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总复习第一章的概念1、典型的反馈控制系统基本组成框图：2、自动控制系统基本控制方式：(1)、反馈控制方式；(2)、开环控制方式；(3)、复合控制方式。
3、基本要求的提法：可以归结为稳定性（长期稳定性）、准确性（精度）和快速性（相对稳定性）。
第二章要求:1、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法；2、牢固掌握传递函数的概念、定义和性质；3、明确传递函数与微分方程之间的关系；4、能熟练地进行结构图等效变换；5、明确结构图与信号流图之间的关系；6、熟练运用梅逊公式求系统的传递函数；例1 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数:)()(,)()(1211s R s C s R s C ，)()(,)()(2122S R S C s R s C 。
串连补偿元件放大元件执行元件被控对象反馈补偿元件测量元件输出量主反馈局部反馈输入量－－43213211243211111)()(,1)()()(G G G G G G G s R s C G G G G s G s R s C --=-=例2 某一个控制系统动态结构图如下，试分别求系统的传递函数：)()(,)()(,)()(,)()(s N S E s R s E s N s C s R s C 。
例3：将上图汇总得到：1()i t 2()i t 1()u t ()c t ()r t 1R 2R 1C 2C +_+_+_Ka11C s21C s21R 1R()R s ()C s 1()U s 1()U s 1()U s 1()I s 1()I s 2()I s 2()I s 2()I s ()C s (b)(t)i R(t)u r(t)111=-⎰-=(t)]dti (t)[i C 1(t)u 2111(t)i R c(t)(t)u 221=-⎰=(t)dt i C 1c(t)22+_+_+-11C s21R 21C s11R ()R s ()C s (s)H(s)(s)G G 1(s)(s)G G R(s)C(s)2121+=(s)H(s)(s)G G 1(s)G -N(s)C(s)212+=例4、一个控制系统动态结构图如下，试求系统的传递函数。
（完整版）过程控制复习要点和习题答案（3,4）第三章321调节器1．掌握P、PI、PD，PID调节的特点，各调节规律定义公式，其阶跃响应。
积分时间的大小相应的积分作用怎样？微分时间的大小其作用怎样？比例度如何求取？2．无扰动切换是指什么？3．了解微分先行的PID算法主要用于解决什么问题？对什么有微分作用？4．了解比例先行的PID算法有什么特点？5．掌握PID微分方程及差分方程？6．掌握调节器的正反作用判断。
执行器7．掌握解执行器的作用、类型、由哪两部分组成？各部分的作用是什么？8．了解气动执行器和电动执行器各有什么特点？9．掌握什么是气开阀，什么是气关阀。
按什么原则、如何来选择气开或气关方式？10．掌握调节阀流量特性的定义；理想流量特性的定义、分类和特点；11．工作流量特性的定义，串联管道中调节阀流量特性的变化12．S值是指什么？S值的大小对流量特性的影响？13．掌握选择调节阀的流量特性的三原则？14．了解电－气转换器起什么作用？为什么要用阀门定位器？15．掌握构成一个安全火花型防爆系统的充要条件是什么？安全火花型防爆系统的组成结构。
16．了解防爆栅有哪几种类型？17．了解危险场所分为哪几类？危险程度最高的是哪一类？第一类危险场所又分为哪几级？第八章控制对象的特性测试1.掌握利用机理法建立单容/双容对象的数学模型。
2.掌握什么是具有自衡能力的对象？具有滞后的一阶二阶特性的表示式；什么是无自衡能力的对象？具有滞后的一阶二阶特性的表示式。
3.掌握什么是飞升曲线？单容对象或多容对象的飞升曲线可用哪些参数来表征？4.掌握如何测定飞升曲线和方波响应曲线？测得方波响应曲线后如何获得飞升曲线(获取飞升曲线的原理和方法)。
5.掌握由飞升曲线来确定一阶对象，了解确定二阶对象的传递函数的方法。
6.掌握测定对象动特性的方法分类第三次作业（P108）1（2）某比例积分调节器的输入，输出范围均为4~20mA DC，若设ó=100%，T1=2MIN，稳态时其输出为6mA，若在某一时刻输入阶跃增加1mA，试求经过4min后调节器的输出。
第三章调节器1．掌握P、PI、PD，PID调节的特点，各调节规律定义公式，其阶跃响应。
积分时间的大小相应的积分作用怎样微分时间的大小其作用怎样比例度如何求取2．无扰动切换是指什么3．了解微分先行的PID算法主要用于解决什么问题对什么有微分作用4．了解比例先行的PID算法有什么特点5．掌握PID微分方程及差分方程6．掌握调节器的正反作用判断。
执行器7．掌握解执行器的作用、类型、由哪两部分组成各部分的作用是什么8．了解气动执行器和电动执行器各有什么特点9．掌握什么是气开阀，什么是气关阀。
按什么原则、如何来选择气开或气关方式10．掌握调节阀流量特性的定义；理想流量特性的定义、分类和特点；11．工作流量特性的定义，串联管道中调节阀流量特性的变化12．S值是指什么S值的大小对流量特性的影响13．掌握选择调节阀的流量特性的三原则14．了解电－气转换器起什么作用为什么要用阀门定位器15．掌握构成一个安全火花型防爆系统的充要条件是什么安全火花型防爆系统的组成结构。
16．了解防爆栅有哪几种类型17．了解危险场所分为哪几类危险程度最高的是哪一类第一类危险场所又分为哪几级第四章控制对象的特性测试1.掌握利用机理法建立单容/双容对象的数学模型。
2.掌握什么是具有自衡能力的对象具有滞后的一阶二阶特性的表示式；什么是无自衡能力的对象具有滞后的一阶二阶特性的表示式。
3.掌握什么是飞升曲线单容对象或多容对象的飞升曲线可用哪些参数来表征4.掌握如何测定飞升曲线和方波响应曲线测得方波响应曲线后如何获得飞升曲线(获取飞升曲线的原理和方法)。
5.掌握由飞升曲线来确定一阶对象，了解确定二阶对象的传递函数的方法。
6.掌握测定对象动特性的方法分类第三次作业（P108）1（2）某比例积分调节器的输入，输出范围均为4~20mA DC，若设ó=100%，T1=2MIN，稳态时其输出为6mA，若在某一时刻输入阶跃增加1mA，试求经过4min后调节器的输出。
《过程控制系统》复习要点：1.无自平衡能力的单容纯滞后过程的传递函数P16Wo(s)=sT a 1 式中Ta 为过程的积分时间常数、Ta=C 0 2.有自衡能力单容纯滞后过程的数学模型P12q 1-q 2=A dt dh ①将式变成增量形式△q 1-△q 2△q 2=2R h ∆ 或R 2=2q h ∆∆ 将 ①②式进行拉氏变=)(0s W )()(1S Q S H =122+CS R R =100+S T K T0 液位过程时间常数 ，220C R T =K0 液位过程的时间常数，K 0=R 2C 液位过程的容量系数3.常用的压力检测仪表的类型P47弹性式压力表；弹性式压力表是根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换为位移来测量的。
（弹簧管式压力表、膜片压力表、文管式压力表）液柱式压力表；液柱式压力表是根据流体静力学原理，将被测压力转换成位移来测量的。
（单管压力计、U 形管压力计）电气式压力表；活塞式压力表是将被测压力转换成电容、电势、电阻等电量的变化间接来测量压力。
（应变片式压力计、霍尔片式压力计、热电式真空计）活塞式压力表；活塞式压力表是根据液压机传递压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的重量进行测量。
通常作为标准仪器对弹性压力表进行校验与刻度4.调节阀理想的流量特性P117理想的流量特性，就是在阀前后压差为一定的情况下（△p=常量）得到的流量特性。
它取决于阀芯的形状。
不同的阀芯曲面可以得到不同的理想流量特性，理性流量特性有直线流量特性、对数流量特性、快开流量特性与抛物线流量特性四种.5.控制方案设计的阶跃响应性能指标P1421.余差（静态偏差）C ：余差是指系统过度过程终了时给定值与被控参数稳态值之差。
它是一个重要的静态指标，一般要求余差不超过预定值或接近零。
2.衰减率：衡量系统过度稳定性的一个动态指标，一般取0.75-0.93.超调量：对于定制系统来说，超调量是指被控参数第一个波峰与给定值的差与给定值的百分比。
三：简答题32分1.什么是PID，它有哪三个参数，各有什么作用?怎样控制？答：PID是比例-积分-微分的简称。
其三个参数及作用分别为：（1）比例参数KC，作用是加快调节，减小稳态误差。
（2）积分参数Ki，作用是减小稳态误差，提高无差度（3）微分参数Kd，作用是能遇见偏差变化趋势，产生超前控制作用，减少超调量，减少调节时间。
2．正反方向判断气开气关,如何选择？P84答：所谓起开式，是指当气体的压力信号增大时，阀门开大；气关式则相反，压力增大时，阀门关小。
气动调节阀气开气关形式的选择，主要从工艺生产的安全来考虑的。
详见例题3-5气开气关调节阀的选择主要是从生产安全角度和工艺要求考虑的，当信号压力中断时应避免损坏设备和伤害操作人员。
如阀门处于开的位置时危害性小，则应选气关式反之选用气开式。
3.控制器正反方向判断P133答：所谓作用方向，就是指输入作用后，输出的变化方向。
当输入增加时，输出也增加，则成该环节为“正环节”，反之，当输入增加时，输出减少，则称“反作用”。
具体步骤（1），判断被控对象的正/反作用那个方向，主要由工艺机理确定。
（2）确定执行器的正/反作用方向由安全工艺条件决定。
（3）确定广义对象的正/反作用方向（4）确定执行器的正/反作用方向4.串级系统方框图P176及特点是什么？答：特点（1）减小了被控对象的等效时间常数；（2）提高了系统工作频率；（3）对负载变化有一定的自适应能力。
5.前馈反馈的区别有哪些？答：（1）控制依据：反馈控制的本质是“基于偏差来消除偏差”，前馈控制是“基于扰动消除扰动对被控量的影响”。
（2）控制作用发生时间方面：反馈控制器的动作总是落后于扰动作用的发生，是一种“不及时”的控制；扰动发生后，前馈控制器及时动作。
（3）控制结构方面:反馈为闭环控制，存在稳定性问题，即使闭环环节中每个系统都是稳定的，但闭环后稳定与否，还需要进一步分析；前馈属于开环控制，各环节稳定，系统必然稳定。
第三章调节器1．掌握P、PI、PD，PID调节的特点，各调节规律定义公式，其阶跃响应。
积分时间的大小相应的积分作用怎样？微分时间的大小其作用怎样？比例度如何求取？2．无扰动切换是指什么？3．了解微分先行的PID算法主要用于解决什么问题？对什么有微分作用？4．了解比例先行的PID算法有什么特点？5．掌握PID微分方程及差分方程？6．掌握调节器的正反作用判断。
执行器7．掌握解执行器的作用、类型、由哪两部分组成？各部分的作用是什么？8．了解气动执行器和电动执行器各有什么特点？9．掌握什么是气开阀，什么是气关阀。
按什么原则、如何来选择气开或气关方式？10．掌握调节阀流量特性的定义；理想流量特性的定义、分类和特点；11．工作流量特性的定义，串联管道中调节阀流量特性的变化12．S值是指什么？S值的大小对流量特性的影响？13．掌握选择调节阀的流量特性的三原则？14．了解电－气转换器起什么作用？为什么要用阀门定位器？15．掌握构成一个安全火花型防爆系统的充要条件是什么？安全火花型防爆系统的组成结构。
16．了解防爆栅有哪几种类型？17．了解危险场所分为哪几类？危险程度最高的是哪一类？第一类危险场所又分为哪几级？第四章控制对象的特性测试1.掌握利用机理法建立单容/双容对象的数学模型。
2.掌握什么是具有自衡能力的对象？具有滞后的一阶二阶特性的表示式；什么是无自衡能力的对象？具有滞后的一阶二阶特性的表示式。
3.掌握什么是飞升曲线？单容对象或多容对象的飞升曲线可用哪些参数来表征？4.掌握如何测定飞升曲线和方波响应曲线？测得方波响应曲线后如何获得飞升曲线(获取飞升曲线的原理和方法)。
5.掌握由飞升曲线来确定一阶对象，了解确定二阶对象的传递函数的方法。
6.掌握测定对象动特性的方法分类第三次作业（P108）1（2）某比例积分调节器的输入，输出范围均为4~20mA DC，若设ó=100%，T1=2MIN，稳态时其输出为6mA，若在某一时刻输入阶跃增加1mA，试求经过4min后调节器的输出。
过程控制复习题答案一、选择题1. 在过程控制中，闭环控制系统与开环控制系统的主要区别在于（）。
A. 是否有反馈环节B. 是否使用计算机C. 是否有控制器D. 是否有执行器答案：A2. PID控制器中，P代表（）。
A. 比例B. 积分C. 微分D. 预测答案：A3. 在过程控制中，以下哪个不是控制系统的基本组成部分（）。
A. 被控对象B. 测量元件C. 操作人员D. 控制器答案：C二、填空题1. 过程控制中，控制器的输出信号通常驱动_______来改变被控变量。
答案：执行器2. 闭环控制系统的控制目标是使被控变量保持在_______值。
答案：设定点3. 在PID控制器中，积分作用可以消除系统的_______误差。
答案：稳态三、简答题1. 简述过程控制中前馈控制与反馈控制的主要区别。
答案：前馈控制是在干扰发生之前，根据干扰的预测值来调节控制器的输出，以抵消干扰的影响。
而反馈控制则是在干扰发生后，通过测量被控变量的实际值与设定值之间的偏差，来调节控制器的输出，以达到控制目的。
2. 描述PID控制器中比例、积分、微分三个作用的特点及其在控制系统中的作用。
答案：比例作用根据偏差的大小来调节输出，偏差越大，调节作用越强。
积分作用可以消除稳态误差，使系统达到无误差的稳态。
微分作用可以预测偏差的变化趋势，提前进行调节，从而提高系统的响应速度和稳定性。
四、计算题1. 给定一个一阶系统，其时间常数为5秒，试计算在单位阶跃输入下，系统达到95%稳态值所需的时间。
答案：根据一阶系统的响应特性，达到95%稳态值所需的时间大约为3个时间常数，即15秒。
2. 对于一个二阶系统，其自然频率为4 rad/s，阻尼比为0.5，试计算系统的临界阻尼时间。
答案：临界阻尼时间可以通过公式\(\tau_c = \frac{1}{\omega_n\sqrt{1-\zeta^2}}\)计算，其中\(\omega_n\)为自然频率，\(\zeta\)为阻尼比。
第一章1.过程控制系统的组成调节器、调节阀、被控过程、检测变送2.过程控制系统的分类1）按系统的结构特点分类反馈控制系统、前馈控制系统、前馈—反馈控制系统2)按给定值信号的特点分类定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统3.过程控制系统的质量指标系统是衰减震荡的过程、衰减比和衰减率、余差、调节时间，峰值时间第二章1.数学模型的建立方法解析法：根据过程的内在机理，通过静态与动态物料平衡关系，建立数学模型的方法自衡过程和无自衡过程。
2.实验法a.阶跃响应法，试验时需要注意的问题1)试验测定前，被控过程应处于相对稳定的工作状态2)输入阶跃信号的幅值不能过大，也不能过小3)分别输入正负阶跃信号，并测取其响应曲线作对比4)在相同的条件下重复测试几次b.矩形响应法3.混合法第三章1.变送器的类型和特点差压变送器、温度变送器、流量变送器、液位变送器温度变送器的分类是直流毫伏变送器、热电隅温度变送器（热电效应）、热电阻温度变送器温度变送器的特点：（1）采用低漂移，高增益的运算放大器作为主要放大器，具有线路简单和良好的可靠性，稳定性及各项技术性能。
（2）在配热电隅和热电阻的变送器中采用线性化电路，使其输出电流I与被测温度呈线性关系，测量精度高（3）线路中采用了安全火花防暴技术措施，可用于易燃易爆场合（4）采用DC24V集中供电，实现了二线制接线方式液位变送器迁移的原因：差压变送器安装位置与容器液相取压点不在同一个平面上。
2.仪表的选择1)量程的选择2）仪表等级的选择3.仪表的应用1）零点的调整：将变压器的测量起始点由零点迁移到某一点正值或负值2)量程的调整的目的：使变压器输出的信号的上限值Ymax与输入测量信号上限值Ymax相对应。
意义：工程应用中变送器进行零点迁移与量程调整可以提高其灵敏度。
第四章1.理解调节器在控制系统的工作原理2.调节器的分类1）按使用的能源：气动调节器和电动调节器2）按结构形式来分：基地式调节器、单元组合调节器、组装式调节器3）按信号类型：模拟调节器和数字式调节器3.调节器作用方式的选择4.调节规律对控制系统的影响PID调节器参数对系统的影响1）比例度是反映比例控制作用强弱的一个参数。
1、过程控制系统的组成和各部分的作用。
自动控制系统由被控对象、测量变送器、执行器（控制阀）和控制器组成。
被控对象：是指被控制的生产设备或装置。
测量变送器：用于测量被控变量，并按一定的规律将其转换为标准信号作为输出。
执行器：常用的是控制阀，接受来自控制器的命令信号，用于改变控制阀的开度。
控制器：它将被告控变量的测量值班与设定值进行比较，得出偏差信号e（t），并按一定规律性输出控制信号u（t）2、过程控制常用策略有哪些？各自的优缺点？反馈控制：优：能补偿任意扰动缺：1控制作用是滞后的，2调节过程是一个试差的过程，试差过程容易不稳定。
前馈控制：优：在扰动影响被控变量之前就可以将扰动补偿掉缺：1测量成本高需要增加扰动检测装置，23、简要阐述工业生产对过程控制的要求。
安全性、经济性、稳定性4、控制系统设计与实现的主要步骤。
（1）确定控制目标，选择被控变量（2）选择测量参数和测量仪表（3）操作变量的选择与主要扰动的分析（4）操作变量与被控变量的配对（5）控制方案与控制算法选择（6）执行器的选择（7）控制系统的现场安装、调试与投运5、机理建模方法的主要步骤。
（1）根据建模对象和模型的使用目的进行合理的假设（2）根据过程内在机理建立数学方程（3）简化模型6、测量误差形成的原因？测量信号一般的处理方法有哪些？原因：1、仪器自身的误差；2安装造成的误差；3、测量时的误差7、控制系统主要性能指标有哪些？各自的含义是什么？余差（e）：系统过渡过程终了时给定值与被控参数稳定值之差；最大偏差（A）：被控参数第一个波的峰值与给定值的差；衰减比（n）：振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比；衰减率（f）：经过一个周期后，波动幅度衰减的百分比；过渡过程时间（ts）：系统过渡过程曲线进入新的稳定值的5%或2%范围内所需的时间；峰值时间（tp）:系统过渡过程曲线到达第一个峰值所需的时间，反映系统响应的灵敏程度；8、三种常规反馈控制模式分别是什么？说明各自的原理、作用以及对系统性能的影响。
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局部组成？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，用以克制扰动的影响，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制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。
第三章调节器1．掌握P、PI、PD，PID调节的特点，各调节规律定义公式，其阶跃响应。
积分时间的大小相应的积分作用怎样？微分时间的大小其作用怎样？比例度如何求取？2．无扰动切换是指什么？3．了解微分先行的PID算法主要用于解决什么问题？对什么有微分作用？4．了解比例先行的PID算法有什么特点？5．掌握PID微分方程及差分方程？6．掌握调节器的正反作用判断。
执行器7．掌握解执行器的作用、类型、由哪两部分组成？各部分的作用是什么？8．了解气动执行器和电动执行器各有什么特点？9．掌握什么是气开阀，什么是气关阀。
按什么原则、如何来选择气开或气关方式？10．掌握调节阀流量特性的定义；理想流量特性的定义、分类和特点；11．工作流量特性的定义，串联管道中调节阀流量特性的变化12．S值是指什么？S值的大小对流量特性的影响？13．掌握选择调节阀的流量特性的三原则？14．了解电－气转换器起什么作用？为什么要用阀门定位器？15．掌握构成一个安全火花型防爆系统的充要条件是什么？安全火花型防爆系统的组成结构。
16．了解防爆栅有哪几种类型？17．了解危险场所分为哪几类？危险程度最高的是哪一类？第一类危险场所又分为哪几级？第四章控制对象的特性测试1.掌握利用机理法建立单容/双容对象的数学模型。
2.掌握什么是具有自衡能力的对象？具有滞后的一阶二阶特性的表示式；什么是无自衡能力的对象？具有滞后的一阶二阶特性的表示式。
3.掌握什么是飞升曲线？单容对象或多容对象的飞升曲线可用哪些参数来表征？4.掌握如何测定飞升曲线和方波响应曲线？测得方波响应曲线后如何获得飞升曲线(获取飞升曲线的原理和方法)。
5.掌握由飞升曲线来确定一阶对象，了解确定二阶对象的传递函数的方法。
6.掌握测定对象动特性的方法分类第三次作业（P108）1（2）某比例积分调节器的输入，输出围均为4~20mA DC，若设ó=100%，T1=2MIN，稳态时其输出为6mA，若在某一时刻输入阶跃增加1mA，试求经过4min后调节器的输出。
解：ā=1/Kc=100% =>Kc=1△U(t)=Kc(e(t)+1/Ti∫e(t)dt)= e(t)+1/Ti∫e(t)dt=1+0.5∫1dt=1+0.5×4=3mA则4min后调节器的输出为9mA(5)什么叫无平衡无扰动切换？全刻度指示调节器是这样保证由自动到软手动，由软手动到硬手动，再由硬手动到软手动，由软手动到自动之间的无扰动切换的？解：当调节器由硬手动切换到软手动是，由于切换后的积分器具有保持特性，即能保持切换前的硬手动输出状态，故由硬手动切向软手动，无需平衡即可做到输出无扰动（6）调节器的正反作用是如何规定的？答：随着测量信号的增加，调节器的输出也增加，则为正作用；随着测量信号的增加，调节器的输出减少，则为反作用。
（15）什么是调节阀的流量特性？调节阀的理想流量特性有哪几种？它们各是怎样定义的？调节阀的工作流量特性和阻力系数有关，而阻力系数又是怎样定义的？它的大小对流量特性有何影响？答：调节阀的流量特性，是指控制介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度之间的关系。
理想的流量特性有直线流量特性，对数流量特性和快开流量特性。
直线流量特性是指流过调节阀的相对流量和阀门的相对开度成直线关系对数流量特性是指单位行程变化所引起的相对流量变化与该点的相对流量成正比关系快开流量特性是指在小开度时就有较大的流量，随着开度的增大，流量很快达到最大，故称为快开特性。
阻力系数S定义为阀全开时阀前后压差△Pvmin与系统总压差△P的比值。
当S=1时，管道压降为零，调节阀前后压差等于系统总压差，故工作流量特性即为理想流量特性；当S<1时，由于串联管道阻力的影响，使流量特性产生两个变化：一个是阀全开时流量减少；另一个是使阀在大开度工作时控制灵敏度降低。
随着S值减少，直流特性趋向于快开特性，对数特性趋向于直线特性，S值越小，流量特性的变形程度愈大。
2（5）如图所示，冷物料通过加热器用蒸汽对其加热。
在事故状态下，为了保护加热器设备的安全，即耐热材料不被损坏，现在蒸汽管道上有一个气动执行器，试确定其气开，气关形式，并画出由PID调节器构成的控制系统结构框图。
解：为了保护加热设备的安全，应该选择气开阀。
（6）现测得三种流量特性的有关数据见表。
试分别计算其相对开度在10%，50%，80%各变化10%时的相对流量的变化量，并据此分析它们对控制质量的影响和一些选用原则。
调节阀的相对开度(l/L)(％)和相对流量(Q/Qmax) (%) （R=30）解：直线流量特性：相对开度在10%，50%，80%各变化10%的相对流量变化量为74.6%，18.6%，12%对数流量特性：相对开度在10%，50%，80%各变化10%的相对流量变化量为41%，40%，40%快开流量特性：相对开度在10%，50%，80%各变化10%的相对流量变化量为76%，11%，3%由上述数据可知，直线特性的调节阀在开度变化相同的条件下，当流量小时，流量的变化值相对较大，调节作用强，容易产生超调和引起振荡；当流量大时，流量变化值相对较小，调节作用进行缓慢，不够灵敏。
适合于符合稳定的场合。
对数流量特性的调节阀在同样的开度变化值下，当流量小（小开度）时，流量的变化也小（调节阀的放大系数小），调节平稳缓和；流量大（大开度）时，流量的变化也大（调节阀的放大系数大），调节灵敏有效。
无论大开度还是小开度，相对流量的变化率都是相等的，表明流量变化的百分比是相同的。
适用于符合变化的场合。
快开流量特性的调节阀在开度很小时，就已经将流量放大，随着开度的增加，流量很快就达到最大（饱和）值，以后再增加开度，流量几乎没有什么变化。
这种流量特性适合于迅速开闭的切断阀或双位控制系统。
补充作业：1. 如图所示，用差压变送器测敞口容器液位，其最低液位和最高液位到仪表的距离分别为h1=1m，h2=3m,若被测介质的密度为980kg/m3,求：1）该变送器的量程为多少？2）是否需要迁移？迁移量为多少？2： 某负作用理想PID 调节规律， ， T i =2min,T d =0,在t=t 0时刻加入一幅值为1mA 的阶跃信号，若调节器的起始工作点为6mA，试画出调节器的输出波形。
11ip e edt T δ⎛⎫∆=-∆+∆ ⎪⎝⎭⎰01110.82t t dt ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭⎰()01110.82t t ⎡⎤=-+-⎢⎥⎣⎦80%δ=3. 某正作用理想PID调节规律，T i=30s,T d=0,试画出在如图所示输入方波作用下的调节器输出波形（初始工作点6mA）。
100%δ=(1) P1=1/0.5=2=200%, T1=0.5 P2=1/2=50%, T2=1(2) P1’=4*200%=800%, T1’=0.25, K1’=0.125P2’=4* 50%=200%, T2=0.5 , K2’=0.5 (2号线变为1号线 )(3)比例、积分作用减弱，影响比例的是P ，影响积分作用的是P 和T i5．某电动比例调节器的测量围为100~200 ，其输出为0~10mA 。
当温度从140 变化到160时，测得温度调节器的输出从3mA变化到()e t A=在阶跃输入作用下，即 调节器的输出为：因此，可以从阶跃响应曲线上确定KC ，Ti A=1 ，则t=0, y=Kc=1/P t=Ti y=2Kc=2/PC ︒C ︒C ︒7mA ，试求该调节器的比例带。
6 图示锅炉生产情况，冷水进入气鼓，经燃烧加热产生蒸汽，在生产过程中，工艺要求气鼓里的水不能烧干，不然将产生事故，甚至发生爆炸。
为了保证锅炉的安全生产，试确定冷水进水管道上调节阀的气开，气关形式。
气关阀7、图示，冷物料通过加热器用蒸汽对其加热，在事故状态下，为了保护加热器设备的安全，即耐热材料不损坏，现在蒸汽管道上有一只调节阀，确定其气开，气关形式。
minmax min minmax min160140200100100%50%73100x x x x y y y y δ----=⨯==----气开阀第四、五章习题1、水槽如图所示。
其中F 为槽的横截面积，R 1、R2、R 3均为线性水阻，Q 1为流入量，Q 2 、Q 3为流出量。
要求：(1) 写出以水位H 为输出量，Q 1为输入量的对象动态方程； （2）写出对象的传递函数，并指出其增益K 和时间常数T 的数值。
2、有一液位对象，其矩形脉冲响应实验结果见下表。
矩形脉冲幅值 阀门开度变化，矩形脉冲宽度 。
(1)试将矩形脉冲响应曲线转换为阶跃响应曲线。
20%u ∆=s t 20=∆(2)若将它近似为带纯延迟的一阶惯性对象，试用不同的方法确定其特性参数K、T和的数值。
x（t）= x1（t）+ x2（t）x2（t）= - x1（t -Δt）y（t）= y1（t）+ y2（t）= y1（t）- y1（t-Δt）t 0 20 40 60 80 10121416182022242628h100.20.82.3.65.47.49.31112.613.614.415.115.816.430320 340 360 380 4001717.417.617.817.95 18.1画图并求得τ11()()()y t y t y t t=+-∆• t=0:20:400;• h1=[0,0.2,0.8,2.0,3.6,5.4,7.4,9.3,11,12.6,13.6,14.4,15.1,15.8,16.4,17, 17.4,17.6,17.8,17.95,18.1];• h=h1/0.2; • tt=0:0.5:400; • hh=spline(t,h,tt); • x0=[100,,51];• x=lsqcurvefit('onedt',x0,tt,hh) • y= onedt (x,tt); • err1=sum((hh-y).^2) • x2=[90.5,180,40]; • y2= onedt (x2,tt); • err2=sum((hh-y2).^2) • plot(t,h,'r*',tt,y,'k',tt,y2,'b');()18.190.50.218040y K u T τ∞=≈=∆≈≈•grid;100.7384 138.9393 50.662790.5,180,40 3.求无自平衡能力的双容水槽液位与输入流量的对应关系解：根据动态平衡关系，列出以下增量方程进行拉普拉斯变换，整理，得到传递函数、数学模型1111222220d h C Q Q dt h Q R d h C Q Q dt Q ∆=∆-∆∆∆=∆=∆-∆∆=2112()()11()()()1H s Q s G s Q s Q s T s T s=⨯=⨯+为槽1的时间常数为槽2的时间常数4.求有自平衡能力的双容水槽液位与输入流量的对应关系5. 如图所示简单水槽对象，进水流量Q i 为20m 3/h ，液位h 稳定在10m 处，现在我们人为地将进水流量突然加大到30m 3/h ，液位h 的反应曲线如图所示，试求出该水槽对象的特性参数并写出对象传函。
