1、衰减比
答：衰减比n定义为： ts；静
B1n? B2衰减比是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。为保证系统足够的稳定程度，一般取衰减比为4:1～10:1。 2、自衡过程
答：当扰动发生后，无须外加任何控制作用，过程能够自发地趋于新的平衡状态的性质称为自衡性。称该类被控过程为自衡过程。 3、分布式控制系统
答：分布式控制系统DCS，又称为集散控制系统，一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层体系结构、局部网络通信的计算机综合控制系统。 DCS的设计思想是“控制分散、管理集中” 三、简答题
1、电气阀门定位器有哪些作用 答：①改善阀的静态特性 ②改善阀的动态特性 ③改变阀的流量特性 ④用于分程控制
⑤用于阀门的反向动作
2.简述串级控制系统的设计原则。 答：（1）副回路的选择必须包括主要扰动，而且应包括尽可能多的扰动；（2）主、副对象的时间常数应匹配；（3）应考虑工艺上的合理性和实现的可能性；（4）要注意生产上的经济性。
3. 简单控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
答：简单控制系统由一个被控对象，一个检测元件和变送器，一个调节阀和一个调节器组成。检测元件和变送器用于检测被控变量，并将检测到的信号转换为标准信号，输出到控制器。控制器用于将检测变送器的输出信号与设定值进行比较，得出偏差，并把偏差信号按一定的控制规律运算，运算结果输出到执行器。执行器是控制系统回路中的最终元件，直接用于改变操纵量，以克服干扰，达到控制的目的。
4. 前馈控制和反馈控制各有什么特点？为什么采用前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质？
答:前馈控制的特点是:根据干扰工作;及时;精度不高,实施困难;只对某个干扰 有克服作用.反馈的特点作用依据是偏差;不及时:精度高,实施方便,对所有干扰都有克服作用.由于两种控制方式优缺点互补, 所以前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质. 5、PID调节器的参数Kp、TI、TD对控制性能各有什么影响？
答：(1)比例增益Kp反映比例作用的强弱，Kp越大，比例作用越强，反之亦然。比例控制克服干扰能力较强、控制及时、过渡时间短，但在过渡过程终了时存在余差；
(2)积分时间TI反映积分作用的强弱，TI越小，积分作用越强，反之亦然。积分作用会使系统稳定性降低，但在过渡过程结束时无余差；
(3)微分时间TD反映积分作用的强弱，TD越大，积分作用越强，反之亦然。微分作用能产生超前的控制作用，可以减少超调，减少调节时间；但对噪声干扰有放大作用。 6、与反馈控制系统相比，前馈控制系统有哪些特点？ 答：
(1)反馈控制的本质是基于偏差来消除偏差，而前馈控制是基于扰动来消除扰动对被控量的影响；
(2)反馈控制是“不及时”的，而前馈控制器可“及时”动作； (3)反馈控制属闭环控制，而前馈控制属开环控制；
(4)反馈控制对闭环内扰动均有校正作用，而前馈控制具有制定性补偿的局限性； (5)反馈控制规律通常有P、PI、PD、PID等，而前馈控制规律比较复杂。 7、简述“积分饱和现象”产生的内因和外因。
答：造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用，外因是控制器长期存在偏差。在偏差长期存在的条件下，控制器输出会不断增加或减小，直到极限值引起积分饱和。 8、如图所示的压力容器，采用改变气体排出量以维持 容器内压力恒定：
(1)调节阀应选择气开式还是气关式？请说明原因。
(2)压力控制器(PC)应为正作用还是反作用？请说明原因。 答：
(1)应选择气关式。因为在气源压力中断时，调节阀可以自动打开， 以使容器内压力不至于过高而出事故。
(2) 调节阀应选择气关式，则压力控制器(PC)应为反作用。
当检测到压力增加时，控制器应减小输出，则调节阀开大，使容器 内压力稳定。
或：当检测到压力减小时，控制器应增大输出，则调节阀开小，使容器内压力稳定。
9、在制药工业中，为了增强药效，需要对某种成分的药物注入一定量的镇定剂、缓冲剂，或加入一定量的酸、碱，使药物呈酸性或碱性。这种注入过程一般都在混合槽中进行。工艺要求生产药物与注入剂混合后的含量必须符合规定的比例，同时在混合过程中不允许药物流量突然发生变化，以免混合过程产生局部的化学副反应，为此设计如下图所示的控制系统。 试分析：1图中停留槽的作用是什么？
2图中有几个控制系统，分别是什么系统，各系统的作用如何？
答: 停留槽的作用是稳定药物流量,防止其发生急剧变化.图中共有两个控制系统,一个是停留槽液位与出口流量的均匀控制系统,是药物流量缓慢变化;另一个是药物与添加剂的比值控制系统,保持二者的比例关系. 四、分析与计算题 1、有一台温度变送器，量程为400－600℃，输出为4－20mA，当温度从500℃变化到550℃时，变送器从多少变为多少？ 答：500℃时输出为：（20－4）×［（500－400）/（600－400）］＋4＝12mA 500℃时输出为：（20－4）×［（550－400）/（600－400）］＋4＝16mA 即：当温度从500℃变化到550℃时，变送器从12mA变为16mA。 2.某仪表的测量范围为—200--600℃，仪表的精度为0.5级，在600℃该仪表指示为604℃，问该仪表是否超差？
答：某仪表的测量范围为—200--600℃，仪表的精度为0.5级，在600℃该仪表指示为604，问该仪表是否超差？ （600—（—200））×0.5=4℃ 该仪表不超差。
3.某测量仪表的测量范围是+200~+500℃精度等级为为5.0，求当其示值为200℃和500℃时,被测点的真实温度（真值）大约为多少？
3、答：某测量仪表的测量范围是+200~+500℃,精度等级为为5.0，求当其示值为200℃和500℃时,被测点的真实温度（真值）大约为多少？ △max=±5.0%（500-200）=±15
示值为200℃时真值在185和215℃之间 示值为500℃时真值在485和515℃之间
4、如下图所示的隔焰式隧道窑烧成带温度控制系统，烧成带温度是被控变量，燃料流量为操纵变量。试分析：
(1)该系统是一个什么类型的控制系统？画出其 方框图；
(2)确定调节阀的气开、气关形式，并说明原因。 答：(1)该系统是一个串级控制系统，其方框图为：
(2)当调节阀气源出现故障失去气源时，为保证系统安全，应使阀门处于关闭位置，故调节阀采用气开式。
5、如下图所示的液体储罐，设进水口和出水口的体积流量分别是 qi 和 qo ，输出变量为液位h，储罐的横截面积为A 。试建立该液体储罐的动态数学模型H(s) 。 Qi(s)
完整解答过程如下（含评分标准）： 液位的变化满足动态物料平衡关系：
液罐内蓄液量的变化率＝单位时间内液体流入量－单位时间内液体流出量： A?dh?qi?qo ?????????????????????????????(2分) dt
d?h??qi??qo （式1）????????????????????????(2分) dt以增量形式表示各变量偏离起始稳态值的程度。即： A?
由重力场中无粘性不可压缩流体定常流动的伯努利方程： p12v12p2v2??gz1???gz2??????????????????????(2分) ?2?2 得：v? 2gh 篇三：《过程控制与自动化仪表(第2版)》课后答案1(1) 第一章绪论 2.（1） 解：
图为液位控制系统，由储水箱（被控过程）、液位检测器（测量变送器）、液位控制器、 调节阀组成的反馈控制系统，为了达到对水箱液位进行控制的目的，对液位进行检测，经过 液位控制器来控制调节阀，从而调节 系统框图如下： q1（流量）来实现液位控制的作用。
控制器输入输出分别为：设定值与反馈值之差 e?t??、控制量 u?t??； 执行器输入输出分别为：控制量 u?t??、操作变量 q1??t??；
被控对象的输入输出为：操作变量 q1??t??、扰动量 q2??t??，被控量 h； 所用仪表为：控制器（例如 PID 控制器）、调节阀、液位测量变送器。 2.（4） 解：
控制系统框图： 蒸汽流量变化
被控参数：汽包水位 控制参数：上水流量 干扰参数：蒸汽流量变化
第二章过程参数的检测与变送 1.（1）
答：在过程控制中，过程控制仪表：调节器、电/气转换器、执行器、安全栅等。
调节器选电动的因为电源的问题容易解决，作用距离长，一般情况下不受限制；调节精 度高，还可以实现微机化。执行器多数是气动的，因为执行器直接与控制介质接触，常常在 高温、高压、深冷、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、易爆等恶劣条件下工作，选气动的执行 器就没有电压电流信号，不会产生火花，这样可以保证安全生产和避免严重事故的发生。 气动仪表的输入输出模拟信号统一使用 0.02~0.1MPa 的模拟气压信号。
电动仪表的输入输出模拟信号有直流电流、直流电压、交流电流和交流电压四种。各国 都以直流电流和直流电压作为统一标准信号。过程控制系统的模拟直流电流信号为 4~20mA DC， 负载 250??；模拟直流电压信号为 1~5V DC。 1.（2） 解： 由式????? 1 KC ??
?100%可得: K C?? 1 1 ?? 4
dt?? 3mA 20
比例积分作用下???u可由下式计算得出： ??u?Kc?e?t??? TI????
u?????u?? u(0)?? 3mA?? 6mA?? 9mA 经过 4min 后调节器的输出 9mA. 2.（5） 解：
调节器选气开型。当出现故障导致控制信号中断时，执行器处于关闭状态，停止加热， 使设备不致因温度过高而发生事故或危险。 2.（6） 解：
（1）直线流量特性： 10%： 13.0 50%：
51.7 90.3??? 80.6 80%： 80.6
?100%?? 74.62% ?100%?? 18.57% ?? 12.03% ?100%
线性调节阀在小开度时流量的相对变化量大，灵敏度高，控制作用强，容易产生振荡； 而在大开度时流量的相对变化量小，灵敏度低，控制作用较弱。由此可知，当线性调节阀工 作在小开度或大开度时，它的控制性能较差，因而不宜用于负荷变化大的过程。 （2）对数流量特性 10%： 4.67 50%： 18.3 80%： 50.8
?100%?? 40.90%
?100%?? 39.89% ?100%?? 40.18%
对数流量特性调节阀在小开度时其放大系数 K v较小，因而控制比较平稳；在大开度工作 10%： 时放大系数
K v较大，控制灵敏有效，所以它适用于负荷变化较大的过程。 21.7
（3）快开流量特性 ?100%?? 75.58% 50%： 75.8 80%： 96.13
?100%?? 11.48% ?100%?? 3.02%
快开流量特性是指在小开度时候就有较大的流量，随着开度的增大，流量很快达到最大， 快开流量特性的调节阀主要用于位式控制。 第四章被控过程的数学模型 1.(4) 解:
(1)由题可以列写微分方程组:
?????q1??????q2??????q3?? C ???????q2??? R2
???????q3??? R3 ?? dt
(2)过程控制框图
(3)传递函数 G0 (S )?? H (S ) / Q1 (S )
G0 (S )?? H (S ) / Q 1(S )?? 1 / (CS??1 / R2??1 / R3 ) 2.(1)
解:首先由题列写微分方程
? 1 ???q1??????q2?? C dt ?????q2??????q3?? C ?? ??h ?????q2???? R2 ??2
???q3 ????
???h?????h1??????h2 ???消去???q2、???q3，得： 1
? C ??q1????R2 dt
2 dt 2 ? C ?可得：???q1??? 2 dt R2 R3 ??? ????
???q1?? 2 ??R3 则有：???h2??????? C dt ?? ???
消去中间变量???h2可得： ??R2 2 R3