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过程控制与自动化仪表(第3版) 第4章 思考题与习题

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过程控制与自动化仪表第三版课后答案

过程控制与自动化仪表第三版课后答案
答：
体积流量是以体积表示的瞬时流量。质量流量是以质量表示的瞬时流量。瞬时流量和累积流量可以用体积表示，也可以用重量或质量表示。
瞬时流量：单位时间内流过工艺管道某截面积的流体数量。
累积流量：某一段时间内流过工艺管道某截面积的流体总量。
（12）某被测温度信号在40~80℃范围内变化，工艺要求测量误差不超过±1％，现有两台测温仪表，精度等级均为0.5级，其中一台仪表的测量范围为0~100℃，另一台仪表的测量范围为0~200℃，试问：这两台仪表能否满足上述测量要求?
答：
由题可得：被测信号为12毫伏。
（7）智能温度变送器有哪些特点？简述TT302温度变送器的工作原理。
答：
1）智能温度变送器特点为：
a）通用性强；
b）使用灵活；
c）多种补偿校正功能；
d）控制功能；
e）通信功能；
f）自诊断功能；
2)TT302温度变送器的工作原理：
a)在结构上，它由输入模板、主电路模板和显示器三部分组成。其中，输入模板由多路转换器（MUX）、信号调理电路、A/D转换器和隔离部分组成。主板由微处理器系统、通信控制器、信号整形电路、本机调整和电源等组成，它是变送器的核心部件。显示器为液晶式微功耗数字显示器，可显示四位半数字和五位字母。
（9）两个流量控制系统如图1-4所示。试分别说明它们是属于什么系统？并画出各自的系统框图。
图1-4两个流量控制回路示意图
答：
系统1是前馈控制系统，系统2是反馈控制系统。系统框图如图1-5如下：
系统1系统2
图1-5两个流量控制回路方框图
（10）只要是防爆仪表就可以用于有爆炸危险的场所吗？为什么？
答：
1）不是这样。
2）传感器的基本构成：通常是由敏感元件、转换元件、电源及信号调理/转换电路组成。

过程控制与自动化仪表第三版课后答案

过程控制与自动化仪表第三版课后答案
b）具有温度、静压补偿功能，以保证仪表精度；
c）具有数字、模拟两种输出方式，能够实现双向数据通信；
d）具有数字微调、数字阻尼、通信报警、工程单位换算和有关信息的存储等功能。
2）硬件构成分为6部分：传感器部分，A/D转换器，CPU，HART通信部分，数/模转换及电压调整电路，监控电路。
（9）温度变送器接受直流毫伏信号、热电偶信号和热电阻信号时有哪些不同？
（2）什么是仪表的信号制？通常，现场与控制室仪表之间采用直流电流信号、控制室内部仪表之间采用直流电压信号，这是为什么？
答：
1）仪表的信号制是指在成套系列仪表中，各个仪表的输入/输出信号均采用某种统一的标准形式，使各个仪表间的任意连接成为可能。
2）通常，现场与控制室仪表之间采用直流电流信号：因为直流比交流干扰少、直流信号对负载的要求简单，而且电流比电压更利于远传信息。
振荡频率 ：过渡过程中相邻两同向波峰（或波谷）之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率；
上升时间 ：系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时间；
峰值时间 ：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。
（6）误差积分指标有什么缺点？怎样运用才较合理？
答：
误差积分指标存在的缺点是不能保证控制系统具有合适的衰减率。因此，通常先确定衰减率，然后再考虑使某种误差积分为最小。
2）比如对安全火花型防爆仪表，还有安全等级方面的考虑等。
（11）构成安全火花型防爆控制系统的仪表都是安全火花型的吗？为什么？
答：
1）是的。
2）因为安全火花型防爆系统必备条件之一为：现场仪表必须设计成安全火花型。
2
（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。

过程控制与自动化仪表第三版课后答案

过程控制与自动化仪表第三版课后答案
3
（1）举出你所见到的过程控制系统的实例，并指明其被控过程、被控参数、控制参数（或控制介质）、干扰作用，画出其控制流程图和系统方框图。
略
（2）试举你所见到的前馈-反馈复合控制系统的实例，画出其控制流程图和系统方框图。
略
第
1
（1）简述过程参数检测在过程控制中的重要意义以及传感器的基本构成。
答：
1）过程控制通常是对生产过程中的温度、压力、流量、成分等工艺参数进行控制，使其保持为定值或按一定规律变化，以确保产品质量的生产安全，并使生产过程按最优化目标进行。要想对过程参数实行有效的控制，首先要对他们进行有效的检测，而如何实现有效的检测，则是有检测仪表来完成。检测仪表是过程控制系统的重要组成部分，系统的控制精度首先取决与检测仪表的精度。检测仪表的基本特性和各项性能指标又是衡量检测精度的基本要素。
（2-1）
相对误差：相对误差一般用百分数给出，记为 ，如式（2-2）所示：
（2-2）
引用误差：引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法。它是相对仪表满量程的一种误差，一般也用百分数表示，记为 ，如式（2-3）所示：
（2-3）
式中， 仪表测量范围的上限值； 仪表测量范围的下限值。
基本误差：基本误差是指仪表在国家规定的标准条件下使用时所出现的误差。
（2）什么是仪表的信号制？通常，现场与控制室仪表之间采用直流电流信号、控制室内部仪表之间采用直流电压信号，这是为什么？
答：
1）仪表的信号制是指在成套系列仪表中，各个仪表的输入/输出信号均采用某种统一的标准形式，使各个仪表间的任意连接成为可能。
2）通常，现场与控制室仪表之间采用直流电流信号：因为直流比交流干扰少、直流信号对负载的要求简单，而且电流比电压更利于远传信息。

《过程控制与自动化仪表》习题答案

《过程控制与自动化仪表》习题答案

第1章（P15）1、基本练习题（1）简述过程控制的特点。

Q：1）系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成；2）被控过程复杂多样，通用控制系统难以设计；3）控制方案丰富多彩，控制要求越来越高；4）控制过程大多属于慢变过程与参量控制；5）定值控制是过程控制的主要形式。

（2）什么是过程控制系统？试用框图表示其一般组成。

Q：1）过程控制是生产过程自动化的简称。

它泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，是自动化技术的重要组成部分。

过程控制通常是对生产过程中的温度、压力、流量、液位、成分和物性等工艺参数进行控制，使其保持为定值或按一定规律变化，以确保产品质量和生产安全，并使生产过程按最优化目标自动进行。

2）组成框图：（3）)单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？Q：各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。

1）模拟仪表的信号：气动0.02~0.1MPa、电动Ⅲ型：4~20mADC或1~5V DC。

2）数字式仪表的信号：无统一标准。

（4）试将图1-2加热炉控制系统流程图用框图表示。

Q：是串级控制系统。

方块图：（5）过程控制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？Q：1）最大偏差、超调量、衰减比、余差、调节时间、峰值时间、振荡周期和频率。

2）略（8）通常过程控制系统可分为哪几种类型？试举例说明。

Q：1）按结构不同，分为反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈复合控制系统；按设定值不同，分为定值控制系统、随动控制系统、顺序控制系统。

2）略（10）只要是防爆仪表就可以用于有爆炸危险的场所吗？为什么？Q：1）不是这样。

2）比如对安全火花型防爆仪表，还有安全等级方面的考虑等。

（11）构成安全火花型防爆系统的仪表都是安全火花型的吗？为什么？Q：1）是。

2）这是构成安全火花型防爆系统的一个条件。

2、综合练习题（1）简述图1-11所示系统的工作原理，画出控制系统的框图并写明每一框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。

过程控制与自动化仪表 第三版 课后答案

过程控制与自动化仪表 第三版 课后答案

第1章思考题与习题1．基本练习题（1）简述过程控制的特点。

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（2）什么是过程控制系统？试用方框图表示其一般组成。

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。

过程控制系统的一般性框图如图1-1所示：图1-1 过程控制系统的一般性框图（3）单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？答：各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。

1）模拟仪表的信号：气动0.02 ~0.1MPa；电动Ⅲ型：4~20mADC或1~5V DC。

2）数字式仪表的信号：无统一标准。

（4）试将图1-2加热炉控制系统流程图用方框图表示。

答：加热炉控制系统流程图的方框图如图1-3所示：图1-2 加热炉过程控制系统流程图1-3 加热炉过程控制系统流程方框图（5）过程控制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？ 答：1）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。

2）各自定义为：衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n ；超调量：第一个波峰值1y 与最终稳态值y （∞）之比的百分数：1100%()y y σ=⨯∞ 最大动态偏差A ：在设定值阶跃响应中，系统过渡过程的第一个峰值超出稳态值的幅度；静差，也称残余偏差C ： 过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态值y （∞）与设定值之间的偏差C 称为残余偏差，简称残差；调节时间s t ：系统从受干扰开始到被控量进入新的稳态值的5%±（2%±）范围内所需要的时间；振荡频率n ω：过渡过程中相邻两同向波峰（或波谷）之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率；上升时间p t ：系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时间； 峰值时间p t ：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。

过程控制与自动化仪表第三版课后答案

过程控制与自动化仪表第三版课后答案
答：
体积流量是以体积表示的瞬时流量。质量流量是以质量表示的瞬时流量。瞬时流量和累积流量可以用体积表示，也可以用重量或质量表示。
瞬时流量：单位时间内流过工艺管道某截面积的流体数量。
累积流量：某一段时间内流过工艺管道某截面积的流体总量。
（12）某被测温度信号在40~80℃范围内变化，工艺要求测量误差不超过±1％，现有两台测温仪表，精度等级均为0.5级，其中一台仪表的测量范围为0~100℃，另一台仪表的测量范围为0~200℃，试问：这两台仪表能否满足上述测量要求?
b）具有温度、静压补偿功能，以保证仪表精度；
c）具有数字、模拟两种输出方式，能够实现双向数据通信；
d）具有数字微调、数字阻尼、通信报警、工程单位换算和有关信息的存储等功能。
2）硬件构成分为6部分：传感器部分，A/D转换器，CPU，HART通信部分，数/模转换及电压调整电路，监控电路。
（9）温度变送器接受直流毫伏信号、热电偶信号和热电阻信号时有哪些不同？
b）软件分为系统程序和功能模块两大部分。系统程序使变送器各硬件电路能正常工作并实现所规定的功能，同时完成各部分之间的管理；功能模块提供了各种功能，用户可以通过选择以实现所需要的功能。
（8）1151智能式差压变送器有哪些特点？它的硬件构成有哪几部分？
答：
1）1151智能式差压变送器具有如下特点：
a）测量精度高，基本误差仅为±0.1％，而且性能稳定、可靠；
答：
由题可得：这两台仪表均不能满足上述测量要求。
（13）热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？其补偿方法常采用哪几种？
3.前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够使被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。

过程控制仪表课后答案第4章

过程控制仪表课后答案第4章

思考与练习题参考答案第4章执行器（1）执行器在过程控制中起什么作用？常用的电动执行器与气动执行器有何特点？答：执行器是过程控制系统中一个重要的组成部分，它的作用是接受来自控制器输出的控制信号，并转换成直线位移或角位移来改变调节阀的流通面积，以改变被控参数的流量，控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现对过程参数的自动控制，使生产过程满足预定的要求。

电动执行器能源取用方便，动作灵敏，信号传输速度快，适合于远距离的信号传送，便于和电子计算机配合使用。

但电动执行器一般来说不适用于防火防爆的场合，而且结构复杂，价格贵。

气动执行器是以压缩空气作为动力能源的执行器，具有结构简单、动作可靠、性能稳定、输出力大、成本较低、安装维修方便和防火防爆等优点，在过程控制中获得最广泛的应用。

但气动执行器有滞后大、不适于远传的缺点，为了克服此缺点，可采用电/气转换器或阀门定位器，使传送信号为电信号，现场操作为气动，这是电/气结合的一种形式，也是今后发展的方向。

（2）执行器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：执行器由执行机构和调节机构（又称为调节阀）两个部分组成执行机构是执行器的推动装置，它根据控制信号的大小，产生相应的推力，推动调节机构动作。

调节机构是执行器的调节部分，在执行机构推力的作用下，调节机构产生一定的位移或转角，直接调节流体的流量。

（3）简述电动执行器的构成原理，伺服电机的转向和位置与输入信号有什么关系？答：电动执行机构由伺服放大器和执行机构两部分组成。

伺服放大器是由前置磁放大器、触发器，可控硅主回路及电源等部分组成。

执行机构又包括两相伺服电动机、减速器和位置发送器。

伺服放大器综合输入信号和反馈信号，并将该结果信号加以放大，使之有足够大的功率来控制伺服电动机的转动。

根据综合后结果信号的极性，放大器应输出相应极性的信号，以控制电动机的正、反运转前置级磁放大器是一个增益很高的放大器，来自控制器的输入信号和位置反馈信号在磁放大器中进行比较，当两者不相等时，放大器把偏差信号进行放大，根据输入信号与反馈相减后偏差的正负，放大器输出电压，控制两个晶体管触发电路中一个工作，一个截止。

过程控制与自动化仪表第三课后答案

过程控制与自动化仪表第三课后答案

第1章思考题与习题1．基本练习题（1）简述过程控制的特点。

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（2）什么是过程控制系统？试用方框图表示其一般组成。

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。

过程控制系统的一般性框图如图1-1所示：控制器r(t)执行器被控过程检测变送装置y(t)_f(t)e(t)u(t)q(t)z(t)图1-1 过程控制系统的一般性框图（3）单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？答：各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。

1）模拟仪表的信号：气动0.02 ~0.1MPa ；电动Ⅲ型：4~20mADC 或1~5V DC 。

2）数字式仪表的信号：无统一标准。

（4）试将图1-2加热炉控制系统流程图用方框图表示。

答：加热炉控制系统流程图的方框图如图1-3所示：ACAT燃油PTPCTCTT引风机烟气热油入口热油出口火嘴图1-2 加热炉过程控制系统流程TCPC给定值阀管道加热炉热油出口温度PT燃油压力_TT_干扰2干扰1图1-3 加热炉过程控制系统流程方框图（5）过程控制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？答：1）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。

2）各自定义为：衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n ；超调量：第一个波峰值1y 与最终稳态值y （）之比的百分数：1100%()y y 最大动态偏差A ：在设定值阶跃响应中，系统过渡过程的第一个峰值超出稳态值的幅度；静差，也称残余偏差C ：过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态值y （）与设定值之间的偏差C 称为残余偏差，简称残差；调节时间s t ：系统从受干扰开始到被控量进入新的稳态值的5%（2%）范围内所需要的时间；振荡频率：过渡过程中相邻两同向波峰（或波谷）之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期，其倒n数称为振荡频率；t：系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时间；上升时间pt：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。

过程控制系统与仪表课后习题答案完整版

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第1章思考题及习题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，有模拟控制系统及数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统及计算机控制系统；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，有单回路及多回路控制系统、开环及闭环控制系统；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及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，被控参数及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及动态的含义。

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）。

过程控制与自动化仪表第三版课后答案

过程控制与自动化仪表第三版课后答案
（2）什么是仪表的信号制？通常，现场与控制室仪表之间采用直流电流信号、控制室内部仪表之间采用直流电压信号，这是为什么？
答：
1）仪表的信号制是指在成套系列仪表中，各个仪表的输入/输出信号均采用某种统一的标准形式，使各个仪表间的任意连接成为可能。
2）通常，现场与控制室仪表之间采用直流电流信号：因为直流比交流干扰少、直流信号对负载的要求简单，而且电流比电压更利于远传信息。
超调量：第一个波峰值 与最终稳态值y（ ）之比的百分数：
最大动态偏差A：在设定值阶跃响应中，系统过渡过程的第一个峰值超出稳态值的幅度；
静差，也称残余偏差C： 过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态值y（ ）与设定值之间的偏差C称为残余偏差，简称残差；
调节时间 ：系统从受干扰开始到被控量进入新的稳态值的 （ ）范围内所需要的时间；
第
1
（1）简述过程控制的特点。
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
（2）什么是过程控制系统？试用方框图表示其一般组成。
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。
b）软件分为系统程序和功能模块两大部分。系统程序使变送器各硬件电路能正常工作并实现所规定的功能，同时完成各部分之间的管理；功能模块提供了各种功能，用户可以通过选择以实现所需要的功能。
（8）1151智能式差压变送器有哪些特点？它的硬件构成有哪几部分？
答：
1）1151智能式差压变送器具有如下特点：
a）测量精度高，基本误差仅为±0.1％，而且性能稳定、可靠；

过程控制仪表与控制系统课后习题答案(林德杰)2

过程控制仪表与控制系统课后习题答案(林德杰)2

lxc第一章思考题与习题1－2 图1.6为温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。

解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体并释放出热量。

当电石加入时，内部温度上升，温度检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。

系统框图如下：被控过程：乙炔发生器被控参数：乙炔发生器内温度控制参数：冷水流量1－3 常用过程控制系统可分为哪几类?答：过程控制系统主要分为三类：1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。

它是最常用、最基本的过程控制系统。

2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。

由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。

由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。

3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。

3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容？它们的定义是什么？哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？答：1. 余差(静态偏差）e：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)与给定值c 之差。

它是一个静态指标，对定值控制系统。

希望余差越小越好。

2. 衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即：n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。

衡量系统稳定性也可以用衰减率φ4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。

过程控制仪表及控制系统课后习题答案(林德杰) 2

过程控制仪表及控制系统课后习题答案(林德杰) 2

lxc第一章思考题与习题1－2 图1.6为温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数.解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体并释放出热量.当电石加入时，内部温度上升，温度检测器检测温度变化与给定值比较,偏差信号送到控制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。

系统框图如下：被控过程：乙炔发生器被控参数：乙炔发生器内温度控制参数：冷水流量1－3 常用过程控制系统可分为哪几类？答：过程控制系统主要分为三类:1. 反馈控制系统:反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。

它是最常用、最基本的过程控制系统.2．前馈控制系统:前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。

由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。

由于是开环系统，无法检查控制效果,故不能单独应用。

3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。

3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容？它们的定义是什么?哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？答：1. 余差（静态偏差）e:余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y（∞)与给定值c 之差。

它是一个静态指标，对定值控制系统.希望余差越小越好.2. 衰减比n ：衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即:n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的,是等幅振荡;n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的. 衡量系统稳定性也可以用衰减率φ4．最大偏差A:对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差,它衡量被控参数偏离给定值的程度。

过程控制与自动化仪表第三版课后答案

过程控制与自动化仪表第三版课后答案
（3）单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？
答：
各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。
1）模拟仪表的信号：气动0.02~0.1MPa；电动Ⅲ型：4~20mADC或1~5V DC。
2）数字式仪表的信号：无统一标准。
（4）试将图1-2加热炉控制系统流程图用方框图表示。
答：
加热炉控制系统流程图的方框图如图1-3所示：
答：
由题可得：被测信号为12毫伏。
（7）智能温度变送器有哪些特点？简述TT302温度变送器的工作原理。
答：
1）智能温度变送器特点为：
a）通用性强；
b）使用灵活；
c）多种补偿校正功能；
d）控制功能；
e）通信功能；
f）自诊断功能；
2)TT302温度变送器的工作原理：
a)在结构上，它由输入模板、主电路模板和显示器三部分组成。其中，输入模板由多路转换器（MUX）、信号调理电路、A/D转换器和隔离部分组成。主板由微处理器系统、通信控制器、信号整形电路、本机调整和电源等组成，它是变送器的核心部件。显示器为液晶式微功耗数字显示器，可显示四位半数字和五位字母。
答：
直流毫伏信号与热电偶信号的两点区别是输入信号由直流毫伏信号变为热电偶的热电动势信号，该信号会随热电偶冷端温度的变化而变化，因而需要对其进行矫正，其矫正电压由铜电阻变化的阻值来提供。而热电阻信号由于其他不同：它用三限制接入电路取代了冷端温度补偿电路。对铂电阻测温进行了非线性校正。非线性校正不是采用折线拟合方法而是采用正反馈方法。
（2-1）
相对误差：相对误差一般用百分数给出，记为 ，如式（2-2）所示：
（2-2）
引用误差：引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法。它是相对仪表满量程的一种误差，一般也用百分数表示，记为 ，如式（2-3）所示：

过程控制与自动化仪表第三版课后答案

过程控制与自动化仪表第三版课后答案
过程控制系统的一般性框图如图1-1所示：
图1-1过程控制系统的一般性框图
（3）单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？
答：
各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。
1）模拟仪表的信号：气动0.02~0.1MPa；电动Ⅲ型：4~20mADC或1~5V DC。
2）数字式仪表的信号：无统一标准。
（4）试将图1-2加热炉控制系统流程图用方框图表示。
控制室内部仪表之间采用直流电压信号：因为任何一个仪表拆离信号回路都不会影响其他仪表的运行，同时，各个仪表具有公共接地点，可以共用一个直流电源。
（3）某化学反应过程规定操作温度为80±5℃，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1-8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；
振荡频率 ：过渡过程中相邻两同向波峰（或波谷）之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率；
上升时间 ：系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时间；
峰值时间 ：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。
（6）误差积分指标有什么缺点？怎样运用才较合理？
答：
误差积分指标存在的缺点是不能保证控制系统具有合适的衰减率。因此，通常先确定衰减率，然后再考虑使某种误差积分为最小。
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Q1（流量）来实现液位控制的作用。
2）框图如图1-7所示：
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。

《自动化仪表及过程控制习题及思考题》

《自动化仪表及过程控制习题及思考题》

《⾃动化仪表及过程控制习题及思考题》《⾃动化仪表与过程控制》习题及思考题习题⼀1、设有⼀温度测量仪表，量程为0o c~1100 o c ，精度为0.5级，试求该仪表允许的最⼤绝对误差、分格值的下限值和灵敏限的上限值？max0max 100% 5.51100C δ?=→∴?=± ，故分格值的下限值为：05.5C ; 灵敏度的上限值为：02.75C2、为什么热电偶测温时要进⾏冷端温度补偿？如何进⾏补偿？（1）使⽤热电偶时需要进⾏冷端温度补偿的原因是：保证热电势E 仅为⼯作端温度T的单值函数；（2）常⽤的⽅法是：查表修正法、冰浴法和⾃动补偿法。

3、⽤热电偶测温时，为什么要⽤补偿导线？补偿导线能起冷端温度补偿的作⽤吗？（1）补偿导线起迁移冷端的作⽤，即把冷端移动到便于进⾏冷端温度补偿的地⽅；同时由于电极材料太贵，应⽤补偿导线可以降低成本；（2）补偿导线不能起冷端温度补偿的作⽤。

4、⽤镍铬-镍硅（分度号：K ）热电偶⼯作时，冷端温度T 0=30 o c ，测得热电偶的电势：E （T ，T 0）=39.29mv ，求被测介质的实际温度？000(,0)(,30)(30,0)39.29 1.240.49E T C E T C E C C m v m v m v =+=+=故查镍铬-镍硅分度表，知实际温度为：0980.C5、热电偶冷端温度补偿桥路如下图所⽰。

已知120.5I I mA ==，热电偶为镍铬-铜镍热电偶。

试求补偿电阻cu R 在基准温度0020T c =时的阻值。

i00020(,0) 1.19229.80.0040.520E T C R I T α===Ω??00(1)29.8(10.00420)32.184cu R R T α∴=+=?+?=Ω习题⼆1、已知铂铑-铂、铜-康铜热电偶具有下图所⽰温度特性，其中1234K K K K <<<，试设计⼀个⾮线性反馈电路，并简述其⼯作原理。

过程控制及仪表(邵裕森版)答案

过程控制及仪表(邵裕森版)答案

y 3.87 3.98 4.07 4.14 4.19 4.22 4.24 4.25 4.26 4.26
由 y(t)的数据得出,曲线 y(t)形状为 S 形，可能是一阶时延环节或二阶环节。
试用二阶环节验证：
由
得
因为 下面求 、 、
，确认此环节为二阶
解之得： 传递函数为：
11.解二：脉冲响应曲线 由阶跃响应曲线 、
第一个阶段。50 年代前后，过程控制开始得到发展。一些工厂企业实现了仪表化和局 部自动化。者是过程控制发展的第一个阶段。其主要特点是：检测和控制仪表普遍采用基 地式仪表和部分单元组合仪表（多数是启动仪表）；过程控制系统结构大多数是单输入、 单输出系统；被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数；控制的目的是保持这些 参数稳定，消除或者减少对生产过程的主要扰动；过程控制的理论是以频率法和根轨迹法 为主题的经典控制理论，主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题。
第三个阶段。70 年代以来，随着现代工业生产的迅猛发展，仪表与硬件的开发，微型 计算机的开发应用，使生产过程自动化的发展达到一个新的水平。其主要特点：对全工厂 或整个工艺流程的集中控制、应用计算机系统进行多参数综合控制，或者用多台计算机对 生产过程进行控制和经营管理。过程控制发展到现代过程控制的新阶段。在新型的自动化 技术工具方面，开始采用以微处理器为核心的智能单元组合仪表（包括可编程序调节 器）；在测量变送器方面，较为突出的是成分在线检测与数据处理（如气相色普和液相色 普与质普等）的应用日益广泛；在模拟式调节仪表方面，不仅Ⅲ型仪表产品品质增加，可 靠性能提高，而且本质安全防爆（电动），适应了各种复杂控制系统要求。70 年代中期， DCS 问世，从此工业生产过程自动化进入一个新的时代。在过程控制理论方面，智能控制 与优化。 3．什么是过程控制系统？试述其组成。

过程控制与自动化仪表 第三版 课后答案

过程控制与自动化仪表 第三版 课后答案

资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载过程控制与自动化仪表第三版课后答案地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容第1章思考题与习题1．基本练习题（1）简述过程控制的特点。

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（2）什么是过程控制系统？试用方框图表示其一般组成。

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。

过程控制系统的一般性框图如图1-1所示：图1-1 过程控制系统的一般性框图（3）单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？答：各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。

1）模拟仪表的信号：气动0.02 ~0.1MPa；电动Ⅲ型：4~20mADC或1~5V DC。

2）数字式仪表的信号：无统一标准。

（4）试将图1-2加热炉控制系统流程图用方框图表示。

答：加热炉控制系统流程图的方框图如图1-3所示：图1-2 加热炉过程控制系统流程图1-3 加热炉过程控制系统流程方框图（5）过程控制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？答：1）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。

2）各自定义为：衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n；超调量：第一个波峰值与最终稳态值y（）之比的百分数：最大动态偏差A：在设定值阶跃响应中，系统过渡过程的第一个峰值超出稳态值的幅度；静差，也称残余偏差C：过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态值y （）与设定值之间的偏差C称为残余偏差，简称残差；调节时间：系统从受干扰开始到被控量进入新的稳态值的（）范围内所需要的时间；振荡频率：过渡过程中相邻两同向波峰（或波谷）之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率；上升时间：系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时间；峰值时间：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。

过程控制与自动化仪表第三版课后答案

过程控制与自动化仪表第三版课后答案
附加误差附加误差是指仪表的使用条件偏离了规定的标准条件所出现的误差。
3)仪表的精度与最大引用误差直接有关。
（3）某台测温仪表测量的上下限为500℃~1000℃，它的最大绝对误差为±2℃，试确定该仪表的精度等级；
答：
根据题意可知：最大绝对误差为±2℃
则精度等表测量的上下限为100℃~1000℃，工艺要求该仪表指示值的误差不得超过±2℃，应选精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求？
振荡频率 ：过渡过程中相邻两同向波峰（或波谷）之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率；
上升时间 ：系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时间；
峰值时间 ：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。
（6）误差积分指标有什么缺点？怎样运用才较合理？
答：
误差积分指标存在的缺点是不能保证控制系统具有合适的衰减率。因此，通常先确定衰减率，然后再考虑使某种误差积分为最小。
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Q1（流量）来实现液位控制的作用。
2）框图如图1-7所示：
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。
3.前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够使被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。

《过程控制与自动化仪表（第3版）》第4章思考题与习题

《过程控制与自动化仪表（第3版）》第4章思考题与习题

《过程控制与⾃动化仪表（第3版）》第4章思考题与习题第4章思考题与习题1．基本练习题（1）什么是被控过程的特性？什么是被控过程的数学模型？为什么要研究过程的数学模型？⽬前研究过程数学模型的主要⽅法有哪⼏种？答：1）过程控制特性指被控过程输⼊量发⽣变化时，过程输出量的变化规律。

2）被控过程的数学模型是描述被控过程在输⼊（控制输⼊与扰动输⼊）作⽤下，其状态和输出（被控参数）变化的数学表达式。

3）⽬的：○1设计过程控制系统及整定控制参数；○2指导⽣产⼯艺及其设备的设计与操作；○3对被控过程进⾏仿真研究；○4培训运⾏操作⼈员；○5⼯业过程的故障检测与诊断。

4）机理演绎法和实验辨识法。

（2）响应曲线法辨识过程数学模型时，⼀般应注意哪些问题？答：1）合理地选择阶跃输⼊信号的幅度，幅值不能过⼤以免对⽣产的正常进⾏产⽣不利影响。

但也不能太⼩，以防其他⼲扰影响的⽐重相对较⼤⽽影响试验结果。

⼀般取正常输⼊信号最⼤幅值的10%；2）试验时被控过程应处于相对稳定的⼯况；3）在相同条件下进⾏多次测试，消除⾮线性；4）分别做正、反⽅向的阶跃输⼊信号试验，并将两次结果进⾏⽐较，以衡量过程的⾮线性程度；5）每完成⼀次试验后，应将被控过程恢复到原来的⼯况并稳定⼀段时间再做第⼆次试验。

（3）怎样⽤最⼩⼆乘法估计模型参数，最⼩⼆乘的⼀次完成算法与递推算法有何区别？答：1）最⼩⼆乘法可以将待辨识过程看作“⿊箱”。

利⽤输⼊输出数据来确定多项式的系数利⽤)hke=θ来确定模型参数。

k T+)((y k()2）区别：⼀次完成要知道所有的输⼊输出数据才能辨识参数，即只能离线辨识。

递推算法可以只知道⼀部分数据即进⾏辨识，可⽤于在线辨识。

（4）图4-1所⽰液位过程的输⼊量为1q ，流出量为2q 、3q ，液位为h 被控参数，C 为容量系数，并设1R 、2R 、3R 均为线性液阻。

要求：1）列写过程的微分⽅程组； 2）画出过程的⽅框图；3）求过程的传递函数01()()/()G s H s Q s =。

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21
10.4
5.1
2.8
1.1
0.5
矩形脉冲幅值为 2（无量纲） ，脉冲宽度 t 为 10min。 （1）试将该矩形脉冲响应曲线转换为阶跃响应曲线； （2）用二阶惯性环节写出该温度对象传递函数。 答： 1）将脉冲响应转换成阶跃响应曲线，数据如下：
t(min) Y(℃) 1 0．46 0．46 20 33．5 59.9 3 1．7 1．7 25 27．2 － 4 3．7 3．7 30 21．0 80.9 5 9．0 9．0 40 10．4 91.3 8 19．0 19．0 50 5．1 96.4 10 26．4 26．4 60 2．8 99.2 15 36．0 － 70 1．1 100.3 16．5 37．5 － 80 0．5 100.8
（4-11）
图 4-8 液位过程方框图
3） 消去式（4‐11）中的 q2 q3 q12 有 h1 h1 h12 d h1 q R R R C1 dt 2 12 12 h h h 1 2 2 C d h2 2 R3 dt R12 R12 在上述方程中消去 h1 有
Y1（t）
t(min) Y(℃)
Y1（t）
2）绘出阶跃响应曲线如图 4‐4 所示：
图 4-4 阶跃响应曲线如图
K0
y ( ) y (0) 100.8 50.4 x0 2
由图 y(t1)＝0.4y(∞)，y(t2)＝0.8y(∞)处可得：t1=14min，t2=30.5，t1/t2≈0 ( s ) K0 (TS 1) 2
通过阶跃响应曲线查找得： T0 2 48 ， T0 97 ， 2T0 192 ，故可得： T0 96 （6）有一流量对象，当调节阀气压改变 0.01MPa 时，流量的变化如下表： 0 1 2 4 6 8 10 t/s 98 0 9.5 18 33 45 55 63 q /( m 3 / h ) 若该对象用一阶惯性环节近似，试确定其传递函数。 答： 一阶惯性传递函数如式（4‐4）所示：
G (s) K0 T0 s 1
（4-4）
又 u 0.01，可得 放大系数 K
y ( ) 180 18000 ，达到稳态值 u 0.01
63%的时间 T=6s，
所以传递函数如式（4‐5）所示：
G( s ) K0 18000 T0 s 1 6s 1
（4-5）
（4-12）
第 4 章 被控过程的数学模型
129
C1C2 R12
d 2 h2 CR C R d h2 R2 R3 R12 (C1 1 12 C2 2 12 ) h2 q1 2 dt R3 R2 dt R2 R3
（4‐13）
对上式进行拉式变换可得：
G0 ( s )
（7）某温度对象矩形脉冲响应实验为：
t / min
1 3 4 5 8 10 15 16.5 20 25 30 40 50 60 70 80
第 4 章 被控过程的数学模型
126
T /℃
0.46
1.7
3.7
9.0
19.0
26.4
36
37.5
33.5
27.2
H 2 (S ) 1 Q1 ( s ) C C R S 2 (C C1 R12 C C2 R12 ) S R2 R3 R12 1 2 12 1 2 R3 R2 R2 R3
（4-14）
（3）有一复杂液位对象，其液位阶跃响应实验结果为： 0 10 20 40 60 80 100 140 180 250 300 t/s 0 0.2 0.8 2.0 3.6 5.4 8.8 11.8 14.4 16.6 h / mm 0 1）画出液位的阶跃响应标么值曲线；
第 4 章 思考题与习题
1．基本练习题 （1）什么是被控过程的特性？什么是被控过程的数学模型？为什么要研究过程的数 学模型？目前研究过程数学模型的主要方法有哪几种？ 答： 1）过程控制特性指被控过程输入量发生变化时，过程输出量的变化规律。 2）被控过程的数学模型是描述被控过程在输入（控制输入与扰动输入）作用下，其 状态和输出（被控参数）变化的数学表达式。 3）目的： 1 设计过程控制系统及整定控制参数； ○ 2 指导生产工艺及其设备的设计与操作； ○ 3 对被控过程进行仿真研究； ○ 4 培训运行操作人员； ○ 5 工业过程的故障检测与诊断。 ○ 4）机理演绎法和实验辨识法。 （2）响应曲线法辨识过程数学模型时，一般应注意哪些问题？ 答： 1）合理地选择阶跃输入信号的幅度，幅值不能过大以免对生产的正常进行产生不利 影响。但也不能太小，以防其他干扰影响的比重相对较大而影响试验结果。一般取正常输 入信号最大幅值的 10%； 2）试验时被控过程应处于相对稳定的工况； 3）在相同条件下进行多次测试，消除非线性； 4）分别做正、反方向的阶跃输入信号试验，并将两次结果进行比较，以衡量过程的 非线性程度； 5）每完成一次试验后，应将被控过程恢复到原来的工况并稳定一段时间再做第二次 试验。 （3）怎样用最小二乘法估计模型参数，最小二乘的一次完成算法与递推算法有何区 别？ 答： 1）最小二乘法可以将待辨识过程看作“黑箱” 。利用输入输出数据来确定多项式的 系数利用 y(k ) h T (k ) e(k ) 来确定模型参数。 2）区别：一次完成要知道所有的输入输出数据才能辨识参数，即只能离线辨识。递 推算法可以只知道一部分数据即进行辨识，可用于在线辨识。
G0 ( s )
H (S ) 1 Q1 ( S ) CS 1 1 R2 R3
100 63 150 78 200 86 300 95
（4-2）
（5）某水槽水位阶跃响应的实验记录为： 0 10 20 40 60 80 t/s 0 9.5 18 33 45 55 h / mm 其中阶跃扰动量 为稳态值的 10%。 1）画出水位的阶跃响应标么化曲线；

T0

（4-3）
有题意知： 则K0
y 10 x0
x 0 0 .1 * 9 8 9 .8
又 y T 0 2 y 3 9 % 3 8 .2 2
y T 0 y 6 3 % 6 1 .7 8 y 2 T 0 y 8 6 .5 % 8 4 .7 7
Matlab 程序 clc;clear; t=[0 10 20 40 60 80 100 140 180 250 300 400 500 600]; h1=[0 0 0.2 0.8 2.0 3.6 5.4 8.8 11.8 14.4 16.6 18.4 19.2 19.6]; h=h1./19.6; plot(t,h,'b') xlabel('t/s') ylabel('h') title('液位的阶跃响应标么化曲线')图如下


98
2）若该水位对象用一阶惯性环节近似，试确定其增益 K 和时间常数 T。 答： 1）水位阶跃响应标么化曲线如图 4-3 所示：
第 4 章 被控过程的数学模型
125
图 4-3 水位阶跃响应标么化曲线图
2）一阶无延时环节的输入输出关系如式（4‐3）所示：
y t K 0 x 0 1 e t
128
1）列写过程的微分方程组； 2）画出过程的方框图； 3）求液位过程的传递函数 G 0(s ) H (s ) / Q 1(s )。
图 4-7 综合练习题（2）液位过程
答： 1）过程的微分方程组如式（4‐11）所示： q1 q2 q12 C1 dh1 dt dh q12 q3 C2 2 dt h1 q2 R2 h h2 q12 1 R12 h q2 2 R3 2）方框图如图 4‐8 所示：
第 4 章 被控过程的数学模型
127
2．综合练习题 （1）如图 4‐6 所示， q 1 为过程的流入量， q 2 为流出量， h为液位高度，C 为容量系 数。若以 q 为过程的输入量， h为输出量（被控量） ，设 R 、 R 为线性液阻，求过程的传
1 1 2
递函数 G 0(s ) H (s ) / Q 1(s )。

（4-10）
（2） 已知两只水箱串联工作 （如图 4‐7 所示） ， 其输入量为 q 1 ， 流出量为 q 2 、q 3 ，h1、
h 2 分别为两只水箱的水位，h 2 为被控参数，C 1 、C 2 为其容量系数，假设 R 1 、R 2 、R12 、R 3
为线性液阻。要求：
第 4 章 被控过程的数学模型
（4-7）
（4-8）
传递函数如式（4‐9）所示：
W0 ( s ) H (s) R2 Q1 ( s ) CR2 S 1
（4-9）
如果考虑管道长度 l， 即出现纯时延，由于管道流量恒定，所以

其传递函数如式（4‐10）所示： W0 ( s )
Q l
S
R2 H ( s) e Q1 ( s ) CR2 S 1
答： 1）过程的微分方程组如式（4-1）所示：
d h q1 q 2 q 3 C dt h q 2 R2 h q 3 R3
（4-1）
图 4-1
基本练习题（4）液位过程
2）过程控制框图如图 4‐2 所示：
图 4-2 过程控制框图
3）传递函数如式（4‐2）所示：
（4-5）
t1 t 2 2.16 10.3 2 故可得二阶系统数字模型为：
W0 ( s ) K0 50.4 2 (TS 1) (10.3S 1) 2
（4-6）
（8）已知某换热器的被控变量为出口温度T ，控制变量是蒸汽流量 q 。当蒸汽流量 作阶跃变化时，其出口温度的响应曲线如图 4‐31 所示。试用计算法求其数学模型。 答：略