答:在改变给定值的控制系统, “超调量”就是指在衰减振荡中,第一个波峰值ymax减去新稳态值y(?)与新稳态值y(?)之比的百分数,以?p表示:
?p?ymax?y(?)y(?)?100%,如图
3。
7衰减过程的振荡次数N一般要求几次?
答:衰减过程的振荡次数N一般要求2~3次。
19.写出各种P、PI、PID调节器特性、影响参数及阶跃响应。
答:比例P:P(t)?KP?e(t)?1?e(t) PB 影响参数:比例带PB,PB↑,比例作用减小
阶跃响应:
比例积分PI:p?KP(e?1Ti?edt)?KP(e?e1tdt)?e(1?) ?TiPBTi 影响参数:比例带PB,PB↑,比例作用减小;积分时间Ti,Ti↑,积分作用减弱
阶跃响应:
比例积分微分PID:P?KP(e?11de111dee?dt?)?(e?e?dt?) ??TiTddtPBTiTddt 影响参数:比例带PB,PB↑,比例作用减小;积分时间Ti,Ti↑,积分作用减弱;微分时间TD,TD↑,微分作用增强
阶跃响应:
第二章 船用自动控制仪表
二、问答题:
1.组成气动仪表的基本元部件包括哪些?
答:弹性元件、节流元件、气体容室(气容)、喷嘴挡板机构和气动功率放大器。
2.弹性元件有哪几种,各起什么作用?
答:弹性元件包括弹性支承元件和弹性敏感元件。
弹性支承元件如柱簧,片簧等,用于增加弹性敏感元件的刚度、确定弹性敏感元件的初始位置及用于仪表调零等。
弹性敏感元件包括波纹管、弹簧管、金属膜片、橡胶膜片等,其作用是把所受的轴向力转变成位移信号。
3.节流元件分哪两大类?各有几种形式?
答:节流元件分为固定气阻和可调气阻两大类。 固气气阻(恒节流孔)有毛细管式和小孔式;
可调气阻(变节流孔)有圆锥一圆锥式,圆柱一圆锥式,圆球一圆锥式。
4.什么叫气容?定容气室和弹性气室有什么不同?为什么?
答:气容用来表示气体容室贮存空气最的能力,即气体容室内每升高单位压力所需增加的空气贮存量,用C表示气容,则c?dm dp定容气容C是常数,因为气室容积不变,故每升高单位压力其空气的增加量不变。弹性气室气容不是常数,因压力不同气室内波纹管伸长程度不同,故其容积是改变的,其气容不同,储存空气量的能力也不同。
5.气动仪表的基本组成环节有哪些?画出原理图
答:三个基本环节(放大、反馈、比较)构成。其中,放大环节起信号放大作用,要求它具有较高的灵敏性和足够大的功率输出;反馈环节起信号的运算作用,通常是把仪表的输出信号P出通过反馈回路,送回到仪表的输入端与输入信号进行综合,比较环节起信号比较作用,使输入信号与反馈信号在此比较,其输出信号等于各信号的代数和。
图3-1-7 气动仪表的组成原理
6.气动仪表的比较环节起何作用?按什么原理工作?
比较环节对两个或两个以上信号进行综合和比较,在比较环节上输入信号和反馈信号所起的作用,是按线性叠加的关系进行综合。根据平衡原理的不同,可分为如下三种:位移平衡原理、力平衡原理、力矩平衡原理
7.什么是耗气型气动功率放大器的起步压力?试分析输出压力与输入压力之间的变化关系。见教材P13
8.喷嘴挡板机构有哪几部分组成?试画出其静特性曲线,并标明其工
作段。
答:喷嘴挡板机构是由恒节流孔、背压室、喷嘴、挡板等四部分组成,其工作的静特性曲线如图所示。横坐标是挡板开度,单位是微米,纵坐标为背压室压力,单位为MPa,a-b两点之间即为它的工作段,该工作段斜率很大,可近似看做是一条直线。
9.喷嘴挡板机构后面为什么要串联一个气动功率放大器?耗气型气动功率放大器有什么特点?
答:由于喷嘴挡板机构中恒节流孔孔径很小。尽管背压室压力可以在0.02-0.1MPa之间变化,但因空气量太少,不能直接动作执行机构,同时信号传递较远的距离其压力信号也会衰减,故在喷嘴挡板机构后面必须串联一气动功率放大器,对喷嘴挡板机构的输出进行气体流量放大,或压力和流量放大,即功率放大。耗气型气动功率放大器,对喷嘴挡板机构的输出不仅能进行气体流量放大,还能进行压力放大,在工作期间一部分工作气体要从放大气小孔排放大气,故称耗气型气动功率放大器。
10.在气动仪表中,节流盲室常置于什么环节中?它起什么作用?
答:在气动仪表中,常把节流盲室置于正反馈回路中。用它可得到积分作用,通过调整节流盲室的可调气阻,来整定积分时间。
11.在气动仪表中,比例惯性环节是怎样实现的?它常置于仪表的什么环节中?起什么作用?
答:在气动仪表中,比例惯性环节是由弹性气室再并联一个节流阀组成的,它常置于仪表的负反馈回路中,可实现实际微分作用,通过调整比例惯性环节的节流阀可整定微分时间Td。
12.什么是仪表的基本误差、附加误差、绝对误差、相对误差?什么是
仪表的精度?它们之间有什么区别和联系?
答:基本误差:是指仪表的最大绝对误差与仪表测量范围(量程)之比的百分数。基本误差的产生主要是由于仪表结构中的间隙、摩擦、刻度不均或分度不准等原因所造成的,即为仪表本身缺陷所造成的误差。它是衡量仪表好坏的一个重要指标。
附加误差:是仪表在使用中,由于外界条件的影响,如环境温度、湿度、振动等所引起的误差。一般在仪表设计中预先都采取了一些补偿措施来减小附加误差,但不可能彻底消除。在仪表的说明书中,规定了使用方法和使用条件 , 以免带来过大的附加误差。
绝对误差△:是指仪表的指示值与被测参数的真值之差的绝对值,又称为指示误差,若仪表表示的被测参数值为 A, 而被测参数的真值是 A。, 则绝对误差可表示为: △=A-A。
相对误差?:是指仪表的绝对误差所占该仪表指示值的百分数
????100%
A仪表的精度?0是指仪表在规定条件下允许的最大绝对误差?max占仪表的最大测量范围(量程)A'的百分数,即:
?max?0?'?100%
A 仪表的相对误差和精度都是仪表精确度的指标,一般情况下,仪表的相对误差小,仪表的精度高,但要求出相对误差必须先求绝对误差,而绝对误差是在某一个指示值下,其真值与指示值之间的差值,真值是很难得到的,而精度是最大指示误差与全量程比值的百分数,应用很广泛,常取掉百分号的数值就作为该仪表的精度。从上式可看出若已知仪表的量程和精度则可以确定该仪表的基本误差。
13 14
15.气动变送器是由哪两部分组成的?各起什么作用?
答:气动变送器是由测量部分和气动转换部分组成的。 测量部分是把测量信号成比例地转变成轴向推力;
气动转换部分是把测量信号成比例的转变成0.02~0.1MPa的气压信号,作为仪表的输出。
16.简述单杠杆差压变送器的工作原理?