是由两大部分组成：一部分是起控制作用的全套仪表，称自动化装置，包括测量元件及变送器、控制器、执行器；另一部分是自

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动化装置所控制的生产设备即被控对象。

7-2、图7-21是一反应器温度控制系统示意图。试画出这一系统的方块图，并说明各方块的含义，指出它们具体代表什么。假定该反应器温度控制系统中，反应器内需维持一定温度，以利反应进行，但温度不允许过高，否则有爆炸危险。试确定执行器的气开、气关型式和控制器的正、反作用。 答：（1）被控对象：反应器 被控变量：反应器内的温度

操纵变量：蒸汽流量 可能干扰；原料和蒸汽输入的流量、压力、温度

控制器：温度控制器 执行器：蒸汽控制阀门 测量变送器；温度测量变送器 （2）执行器应为气开型式，控制器奕为反作用。

7-13、试确定图7-22所示两个系统中执行器的气开、气关型式及控制器的正、反作用。 1、 图7-22（a）为一加热器出口物料温度控制系统，要求物料温度不能过高，

否则容易分解。 2、 图7-22（b）为一冷却器出口物料温度控制系统，要求物料温度不能太低，

否则容易结晶。 答：

1、执行器应为气 开型式，控制器应 为反作用；

2、执行器应为气型 式，

控制器应为正作用

7-14、图7-23为贮槽液位控制系统，为安全起见，贮槽内液体严格禁止溢出，试在下述两情况下，分别确定执行器的气开、气关型式及控制器的正、反作用。 1、选择流入量????为操纵变量。 2、选择流出量????为操纵变量。 答：

1、执行器应为气开型式，控制器应为反作用； 2、执行器应为气关型式，控制器应为反作用

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7-15、图7-24所示为一锅炉汽包液位控制系统的示意图，要求锅炉不能烧干。试画出该系统的方块图，判断控制阀的气开、气关型式，确定控制器的正、反作用，并简述当加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时，该项控制系统是如何克服扰动的。 答：

1、执行器应为气关型式，控制器应为正作用； 2、当加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时，汽包 内液位下降，液位控制器输出减小，阀门开度增加， 冷水流量增加，从而使汽包内液位升高，减少蒸汽 蒸发量。

7-16、图7-25所示为精馏塔温度控制系统的示意图，它通过控制进入再沸器的蒸汽量实现被控变量的稳定。试画出该项控制系统的方块图，确定控制阀的气开、气关型式和控制器的正、反作用，并简述由于外界扰动使精馏塔温度升高时该系统的控制过程（此处假定精馏塔的温度不能太高）。 答：

1、执行器应为气开型式，控制器应为反作用； 2、由于外界扰动使精馏塔温度升高时，温度控制 器输出减小，从而减小阀门开度，使蒸汽流量减 少，使再沸器的温度降低，从而降低精馏塔的温 度。

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