第章-给排水工程仪表与控制(1)

思考与练习题参考答案

第1章 过程控制仪表的基本知识

思考与练习题

⑴控制仪表和控制系统有什么关系？

答：过程控制系统是实现生产过程自动化的平台,而过程控制仪表是过程控制系统不可缺少的重要组成部分。

⑵什么是信号制？控制系统仪表之间采用何种连接方式最佳？为什么？

答：信号制即信号标准，是指仪表之间采用的传输信号的类型和数值。

控制系统仪表之间采用4～20mADC直流电流信号传送，现场变送器和控制室仪表之间采用串联连接方式。电流信号便于远距离传送，不仅节省电缆、布线方便，而且还便于使用安全栅，有利于安全防爆。

采用1～5VDC直流电压信号实现控制室内部仪表间联络。用电压信号传送的信息可以采用并联连接方式，使同一个电压信号为多个仪表所接收。在控制室内，各仪表之间的距离不远，适合采用1～5VDC直流电压作为仪表之间的互相联络信号；任何一个仪表拆离信号回路都不会影响其它仪表的运行；各个仪表既然并联在同一信号线上，当信号源负极接地时，各仪表内部电路对地有同样的电位，这不仅解决了接地问题，而且各仪表可以共用一个直流电源。

（3）防爆仪表与易燃易爆气体或蒸汽之间有何对应关系？

答：防爆仪表的分级和分组，是与易燃易爆气体或蒸汽的分级和分组相对应的。仪表的防爆级别和组别，就是仪表能适应的某种爆炸性气体混合物的级别和组别，即对于教材表1.3中相应级、组之上方和左方的气体或蒸汽的混合物均可以防爆。

（4）怎样才能构成一个安全火花型防爆控制系统？

答：构成安全火花防爆系统要求：①在危险场所使用本安仪表；②在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅。

（5）对于采用单个放大器的仪表一般如何着手进行分析？ 答：对于单个放大器的仪表，首先要将仪表分为输入、放大和反馈三个部分。然后对各个部分进行分析，尤其是输入部分和反馈部分，最后求得仪表的输出和输入之间关系。

（6）仪表中常用到哪四种运算放大器电路？各有哪些特点？

答：仪表中常用到反相端输入运算，同相端输入运算，差动输入运算和电压跟随器等四种运算放大器电路。

机械工程控制基础学习辅导与题解（修订版）

第1章 绪 论

内容提要

1.1 机械工程控制论的研究对象与任务

1.1.1 系统及广义系统

系统是由相互联系、相互作用的若干部分构成，且具有一定运动规律的一个有机整体。

系统各元素之间存在着非常紧密的联系，而且，系统与外界也存在一定的联系。系统及其与外界的关系如图1.1-1所示，其中.输入是指外界对系统的作用，输出是指系统对外界的作用。

系统可大可小可繁可简，甚至可“实”可“虚”，完全由研究的需要而定，因而将它们统称为为广义系统。

1.1.2 机械工程控制论的研究对象

机械工程控制论实质上足研究机械工程技术中广义系统的动力学问题。具体地说，它研究机械工程广义系统在一定的外界条件（即输入或激励、干扰）作用下，从系统的一定的初始状态出发，所经历的由其内部的固有特性（即由系统的结构与参数所决定的特性）所决定的整个动态历程，研究这一系统与其输入、输出三者之间的动态关系。

1.1.3 机械工程控制论的研究任务

从系统、输入、输出三者之间的关系出发，根据已知条件与求解问题的不同，机械工程控制论的任务可以分为以下五方面：

（1） 已知系统和输入，求系统的输出，即系统分析问题；

（2） 已知系统和系统的理想输出，设计输入，即最优控制问题；

（3） 已知输入和理想输出，设计系统，即最优设计问题；

（4） 已知输出，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息.此即滤波与预测问题；

（5） 已知系统的输^和输出，求系统的结构与参数即系统辨识问题。 系统 输出 输入

图1.l-l 系统及其与外界的联系 1.2 系统及其模型

1.2.1 系统的特性

（1）系统的性能不仅与构成系统的元素有关，而且还与系统的结构有关；

（2）系统具有层次性；

高等学校给排水科学与工程本科指导性专业规范

一、专业说明

给排水科学与工程专业是高等学校本科专业目录中工学门类土木工程类的四个本科专业之一。该专业原名称为给水排水工程专业，于1952年设立，2006年部分院校将该专业更名为给排水科学与工程。2012年教育部修订颁布的《普通高等学校本科专业目录》（2012年）将“给水排水工程”和“给排水科学与工程”专业名称统一确定为“给排水科学与工程”（专业代码081003）。

该专业培养从事给水排水工程规划、设计、施工、运行、管理、科研和教学等工作的高级工程技术人才，服务于水资源利用与保护、城镇给水排水、建筑给水排水、工业给水排水和城市水系统等领域。

二、培养目标

给排水科学与工程专业培养适应我国社会主义现代化建设需要，德、智、体、美全面发展，具备扎实的自然科学与人文科学基础，具备计算机和外语应用能力，掌握给排水科学与工程专业的理论知识，获得工程师基本训练并具有创新精神的高级工程技术人才。毕业生应具有从事给水排水工程有关的工程规划、设计、施工、运营、管理等工作的能力，并具有初步的研究开发能力。

三、培养规格

给排水科学与工程本科专业人才培养规格涵盖了素质、能力、知识三方面的要求。

（一）素质要求

思想素质：初步树立科学的世界观和正确的人生观，具有敬业爱岗、热爱劳动、遵纪守法、团结合作的品质，愿为人民服务，有为国家富强、民族昌盛而奋斗的责任感。

文化素质：具有基本的人文社会科学知识，在哲理、情趣、品味、人格等方面具有一定的修养，具有良好的思想品德、社会公德和职业道德。

专业素质：具有一定的科学素养，有较强的工程意识、经济意识、创新意识。

身心素质：保持心理将康，乐观豁达，积极向上。养成锻炼身体的良好习惯，达到国家规定的大学生体育合格标准，具有健康的体魄，能够承担建设祖国的任务。

（二）能力要求

获取知识的能力：具有综合应用各种方法查阅文献和资料、获取信息、拓展知识领域、继续提高综合素质的能力。

【教改创新】　

《给排水工程仪表与控制》教学改革探索　

徐斌，孙仲吴，张天阳，夏圣骥　

（同济大学环境科学与工程学院，上海２０００９２）　

摘要：本文针对《给排水工程仪表与控制》的课程特点，分析当前课程教学的现状和存在的问题，并结合给排　水和环境工程专业实际，从课程改革的基本思路和原则，课程改革的方式和内容对该课程的改革进行详细的探　

讨。改变传统的被动教学模式。转而引导学生自主探索，提高学生的学习热情。注重理论联系实际，增加实践教学　

环节，培养学生的动手能力，增强学生的创新精神和协作能力。　关键词：《工程仪表与控制》；课程改革；实践　中图分类号：Ｇ６４２．０　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７４—９３２４（２０１２）０８—００３６—０３　

随着科学技术的快速发展，给水排水工程技术也　

在不断进步。尤其是近一二十年来，随着世界微电子、　

仪器仪表与自动化技术设备取得了令人瞩目的进步，　

对性的合作方案，在严格控制教学质量的前提下，加强　

学分互认、共同授予学位等合作办学形式，形成国际交　

流与合作的网络，真正实现全球教育资源共享。　

（三）依托孔子学院，吸引高层次海外杰出人才　充分依托孑Ｌ子学院丰富的国际资源，使孔子学院　

成为集校际交流、基金募集、招生宣传、文化传播等多　

功能于一体的综合平台，成为国内中医高等院校通向　

国际的重要前沿，吸引海外杰出人才。　

三、创新培养模式。打造高层次中医药来华留学生　

（一）切实提升中医药本科生教育　

１．重视语言教育，加大留学生在课堂中的主体作　

用，以学生为中心，通过提高语言技能不断完善教学方　

法。开展丰富多彩的语言实践课，使留学生在感知中国　

传统文化的同时实践所学的语言知识。　

２．设计符合留学生中医教育需求、中医本科教育以　及执业医师资格考试要求的专业课程结构，优化课程　

间的内容衔接，使基础理论与临床课程间的联系更为　

紧密。　

３．调整课堂教学与临床实践教学的比例，强化临床　

实践教学和技能训练，注重留学生临床实践能力的培　养。对实习工作进行周密计划、悉心安排，从实习医院