控制阀流量特性的补偿

国家开放大学《化工仪表及自动化》形考任务1-4参考答案形考任务11.控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫作（）。

A.负反馈B.正反馈C.前馈D.回馈2.下面（）符号代表调节阀。

A.FVB.FTC.FYD.FE3.在自动控制系统中，随动系统把（）的变化作为系统的输入信号。

A.测量值B.给定值C.偏差值D.干扰值4.过渡过程品质指标中，余差表示（）。

A.新稳态值与给定值之差B.测量值与给定值之差C.调节参数与被调参数之差D.超调量与给定值之差5.生产过程自动化的核心是（）装置。

A.自动检测B.自动保护C.自动执行D.自动调节6.下列压力计中，能测绝对压力且精度最高的是（）。

A.弹簧管压力计B.砝码、活塞式压力计C.电容式压力计D.电阻式压力计7.压力表在现场的安装需（）。

A.水平B.倾斜C.垂直D.任意角度8.测量氨气的压力表，其弹簧管应用（）材料。

A.不锈钢B.钢C.铜D.铁9.霍尔式压力传感器利用霍尔元件将压力所引起的弹性元件（）转换为霍尔电势实现压力测量。

A.变形B.弹力C.电势D.位移10.活塞式压力计上的砝码标的是（）。

A.质量B.压力值C.千克D.公斤11.仪表的精度级别是指仪表的（）。

A.基本误差B.最大误差C.最大引用误差D.基本误差和最大允许值12.若一块压力表量程为0～16MPa，要求测量值的绝对误差小于±0.2MPa，选用（）级的仪表。

A.1.0级B.1.5级C.2.0级D.0.5级13.评定仪表品质的主要质量指标是（）A.精度B.基本误差C.动态误差D.系统误差14.计算错误所造成的误差是（）。

A.随机误差B.系统误差C.疏忽误差D.附加误差15.由于仪表内部元件老化过程引起的误差称为（）。

A.疏忽误差B.缓变误差C.随机误差D.系统误差16.自动控制系统方块图由（）组成。

A.传递方块B.信号线C.比较点D.分支点17.下列过程中（）属于典型过渡过程的基本形式。

A.发散振荡过程B.等幅振荡过程C.随机振荡过程D.非周期衰减过程18.按误差产生的原因以及误差的性质，误差分为（）。

过程控制(专升本)阶段性作业3总分: 100分考试时间:分钟单选题1. 选择被控变量应尽量使控制通道_____。

(4分)(A) 放大系数适当大、时间常数适当小、功率比较大(B) 放大系数大、时间常数适当小、滞后时间尽量小(C) 时间常数适当小、滞后时间尽量小、偏差信号尽量小(D) 滞后时间尽量小、偏差信号尽量小、功率比较大参考答案：B2. 只要偏差存在，积分调节就起作用，直至_____消失为止。

(4分)(A) 测量值(B) 正偏差(C) 余差(D) 负偏差参考答案：C3. 在自控系统中，确定调节器、调节阀、被控对象的正、反作用方向必须按步骤进行，其先后排列次序为_____。

(4分)(A) 调节器、调节阀、被控对象(B) 调节阀、被控对象、调节器(C) 被控对象、调节器、调节阀(D) 被控对象、调节阀、调节器参考答案：D4. PID调节器变为纯比例作用，则_____。

(4分)(A) 积分时间置∞、微分时间置∞(B) 积分时间置0、微分时间置∞(C) 积分时间置∞，微分时间置0(D) 积分时间置0，微分时间置0参考答案：C5. 某控制系统采用比例积分作用调节器。

某人用先比例后加积分的凑试法来整定调节器的参数。

若比例带的数值已基本合适，再加入积分作用的过程中，则_____(4分)(A) 应适当减少比例带(B) 适当增加比例带(C) 无需改变比例带(D) 与比例带无关参考答案：B6. 串级控制系统主、副对象的时间常数之比，T01/T02＝_____为好，主、副回路恰能发挥其优越性，确保系统高质量的运行。

(4分)(A) 3～10(B) 2～8(C) 1～4(D) 1～2参考答案：A7. 通常串级控制系统主调节器正反作用选择取决于_____。

(4分)(A) 调节阀(B) 副调节器(C) 副对象(D) 主对象参考答案：D8. _____存在纯滞后，但不会影响调节品质。

(4分)(A) 调节通道；(B) 测量元件；(C) 变送器；(D) 干扰通道。

控制阀流量特性解析控制阀的流量特性是控制阀重要技术指标之一，流量特性的偏差大小直接影响自动控制系统的稳定性。

使用单位希望所选用的控制阀具有标准的固有流量特性，而控制阀生产企业要想制造出完全符合标准的固有流量特性控制阀是非常困难的，因直线流量特性相对简单，且应用较少，所以本文重点对等百分比流量特性进行讨论。

控制阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与相对行程之间的关系，数学表达式为Q/Qmax = f(l/L), 式中:Q/Qmax—相对流量。

指控制阀在某一开度时的流量Q与全开流量Qmax之比；l/L—相对行程。

指控制阀在某一开度时的阀芯行程l与全开行程L之比一般来讲，改变控制阀的流通面积便可以控制流量。

但实际上由于多种因素的影响，在节流面积发生变化的同时，还会产生阀前、阀后压力的变化，而压差的变化又将引起流量的变化，为了便于分析，先假定阀前、阀后压差不变，此时的流量特性称为理想流量特性。

理想流量特性主要有等百分比（也称对数）、直线两种常用特性，理想等百分比流量特性定义为：相对行程的等值增量产生相对流量系数的等百分比增加的流量特性，数学表达式为Q/Qmax = R(l/L-1)。

理想直线流量特性定义为：相对行程的等值增量产生相对流量系数的等值增量的流量特性，数学表达式为Q/Qmax=1/R[1+（R-1）l/L]式中R—固有可调比，定义为在规定偏差内的最大流量系数与最小流量系数之比。

常见的控制阀固有可调比有30、50两种。

当可调比R=30和R=50时，直线、等百分比的流量特性在相对行程10%～100%时各流量值见表一表一由上表可以看出，直线流量特性在小开度时，流量相对变化大，调节作用强，容易产生超调，可引起震荡，在大开度时调节作用弱，及时性差。

而等百分比流量特性小开度时流量小，流量变化也小，在大开度时流量大，流量变化也大，调节作用灵敏有效。

由于上述原因，在实际工况中多数场合优选等百分比流量特性。

GB/T4213-2008《气动调节阀》标准5.11.2条规定，等百分比流量特性的斜率偏差：在相对行程h=0.1～0.9之间，任意相邻流量系数测量值的十进对数（lg ）差值应符合表二规定。

调节阀流量特性补偿算法的实现及应用调节阀主要用于控制管道流量，其流量特性曲线通常为非线性。

为了更精确地控制流量，需要对调节阀的流量特性进行补偿。

本文将介绍一种调节阀流量特性补偿算法的实现和应用。

一、调节阀流量特性的问题调节阀的流量特性通常为非线性，这意味着在相同的控制信号下，阀门的流量并不是恒定的。

例如，当阀门在小范围内运动时，其流量变化迅速。

当阀门接近全开或全关状态时，其流量变化缓慢。

这种非线性流量特性会给过程控制带来不便，使得在管道中流经的流体的流量很难准确地控制。

二、补偿算法为了解决这个问题，需要对调节阀的流量特性进行补偿。

补偿算法的基本思想是在输出信号中添加一个补偿值，以消除调节阀流量的非线性特性。

常见的补偿算法有基于曲线拟合和基于模型预测。

基于曲线拟合的补偿算法通过拟合调节阀的流量特性曲线来确定补偿值。

曲线越精确地反映了调节阀的实际流量特性，补偿值就越准确。

下面是一种简单的曲线拟合算法：1. 对调节阀进行一系列实验，记录不同输出信号下的实际流量值。

2. 绘制实测数据的流量特性曲线。

3. 通过曲线拟合算法得到一条逼近实测数据的曲线。

4. 计算曲线上的每个点与实测数据的偏差。

5. 将偏差作为补偿值，添加到调节阀的输出信号中。

基于模型预测的补偿算法使用数学模型来描述调节阀的流量特性。

这种算法的优点是可以预测调节阀在不同条件下的流量特性，因此可以在实验之外应用。

下面是一种基于模型预测的补偿算法：1. 建立调节阀的数学模型，包括流量特性方程、参数估计等。

2. 计算模型在不同输出信号下的流量特性。

3. 根据模型计算出每个输出信号下的补偿值。

4. 将补偿值添加到调节阀的输出信号中。

三、应用现代过程控制系统通常会自动进行流量特性补偿。

一些高级控制器甚至可以自适应地根据调节阀的实际流量特性进行调整。

此外，工程师们也可以手动地调整调节阀的输出信号，以达到最佳控制效果。

总的来说，调节阀流量特性的补偿算法是一种非常有效的方式，可以提高管道中流体的流量控制精度。

调节阀的流量特性如何选择控制阀的流量特性是介质流过控制阀的相对流量与相对位移（控制阀的相对开度）间的关系，一般来说改变控制阀的阀芯与阀座的流通截面，便可控制流量。

但实际上由于多种因素的影响，如在截流面积变化的同时，还发生阀前后压差的变化，而压差的变化又将引起流量的变化。

在阀前后压差保持不变时，控制阀的流量特性称为理想流量特性；控制阀的结构特性是指阀芯位移与流体流通截面积之间的关系，它纯粹由阀芯大小和几何形状决定，与控制阀几何形状有关外，还考虑了在压差不变的情况下流量系数的影响，因此，控制阀的理想流量特性与结构特性是不同的。

理性流量特性主要由线性、等百分比、抛物线及快开四种。

在实际生产应用过程中，控制阀前后压差总是变化的，这时的流量特性称为工作流量特性，因为控制阀往往和工艺设备串联或并联使用，流量因阻力损失的变化而变化，在实际工作中因阀前后压差的变化而使理想流量特性畸变成工作特性。

控制阀的理想流量特性，在生产中常用的是直线、等百分比、快开三种，抛物线流量特性介于直线与等百分比之间，一般可用等百分比来代替，而快开特性主要用于二位式调节及程序控制中。

因此，控制阀的特性选择是指如何选择直线和等百分比流量特性。

目前控制阀流量特性的选择多采用经验准则，可从下述几个方面考虑：1、从调节系统的质量分析下图是一个热交换器的自动调节系统，它是由调节对象、变送器、调节仪表和控制阀等环节组成。

K1变送器的放大系数，K2调节仪表的放大系数，K3执行机构的放大系数，K4控制阀的放大系数，K5调节对象的放大系数。

很明显，系统的总放大系数K为：K=K1*K2*K3*K4*K5K1、K2、K3、K4、K5分别为变送器、调节仪表、执行机构、控制阀、调节对象的放大系数，在负荷变动的情况下，为使调节系统仍能保持预定的品质指标；则希望总的放大系数在调节系统的整个操作范围内保持不变。

通常，变送器、调节器（已整定好）和执行机构的放大系数是一个常数，但调节对象的放大系数却总是随着操作条件变化而变化，所以对象的特性往往是非线性的。

题目1.过渡过程品质指标中，余差表示( )。

A. 新稳态值与设定值之差B. 测量值与设定值之差C. 调节参数与被调参数之差D. 超调量与设定值之差答案：新稳态值与设定值之差"题目2.环节方块图是控制系统中，每个环节的功能和信号流向的（）表示形式。

A. 函数B. 图解C. 代数式D. 拉氏变换式答案：图解"题目3.( )存在纯滞后，但不会影响调节品质。

A. 调节通道B. 测量元件C. 变送器D. 干扰通道答案：干扰通道"题目4.调节阀常在小开度工作时，应选用( )流量特性。

A. 直线型B. 等百分比型C. 快开型D. 抛物线型答案：等百分比型"题目5.气开式薄膜调节阀，当压缩空气中断时，其处于( )状态。

A. 全关B. 原位不动C. 全开D. 不确定答案：全关"题目6.( )适用于高压差、高粘度、含有悬浮物和颗粒状物质流体的调节，可以避免结焦、堵塞、也便于自净和清洗。

A. 偏心阀B. 球阀C. 角形阀D. 直通双座调节阀答案：角形阀"题目7.电气转换器的作用是将( )。

A. 电信号转换成电信号B. 气信号转换为气信号C. 电信号转换为气信号D. 气信号转换为电信号答案：电信号转换为气信号"题目8.控制阀的流量随着开度的增大迅速上升，很快地接近最大值的是( )。

A. 直线流量特性B. 等百分比流量特性C. 快开流量特性D. 抛物线流量特性答案：快开流量特性"题目9.气动薄膜执行机构中当信号压力增加时推杆向上移动的是( )。

A. 正作用执行机构B. 反作用执行机构C. 正装阀D. 反装阀答案：反作用执行机构"题目10.调节阀的泄漏量就是指( )。

A. 指在规定的温度和压力下，阀全关状态的流量大小B. 指调节阀的最小流量C. 指调节阀的最大量与最小量之比D. 指被调介质流过阀门的相对流量与阀门相对行程之间的比值答案：指在规定的温度和压力下，阀全关状态的流量大小"题目11.有一台PI调节器，δ=80%，TI =5min，若将TI改为0.5min，则( )A. 调节系统稳定度降低B. 调节时间加长C. 调节系统稳定度提高D. 余差有所减小答案：调节系统稳定度降低"题目12.微分控制规律是根据( )进行控制的。