过程控制技术课后作业答案详解.docx

过程控制与自动化仪表课后作业详解 第一章P15 2-1. (1)简述图1?6所示系统的工作原理，画出控制系统的方框图并写明每一方框图的输 入/输出变量名称和所用仪表的名称。 答： 图为液位控制系统，由储水箱(被控过程人液位检测器(测量变送器).液位控制 器、调节阀组成的反馈控制系统，为了达到对水箱液位进行控制的目的，对液位进行检测， 经过液位控制器来控制调节阀，从而调节Q (流量)来实现液位控制的作用。 框图如图所示： 图1-7控制系统框图 控制器输入输出分别为：设定值与反馈值之差e(t).控制量u(t)；执行器输入输出 分别为：控制量屮)、操作变MQi(t);被控对象的输入输出为：操作变*Qi(t).扰动 量Q2 (t ),被控量b :所用仪表为：控制器(例如PID控制器)、调节阀.液位测量变送 器。 2?3某化学反应过程规定操作温度为800-C,最大超调量小于或等于5%,要求设计的定值 控制系统，在设定值作最大阶跃干扰时的过渡过程曲线如图所示。要求： 计算该系统的稳态误差、衰减比、最大超调量和过渡过程时间； 说明该系统是否满足工艺要求。 答： 稳态误差：e( oo)=810-800=10 衰减比:n=Bi/B2=(850-810)/(820-810)=4 最大超调量：。=(850-810)/810=4.9% 假设以系统输出稳定值的2%为标准，则810*2%=16.2,则 过渡过程时间：ts=17min 2）由于规定操作温度为800 °C,而系统稳态值为810 P所以不满足工艺要求。 第二章P71 1-3某台测温仪表测量的上下限为500*C~1000r,它的最大绝对误差为±2C,试确定该仪 表的精度等级； 答： 根据题意可知最大绝对误差为±29 2 则精度等级J = ±一 xl 00% = ±0.4% 500 所以仪表梢度等级为0.4级 4某台测温仪表测量的上下限为100-C-1000-C,工艺要求该仪表指示值的误差不得超过土 20 应选精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求？ 答： 2 由题可得：》=± x 100% = ±0.22% 1000-100 仪表精度等级至少0.2以上。 2-1 （1）某一标定为100-600-C的温度计出厂前经校验，各点的测量结果值如下: 被校表读数/9 100 150 200 250 300 400 500 600 标准表读数/?C 102 149 204 256 296 403 495 606 1） 试求该仪表的最大绝对误差。 2） 确定该仪表的精度等级。 3） 经过一段时间使用后，仪表的最大绝对误差为±7X\问此时仪表的精度等级为多 少？ 答： 1） 仪表的最大绝对误差为：士69。 2） 根据5 = 土吕x 100% = ±1. 2% ,可知：仪表的精度等级1.2级。 □00 3） 此时仪表的精度等级不变，仍然为1.2级。 2-5用差压变送器与标准孔板配套测量管道介质流量。若差压变送器量程为（T10 Pa,对应 输出信号为4~20mADC,相应流量为0~320m3/ho求差压变送器输出信号为8mA DC时，对 应的差压值及流量值各是多少？ 答：根据题意可知： 4 斜率 k= x 10000= 2500 20-4 差压值丫二2500pa 流量值P = 炉叫X 320 = 160 W3//? Vioooo 第三章PHO 1?1在过程控制中，哪些仪表是属于过程控制仪表？在过程控制系统中，大多数调节器是电 动的，而执行器多数是气动的，这是为什么？气动单元组合仪表与电动单元组合仪表各单 元之间的标准统一信号又是如何规定的？ 答： 1） 在过程控制中，过程控制仪表有：调节器、电/气转换器、执行器、安全栅等。 2） 调节器选电动的因为电源的问题容易解决，作用距离长，一般情况下不受限制；调 节精度高，还可以实现微机化。执行器多数是气动的，因为执行器直接与控制介质接触， 常常在高温、高压、深冷、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、易爆等恶劣条件下工作，选气 动的执行器就没有电压电流信号，不会产生火花，这样可以保证安全生产和避免严重事故 的发生。 3） 气动仪表的输入输出模拟信号统一使用O.OZ-O.lMPa的模拟气压信号。电动仪表的 输入输出模拟信号有直流电流、直流电压.交流电流和交流电压四种。各国都以直流电流 和直流电压作为统一标准信号。过程控制系统的模拟直流电流信号为4~20mADC,负载 250 C1 ；模拟直流电压信号为1^5V DC. 1-2某比例积分调节器的输入.输出范围均为4~20mADC,若设5 = 100% x T、= 2min , 稳态时其输出为6mA；若在某一时刻输入阶跃增加1mA,试求经过4min后调节器的输出。 答： 由比例积分公式（34）所示： 1 （ 1 f y = - e+—J