t＝∞时，
t＝TI 时：
V03(?)??CIKIV02?CMCIV02?CMV03(?)??24－3 设DDZ－Ⅲ基型调节器的PID参数的刻度值为δ＝0.50，TI＝30s，TD＝20s。计算实际值δ、TI和TD之值。
解：先计算F： F＝1＋TD/TI＝1＋2/3＝1.67
δ、TI、TD之实际值： δ＝δ/F＝0.5/1.67＝0.3
*
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TI*＝TI/F＝17.9 TD*＝TD/F＝11.9
4－5 数字式完全微分PID控制规律与不完全微分PID控制规律有说明区别？哪种控制规律的应用更为普遍？
答： 完全微分型PID算法的微分作用过于灵敏，微分作用持续时间短，容易引起控制系统振荡，降低控制品质。不完全微分是在PID输出端串接一个一阶惯性环节，这样，在偏差变化较快时，微分作用不至于太强烈，且作用可保持一段时间。因此不完全微分PID控制规律更为普遍。 4－6
4－9 某流体的最大流量为80 m3/h ，改流体密度为0.16×102g/cm3，阀前后一压差为
－
0.1MPa，试选择调节阀的公称直径和阀座直径。（要求泄露量小） 解：调节阀的流通能力C为：
?0.16?10?2C?Q?80?10.12m3/h
?P0.1取 C?12m/h
查表得dg＝32mm，Dg＝32mm 。
3第六章 思考题与习题
6－5 调节器的P、PI、PD、PID控制规律各有什么特点？它们各用于什么场合？ 答： 比例控制规律 适用于控制通道滞后较小，时间常数不太大，扰动幅度较小，负荷变
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化不大，控制质量要求不高，允许有余差的场合。如贮罐液位、塔釜液位的控制和不太重要的蒸汽压力的控制等。
比例积分控制规律 引入积分作用能消除余差。适用于控制通道滞后小，负荷变化不太大，工艺上不允许有余差的场合，如流量或压力的控制。
比例微分控制规律 引入了微分，会有超前控制作用，能使系统的稳定性增加，最大偏差和余差减小，加快了控制过程，改善了控制质量。适用于过程容量滞后较大的场合。对于滞后很小和扰动作用频繁的系统，应尽可能避免使用微分作用。
比例积分微分控制规律 可以使系统获得较高的控制质量，它适用于容量滞后大、负荷变化大、控制质量要求较高的场合，如反应器、聚合釜的温度控制。
6－7 在某生产过程中，冷物料通过加热炉对其进行加热，热物料温度必须满足生产工艺要求，故设计图所示温度控制系统流程图，画出控制框图，指出被控过程、被控参数和控制参数。确定调节阀的流量特性、气开、气关形式和调节器控制规律及其正、反作用方式。
解：系统方框图：
被控过程为加热炉；被控参数是热物料的温度；控制参数为燃料的流量。
加热炉的过程特性一般为二阶带时延特性，即过程为非线性特性。因此，调节阀流量特性选择对数特性调节阀。
根据生产安全原则，当系统出现故障时应该停止输送燃料，调节阀应选用气开式。即无气时调节阀关闭。
控制器的正反作用的选择应该在根据工艺要求，原则是：使整个回路构成负反馈系统。控制器的正、反作用判断关系为：
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（控制器“±”）·（控制阀“±”） ·（对象“±”）＝“－” 调节阀：气开式为“＋”，气关式为“－”； 控制器：正作用为“＋”，反作用为“－”；
被控对象：按工艺要求分析，通过控制阀的物量或能量增加时，被控制量也随之增加为“＋”；反之随之降低的为“－”； 变送器一般视为正作用。
根据安全要求，调节阀选气开式Kv为正，温度变送器Km一般为正，当调节器增加时，温度值增加，故过程（对象）为正，为了保证闭环为负。所以调节器应为负作用。
6－8 下图为液位控制系统原理图。生产工艺要求汽包水位一定必须稳定。画出控制系统框图，指出被控过程、被控参数和控制参数。确定调节阀的流量特性、气开、气关形式和调节器的控制规律及其正反作用方式。
解：控制系统框图如下图所示。 被控过程为汽包；被控参数是汽包的液 位；控制参数为给水的流量。
汽包的过程特性为一阶带时延特性，即 过程为非线性特性。因此，调节阀流量特性选 择对数特性调节阀。
根据生产安全原则，当系统出现故障时应该停止输送燃料，调节阀应选用气关式。即无气时调节阀打开。保证在控制出现故障时，汽包不会干烧。
调节阀：选择气关式调节阀，故KV为“－”；
被控对象：按工艺要求分析，通过给水增加时，被控制参数的液位也会增加。所以
K0为“＋”；
变送器一般视为正作用。 控制器的正、反作用判断关系为：
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（控制器“？”）·（控制阀“－”） ·（对象“＋”）＝“－”根据判断关系式，调节器应为正作用。
6-9 某过程控制通道作阶跃实验，输入信号Δu＝50，其记录数据见表6－11 t/min y(t) t/min y(t) 0 200.1 1.4 318.0 0.2 201.1 1.6 329.5 0.4 204.0 1.8 336.0 0.6 227.0 2.0 339.0 0.8 251.0 2.2 340.5 1.0 280.0 2.4 341.0 1.2 302.5 2.6 341.2 (1)用一阶加纯时延近似该过程的传递函数，求K0、T0、和τ0值。 （2）用动态响应曲线法整定调节器的PI参数（取ρ＝1，φ＝0.75）。 解：（1）根据表6－11得到过程阶跃响应曲线：
由图读得T0＝1.08 min τ0＝0.42 min
K0?y(?)?y(0)341.5?200??2.82x050W0(s)?2.82e?0.42S1.08s?1 0 0 . 39 ∴0.2≤0.38≤1 ? ?
?T00.421.08???2.6根据动态特性整定公式有：
??T0?0.08?0.81?0.6?T0TI＝0.8 T0 ＝0.74 min
6－10 对某过程控制通道作一阶跃实验，输入阶跃信号Δμ＝5，阶跃响应记录数据如表所示。
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（1） 若过程利用一阶加纯时延环节来描述，试求K0、T0、τ
0
（2） 设系统采用PI调节规律，按4：1衰减比，用反应曲线法整定调节器参数，求δ、Ti 。
时间（min） 被控量y 时间（min） 被控量y 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0．650 0．651 0．652 0．668 0．735 0．817 0．881 0．979 1．075 45 50 55 60 65 70 75 80 85 1．151 1．213 1．239 1．262 1．311 1．329 1．338 1．350 1．351 解：（1）求过程的传递函数，由表作图：
从图中可以得到：τ＝25min ＝1500s ； T0＝30min ＝1800s 采用一阶加时延系统则：
将数值代入得：
W0(s)?K0?K0??e(1?T0s)Sy(?)?y(0)0.7??1.4x00.5W0(s)?1.4e?150S(1?180s)（2） 因为τ/ T0 ＝1500/1800＝0.83＜1 取φ＝0.75的有自衡过程的整定公式：
a．比例系数δ：
?1T??2.6?0?0.08?2.6??0.6??0.83?0.15?2.6?0.48?1.240.83?0.6T0b．积分时间常数Ti ：
1.4??SW(s)?e06－12 已知被控制过程的传递函数 ( T s ? 1 ) ，其中T0＝6s，τ 0＝3s。试用
0响应曲线法整定PI、PD调节器的参数；再用临界比例度法整定PI调节器的参数（设TK ＝10s，δK＝0.4）；并将两种整定方法的PI参数进行比较。
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Ti＝0.8T0＝1440 (s)