过程控制第三章 控制仪表.ppt

习题答案 过程控制系统组成 控制器的作用：将被控量（y）与测量值（r）相比较，根据所得偏差（e），通过一定的数学运算u=f(e) （控制律）得出应该送往执行器的控制量（u）。 仪表发展的三个阶段 基地式仪表：检测+控制+显示，价格低廉，通用性差，信号不能与其他仪表共享。 单元组合式仪表：主要完成控制功能附带显示，用统一信号互联（0.02~0.1Mpa、4~20mA）。 以处理器为中心的控制仪表，便于构成复杂控制系统 基本控制规律及特点 位式控制 比例控制（P） 比例积分控制（PI）、比例微分控制（PD） 比例积分微分控制（PID） 位式控制（bang-bang控制） 比例控制（P） 比例控制的特点 有差控制：控制量（△u）以偏差的存在为前提，最终存在控制静态误差，比例系数越大，静差越小 比例控制作用在偏差出现的时候就出现，控制比较迅速。 比例度 控制器输入偏差的相对变化量与输出相对变化量的比值（百分数表示） 比例积分控制（PI） 无差控制（只要偏差存在，u就不断变化） 影响系统的稳定性 控制作用缓慢，所以通常与比例控制结合 加热器的PI控制分析 比例微分控制（PD） 对于缓慢变化（或不变化）的较大偏差控制作用很小（或没有）。必须与比例一起用 理想微分运算输出信号持续时间太短不能有效推动阀门 容易受到高频扰动的影响 比例积分微分控制（PID） 模拟式控制器 现场信号4～20mA 控制室信号1～5V 转换电阻250欧 调节器正作用：e=y - r 调节器反作用：e=r - y 数字PID控制器 实际微分 微分先行PID算法 比例微分先行PID算法 带可变型设定值滤波器的PID算法 α＝0～1，β＝0～1 α＝0，β＝0 比例微分先行PID α＝1，β＝0 微分先行PID 采样控制 批量控制PID 课后习题 3-1～3-10 3-13～3-15 3-18 * * 2-1 某一标尺为0~1000℃的温度计出厂前经校验得到如下数据： 1001 806 604 402 201 0 被校表读数/℃ 1000 800 600 400 200 0 标准表读数/℃ 求：1）该表的最大绝对误差。 答案：6℃ 2）该表的精度。 答案：基本误差6/1000=0.6%，精度等级1.0 3）如果工艺允许的最大测量误差为±5℃，该表是否能用？ 答案：不能用。 2-2 一台压力表量程为0~100Mpa，经验有以下测量结果： 10.01 8.03 6.06 4.03 2.02 0 反行程 9.99 7.97 5.94 3.96 1.98 0 正行程 被校表读数/MPa 10 8 6 4 2 0 标准表读数/MPa 求：1）变差。 答案：变差0.12/10=1.2% 2）基本误差。 答案：变差0.06/10=0.6% 3）该表是否符合1级精度？ 答案：符合 2-6 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？热电偶和仪表之间的接线，为什么要用补偿导线？ 答案：两根不同的导体A、B组成闭合回路，当A、B相接的两个接点温度不同时，则在回路中产生一个电动势，称为热电势。通过测量热电势的大小就能够知道温度的高低。工业上的热电偶有铂铑-铂、镍铬-镍硅、镍铬-康铜、铜-康铜等电偶。只有热电偶的冷端温度不变，热电势才是被测温度的单一函数关系。为降低冷端温度波动的影响，用与热电偶温度特性相近的廉价导线对热电势加以补偿。 2-8 热点组测温有什么特点？为什么热电阻常用三线接法？ 答案：金属热电阻测温精度高，测温范围宽。采用三线接法是为了消除连接导线电阻带来的测量误差。 2-11 某DDZ-Ⅲ型温度变送器输入量程为200~1000℃，输出为4~20mA。当变送器输出电流为10mA时，对应的被测温度是多少？ 答案：10/（20-4）=x/(1000-200)? x=500℃ 第三章 控制仪表 被控对象 测量变送 控制器 执行器 被控变量 r 扰动 y e u 理论上无差，由于任何执行器都有响应时间，实际控制中存在控制偏差。 实际为了避免执行器高频切换，往往定义回差带。 b a u h 出水阀开度变大k变为k ‘k u h u0 h0 增加杠杆控制u=u0+△u， △u＝(b/a) △h 比例度不但表示控制器输入输出间的放大倍数，还表示符合这个比例关系的有效输入区间 对于DDZⅢ型仪表，输入输出信号变化区间都是4～20mA。 当比例度为50％，100％时，说明只要偏差