化工仪表及自动化总复习第一章自动控制系统基本概念一、基本要求1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系；2. 掌握自动控制系统中常用术语，方块图的意义及画法；3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义和表示方法；4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。

二、常用名词术语1. 控制对象：2. 被控变量：3. 操纵变量：4. 干扰：除操纵变量外，作用于被控变量并使其发生变化的因素。

5. 设定值（给定）：6. 偏差：7. 控制系统的过渡过程：8. 反馈：把系统或环节的输出信号直接或（经过一些环节）间接引入到输入端的方法称为反馈。

9. 负反馈：反馈信号的作用方向与设定（给定）信号相反，给定值取正，反馈信号取负，即偏差信号为两者之差，反馈信号能使原来的信号减弱，这种反馈称为负反馈。

（在控制系统中的重要意义）10.正反馈：三、问答题1. 控制系统按被控变量的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。

开环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，但被控变量对操纵变量没有影响。

闭环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，被控变量又对操纵变量产生影响。

定值控制系统：给定值为常数；随动控制系统：给定值为变数，要求跟随变化；程序控制调节系统：按预定时间顺序控制参数。

2. 自动控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？被控对象：检测仪表（检测元件及变送器）：控制仪表：执行器（控制阀）：3. 在阶跃扰动作用下，控制系统的过渡过程有哪几种形式? 其中哪些形式能基本满足控制要求？发散振荡过程：非振荡发散过程：等幅振荡过程：衰减振荡过程：非振荡衰减过程：其中，衰减振荡过程和非振荡衰减过程可以基本满足控制要求，但后者进程缓慢，只用于系统不允许振荡时。

4. 试述控制系统衰减振荡过程的品质指标及其含义。

影响这些品质指标的因素是什么？最大偏差：衰减比：余差：过渡时间：振荡周期（振荡频率）：5. 什么是控制系统的方块图？它与工艺管道及控制流程图有何区别？自动控制系统的方块图是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。

其中：每一个方块代表系统中的一个组成部分，6. 在自动化系统中，仪表符号由哪几部分组成，各表示什么意义？仪表位号由字母组合和回路编号组成：字母组合：首字母――被侧变量，尾字母――仪表功能，中字母――修饰词回路编号：首位数――工序号；后续数――顺序号温度为（800±10℃）。

为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850℃。

现运行的控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图所示。

（1）分别求出最大偏差、余差、衰减比、过渡时间（温度进入±2%新稳定值即视为系统已稳定）和振荡周期。

（2）说明此温度控制系统是否满足工艺要求。

第二章过程特性及其数学模型一、基本要求1. 了解被控对象特性，建立被控对象数学模型的意义及掌握数学模型的建立方法；2. 掌握用机理建模的方法，建立简单对象的数学模型；3. 掌握表征被控对象特性的三个参数——放大倍数K、时间常数T、滞后时间τ的物理意义及其对控制质量的影响和求取方法；4. 了解被控对象特性的实验测定方法。

二、常用名词术语1. 被控对象特性：2. 被控对象数学模型：3. 被控对象的放大倍数：4. 被控对象的时间常数：5. 被控对象的滞后时间：纯滞后（输出变化落后于输入变化的时间）与容积滞后（因物料或能量传递需要一定时间而引起的输出变化迟缓）之和6. 通道：由对象的输入变量至输出变量的信号联系。

包括控制通道和干扰通道。

三、问答题1. 为什么说放大倍数K是对象的静态特性，而时间常数T和滞后时间τ是对象的动态特性？2. 简述获取对象特性（数学模型）的两种方法。

机理建模：通过理论分析建立输入和输出之间的关系。

例如：一阶对象、积分对象、二阶对象实验建模：在实际系统或实验系统中，通过一组输入来考察输出的跟随变化规律。

常见的有：阶跃反应曲线法和矩形脉冲法、矩形脉冲波、频率特性法。

性，在t0时刻突然将加热蒸汽量从25m3/h增加到28m3/h，物料出口温度记录仪得到阶跃输入曲线如图所示。

写出描述物料干燥筒特性的微分方程（温度变化量作为输入量，加热蒸汽量的变化量作为输出量；温度测量仪表的测量范围0～200℃；流量测量仪表的测量范围0～40m3/h）。

第三章检测仪表与传感器一、基本要求1．掌握仪表精度的意义和确定方法；测量误差的计算方法。

2．了解仪表的性能指标。

3．初步掌握各种压力检测仪表的基本原理（弹簧管式）及压力表的选用方法。

4．了解各种流量计的测量原理。

重点是差压式流量计及转子流量计（读数修正）。

5．了解各种液位测量方法。

初步掌握液位测量中零点迁移的意义及计算方法。

6．掌握热电偶温度计及热电阻温度计的测温原理。

熟悉热电偶温度测量中的冷端温度补偿的作用及方法，明确三线制接法的意义。

7．了解电动温度变送器的作用及原理。

二、常用名词术语1.参数检测：2.精确度：3.绝对误差：4.允许相对误差5.变差6.仪表精度等级7.灵敏度8.灵敏限9.分辨率10.线性度：11.反应时间：12. 模拟信号：13. 数字信号：14．模拟式显示仪表15．数字式显示仪表、三、问答题1. 工业压力计按敏感元件通常可以分为哪几种类型？试简述各种压力计的工作原理。

液柱式压力计：活塞式压力计：弹性式压力计：弹簧管式：薄膜式：波纹管式：电气式压力计：应变式：压电电阻式：电感式：电容式：霍尔式：2. 试述压力计选型的主要内容及安装注意事项。

类型选择量程与盘面选择精度选择注意：取压位置与隔离3. 试述流量计的分类及其工作原理。

转子流量计读数如何修正？速度流量计：压差流量计：转子流量计：电磁流量计：超声波流量计：涡轮流量计：堰式流量计：容积式流量计：齿轮流量计：活塞流量计：质量流量计：间接质量流量计：直接质量流量计：4、什么是差压式液位计零点迁移？迁移量任何计算？5. 试述物位计的分类及其工作原理。

直读式物位计：浮力式物位计：压差式物位计：电磁式物位计：核辐射式物位计：超声波物位计：光电式物位计：5. 试述温度测量仪表的种类及其工作原理接触式温度计：膨胀式温度计：玻璃液体温度计：双金属温度计：压力式温度计：热电偶温度计：热电阻温度计：非接触温度计：辐射温度计：红外温度计：光电温度计：热电温度计：6．试述数字式显示仪表的原理与组成。

7．热电偶测温为什么要进行冷端温度补偿？补偿方法有哪些？第四章自动控制仪表一、基本要求1．掌握各种基本控制规律及其特点和适用条件。

2．熟悉比例度、积分时间、微分时间对控制系统的影响。

3．了解DDZ-Ⅱ型和DDZ-Ⅲ型控制器的特点和基本组成。

4．了解可编程调节器和可编程控制器的功能和特点。

二、常用名词术语1. 基地式控制仪表2. 单元组合式控制仪表3. 控制规律：4. 位式控制：5. 连续控制：6. 放大倍数K P：7. 比例度δ：8. 积分时间9. 微分时间三、问答题1. 试述控制器的作用及其分类。

2. 控制系统按控制规律可以分为哪几类：3. 试述PID控制的数学模型及参数意义、相关参数大小对控制效果的影响。

4. 模拟量控制器由哪几部分组成？画出其框图并说明各部分的作用。

5. 试述DDZ－Ⅲ仪表的特点。

6. 试述DDZ－Ⅲ电动控制器的基本功能，并画出其结构框图。

第五章执行器一、基本要求1．掌握控制阀的流量特性的意义，了解串联管道中阻力比s和并联管道中分流比x对流量特性的影响。

2．掌握气动薄膜控制阀的基本结构、了解主要类型及使用场合。

3．掌握气动执行器的气开、气关型式及其选择原则。

4．了解电气转换器及电-气阀门定位器的用途及工作原理。

5．了解电动执行器的基本原理。

二、常用名词术语1. 控制阀的理论流量特性2. 控制阀的实际流量特性（工作）三、问答题1. 试述执行器的分类及其作用。

2. 执行器由哪两部分组成，各起什么作用？3. 气动执行机构有哪几种结构形式？各有什么特点？4. 试述电动执行机构的分类及其用途、结构及其工作原理。

5. 控制阀的理想流量特性有哪些？6. 试述电－液执行器的结构及其工作原理。

7. 什么是气开式控制阀和气关式控制阀？如何选择？第六章简单控制系统一、基本要求1．掌握简单控制系统的结构、组成及作用。

2．掌握简单控制系统中被控变量、操纵变量选择的一般原则。

3．掌握各种基本控制规律的特点及应用场合。

4．掌握控制器正、反作用确定的方法。

5．掌握控制器参数工程整定的方法。

6. 掌握简单控制系统的设计和组成方案。

二、常用名词术语1. 简单控制系统：2. 控制器参数的工程整定：三、问答题1. 如何选择被控变量？2. 如何选择操纵变量？3. 造成控制系统滞后的原因有哪些？对象滞后、检测滞后、信号传送滞后4. 控制系统按信号来源（系统结构）可以分为哪几类？试分别画出结构框图。

5. 控制器整定的任务是什么？常用整定方法有哪几种？理论计算工程整定临界比例度法衰减曲线法经验凑试法5.如何设计和组成一个简单控制系统。

第七章复杂控制系统一、基本要求1．掌握串级控制系统的概念、结构、工作过程、特点及应用场合；了解串级控制系统中副变量的确定及主、副控制器正、反作用的选择；了解串级控制系统中主、副控制器参数的工程整定方法。

2．熟悉设置均匀控制系统的目的及控制方案。

3．掌握比值控制系统的概念、了解比值控制系统各种类型；熟悉单闭环比值控制方案的结构及特点。

4．掌握前馈控制系统的概念，熟悉结构、特点及应用场合。

5．理解连续型选择性控制系统的结构特点及控制方案；了解开关型选择性控制系统；了解积分饱和现象的产生及防止方法。

6．理解分程控制系统的结构及应用场合。

7．了解多冲量控制系统的意义；理解三冲量控制系统的结构特点。

二、常用名词术语1. 复杂控制系统：2. 串控制系统3. 均匀控制4. 比值控制系统5. 前馈控制系统6. 分程控制系统三、问答题1. 试述串级控制系统的特点及其使用条件。

2. 串级控制系统中主、副变量应如何选择？3. 简述均匀控制的目的及控制方案。

4. 以合成氨为例，简述比例控制的目的及控制方案。

5. 选择性控制系统按处理方法不同可以分为哪几类？开关型选择性控制系统：连续型选择性控制系统：混合型选择性控制系统：6. 试述分程控制的目的及其适用范围。

分程控制系统：由一个控制器同时控制两个执行机构并使之次第执行的控制系统。

使用范围：–扩大调节范围，提高调节精度；–可用于两种不同的介质，以满足工艺要求；–用作生产安全的防护措施第九章计算机控制系统一、基本要求1．基本掌握直接数字控制（DDC）的PID算法。