答：电—气阀门定位器的基本原理是力矩平衡原理。 电—气阀门定位器的工作过程： 当由输入电流所产生的电磁力与由阀门位置所产生的反馈力在杠杆系统中建立力矩平衡时，就使一定的输入电流信号对应于一定的阀门位置。
8．控制阀的日常维护要注意什么？
答：控制阀的日常维护要注意：要对控制阀经常维护和定期检修；应注意填料的密封情况和阀杆上下移动的情况是否良好， 气路接头及膜片有否漏气等； 检修时重点检查部位有阀体内壁、阀座、阀芯、膜片及密封圈、密封填料等。
第七章 简单控制系统
1. 何为简单控制系统及简单控制系统的典型方块图。
简单控制系统通常是指由一个测量元件、变送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统。 简单控制系统的典型方块图：
2. 被控变量和操纵变量的选择原则。 被控变量选择原则： （1）被控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反映工艺操作状态，一般是工艺过程中较重要的变量。 （2）被控变量在工艺操作过程中经常要受到一些干扰影响而变化。为维持其恒定，需要较频繁的调节。
（3）尽量采用直接指标作为被控变量。当无法获得直接指标信号，或其测量和变送信号滞后很大时，可选择与直接指标有单值对应关系的间接指标作为被控变量。
（4）被控变量应能被测量出来，并具有足够大的灵敏度。
（5）选择被控变量时，必须考虑工艺合理性和国内仪表产品现状。 （6）被控变量应是独立可控的。 操纵变量选择原则：
（1）操纵变量应是可控的，即工艺上允许调节的变量。
（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（对克服干扰较为有利），时间常数要小一些，纯滞后时
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间要尽量小。而干扰通道的时间常数可以大一些。（操纵变量一般应比其他干扰对被控变量的影响更加灵敏。） （3）选择的操纵变量应对装置中其他控制系统的影响和关联较小，不会对其他控制系统的运行产生较大的影响。
（4） 在选择操纵变量时，除了从自动化角度考虑外，还要考虑工艺的合理性与生产的经济性。
3. 自动控制系统中常用的控制规律及其特点。 自动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。
（1）比例控制器适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺上没有提出无差要求的系统。 特点:
（a）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。 （b）当负荷变化时，比例控制器克服干扰能力强、控制及时、过渡时间短。 （c）在常用控制规律中，比例作用是最基本的控制规律，不加比例作用的控制规律是很少采用的。
（d）纯比例控制系统在过渡过程终了时存在余差。负荷变化越大，余差就越大。(系统负荷变化后，控制结果有余差。)
（2）比例积分控制器适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺参数不允许有余差的系统。 特点:
（a）由于在比例作用的基础上加上积分作用，而积分作用的输出是与偏差的积分成比例，只要偏差存在，控制器的输出就会不断变化，直至消除偏差为止。(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。)
（b）积分作用会使稳定性降低，虽然在加积分作用的同时，可以通过加大比例度，使稳定性基本保持不变，但超调量和振荡周期都相应增大，过渡过程的时间也加长。(能够消除余差，但是积分控制作用比较缓慢、控制不及时。) （3）比例积分微分控制器适用于容量滞后较大、负荷变化大、控制质量要求较高的系统，应用最普遍的是温度、成分控制系统。 特点：
（a）微分作用使控制器的输出与输入偏差的变化速度成比例，它对克服对象的滞后有显著的效果。 （b）在比例的基础上加上微分作用能提高稳定性，再加上积分作用可以消除余差。所以，适当调整δ、TI、TD参数，可以使控制系统获得较高的控制质量。
4. 控制系统正、反作用的确定。
控制器的正反作用是关系到控制系统能否正常运行与安全操作的重要问题。要通过改变控制器的正、反作用，以保证整个控制系统是一个具有负反馈的闭环系统。
作用的方向：输入变化后，输出的变化方向。
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正作用方向：当某个环节的输入增加时，其输出也增加，则称该环节为“正作用”方向。
反作用方向：当环节的输入增加时，输出减少的称“反作用”方向。
测量元件及变送器：作用方向一般是“正”的。 执行器：作用方向取决于是气开阀还是气关阀。 被控对象：作用方向随具体对象的不同而各不相同。
控制器：当给定值不变，被控变量测量值增加时，控制器的输出也增加，称为“正作用”方向，或者当测量值不变，给定值减小时，控制器的输出增加的称为“正作用”方向。反之，如果测量值增加时，控制器的输出减小的称为“反作用”方向。
确定控制器的正、反作用可按以下步骤进行： （1）根据生产的安全原则确定调节阀的气开、气关形式，即确定执行器的正、反作用。
（2）根据被控对象的特征，确定其正、反作用形式。 （3）根据四个环节正、反作用的乘积为负的原则，确定控制器的正、方作用。
例1.什么叫气动执行器的气开式与气关式？其选择原则是什么？
答 随着送往执行器的气压信号的增加，阀逐渐打开的称为气开式，反之称为气关式。气开、气关式的选择主要是由工艺生产上安全条件决定的。一般来讲，阀全开时，生产过程或设备比较危险的选气开式；阀全关时，生产过程或设备比较危险的应选择气关式。
5. 控制器参数整定的方法及其参数确定。（P132）
（1）临界比例度法：先通过试验得到临界比例度δk和临界周期Tk，然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值。
（2）衰减曲线法：通过使系统产生衰减振荡来整定控制器的参数值。
（3）经验凑试法：根据经验先将控制器参数放在一个数值上，直接在闭环的控制系统中，通过改变给定值施加干扰，在记录仪上观察过渡过程曲线，运用δ、TI、TD对过渡过程的影响为指导，按照规定顺序，对比例度δ、积分时间TI和微分时间TD逐个整定，直到获得满意的过渡过程为止。
6.试确定图 7-23 所示两个系统中执行器的正、反作用及控制器的正、反作用。
答：图 7-23（a）为一加热器出口物料温度控制系统。由于物料温度需要控制，当控制阀上气源突然中断时，应使加热剂的阀门处于关闭状态，以避免大量加热
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剂流入加热器，所以应选择气开阀型式。当加热剂流量增大时，会使被加热物料出口温度升高，故该对象为“+”作用方向的，而气开阀是“+”作用方向的，为使整个系统能起负反馈作用，温度控制器应选反作用的。
图 7-23（b）为一冷却器出口物料温度控制系统。由于物料温度需要控制，当控制阀上气源突然中断时，应使冷剂的阀门处于关闭状态，以避免大量冷剂进入冷却器，所以应选择气开阀型式。当冷剂流量增大时，会使被冷却物料出口温度降低，故该对象为“—”作用方向的，而气开阀是“+”作用方向的，为使整个系统能起负反馈作用，温度控制器应选正作用的。
7.图是一反应器温度控制系统示意图。试画出这一系统的方块图，并说明各方块的含义，指出它们具体代表什么？假定该反应器温度控制系统中，反应器内需维持一定温度，以利反应进行，但温度不允许过高，否则有爆炸危险。试确定执行器的气开、气关型式和控制器的正、反作用。
答：该反应器温度控制系统方块图如下图
其中各方块为： 对象为反应器， 执行器为加热蒸汽流量调节阀， 测量变送为反应器内温测量，控制器为反应器内部温度控制器。
根据工艺要求，执行器应为气开型式；蒸汽流量增加时，反应器内温度升高，被控对象是“正”作用；所以，控制器应为“反”作用。
8.工艺要求利用回流量来控制塔顶温度t(简单控制系统)，为保证塔正常操作，
回流量不允许中断。 ①指出构成控制系统时的被控变量、操纵变量、主要干扰是什么？（4分）
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②在图上画出控制流程图并确定执行器类型；（5分） ③选择控制器的作用方向； （3分） ④画出简单控制系统方框图； （4分）
⑤简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析控制动作过程）。
（4分）
答：①构成控制系统时的被控变量是塔顶温度；操纵变量是塔顶回流量，主要干
扰量是：进料的流量和温度，回流的温度和流量，加热蒸汽量等。
②控制图见下图，执行器为气关式
③ 控制器为反作用方向。 u④ 简单控制系统方框图见下图
9、(20分) 某列管式蒸汽加热器，工艺要求出口物料温度稳定在（90±1）℃。已知主要干扰为蒸汽压力的波动。
（1）确定被控变量，并选择相应的测量元件。 （2） 制定合理的控制方案。
（3） 如物料温度不允许过高，否则易裂解，试确定控制阀的气开、气关式。 （4） 画出控制流程图与方框图。
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