【文章內(nèi)容簡介】 ， Td1＞ Td2，這表示： __B__ A. R 1 的比例、積分作用都比 R 2 弱，微分作用比 R 2 強(qiáng) B. R 1 的比例、積分作用都比 R 2 強(qiáng)，微分作用比 R 2 強(qiáng) C. R 1 的比例、微分作用都比 R 2 弱，積分作用比 R 2 強(qiáng) D. R 1 的比例、微分作用都比 R 2 強(qiáng)，積分作用比 R 2 弱 86 下列各種說法正確的是： ____D____。 A. 節(jié)流元件的作用是將壓力信號轉(zhuǎn)變成位移 B. 所有氣動儀表在噴嘴擋板后均需串聯(lián)一 個氣動功率放大器 C. 噴嘴擋板機(jī)構(gòu)中，噴嘴堵塞時輸出壓力 P ≈0 D. 節(jié)流盲室對壓力變化起慣性作用 87 調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定應(yīng)根據(jù)被控對象的特性而定，其選擇的一般規(guī)律是 ____C____。 A. 對象時間常數(shù)小，比例帶宜小，積分時間宜大，加微分作用 B. 對象時間常數(shù)大，比例帶宜大，積分時間宜小，不加微分作用 C. 對象時間常數(shù)小，比例帶宜大，積分時間宜小，不加微分作用 D. 對象時間常數(shù)大，比例帶宜小，積分時間宜大，不加微分作用 88 在采用雙位作用規(guī)律調(diào)節(jié)器的控制系統(tǒng)中，其控制特點(diǎn)是 ____D____。 A. 對被控量進(jìn)行連續(xù)控制 B. 穩(wěn)態(tài)時靜態(tài)偏差較大 C. 按偏差的大小和方向控制 D. 按被控量的上、下限值控制 89. 在鍋爐蒸汽壓力的雙位式控制系統(tǒng)中，若停爐或起爐壓差過大，則原因是 ____C____。 A. 壓力設(shè)定值太大 B. 壓力設(shè)定值太小 C. 幅差值太大 D. 幅差值太小 90. 在鍋爐水位自動控制系統(tǒng)中，當(dāng)鍋爐負(fù)荷突然變化后，為使水位能最終穩(wěn)定在給定值上，控制系統(tǒng)最好采用 ____C____。 A. 比例調(diào)節(jié)器 B. PD 調(diào)節(jié)器 C. PI 調(diào)節(jié)器 D. PID 調(diào)節(jié)器 91. 在用比例調(diào)節(jié)器組成的控制系統(tǒng)中，若把比例帶整定得很大，其系統(tǒng)動態(tài)過程是 ____D____。 A. 振蕩激烈 B. 靜態(tài)精度高 C. 過渡過程時間短 D. 容易受到外部干擾的影響 92. 在采用 PID 調(diào)節(jié)器的定值控制系統(tǒng)中，當(dāng) Ti、 Td均減小時，系統(tǒng)可能出現(xiàn) ____B____。 A. 非周期過程 B. 振蕩趨勢增強(qiáng) C. 較大靜差 D. 穩(wěn)定性增強(qiáng) 93. 在用經(jīng)驗(yàn)法整定 PI 調(diào)節(jié)器參數(shù)時，要根據(jù)控 制對象特性確定初始參數(shù)，若控制對象慣性大，則初始 PB和 Ti 應(yīng)選得 ____A____。 A. PB 大一些， Ti 小一些 B. PB 大一些， Ti 大一些 C. PB 小一些， Ti 小一些 D. PB 小一些， Ti 大一些 二、問答題： 1，這是自動控制系統(tǒng)的原理框圖，試指出各個環(huán)節(jié)的名稱（即 ABCD 四個環(huán)節(jié)），并說明各個環(huán)節(jié)的輸入和輸出的信號名稱。 圖 1 控制系統(tǒng)原理框圖 答： A：調(diào)節(jié)器 B：執(zhí)行機(jī)構(gòu) C：控制對象 D：測量環(huán)節(jié) r（ t） :給定值 b（ t） :測 量值 e（ t） :偏差 p（ t） :調(diào)節(jié)器輸出，調(diào)節(jié)指令 q（ t） :調(diào)節(jié)動作 f（ t） :外界擾動信號 y（ t） : 6 被控量 ？它有什么特點(diǎn)？ 答：在傳遞方框圖中，代表實(shí)際單元的每個小方框稱為一個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)必定有輸入量和輸出量，并用帶箭頭的信號線表示。 特點(diǎn)：任何環(huán)節(jié)輸出量的變化均取決于輸入量的變化及該環(huán)節(jié)自身的特性，而輸出量的變化不會直接影響輸入量，即信號傳遞具有單向性。 ？基本擾動和外部擾動有何區(qū)別？ 答：引起被控量變化的一切因素稱為擾動。顯然，擾動量是控制對象的輸入量。 擾動量可以分為兩類：一類是輪機(jī)人員無法控制的擾動，稱為外部擾動；另一類是輪機(jī)人員可以控制的擾動，稱為基本擾動。在圖中，有兩個信號線指向控制對象，它們分別是基本擾動（執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出）和外部擾動。 基本擾動和外部擾動區(qū)別在于是否可以控制。 圖中的 r,b,e代表什么信號？ 答：調(diào)節(jié)器有兩個輸入量，分別為給定值 r 和測量值 b。給定值 r(t)是運(yùn)行參數(shù)所希望控制的最佳值，測量值 b(t)則是測量單元測得的運(yùn)行參數(shù)的實(shí)際值。被控量的測量值與給定值的差值稱為偏差，用 e(t)表示， e(t)=r(t)－ b(t)。 ？正負(fù)饋和負(fù)反饋有何區(qū)別？ 答：被調(diào)量的變化經(jīng)測量單元反送到控制系統(tǒng)的輸入端，這個過程稱之為反饋。反饋分為正反饋和負(fù)反饋兩種。正反饋是指經(jīng)反饋后可以加強(qiáng)閉環(huán)系統(tǒng)輸入效應(yīng)，亦即使偏差 e 增加。負(fù)反饋是指經(jīng)反饋后可以減弱閉環(huán)系統(tǒng)輸入效應(yīng)，亦即使偏差 e 減小。顯然只有負(fù)反饋才能隨時對被控量的給定值和測量值進(jìn)行比較，使偏差 e 不斷減小進(jìn)而保持被控量的穩(wěn)定在給定值或給定值附近。 ？ 答：從受到擾動開始到達(dá)到新的平衡狀態(tài)的過程就是動態(tài)過程，也稱為過渡過程。系統(tǒng)經(jīng)常會受到擾動，系統(tǒng)的平 衡狀態(tài)因而會經(jīng)常遭到破壞。在實(shí)際運(yùn)行中，調(diào)節(jié)閥開度的變化量往往會過頭，使被控量在向給定值恢復(fù)過程中，出現(xiàn)反向偏差，即被控量會圍繞給定值上下波動，以后在調(diào)節(jié)器控制作用下，波動越來越小，最終被控量會穩(wěn)定在新穩(wěn)態(tài)值（給定值或給定值附近），系統(tǒng)達(dá)到一個新的平衡。 emax? 答：動態(tài)偏差是指在調(diào)節(jié)過程中被調(diào)參數(shù)偏離給定值的幅度，其最大值稱為最大動態(tài)偏差，用 maxe 表示。如圖 2。 圖 2 改變外部擾動的自動控制系統(tǒng)動態(tài)過程曲線 ? 的定義是什么？ ? 值多大為宜？ 答：所謂“衰減率”就是指每經(jīng)過一個周期以后，波動幅度衰減的百分?jǐn)?shù)，以 ? 表示，計算公式是，如圖 2： ABA??? ts的定義是什么？實(shí)用上是如何規(guī)定的？ 答：過渡過程時間（亦稱調(diào)節(jié)時間） ts意指系統(tǒng)從受到擾動開始到被控量重新趨于穩(wěn)定建立新的平衡狀態(tài)為止所經(jīng)歷的時間。從數(shù)學(xué)上來講，過渡過程時間應(yīng)該是無窮大。在實(shí) 用中，是這樣定義過渡過程時間的：在大于某一時刻后，被控量的波動范圍就始終在最終穩(wěn)態(tài)值的 2％（或 5％）之內(nèi)，這一時刻就是過渡過程時間。 ？ 答：靜態(tài)偏差也稱穩(wěn)態(tài)偏差 ε ，是指在擾動和調(diào)節(jié)的共同作用下，調(diào)節(jié)過程結(jié)束后，被調(diào)參數(shù)的新穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差，也稱為靜差。顯然，穩(wěn)態(tài)偏差越小，系統(tǒng)的靜態(tài)精度越高。 tr和峰值時間 tp？其物理意義是什么？ 7 圖 3 改變給定值的控制系統(tǒng)動態(tài)過程曲線 答：對于改變給定值的控制系統(tǒng)，上升時間表示從原來給定值上升到新給定值所花時間，用 Tr 來表示；峰值時間是指從原來狀態(tài)上升到最大動態(tài)偏差值時所花時間，用 Tp 表示，如圖 3 所示。 ？它的大小說明什么？ 答： 在改變給定值的控制系統(tǒng)， “超調(diào)量”就是指在衰減振蕩中，第一個波峰值 maxy 減去新穩(wěn)態(tài)值 )(?y 與新穩(wěn)態(tài)值 )(?y 之比的百分?jǐn)?shù)，以 p? 表示： %100)( )(m a x ?? ??? y yyp?，如圖 3。 振蕩次數(shù) N一般要求幾次？ 答：衰減過程的振蕩次數(shù) N 一般要求 2～ 3 次。 ？ 答：主要有階躍信號、速度信號、加速度信號及脈沖信號等。其中階躍信號對系統(tǒng)影響最大，所以一般用階躍信號來評價控制系統(tǒng)的性能。 、參數(shù)調(diào)整及適用場合。 答：各種調(diào)節(jié)器的優(yōu)缺點(diǎn)、參數(shù)調(diào)整及適用場合如下表。 名稱 優(yōu)缺點(diǎn) 參數(shù)調(diào)整 適應(yīng)場合 雙位式 優(yōu)：結(jié)構(gòu)簡單 缺：精度差 上下限值調(diào)整通過改變銷釘位置來進(jìn)行 控制質(zhì)量要求不高的場合，如 蒸汽壓力控制，液位控制等。 比例（ P） 優(yōu)：結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)快，缺：精度差存在靜態(tài)偏差 比例帶 PB， PB↑，比例作用減小 精度要求不高的場合，如液位、壓力控制。 積分（ I） 優(yōu)：精度高，無差調(diào)節(jié) 缺：振蕩性強(qiáng) 積分時間 TI， TI↑，積分作用減弱 實(shí)際中不單獨(dú)使用。 比例積分（ PI） 優(yōu)：精度高，無差調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)迅速，無滯后 缺：最大動態(tài)偏差較大 比例帶 PB，積分時間 TI 。由于積分作用， PB要比純比例調(diào)節(jié)值高 20％ 對精度要求高的場合使用。應(yīng)用最廣，多數(shù)系統(tǒng)可使用。 微分（ D） 優(yōu)：能超前調(diào)節(jié) 缺：對靜差無作用 微分時間 TD， TD↑，微分 作用增強(qiáng) 實(shí)際中不單獨(dú)使用。液位系統(tǒng)不適用 比例微分（ PD） 優(yōu)：能超前調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)迅速 缺：存在靜差 比例帶 PB，微分時間 TD。 PB可以比純比例調(diào)節(jié)值低 20％ 對慣性大，延遲時間長的系統(tǒng)適應(yīng) 比例積分微分（ PID） 優(yōu)：能超前調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)迅速，精度高，性能完美 缺：系統(tǒng)復(fù)雜，成本高， 比例帶 PB，積分時間 TI，微分時間 TD。 適用于對象容量滯后和慣性較大、不允許有靜差的系統(tǒng)。 P、 PI、 PID調(diào)節(jié)器特性、影響參數(shù)及階躍響應(yīng)。 答：比例 P： 1( ) ( ) ( )PP t K e t e tPB? ? ? ? 影響參數(shù)：比例帶 PB， PB↑，比例作用減小 階躍響應(yīng)： 比例積分 PI： 11( ) ( ) ( 1 )PPi i ietp K e e d t K e d t eT T P B T? ? ? ? ? ??? 8 影響參數(shù)：比例帶 PB， PB↑，比例作用減?。环e分時間 Ti， Ti↑，積分作用減弱 階躍響應(yīng)： 比例積分微分 PID： 1 1 1 1 1( ) ( )P i d i dd e d eP K e e d t e e d tT T d t P B T T d t? ? ? ? ? ? ? ??? 影響參數(shù)：比例帶 PB， PB↑，比例作用減?。环e分時間 Ti， Ti↑，積分作用減弱；微分時間 TD， TD↑，微分作用增強(qiáng) 階躍響應(yīng)： ，用壓力繼電器檢測壓力信號，若壓力下限調(diào)在 ，幅差旋紐調(diào)在 3檔，則壓力上限值為多少？（幅差范圍 ~） 答： 10)( xPPP LH ?????? 3 , 0. 45Lx P M Pa?? 則， MPa? 18. 有一溫度控制系統(tǒng)，量程是 30～ 100℃，對應(yīng)的氣壓信號是 ～ ，在一次 比例帶測試中，當(dāng) t=50℃時調(diào)節(jié)器輸出為 MPa，當(dāng) t=42℃時調(diào)節(jié)器輸出為 ,問比例帶帶是多大 ?放大倍數(shù) K 是多大 ? 答：放大倍數(shù)： 0 . 0 9 8 0 . 0 8 8 0 . 0 0 1 2 5 /5 0 4 2PK M P a Ce??? ? ? ? 比例帶： m a xm a x/ ( 5 0 4 2 ) / ( 1 0 0 3 0 )/ (0 . 0 9 8 0 . 0 8 8 ) / (0 . 1 0 0 . 0 2 )9 1 . 4 % /eePBPPC M P a?? ????? ? ? ??? 9 第二章 船用自動控制儀表 一、選擇題 1 氣動儀表的氣源壓力為 ____，是由 ____部件來調(diào)整的 ___B___ A． MPa，節(jié)流分壓器 B. MPa，濾清減壓閥 C. MPa，節(jié)流盲室 D. MPa,輔空氣瓶壓力 2 用氣動儀表組成的控制系統(tǒng)，其統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號是 ___A___ A． ～ MPa B. O～ C. ～ MPa D. ～ 1MPa 3 用電動儀表組成的控制系統(tǒng)，其統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號是 ___D___ A． ～ 0. 1 mA B. O～ 1 mA ～ 20 mA D. 4～ 20 mA 4 波紋管是屬于 _____元件，其作用是 ___C___ A 彈性支撐元件，用于提高彈性敏感元件的剛度 B. 彈性支撐元件，用于調(diào)整系統(tǒng)的零點(diǎn) C. 彈性敏感元件，用于產(chǎn)生與輸入的壓力信號成比例的位移 D. 彈性敏感元件，用于對輸入的氣壓信號進(jìn)行延時 5 波紋管在安裝時，往往采用 預(yù)壓縮措施，其目的是 ___A___： A. 提高線性度和線性變化范圍 B. 降低波紋管的剛度 C. 提高波紋管的剛度 D．減小波紋管的滯后特性 6 片簧是屬于 ___A___元件，其作用是： A．彈性支承元件，用于調(diào)整彈性敏感元件的初始位置 B. 彈性支承元件，用于調(diào)整儀表的量程 C. 彈性敏感元件，用于產(chǎn)生與軸向推力成比例的位移 D. 彈性敏感元件，用于對作用力信號產(chǎn)生延時 7 由于安裝不慎使波紋管并圈，將可能使 ___B___： 8 置于反饋回路的波紋管，其有效面積越大，則儀表的 ___D___： A．靈敏度越高 C．放大系數(shù)越大 D 放大系數(shù)越小 9 用截面為扁圓形，橢圓形或矩形的金屬薄片管制成的敏感元件是 ___B___: A．波紋管 B．彈簧管 C. 膜片 D．膜盒 10 在使用中，金屬膜片常制成波紋狀且與水平面成一定角度，其作用是 ___C___： A．提高金屬膜片的剛度 B. 減小金屬膜片的剛度 C. 增大其線性變形范圍 D. 防止儀表零點(diǎn)漂移