过程控制系统和仪器
第1章 思考和练习
1-1 过程控制的主要特征是什么？为什么过程控制多为慢过程参数控制？
答：1.控制对象复杂，控制要求多样. 3.控制多为慢过程参数控制4。定值控制是过程控制的主要控制形式。5.过程控制系统由标准化的过程检测和控制仪器组成 1-2 什么是过程控制系统的典型过程控制系统？
工艺控制系统：一般指工业生产过程中自动控制系统的变量，如温度、压力、流量、液位、成分等。
组成：参照图1-1。
1-4 说明过程控制系统的分类方法，过程控制系统通常可以分为哪些类别 分类方法说明：
根据控制参数、温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统、模拟控制系统和数字控制系统、传统仪表控制系统和计算机控制系统、串行控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等，有比例(P)控制，比例积分(PI)控制、比例、积分、微分(PID)控制系统等。；根据控制系统组成的电路，有单电路和多电路控制系统、开环和闭环控制系统；根据被控参数的数量，可分为单变量和多变量控制系统。
通常分类：
1.按设定值的形式划分:(1)定值控制系统
(2)随机控制系统 (3)程序控制系统
2.根据系统的结构特征进行分类:(1)反馈控制系统
(2)前馈控制系统
(3)反馈复合控制系统
1-5 定值控制系统是什么？
在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。 1-6 被控对象的静态特征是什么？被控对象的动态特征是什么？ 被控对象的静态特性：被控参数与变量之间的关系称为静态特性。
被控对象的动态特性：。在动态过程中，被控参数与控制变量的关系是控制过程的动态特性。 两者关系：
1-7 试着解释定值控制系统稳定性和动态性的含义。为什么在分析过程控制系统性能时更加关注其动态特性 稳态：
对于定值控制，当控制系统输入(设定值和扰动)保持不变时，如果整个系统能够达到平衡状态，系统中的每个系统
组输出信号处于相对静态状态，称为稳态(或静态)。 动态：
从外部扰动、平衡损坏、自动控制装置到整个系统
在建立新的稳态（实现新的平衡）和调整过程结束时，整个系统各环节的状态和参数都在变化，称为动态。
在实际生产过程中，控制过程往往受到各种振动的影响，不可能一直处于稳定状态。只有关注控制系统的研究和分析，才能设计出良好的控制系统。 1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些定义？ 解答：
个别性能指标主要包括：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。
衰减比：等于两个相邻的同向峰值n；
过渡过程的最大动态偏差：定值控制系统是指被控参数偏离设定值的最大值A； 超调：第一个峰值y1.最终稳态值y()百分比；
??y1?100% y()残余偏差C： 过渡过程结束后，被控参数达到的新稳态值y()与设定值之间的偏差C称为残余偏差，称为残余偏差；
调节时间：从过渡过程开始到过渡过程结束所需的时间；
振荡频率：过渡过程中相邻两个向峰（或谷）之间的时间间隔称为振荡周期或工作周期，倒数称为振荡频率；
峰值时间：从过渡过程开始到被控参数达到第一个峰值所需的时间。
1-10 某被控过程工艺设定温度为900℃，温度偏离设定值在控制过程中不得超过800℃。现在设计的温度
在最大阶跃干扰下，定值控制系统的过渡过程曲线如图1-4所示。试验系统过渡过程的单一性能指标：最大动态偏差、衰减比和振荡周期，系统是否能满足工艺要求 解答：
最大动态偏差1A：A?950?C?900?C?50?C ○
2衰减比n：n?950?900?5:1 ○
910?9003振荡周期T：T?45?9?36(min) ○
A<80?C, 且n>1 (衰减振荡)，系统满足工艺要求。
第2章 思考和练习
2-3 某压力表的测量范围为0~10MPa，精度等级为等级。这个压力表允许的最大绝对误差是多少？如果用标准压力计验证压力表，验证点为5MPa当标准压力计读数为时，问学校压力表是否符合1级精度，为什么
解答： 1)基本误差=
最大绝对误差max＝×10＝
2)校验点为5 MPa基本误差:%<1％ ，所以符合等级表。
2-5 精度和量程分别为两个直流电流表 1) 级，0～250mA 2)级，0～75mA
现要测量50mA从准确性和经济性来看，哪种表更适合直流电流 解答：
分析其最大误差： 1)max＝250×1%=2)max＝75×％＝???2.5?100%??5% 505.08?5?100%?0.8% 10?100%
1.875?100%??3.75% 50选择级，0～75mA的表。
2-11 某DDZ-Ⅲ200~10000为200~1000℃，输出为4～20mA。当变送器输出电流为10时mA当时，相应的测量温度是多少？
解答：
1000?200T?； T=500?C。
20?4102-12 试着简要介绍弹簧管压力计的工作原理。现有工艺要求压力范围为±，可选弹簧管压力计精度有、、、、、、五个等级，可选量程规格为0~、0~、0~4MPa。请说明选择的精度和量程(见附录)E)弹簧管压力计最合适
解答： 1)工作原理：