控制仪表答案

1-1 答：（1）p控制器是只有比例运算规律的控制器。对pid控制器而言，当积分时间 ti →∞时，微分时间td→0时，控制器呈p控制特性。

由于p控制器的输出与输入成比例关系，只要有偏差存在，控制器的输出就会立刻与偏差成比例的变化，因此比例控制作用及时迅速。为了减小余差，可增大kp。 kp 越大，余差越小。

但是系统稳定性变差，容易产生振荡。p型控制器一般用于干扰较小，允许有余差的系统中。

（2）pi 控制器是只有比例积分运算规律的控制器。当微分时间td=0时，控制器呈pi控制特性。只要偏差存在，积分作用的输出就会随时间不断变化，直到偏差消除，控制器的输出才稳定下来。

这是积分消除误差的原因。由于积分输出是随时间积累而逐渐增大的，所以控制动作缓慢，这样会造成控制不及时，使系统稳定裕度下降。因此积分作用一般不单独使用，而是与比例作用组合起来构成pi控制器，用于控制系统中。

3）pd控制器是具有比例微分运算规律的控制器。当积分时间ti→∞，控制器呈pd控制特性。微分作用是根据偏差变化速度进行控制的，即使偏差很小，只要出现变化趋势，就有控制作用输出，故有超前控制之称。

此外，在温度、成分等控制系统中，往往引入微分作用，以改善控制过程的动态特性，不过在偏差恒定不变时，微分作用输出为零，故微分作用也不能单独使用，也是与比例作用组合起来构成pd控制器，用于控制系统中。当偏差为阶跃信号时，在出现阶跃的瞬间，偏差变化速度很大。所以，在工业上使用的是实际pd控制器。

1-4.（1）比例度：在实际控制器中，表示比例作用的强弱的物理量叫比例度。

在单元组合仪表中，比例度可表示为p*100%.可见，与kp成反比。愈小，kp愈大，比例作用就愈强。

2）积分时间：积分作用的输出值变化到等于比例作用的输出值所经历的时间就是积分时间。在阶跃正偏差信号加入的瞬间，输出突跳至某一值，这就是比例作用kp;以后随时间不断增加，为积分作用kpt/ti。

若取积分作用的输出等于比例作用的输出， i=p，即kp= kpt/ti可得，ti=t。ti为积分时间。

3）微分时间：在阶跃信号作用下，实际pd控制器的输出从最大值下降了微分输出幅度的63.2%所经历的时间，就是微分时间常数td/kd.

此时间常数在乘上微分增益 kd即为微分时间 td.

1-5．解：公式=[/max-min)]*100%/[ymax-ymin)]

max-min=20-4=16ma ymax-ymin=5-1=4v =60% =6ma 将已知量代入上式，得=2.5 v

1-6．积分增益ki的意义是，在阶跃信号作用下，pi控制器输出变化的最终值与初始值之比。当积分增益ki 为无穷大时，相当于理想pi控制器的输出了。

微分增益kd的意义是，在阶跃信号作用下，pd控制器输出变化的初始值与最终值之比。微分增益愈大，微分作用愈趋近于理想。

1- 7.控制点最大偏差的相对变化值即为控器的控制精度。

1-10.(1)采用差动输入方式，是为了消除集中供电引起的误差。点评移动的目的是使运算放大器ic1工作在允许的共模输入电压范围内。

(2)输入电路是由ic1等组成的偏差差动电平移动电路，他的作用有两个：一是将测量信号ui和给定信号us相减，得到偏差信号，再将偏差信号放大两倍后输出；二是由电平移动，将以0v为基准的ui和us转换成以电平ub为基准的输出信号uo1。

1-11. 开关s处于“断”位置时，微分作用切除，电路只具有比例作用。这就保证了开关s由“断”切换到“通”的瞬间，即接通微分作用时，输出不发生突变，故对生产过程不产生扰动。

1-12.积分饱和原因：输入仍然存在，而输出已经被限制，但输入信号继续对电容cm充电，形成积分饱和状态。

不能，原因及解决办法：只将控制器输出加以限幅是不行的，应同时设法停止对电容cm继续按原来方向充电（或放电），使其不产生积分现象。

1-13.当u03=1v时，uf=ut=(24-u)*r/(kr+r)+u=17v

if=-ir1=-(u03+ub-uf)/r1=0.2ma

uf=kr*if+uf=23v

i/0=(24-uf)/rf=4ma

i0=i0/-if=3.8ma rl=uf/i0=6k

同理：当u03=5v时，uf=17v,if=0.06ma,uf=19v,i0/=20ma,i0=19.96ma,rl=953.3

负载电阻范围953.3~6k

共模输入电压1~5v

1-14.“自动→软手操”的切换：s1、s2由自动切到软手操后，在s4尚未扳至ur时，ic3的反向输入端悬空，由于电路具有保持特性，使uo3不变，故这种切换时无平衡、无扰动的。

当需要改变输出时，将s4扳至所需的位置，使uo3现行上升或下降。 “软手操→自动”的切换：手动操作时，电容ci接到ub上，使ci两端的电压始终等于uo2。

当软手操切换到自动时，由于uci 等于uo2而极性相反，ci的右端就和ic3的方向输入端一样都处于零电位，故在阶梯偶那个瞬间电容无充放电现象，输出uo3不变，这就实现了无平衡、无扰动切换。