航空概论作业
第一章绪论
1、什么是航空？什么是航天？航空与航天有何联系？
航空是指载人或不载人的飞行器在地球大气层中的航空活动。
航天是指载人或不载人的航天器在地球大气层之外的航行活动，又称空间飞行或宇宙航行。
航天不同于航空，航天器主要在宇宙空间以类似于自然天体的运动规律飞行。但航天器的发射和回收都要经过大气层，这就使航空航天之间产生了必然的联系。
2、飞行器是如何分类的？
按照飞行器的飞行环境和工作方式的不同，可以把飞行器分为航空器、航天器及火箭和导弹三类。
3、航空器是怎样分类的？各类航空器又如何细分？
根据产生升力的基本原理不同，可将航空器分为两类，即靠空气静浮力升空飞行的航空器（通常称为轻于同体积空气航空器，又称浮空器），以及靠与空气相对运动产生升力升空飞行的航空器（通常称为重于同体积空气的航空器）。轻于同体积空气的航天器包括气球和飞艇。
重于同体积空气的航天器包括固定翼和旋转翼两类，旋翼航空器包括直升机与旋翼机。
4、航天器是怎样分类的？各类航天器又如何细分？
航天器分为无人航天器和载人航天器。根据是否环绕地球运行，无人
航天器可分为人造地球卫星和空间探测器。载人航天器可分为载人飞船、空间站（又称航天站）和航天飞机。
5、熟悉航空发展史上的第一次和重大历史事件发生的时间和地点。1783．11．21 法国的罗齐尔和达尔朗德乘蒙特哥菲兄弟发明的热气球第一次升上天空，开创了人类航空的新时代。1783．12．01 法国的查尔斯和罗伯特首次乘氢气球升空。1785．06．15 法国的罗齐尔和罗曼乘氢气和热气的混合气球在飞越时，气球着火爆炸，二人成为第一次航空事故的牺牲者。1852．09．24 法国的季裴制成第一艘软式飞艇。1900．07．02 德国的齐伯林“LZ-1号”硬式飞艇首次在上空试飞成功。1903．12．17 美国的发明的带动力装置的飞机第一次试飞成功，在五十九秒内飞行了二百六十米。1908．09．17 美国的塞普里金乘坐威尔伯．莱特驾驶的飞机坠落，成为第一次飞机事故的牺牲者，威尔伯．莱特身负重伤。1910．10．31 法国的费勃成功地解决了的起降问题，制成世界上第一架。1911．02．08 世界第一次运载航空邮件。法制“索默”双翼飞机携带6500封信由印度的阿拉哈巴特到达五英里外的奈尼。1915．05．31 德国的齐伯林“LZ-38号”飞艇首次夜袭伦敦，是世界上第一次空袭。1919．08．25 第一条由英国伦敦到法国巴黎的民用航线通航，所用的DH-16双翼机可载四名旅客。1923．06．26 美国的史密斯和里比德各驾驶一架DH-4B 双翼机，用输油胶管进行了世界上的第一次。1929．08．08－08．29 德国的“齐伯林伯爵号”飞艇环球飞行成功，航程31400公里，历时21天7小时26分钟。1937．05．06 世界上最大的飞艇，德国的“”
着火爆炸，36人牺牲，从而导致了飞艇的衰落。1939．08．27 世界上第一架，德国的亨克尔公司制造的He178试飞成功。1947．10．14 由B-29母机投放的X-1火箭飞机首次突破音速飞行，驾驶员为美国的查尔斯．耶格。1949．02．26－03．02 第一次不着陆环球飞行成功，美国的盖莱合尔等人驾驶B-50历时94小时零1分钟，航程37734公里，途中进行了四次。1954．08．01 新中国的第一架飞机——雅克-18初级试制成功。1961．11．09 英国的“SUMPAC号”(塞桑普顿大学号)首次实现了自力飞行，飞行距离64米。1973．12．06 英国和法国联合研制的世界上第一架旅客机“协和”客机试飞成功，最大速度为2333公里/小时。1999．03．01－03．21 第一次不着陆气球环球飞行由瑞士贝特朗．皮卡尔和英国的布赖恩．珍斯驾驶“布雷特林轨道器3号”气球完成。他们一共飞行了19天21小时55分，飞行距离为42810公里。
6、战斗机是如何分代的？各代战斗机的典型技术特征是什么？
目前通用的战斗机的划代方法是美国提出的，以作战效能为标准的划代方法。
第一代：出现于上世纪40年代中后期，飞行速度低于音速，为亚音速战斗机。最大速度马赫，作战半径400----800公里。主要用航炮近距格斗，可挂火箭弹。代表机型有美国的F84/86,苏联的米格15。第二代：出现于上世纪50年代中期至70年代初，最大飞行速度2马赫，巡逻速度马赫，作战半径1000公里。已经装备第一代空空、空地导弹。但还是以机炮格斗为主，强调高空速度。代表机型有美国的
F104、F105（50年代后期）、F4（60年代），苏联的米格21、米格23，苏联15，法国的幻影F1/2/3。目前还有不少的二代机及其改进型飞机在服役。
第三代：出现于上世纪70年代至今。具有高机动性、飞机推重大于1，装备先进的电传操纵系统、先进的电子干扰系统、火控系统，可以超视距对空、对地、对舰攻击。代表机型有美国的F15、F16、F/A18，苏联的米格29、苏27、法国的幻影2000、中国的歼10等。
第四代：出现于21世纪之初，具有隐身、超音速巡航、超机动、超视距攻击能力。代表机型有美国的F22、F35，俄罗斯的T50、中国的歼20、歼31,。目前唯一在服役的是美国的F22，其他机型还在试验之中。
7.新中国成立以来，我国的航空工业取得了哪些重大成就？
经过60多年的艰苦创业，我国航空工业从小到大、从弱到强，形成了完备的工业体系，取得了举世瞩目的重大成就：一是型号研制进展顺利，C919大型客机、ARJ21涡扇支线飞机、中型直升机等重点产品研制稳步推进，民用飞机正在实现由研制生产中小型飞机向大型飞机的跨越；二是技术水平显著提升，我国已经基本掌握了航空产品设计、试制、实验、批量生产等关键技术，在总体启动等技术领域取得了重要突破，超临界机翼、数字化设计制造等多项预研成果在航空产品研制中得到充分应用；三是产业体系不断健全和完善，以中航工业和中国商飞两大国有企业为龙头，以国家新型工业化产业示范基地为依托，众多地方企业、外资企业、合资合营企业、航空高校和科研院所
广泛参与的航空产业新格局已经基本形成，航空产业基础能力进一步加强；四是国际交流与合作继续深入，中俄、中欧、中法、中英等政府间的交流与沟通机制得到强化，工业合作领域不断拓展，科技合作层次不断推进，逐步实现与国际航空工业接轨。
第二章
1．地球大气按什么划分？分为哪些层？各层主要有什么特点？
通常按离地面的铅垂高度，将地球大气自下而上划分为五个特征层段；对流层平流层中间层热层外层；对流层：最接近地球表面的一层，气温随高度的升高而降低。这一层的空气质量几乎占地球大气全部质量的四分之三，层内的压强，密度，温度和湿度等经常变化。存在云，雾雨雪等复杂的天气现象。平流层：大气基本无上下对流，主要是沿水平方向的对流和水平风，气温虽高度升高增大，空气质量约占地球大气全部质量的四分之一，通常不存在云雾雨雪等空气现象，水蒸气很少。中间层：气温虽高度增加而升高，空气质量仅占整个大气质量的三千分之一。热层：由于空气直接受太阳辐射的缘故，此层大气温度随高度增高而迅速上升。外层：大气分子会自由散逸进入太空，这层的大气质量仅为整个地球大气质量的10^-11，大气极其稀薄。
2.什么是国际标准大气？它的意义何在？
（1）大气为完全气体，服从热力学完全气体方程，即p=ρRT.
(2)大气相对于地球是静止的即无风的。
（3）大气相对湿度为0，即为看早的空气，忽略空气中的水蒸气。
（4）海平面为铅垂高度计算的起始点，海平面上空气状态的参数值温度为15oC，压强为一个标准大气压即101325Pa，密度为／m3.满足以上四个条件即为国际标准大气。
意义：国际标准大气是对地球真实大气的理想化模型，便于比较和评估飞行器的设计和飞行性能。
3.气体的状态参数有哪些？当为完全气体时，压强，温度和密度满足什么关系式？
气体的状态参数为温度T／K,压强p／﹙10∧5pa﹚,密度ρ／﹙kg ／m3﹚。当为完全气体时满足公式p=ρRT。
4.什么是气流的粘性？气流粘性随温度如何变化？水与空气哪个粘性大?
当俩相邻流层的流速不相等时，及存在有速度差或有速度梯度，在此相邻相邻的俩流层之间的接触面上，就会形成一对等值而反向的内摩擦力，而起到缓减阻碍俩气体层作相对运动的的作用。这种在流层接口上出现的内摩擦力，就是流体的黏性阻力或粘性剪切力。将流体微团具有的抵抗其相邻流层之间产生相对滑移的性质，称为流体的粘性或粘滞性。随介质的温度升高，气体的粘性系数增大，液体的粘性系数减小。水比空气粘性大。
5.按马赫数的大小，气流速度范围一般是如何划分的？
当气体与物体之间的流速小于当地声速时，Ma<1，这种相对流动称为亚声速气流;当相对流速大于当地声速时，Ma>1,称其为超声速气流；当物体上一部分区域的相对流动Ma<1而其余部分的流动Ma>1时，
物体上的某个点或线必须存在Ma=1,那么这种既有亚声速又有超声速的混合流动，称其为跨声速流动。当躯体与物体之间的相对流速马赫数Ma≧5时，这种相对流速称为高超声速气流。
6.什么是力学的相对性原理？应用它意义何在？
根据理论力可知，在一切惯性系统中，力学规律都是等同的或是等效的，这既是力学的相对性原理。
地面以及相对于地面做等速直线运动的物体都近似看做驽钝惯性系统。因此要研究飞行过程中所受的空气动力，只需要吧飞机看做不动而让气流从反方向流过来就行了。如此转化处理带来的好处就是描述问题的方程组得以简化，可少一个时间变量。
7.什么是流体的质量连续性定理？其物理含义是什么？
依据质量守恒定律，流管中任一部分的流体质量都不能中断或者堆积，在同样的时间间隔内，流进任一过截面的流体质量必然与从该截面流出的流体质量相等ρ1v1A1=ρ2v2A2。
流体的在截面变化的流管流动时，横截面大的位置流速小，截面积小的位置流速大。
8.什么是流体的伯努利方程？其代表的物理意义是什么？
P+?ρυ2＝p*=常数
流体的压强能和动能之间可以相互转化，但流动的总机械能不变。
9.简述低速气流在管道中的流动特点。
当气体从大截面进，小截面出时，沿流向速度增大而压强降低，即气流增速减压。当气体从小截面进大截面出时，沿流向速度下降而
压强增高，即气流减速扩压，单无论是收缩管还是扩张管，任意俩个过界面上的静压和动压之和都是保持相等的
10.简述超声速气流在管道中的流动特点。
在超声速流动时，随着流管截面积变小，气体的流速是减小的，其压强、温度和密度是增大，流管截面积变大，气体流速将增加，而压强、温度和密度是减小的。
11.拉瓦尔喷管是什么形状？气体在其内的流动特点是什么？
1.拉瓦尔喷管是一种先收缩后扩张的管道形状。其中最小截面积叫做喷管的喉部或喉道。
2.喷管上下游在一定压强差的作用下，亚声速气流从左侧流入喷管，在喉道左半部，随管道截面积的逐渐减小，气流速度不断加快，马赫数不断增大；在喉道处，气流加速到当地声速，即Ma=1；喉道右半部扩张段内，沿流程因管道截面积不断增大，气流又不断加速，成为超声速气流。
12.风洞实验有何作用？为证明缩比模型风洞实验结果尽可能与飞行实际情况相符，必须保证缩比模型与飞机之间的哪几个方面相似？
1.作用：为了研究运动的气流物体之间相互作用关系。风洞是一个人工可控的气流的通道，根据运动相对性原理，将飞行模型甚至飞行器实物放在通道内，让气流吹过静止固定的模型，即可测量获得气流对物体的作用力等。模拟和研究高空飞行是的各种现象；确定最佳的飞机各组成部分的改出方法和有关参数对部件特性的影响。
2. ①“几何相似”。实验模型的外形与真实飞机的相似，即模型个
部分，个方向的几何尺寸是根据真飞机按同一比例值缩小而得到的。
②“运动相似”。模型与直飞机各对应部分的气流速度大小成同一比例值，并且流动方向也要相同。也就是说，两者在气流中的相对位置必须相同（如迎角和侧滑角需保持一致）；同时，实验时风洞中气流扰动情况也要与实际飞行时气流扰动情况相同。③“动力相似”。作用在模型上的空气动力必须与作用在真飞机上的空气动力成正比，且方向相同。④高速风洞实验时，模型气流马赫数与飞机飞行马赫数相等也是必须满足的。
13.什么是雷诺数？它的物理含义是什么？
1.雷诺数表示流体的惯性力与粘性剪切之比，用它可以反映粘性摩擦阻力在模型或真飞机的总阻力中所占比例大小。
2.雷诺数大则摩擦阻力所占的比例小，反之则大。
14.超声速气流通过正激波后，其流动参数分别如火如何变化的？
激波升压后容易引起气流分离加剧，使得飞行阻力明显增加，升力值下降。
15.什么是临界马赫数？简述提高临界马赫数的意义和方法。
1.来流（A点）速度以小于声速流向机翼，翼型上表面比小表面凸些，B点为上表面最高点区域。根据流动的质量连续性定理，B点处流速为最大。如果继续提高A点的来流速度，B点处的流速将也随之增大。当A点速度提高到某个值（仍小于声速）时，B处点的流速将等于该点的当地声速即MaB=1.此时，A点处的来流速度称为改翼型的临界速度，相应的马赫数称为其临界马赫数。
2.①意义：使局部激波出现位置显著后移，飞机能够以更高的亚声速飞行而不会出现局部激波。对于飞机机翼或者发动机汽机来说，设计中都要设法尽量提高翼型或叶型的临界马赫数，使局部激波发生推迟，并减缓波阻增加的趋势，使跨声速时的气动力特性比较平缓。②方法：1.采用综合技术措施（机翼外形、发动机推力、主动控制）2.在现代民用亚声速客机设计上，采用超临界翼型设计
17.什么是局部激波？何谓跨声速流场？
1.局部激波：实际飞行中，随着马赫数的增大，在飞行马赫数还未达到1，即来流亚声速范围内时，机翼表面上仍然会出现小区域的超声速流动，并产生局部激波。
2.跨声速流场：流体在流场中接近声速的流动。
18.什么是超声速飞机的声爆和热障？消除或减缓热障影响的措施有哪些？
1.①声爆：飞机突破“声障”进入超声速飞行后，飞机上产生的头、尾激波会传递并延伸到地面或建筑物上，使那里的空气压强急剧变化，产生的压力脉冲变化似如N字形状，由此形成类似爆炸般的声响躁声。②热障：当飞行器以高速尤其是以超声速和高超声速在大气中飞行时，飞行器结构表面附面层中粘性气流速度减速，气体动能转变为内能，并先使飞行器表面附近气体温度显著升高。这时飞行器表面结构的温度还并不很高。这样，两者之间就有了温差存在，气体即将热量传递给飞行器表面，使其温度也很快升高，随后飞行器结构表面与其附近气体达到热力平衡。过高的温度会使飞行器表面结构材料的
民航概论各章习题详解 第1章绪论 1) (P1)什么是民用航空？ 使用各类航空器从事除了军事性质（包括国防、警察和海关）以外的所有的航空活动称为民用航空。 2) (P1)商业航空与通用航空分别包括那些飞行活动？ 商业航空包括经营性的客运和货运； 通用航空包括： ①航空作业 ⑴工业航空 ⑵农业航空 ⑶航空科研和探险活动 ⑷航空在其他一些领域中的应用 ②其它类通用航空 ⑴公务航空 ⑵私人航空 ⑶飞行训练 ⑷航空体育活动 3) 概述我国民用航空政府管理部门的组织构架？ 交通运输部 中国民用航空局
各地方管理局 （此题书上无明确解答，不要求掌握） （请与如下题目及解答区分） (P3)概述民用航空系统的组织结构。 ①政府部门 ②民航企业 ③民航机场 ④参与通用航空各种活动的个人和企事业单位 4) (P9)简述我国民航发展史中的标志性事件？ 1909年旅美华侨冯如制成中国历史上第一架飞机试飞成功。 1910年在北京南苑也制成了一架飞机，由此开始了中国的航空事业。 1918年北洋政府设立航空事务处，这是中国第一个主管民航事务的正式管理机构。 1936年开通了广州到河内的航线，这是我国第一条国际航线。 1949年11月9日中国航空公司和中央航空公司的总经理刘敬宜和陈卓林宣布两个航空公司4000余名员工起义，并率领12架飞机飞回祖国大陆，这就是奠定新中国民航事业基础的著名的“两航起义”。 1954年民航局归国务院领导更名为中国民航总局。 1978年召开了党的十一届三中全会，从此民航开始了从计划经济到市场经济根本性的转变。 第2章民用航空器（1） 1) (P16)对民用航空器的使用要求是哪几项？ 安全、快速、经济、舒适及符合环境保护要求。 2) (P17)简述伯努力定理？ 在稳定流动的条件下：
过程控制系统习题 答案
什么是过程控制系统？其基本分类方法有哪几种？ 过程控制系统一般是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术中最重要的组成部分之一。基本分类方法有：按照设定值的形式不同【定值，随动，程序】；按照系统的结构特点【反馈，前馈，前馈-反馈复合】。 热电偶测量的基本定律是什么？常见的冷端补偿方式有哪些 均质材料定律：由一种均匀介质或半导体介质组成的闭合回路中，不论截面和长度如何以及沿长度方向上的温度分布如何，都不能产生热电动势，因此热电偶必须采用两种不同的导体或半导体组成，其截面和长度大小不影响电动势大小，但须材质均匀； 中间导体定律：在热电偶回路接入中间导体后，只要中间导体两端温度相同，则对热电偶的热电动势没有影响； 中间温度定律：一支热电偶在两接点温度为t 、t0 时的热电势，等于两支同温度特性热电偶在接点温度为t 、ta和ta、t0时的热电势之代数和。只要给出冷端为0℃时的热电势关系，便可求出冷端任意温度时的热电势,即 由于冷端温度受周围环境温度的影响，难以自行保持为某一定值，因此，为减小测量误差，需对热电偶冷端采取补偿措施，使其温度恒定。冷端温度补偿方法有冷端恒温法、冷端补偿器法、冷端温度校正法和补偿导线法。 为什么热电阻常见三线制接法？试画出其接线原理图并加以说明。
电阻测温信号经过电桥转换成电压时，热电阻的接线如用两线接法，接线电阻随温度变化会给电桥输出带来较大误差，必须用三线接法，以抵消接线电阻随温度变化对电桥的影响。 对于DDZ－Ⅲ型热电偶温度变送器，试回答： 变送器具有哪些主要功能？ 变送器的任务就是将各种不同的检测信号转换成标准信号输出。 什么是变送器零点、零点迁移调整和量程调整？ 热电偶温度变送器的输入电路主要是在热电偶回路中串接一个电桥电路。电桥的功能是实现热电偶的冷端补偿和测量零点的调整。 大幅度的零点调整叫零点迁移。实用价值是：有些工艺的参数变化范围很小，例如，某设备的温度总在500～1000度之间变化。如果仪表测量范围在0 ～1000度之间，则500℃以下测量区域属于浪费。因为变送器的输出范围是一定的。可经过零点迁移，配合量程调整，使仪表的测量范围在500～1000℃之间，可提高测量精度。
第一章 概述 1.1 过程控制系统由哪些基本单元构成？画出其基本框图。 控制器、执行机构、被控过程、检测与传动装置、报警，保护，连锁等部件 1.2 按设定值的不同情况，自动控制系统有哪三类？ 定值控制系统、随机控制系统、程序控制系统 1.3 简述控制系统的过渡过程单项品质指标，它们分别表征过程控制系统的什么性能？ a.衰减比和衰减率：稳定性指标； b.最大动态偏差和超调量：动态准确性指标； c.余差：稳态准确性指标； d.调节时间和振荡频率：反应控制快速性指标。 第二章 过程控制系统建模方法 习题2.10 某水槽如图所示。其中F 为槽的截面积，R1，R2和R3均为线性水阻，Q1为流入量，Q2和Q3为流出量。要求： （1） 写出以水位H 为输出量，Q1为输入量的对象动态方程； （2） 写出对象的传递函数G(s)，并指出其增益K 和时间常数T 的数值。 （1）物料平衡方程为123d ()d H Q Q Q F t -+= 增量关系式为 123d d H Q Q Q F t ??-?-?= 而22h Q R ??= ， 33 h Q R ??=， 代入增量关系式，则有23123 ()d d R R h h F Q t R R +??+=? （2）两边拉氏变换有： 23 123 ()()()R R FsH s H s Q s R R ++ =
故传函为： 23232 3123 ()()()11R R R R H s K G s R R Q s Ts F s R R +=== +++ K=2323 R R R R +, T=23 23R R F R R + 第三章 过程控制系统设计 1. 有一蒸汽加热设备利用蒸汽将物料加热，并用搅拌器不停地搅拌物料，到物料达到所需温度后排出。试问： （1） 影响物料出口温度的主要因素有哪些？ （2） 如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与操纵变量应选谁？为什么？ （3） 如果物料在温度过低时会凝结，据此情况应如何选择控制阀的开、闭形式及控制器 的正反作用？ 解：（1）物料进料量，搅拌器的搅拌速度，蒸汽流量 （2）被控变量：物料出口温度。因为其直观易控制，是加热系统的控制目标。 操作变量：蒸汽流量。因为其容易通过控制阀开闭进行调整，变化范围较大且对被 控变量有主要影响。 （3）由于温度低物料凝结所以要保持控制阀的常开状态，所以控制阀选择气关式。控制 器选择正作用。 2. 如下图所示为一锅炉锅筒液位控制系统，要求锅炉不能烧干。试画出该系统的框图，判断控制阀的气开、气关型式，确定控制器的正、反作用，并简述当加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时，该控制系统是如何克服干扰的？ 解：系统框图如下：
第一部分基础部分 一、单项选择 1.C 2.D 3.B 4.B 5.D 6.C 7C 8A 9B 10C 11.B 12.C 13.C 14.B 15.D 16.B 1 7.C 1 8.C 1 9.A 20.B 21.A 22.D 23.D 24.D 25.D 26.D 27.D 28.A 29.B 30.B 31.C 32.C 33.B 34.B 35.D 36.B 37.A 38.B 39.B 40.A 41.C 42.B 43.A 44.A 45.D 46.D 47.B 48.C 49.A 50.A 51.B 52.D 53.A 54.B 55.C 56.C 57.D 58.A 59.D 60.B 61.C 62.A 63.C 64.D 65.C 66.C 67.D 68.B 69.D 70.B 71.B 72.C 73.C 74.C 75.A 76.B 77.B 78.C 79.B 80.B 81.D 82.A 83.A 84.A 85.B 86.C 87.B 88.D 89.C 90.D 91.C 92.D 93.B 94.B 95.B 96.C 97.A 98.B 99.B 100.A 101.B 102.B 103.D 104.A 105.D 106.D 107.D 108.B 109.D 110.D 111.B 112.C 113.D 114.B 115.B 116.D 117.D 118.B 119.C 120.C 121.C 122.C 123.A 124.A 125.C 126.D 127.B 128.D 129.C 130.B 131.D 132.C 133.C 134.D 135.B 136.C 137.B 138.B 139.C 140.C 141.D 142.B 143.A 144.B 145.D 146.D 147.A 148.C 149.C 150.B 151.B 152.B 153.A 154.B 155.C 156.D 157.B 158.D 189.A 160.B 161.A 162.B 163.A 164.C 165.A 166.A 167.D 168.B 169.B 170.B 171.C 172.D 173.C 174.D 175.A 176.D 177.B 178.C 179.A 180.C 181.B 182.B 183.A 184.C 185.B 186.C 187.A 188.B 189.A 190.C 191.C 192.C 193.B 194.A 195.C 196.A197.B 198.C 199.C 200.B 201.A 202.C 203.B 204.C 205.D 206.A 207.C 208.A 209.B 210.B 211.B 212.D 213.B 214.B 215.A 216.B 217.B 218.A 219.B 220.B 221.A 222.C 223.C 224.B 225.A 226.B 227.B 228.D 229.B 230.A 231.A 232.D 233.B 234.D 235.C 236.C 237.B 238.C 239.B 240.D 241.A 242.C 243.A 244.D 245.B 246.B 247.D 248.C 249.C 250.B 251.B 252.A 253.D 254.B 255.C 256.A 257.D 258.C 259.A 260.A 261.B 262.C 263.C 264.B 265.D 266.B 267.B 268.A 269.B 270.D 271.B 272.D 273.B 274.A 275.B 276.B 277.C 278.B 279.A 280.B 281.A 282.C 283.C 284.A 285.D 286.A 287.D 288.B 289.C 290.A 291.A 292.A 293.B 294.B 295.C 296.D 297.D 298.D 299.B 300.B 301.B 302.D 303.A 304.C 305.C 306.B 307.B 308.D 309.C 310.C 311.C 312.B 313.C 314.B 315.D 306.B 317.C 318.A 319.C 320.A 321.B 322.C 323.C 324.A 325.B 326.B 327.C 328.D 329.A 330.C 331.D 332.B 333.B 334.D 335.C 336.B 337.C 338.C 339.D 340.A
第一章纸质作业答案 一、调节阀的流量特性是指通过调节阀的流量与阀杆行程之间的关系。 调节阀的流量特性有线性型，等百分比型，快开型，抛物线型 调节阀流量特性选择的目的主要是从非线性补偿的角度来考虑，利用调节阀的非线性来补偿广义对象中其它环节的非线性，从而使整个广义对象的特性近似为线性。 二、简单控制系统是由一个被控对象、一个测量元件及变送器、一个控制器和一个执行器所构成的单闭环控制系统，也成为单回路控制系统。 简单控制系统的典型方块图为 三．按照已定的控制方案，确定使控制质量最好的控制器参数值。 经验凑试法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法 四、解： (1) 选择流出量 Q为操纵变量，控制阀安装在流出管线上， o 贮槽液位控制系统的控制流程图为 (2) 被控对象：液体贮槽
被控变量：贮槽液位 操纵变量：贮槽出口流量 主要扰动变量：贮槽进口流量 五、解： (1) 选择流入量 Q为操纵变量，控制阀安装在流入管线上， i 贮槽液位控制系统的控制流程图为 为了防止液体溢出，在控制阀气源突然中断时，控制阀应处于关闭状态，所以应选用气开形式控制阀，为“+”作为方向。 操纵变量即流入量 Q增加时，被控变量液位是上升的，故对象为“+”作用方向。由于 i 控制阀与被控对象都是“+”作用方向，为使控制系统具有负反馈作用，控制器应选择反作用。 (2) 选择流出量 Q为操纵变量，控制阀安装在流出管线上， o 贮槽液位控制系统的控制流程图为
为了防止液体溢出，在控制阀气源突然中断时，控制阀应处于全开状态，所以应选用气关形式控制阀，为“-”作为方向。 操纵变量即流出量 Q增加时，被控变量液位是下降的，故对象为“-”作用方向。由于 o 控制阀与被控对象都是“-”作用方向，为使控制系统具有负反馈作用，控制器应选择反作用。 六、（1）加入积分作用后，系统的稳定性变差，最大动态偏差增大、余差减小 加入适当的微分作用后，系统的稳定性编号，最大动态偏差减小，余差不变。 （2）为了得到相同的系统稳定性，加入积分作用后应增大比例度，加入微分作用后应适当的减小比例度。 第二章纸质作业答案 一．由两个控制器组成，分别接受来自被控对象不同部位的测量信号。一个控制器的输出作为下一个控制器的给定值，后者的输出去控制执行器以改变操纵变量。从系统的结构来看，两个控制器是串级工作的，称为串级控制系统。 方框图如下 二．答： 前馈控制系统方块图
过程控制工程 第一章单回路控制系统 何谓控制通道何谓干扰通道它们的特性对控制系统质量有什么影响 控制通道——是指操纵变量与被控变量之间的信号联系； 干扰通道——是指干扰作用与被控变量之间的信号联系。 （1）控制通道特性对系统控制质量的影响：（从K、T、τ三方面） 控制通道静态放大倍数越大，系统灵敏度越高，余差越小。但随着静态放大倍数的增大，系统的稳定性变差。 控制通道时间常数越大，经过的容量数越多，系统的工作频率越低，控制越不及时，过渡过程时间越长，系统的质量越低，但也不是越小越好，太小会使系统的稳定性下降，因此应该适当小一些。 控制通道纯滞后的存在不仅使系统控制不及时，使动态偏差增大，而且还还会使系统的稳定性降低。 （2）干扰通道特性对系统控制质量的影响：（从K、T、τ三方面） 干扰通道放大倍数越大，系统的余差也越大，即控制质量越差。 干扰通道时间常数越大，阶数越高，或者说干扰进入系统的位置越远离被控变量测量点而靠近控制阀，干扰对被控变量的影响越小，系统的质量则越高。 干扰通道有无纯滞后对质量无影响，不同的只是干扰对被控变量的影响向后推迟一个纯滞后时间τ0。 如何选择操纵变量 1）考虑工艺的合理性和可实现性； 2）控制通道静态放大倍数大于干扰通道静态放大倍数； 3）控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小，一般要求小于干扰通道时间常数。干扰动通道时间常数越大越好，阶数越高越好。 4）控制通道纯滞后越小越好。 控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响对控制系统的动态质量有何影响 比例度δ越小，系统灵敏度越高，余差越小。随着δ减小，系统的稳定性下降。 图1-42为一蒸汽加热设备，利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出。试问：影响物料出口温度的主要因素有哪些 如果要设计一温度控制系统，你认为被控变量与操纵变量应选谁为什么 如果物料在温度过低时会凝结，应如何选择控制阀的开闭形式及控制器的正反作用 答： 影响物料出口温度的因素主要有蒸汽的流量和温度、搅拌器的搅拌速度、物料的流量和入口温度。 被控变量应选择物料的出口温度，操纵变量应选择蒸汽流量。 物料的出口温度是工艺要求的直接质量指标，测试技术成熟、成本低，应当选作被控变量。 可选作操纵变量的因数有两个：蒸汽流量、物料流量。后者工艺不合理，因而只能选蒸
航空概论作业 第一章绪论 1、什么是航空？什么是航天？航空与航天有何联系？ 航空是指载人或不载人的飞行器在地球大气层中的航空活动。 航天是指载人或不载人的航天器在地球大气层之外的航行活动，又称空间飞行或宇宙航行。 航天不同于航空，航天器主要在宇宙空间以类似于自然天体的运动规律飞行。但航天器的发射和回收都要经过大气层，这就使航空航天之间产生了必然的联系。 2、飞行器是如何分类的？ 按照飞行器的飞行环境和工作方式的不同，可以把飞行器分为航空器、航天器及火箭和导弹三类。 3、航空器是怎样分类的？各类航空器又如何细分？ 根据产生升力的基本原理不同，可将航空器分为两类，即靠空气静浮力升空飞行的航空器（通常称为轻于同体积空气航空器，又称浮空器），以及靠与空气相对运动产生升力升空飞行的航空器（通常称为重于同体积空气的航空器）。轻于同体积空气的航天器包括气球和飞艇。 重于同体积空气的航天器包括固定翼和旋转翼两类，旋翼航空器包括直升机与旋翼机。 4、航天器是怎样分类的？各类航天器又如何细分？ 航天器分为无人航天器和载人航天器。根据是否环绕地球运行，无人
航天器可分为人造地球卫星和空间探测器。载人航天器可分为载人飞船、空间站（又称航天站）和航天飞机。 5、熟悉航空发展史上的第一次和重大历史事件发生的时间和地点。1783．11．21 法国的罗齐尔和达尔朗德乘蒙特哥菲兄弟发明的热气球第一次升上天空，开创了人类航空的新时代。1783．12．01 法国的查尔斯和罗伯特首次乘氢气球升空。1785．06．15 法国的罗齐尔和罗曼乘氢气和热气的混合气球在飞越时，气球着火爆炸，二人成为第一次航空事故的牺牲者。1852．09．24 法国的季裴制成第一艘软式飞艇。1900．07．02 德国的齐伯林“LZ-1号”硬式飞艇首次在上空试飞成功。1903．12．17 美国的发明的带动力装置的飞机第一次试飞成功，在五十九秒内飞行了二百六十米。1908．09．17 美国的塞普里金乘坐威尔伯．莱特驾驶的飞机坠落，成为第一次飞机事故的牺牲者，威尔伯．莱特身负重伤。1910．10．31 法国的费勃成功地解决了的起降问题，制成世界上第一架。1911．02．08 世界第一次运载航空邮件。法制“索默”双翼飞机携带6500封信由印度的阿拉哈巴特到达五英里外的奈尼。1915．05．31 德国的齐伯林“LZ-38号”飞艇首次夜袭伦敦，是世界上第一次空袭。1919．08．25 第一条由英国伦敦到法国巴黎的民用航线通航，所用的DH-16双翼机可载四名旅客。1923．06．26 美国的史密斯和里比德各驾驶一架DH-4B 双翼机，用输油胶管进行了世界上的第一次。1929．08．08－08．29 德国的“齐伯林伯爵号”飞艇环球飞行成功，航程31400公里，历时21天7小时26分钟。1937．05．06 世界上最大的飞艇，德国的“”
过程控制工程课后习题参考答案-前三章
过程控制工程 第一章单回路控制系统 1.1 何谓控制通道？何谓干扰通道？它们的特性对控制系统质量有什么影响？ 控制通道——是指操纵变量与被控变量之间的信号联系； 干扰通道——是指干扰作用与被控变量之间的信号联系。 （1）控制通道特性对系统控制质量的影响：（从K、T、τ三方面） 控制通道静态放大倍数越大，系统灵敏度越高，余差越小。但随着静态放大倍数的增大，系统的稳定性变差。 控制通道时间常数越大，经过的容量数越多，系统的工作频率越低，控制越不及时，过渡过程时间越长，系统的质量越低，但也不是越小越好，太小会使系统的稳定性下降，因此应该适当小一些。 控制通道纯滞后的存在不仅使系统控制不及时，使动态偏差增大，而且还还会使系统的稳定性降低。 （2）干扰通道特性对系统控制质量的影响：
（从K、T、τ三方面） 干扰通道放大倍数越大，系统的余差也越大，即控制质量越差。 干扰通道时间常数越大，阶数越高，或者说干扰进入系统的位置越远离被控变量测量点而靠近控制阀，干扰对被控变量的影响越小，系统的质量则越高。 干扰通道有无纯滞后对质量无影响，不同的只是干扰对被控变量的影响向后推迟一个 。 纯滞后时间τ 1.2 如何选择操纵变量？ 1）考虑工艺的合理性和可实现性； 2）控制通道静态放大倍数大于干扰通道静态放大倍数； 3）控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小，一般要求小于干扰通道 时间常数。干扰动通道时间常数越大 越好，阶数越高越好。 4）控制通道纯滞后越小越好。 1.3 控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响？对控制系统的动态质量有何影响？ 比例度δ越小，系统灵敏度越高，余差越小。
第一部分基础部分 一单项选择 1.C 2.D 3.B 4.B 5.D 6.C 7C 8A 9B 10C 11.B 12.C 13.C 14.B 15.D 16.B 1 7.C 1 8.C 1 9.A 20.B 21.A 22.D 23.B 24.D 25.D 26.D 27.D28.B 29.B 30.B 31.C 32.C 33.B 34.B 35.D 36.B 37.A 38.B 39.B 40.A 41.C 42.B 43.A 44.A 45.D 46.D 47.B 48.C 49.A 50.A 51.B 52.D 53.A 54.B 55.C 56.C 57.D 58.A 59.D 60.B 61.C 62.A 63.C 64.D 65.C 66.C 67.D 68.B 69.D 70.B 71.B 72.C 73.C 74.C 75.A 76.B 77.B 78.C 79.B 80.B 81.D 82.A 83.A 84.A 85.B 86.C 87.B 88.D 89.C 90.D 91.C 92.D 93.B 94.B 95.B 96.C 97.A 98.B 99.B 100.A 101.B 102.B 103.D 104.A 105.D 106.D 107.D 108.B 109.D 110.D 111.B 112.C 113.D 114.B 115.B 116.D 117.D 118.B 119.C 120.C 121.C 122.C 123.A 124.A 125.C 126.D 127.B 128.D 129.C 130.B 131.D 132.C 133.C 134.D 135.B 136.C 137.B 138.B 139.C 140.C 141.D 142.B 143.A 144.B 145.D 146.D 147.A 148.C 149.C 150.B 151.B 152.A 153.A 154.B 155.C 156.D 157.B 158.D 189.A 160.B 161.A 162.B 163.A 164.C 165.A 166.A 167.D 168.B 169.B 170.B
第1章思考题与习题 1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？ 解答： 1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富 3．控制多属慢过程参数控制 4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式 5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？ 解答： 过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。 组成：参照图1-1。 1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？ 解答： 分类方法说明： 按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。 通常分类： 1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统 （2）随动控制系统 （3）程序控制系统 2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统 （2）前馈控制系统 （3）前馈—反馈复合控制系统 1-5 什么是定值控制系统? 解答： 在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。
1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？ 解答： 被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。 被控对象的动态特性：。系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。 二者之间的关系： 1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性？ 解答： 稳态： 对于定值控制，当控制系统输入（设定值和扰动）不变时，整个系统若能达 到一种平衡状态，系统中各个组成环节暂不动作，它们的输出信号都处于相对静 止状态，这种状态称为稳态（或静态）。 动态： 从外部扰动出现、平衡状态遭到破坏、自动控制装置开始动作，到整个系统 又建立新的稳态（达到新的平衡）、调节过程结束的这一段时间，整个系统各个环节的状态和参数都处于变化的过程之中，这种状态称为动态。 在实际的生产过程中，被控过程常常受到各种振动的影响，不可能一直工作在稳态。只有将控制系统研究与分析的重点放在各个环节的动态特性，才能设计出良好的控制系统。 1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些？各自的定义是什么？ 解答： 单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。 衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n； 过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A； y与最终稳态值y（∞）之比的百分数σ； 超调量：第一个波峰值 1
航空概论复习题及参考答案 1、飞行器有哪几类？ 航空器、航天器、火箭和导弹三类。 2、发明重于空气的航空器关键的三个问题是什么？ 首先解决升力问题；然后解决稳定、操纵问题；最后解决动力问题。 3、如何划分地球大气层？各层有什么特点？ 以大气中温度随高度的分布为主要依据，可将大气分为对流层、平流层、中间层、电离层、散逸层五个层次。 对流层中温度随高度的增加而降低，该层集中了大气中全部大气质量的3/4和几乎全部的水汽，是天气变化最复杂的层次 平流层内水蒸气极少，通常没有雨云等天气现象。空气没有上下对流，我垂直方向的风，有稳定的水平方向的风。该层集中了大气中全部大气质量的1/4。 中间层随高度增加的增加，气温下降，铅垂方向有相当强烈的运动，空气非常稀薄，质量只占大气质量的1/3000。 电离层带有很强的导电性、能吸收反射和折射无线电波。某些频率的无线电波可以沿地球的曲面传递。 散逸层又称外大气层，位于热层之上地球最外层。 4、飞机的相对运动原理？ 当飞机静止大气中做水平等速V直线飞行时将在飞机的外表面上产生空气动力。又远方空气以同样的速度V流向静止不动的飞机，同样产生空气动力；显然这两种情况作用在飞机上的空气动力是一样的，即飞机相对运动原理。 5、流体状态参数？ 密度() 、温度（T）、压力（P） 6、来流马赫数，如何划分飞行速度？ 来流马赫数Ma=V/C（1227） 当Ma<=0.3 低速飞行 0.3
过程控制与自动化仪表课后作业详解 第一章 P15 2-1. （1）简述图1-6所示系统的工作原理，画出控制系统的方框图并写明每一方框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。 LT LC 1 Q 2 Q A 图1-6 控制系统流程图 答： 1）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Q 1（流量）来实现液位控制的作用。 2）框图如图1-7所示： 控控控LC 控控控 控控控控 A 控控控控LT _ 2() Q t () 1Q t () r t () e t () u t h 图1-7 控制系统框图 3）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Q 1 (t ) ；被控对象的输入输出为：操作变量Q 1 (t ) 、扰动量Q 2 (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。 2-3某化学反应过程规定操作温度为800℃，最大超调量小于或等于5％，要求设计的定值控制系统，在设定值作最大阶跃干扰时的过渡过程曲线如图所示。要求： 1）计算该系统的稳态误差、衰减比、最大超调量和过渡过程时间； 2）说明该系统是否满足工艺要求。 答： 1）稳态误差：e(∞)=810-800=10 衰减比：n=B 1/B 2=(850-810)/(820-810)=4 最大超调量：σ=(850-810)/810=4.9% 假设以系统输出稳定值的2%为标准，则810*2%=16.2，则 过渡过程时间：ts=17min
第1章绪论 1、什么是航空？什么是航天？航空与航天有何联系？ 航空是指载人或者不载人的飞行器在地球大气层中的航行活动。 航天是指载人或者不载人的航天器在地球大气层之外的航行活动，又称空间飞行或宇宙航行。 航天不同于航空，航天器主要在宇宙空间以类似于自然天体的运动规律飞行。但航天器的发射和回收都要经过大气层，这就使航空和航天之间产生了必然的联系。 2、飞行器是如何分类的？ 按照飞行器的飞行环境和工作方式的不同，可以把飞行器分为航空器、航天器及火箭和导弹三类。 3、航空器是怎样分类的？各类航空器又如何细分？ 根据产生升力的基本原理不同，可将航空器分为两类，即靠空气静浮力升空飞行的航空器（通常称为轻于同体积空气的航空器，又称浮空器），以及靠与空气相对运动产生升力升空飞行的航空器（通常称为重于同体积空气的航空器）。 （1）轻于同体积空气的航空器包括气球和飞艇。 （2）重于同体积空气的航空器包括固定翼航空器（包括飞机和滑翔机）、旋翼航空器（包括直升机和旋翼机）、扑翼机和倾转旋翼机。 4、航天器是怎样分类的？各类航天器又如何细分？ 航天器分为无人航天器和载人航天器。根据是否环绕地球运行，无人航天器可分为人造地球卫星（可分为科学卫星、应用卫星和技术试验卫星）和空间探测器（包括月球探测器、行星和行星际探测器）。载人航天器可分为载人飞船（包括卫星式载人飞船和登月式载人飞船）、空间站（又称航天站）和航天飞机。 5、熟悉航空发展史上的第一次和重大历史事件发生的时间和地点。 1810年，英国人G·凯利首先提出重于空气飞行器的基本飞行原理和飞机的结构布局，奠定了固定翼飞机和旋翼机的现代航空学理论基础。 在航空史上，对滑翔飞行贡献最大者当属德国的O·李林达尔。从1867年开始，他与弟弟研究鸟类滑翔飞行20多年，弄清楚了许多飞行相关的理论，这些理论奠定了现代空气动力学的基础。 美国的科学家S·P·兰利博士在许多科学领域都取得巨大成就，在世界科学界久负盛名。1896年兰利制造了一个动力飞机模型，飞行高度达150m，飞行时间近3个小时，这是历史上第一次重于空气的动力飞行器实现了稳定持续飞行，在世界航空史上具有重大意义。 19世纪末，美国人莱特兄弟在总结前人的经验教训基础上，建立了一个小风洞来测量气流吹到板上所产生的升力，还制造出三架滑翔机，进行上千次飞行试验，每次都详细记录升力、阻力和速度，并对纵向和横向操纵性进行反复修改完善。之后，他们设计制造出了一台功率为12马力、质量为77.2kg的活塞式汽油发动机，装在了第三台滑翔机上，用于驱动两副推进式螺旋桨，这就是“飞行者”1号。1903年12月17日，弟弟奥维尔·莱特，驾驶“飞行者”1号进行了首次试飞，飞行距离36m，留空时间12s，随着操纵技术的不断熟练，到最后一次由哥哥威尔伯·莱特飞行时，飞行距离达260m，留空时间59s。这是人类史上第一次持续而有控制的动力飞行，它使人类渴望飞向天空的梦想变为事实，开创了人类现代航空的新纪元。 6、战斗机是如何分代的？各代战斗机的典型技术特征是什么？ 1947年10月14日，美国X-1研究机首次突破了“声障”。随后出现了第一代超声速战斗机，典型机种有美国的F-86和苏联的米格-15、米格-19。其主要特征是高亚声速或低超声速、后掠翼、装带加力燃烧室的涡喷发动机、带航炮和火箭弹，后期装备第一代空空导弹和机载雷达。 20世纪50年代末和60年代初，一批两倍声速的战斗机相继出现，它们后来被称为第二代战斗机，代表机型有美国的F-104、F-4、F-5，苏联的米格-21、米格-23、米格-25、苏-17，法国的“幻影Ⅲ”等。第二代战斗机于20世纪60年代装备部队，普遍采用大推力新涡喷发动机、单脉冲雷达或单脉冲加连续波雷达，以航炮和第二代空空导弹为主要武器，最大平飞速度为M2一级，推重比较高，中、高空飞行性能比较好。 20世纪70年代开始，随着主动控制技术和推重比8一级的涡轮风扇发动机的应用，出现了具备高机动
不知道谁弄的 和我们要求的课后作业相似度很大，值得参考，另外答案准确度应该还行。 T1.6 （1）最大偏差A —被控变量偏离给定值的最大数值 （给定值为800） A=843-800=43 C 超调量B —第一个波峰值与新稳定值之差 B=843-808=35C 衰减比B1：B2 — 相邻两个波峰值之比 ( 843-808)/(815-808)=5 余差值 被控变量的新稳定值与给定值之偏差C=808-800=8C 振荡周期 过渡过程同向两个波峰间间隔时间为周期T=20-5=15min 工艺规定的操作温度为800±9） C ，表示给定值为800C ，余差为9C ,由（1）得出的最大偏差A=43C <50C ，余差C=8C <9C ，所以该系统满足要求。 T2.8 （1 ） （2）由图可知： ,22030250,30s T s 10%)10*196/()0196(/)]0()([ x y y k （阶跃扰动为稳态值的10%，即k=10） （P36）计算法：阶跃响应表达式)(/)()(0 y t y t y )(0)(10)2()( t t e t T t y （1.1）
选取t1=140s,t2=250s 对应)2(),1(0 0t t h h ，其中t2>t1> 由式（1.1）可得e h T t t ) 21(01)1( ，e h T t t )22(01)2( 取自然对数并联立求解，得)] 2(1ln[)]1(1ln[1200t t t t T h h ； （1.2) )] 2(1ln[)]1(1ln[)] 2(1ln[1)]1(1ln[20000t t t t t t h h h h (1.3) 为计算方便，选取632.0)2(,39.0)1(00 t t h h 代入式（1.2）和（1.3）则 T=2（t2-t1)=s 220)140250(2 ; s t t 302501402212 ; 10%)10*196/()0196(/)]0()([ x y y k 。 T3.9 (1)影响物料出口温度的主要因素有：蒸汽压力、流量，冷物料温度、压力、流量。 (2)被控参数选热物料的出口温度，因为它直接决定着产品的质量；调节参数选蒸汽流量，因为它可以控制。 (3)从工艺安全和经济性的角度考虑，应该保证在系统发生故障时，调节阀处于闭合状态，避免因换热器温度过高而发生损坏和不必要的浪费。所以选择气开式。 (4) 被控参数为热物料的出口温度，因此调节规律选择PID 。温度变送器Km 为"+"；调节阀为气开，即Kv 为"+"；对于被控对象，当阀门开度增大时，热物料的出口温度升高，即K0为"+"。由于组成系统的各个环节的静态系数相乘为"+"，所以调节器的Kp 为"+"，即为反作用。 (5) T3.10 大修后变送器的量程由500℃变为300-200=100℃，变送器的放大倍数将发生变化，从而导致广义对象特性放大倍数发生变化： 032.005004200 K ，00516.0200 300420'K K 系统的过渡过程将会发生变化，系统可能不稳定，此时，应该减小PID 调节器的比例放大系数，使p p K K 51' ，以
第1章绪论思考题与习题 1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？ 解答： 1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富 3．控制多属慢过程参数控制 4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式 5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？ 解答： 过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。 组成：控制器，被控对象，执行机构，检测变送装置。 1-3简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动（干扰）量、设定（给定）值和偏差的含义？ 解答： 被控对象自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。 被控变量被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。 操纵变量受控制器操纵的，用以克服扰动的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。扰动量除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。 设定值被控变量的预定值。 偏差被控变量的设定值与实际值之差。 1-4按照设定值的不同形式, 过程控制系统可分为哪几类？ 解答： 按照设定值的不同形式又可分为: 1．定值控制系统定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统.定值控制系统的作用是克服扰动对被控变量的影响,使被控变量最终回到设定值或其附近.以后无特殊说明控制系统均指定值控制系统而言. 2.随动控制系统随动控制系统的设定值是不断变化的.随动控制系统的作用是使被控变量能够尽快地,准确无误地跟踪设定值的变化而变化 3.程序控制系统程序控制系统的设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即设定值按一定的时间程序变化。 1-5 什么是定值控制系统? 解答： 在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。 1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？为什么说研究控制系统的动态比其静态更有意义？ 解答： 被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。 被控对象的动态特性：。系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。 在自动化工作中，了解、研究控制系统动态比其静态更为重要。因为在生产过程中，干扰是客观存在的，是不可避免的。在扰动引起系统变动后，就需要通过控制装置不断地施加控制作用去消除干扰作用的影响，使被控变量保持在工艺生产所规定的技术指标上，以满足过程控制的要求。一个正常工作的自动控制系统，时时刻刻都受到扰动的频繁作用，总是处在一种频
练习题 一、填空题 1．定比值控制系统包括：（开环比值控制系统）、（单闭环比值控制系统）和（双闭环比值控制系统）。 2．控制阀的开闭形式有（气开）和（气关）。 3．对于对象容量滞后大和干扰较多时，可引入辅助变量构成（串级）控制系统，使等效对象时间常数（减少），提高串级控制系统的工作频率。 4．测量滞后包括测量环节的（容量滞后）和信号测量过程的（纯滞后）。 5．锅炉汽包水位常用控制方案为：（单冲量水位控制系统）、（双冲量控制系统）、（三冲量控制系统）。 6．泵可分为（容积式）和（离心式）两类，其控制方案主要有：（出口直接节流）、（调节泵的转速）、（调节旁路流量）。 7．精馏塔的控制目标是，在保证产品质量合格的前提下，使塔的总收益最大或总成本最小。具体对一个精馏塔来说，需从四个方面考虑，设置必要的控制系统，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（约束条件控制）和（质量控制）。 1. 前馈控制系统的主要结构形式包括：单纯的前馈控制系统、（前馈反馈控制系统）和（多变量前馈控制系统）。 2. 反馈控制系统是具有被控变量负反馈的闭环回路，它是按着（偏差）进行控制的；前馈控制系统是按（扰动）进行的开环控制系统。 3. 选择性控制系统的类型包括：（开关型）、（连续型）和（混合型）。 4. 常用控制阀的特性为（线性）、（快开）、（对数）、和（抛物线）特性。 5. 阀位控制系统就是在综合考虑操纵变量的（快速性）、（经济性）、（合理性）、和（有效性）基础上发展起来的一种控制系统。 6. 压缩机的控制方案主要有：（调速）、（旁路）和节流。 7. 化学反应器在石油、化工生产中占有很重要的地位，对它的控制一般有四个方面， 分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（质量控制）和（约束条件控制）。 二、简答题 1．说明生产过程中软保护措施与硬保护措施的区别。 答：所谓生产的软保护措施，就是当生产短期内处于不正常情况时，无须像硬保护措施那样硬性使设备停车，而是通过一个特定设计的自动选择性控制系统，以适当改变控制方式来达到自动保护生产的目的。这样就可以减少由于停车而带来的巨大经济损失。而硬保护措施将使得生产设备停车。 2．前馈控制主要应用在什么场合？ 答：前馈控制主要用于下列场合： (1)干扰幅值大而频繁，对被控变量影响剧烈，单纯反馈控制达不到要求时； (2)主要干扰是可测不可控的变量； (3)对象的控制通道滞后大，反馈控制不及时，控制质量差时，可采用前馈一反馈控制系统，以提高控制质量。 3．怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律? 答：串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量，对主变量要求较高，一般不允
《过程控制系统》思考题 一． 1．什么叫串级控制系统？绘制其结构方框图。 串级控制系统是由两个控制器的串接组成，一个控制器的输出做为另一个控制器的设定值，两个控制器有各自独立的测量输入，有一个控制器的给定由外部设定。 2．与单回路控制系统相比，串级控制系统有哪些主要特点？ 多了一个副回路，形成双闭环。特点：主控制器输出改变副控制器的设定值，故副回路构成的是随动系统，设定值是变化的。在串级控制系统中，由于引入了一个副回路，不仅能及早克服进入副回路的扰动，而且又能改善过程特性。副调节器具有“粗调”的作用，主调节器具有“细调”的作用，从而使其控制品质得到进一步提高。 3．为什么说串级控制系统由于存在一个副回路而具有较强的抑制扰动的能力？ ①副回路的快速作用，对于进入副回路的干扰快速地克服，减小了干扰对主变量的影响； ②引入副回路，改善了副对象的特性(减小副对象的相位滞后)，提高
了主回路的响应速度，提高了干扰的抑制能力； ③副回路可以按照主回路的要求对副变量进行精确控制； ④串级系统提高了控制系统的鲁棒性。 4．串级控制系统在副参数的选择和副回路的设计中应遵循哪些主要原则？ ①将主要干扰包括在副回路； ②副回路尽量包含多的干扰； ③为保证副回路的快速响应，副对象的滞后不能太长； ④为提高系统的鲁棒性，将具有非线性时变部分包含于副对象中； ⑤需要对流量实现精确的跟踪时，将流量选为副对象。 5．串级控制系统通常可用在哪些场合？ * 应用于容量滞后较大的过程 * 应用于纯时延较大的过程 * 应用于扰动变化激烈而且幅度大的过程 * 应用于参数互相关联的过程 * 应用于非线性过程 6．前馈控制与反馈控制各有什么特点？绘制前馈控制系统结构方框图。 前馈：基于扰动来消除扰动对被控量 的影响； 动作“及时” ；