化工仪表与自动化第五版第七章作业及答案

第七章

1．何为简单控制系统?试画出简单控制系统的典型方块图。

答：所谓简单控制系统，通常是指由一个被控对象、一个检测元件及传感器(或变送 器)、一个控制器和一个执行器所构成的单闭环控制系统，因此有时也称为单回路控制系统。

2．被控变量的选择原则是什么?

答：被控变量的正确选择是关系到系统能否达到预期控制效果的重要因素，它的选择的

一般原则是：

(1)被控变量应能代表一定的工艺操作指标或是反映工艺操作状态的重要变量；

(2)被控变量应是工艺生产过程中经常变化，因而需要频繁加以控制的变量；

(3)被控变量应尽可能选择工艺生产过程的直接控制指标，当无法获得直接控制指标信号，或其测量或传送滞后很大时，可选择与直接控制指标有单值对应关系的间接控制指标;

(4)被控变量应是能测量的，并具有较大灵敏度的变量；

(5)被控变量应是独立可控的；

(6)应考虑工艺的合理性与经济性。

3．操纵变量的选择原则是什么?

答：(1)操纵变量应是工艺上允许加以控制的可控变量;

(2)操纵变量应是对被控变量影响诸因素中比较灵敏的变量，即控制通道的放大系数要大一些，时间常数要小一些，纯滞后时间要尽量小;

(3)操纵变量的选择还应考虑工艺的合理性和生产的经济性。

4．试述自动控制系统中常用的控制规律及其特点和应用场合。

答：控制系统中常用的控制规律有比例(P)、比例积分(PI)、比例积分微分(PID)控 制规律。

比例控制规律是控制器的输出信号与它的输入信号(给定值与测量值的偏差)成比例。它的特点是控制及时，克服干扰能力强，但在系统负荷变化后，控制结果有余差。这种控制规律适用于对象控制通道滞后较小、负荷变化不大、对控制要求不高的场合。

比例积分控制规律是控制器的输出信号不仅与输入信号成比例，而且与输入信号对时间 的积分成比例。它的特点是能够消除余差，但是积分控制作用比较缓慢、控制不及时。这种控制规律适用于对象滞后较小、负荷变化不大、控制结果不允许有余差存在的系统。