2）当有偏差存在时，输出信号将随时间增大（或减小）。当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。因而积分控制器组成控制系统可以到达无余差。
3-5 什么是积分时间？试述积分时间对控制过程的影响。 1）y?1edt ?T1积分时间是控制器消除偏差的调整时间，只要有偏差存在，输出信号将随时间增大（或减小）。只有当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。
2） 在实际的控制器中，常用积分时间Ti来表示积分作用的强弱，在数值上，Ti=1／K i 。显然，Ti越小，K i 就越大，积分作用就越强，反之亦然。
3-6 某比例积分控制器输入、输出范围均为4～20mA，若将比例度设为100%、积分时间设为2min、稳态时输出调为5mA，某时刻，输入阶跃增加0.2mA，试问经过5min后，输出将由5mA变化为多少？
由比例积分公式：y?依题意：p??1?1??分析： e?edt???P?T1?1?100%，即K p =1, TI= 2 min , e＝＋0.2； Kp稳态时：y0＝5mA，
y?y0??1?1??e?edt???P?T1?1?5?1?(?0.2??0.2?5)
25min后：
?(5?0.7)mA3-7 比例控制器的比例度对控制过程有什么影响？调整比例度时要注意什么问题？
1）控制器的比例度P越小，它的放大倍数Kp就越大，它将偏差放大的能力越强，控制力也越强，反之亦然，比例控制作用的强弱通过调整比例度P实现。
8
2）比例度不但表示控制器输入输出间的放大倍数，还表示符合这个比例关系的有效输入区间。一表的量程是有限的，超出这个量程的比例输出是不可能的。
所以，偏差的变化使控制器的输出可以变化全量程（16mA），避免控制器处于饱和状态。 3-8 理想微分控制规律的数学表达式是什么？为什么常用实际为分控制规律？ 1）y?TDde dt2）由于理想微分运算的输出信号持续时间太短，往往不能有效推动阀门。实际应用中，一般加以惯性延迟，如图3-7所示，称为实际微分。
3-9 试写出比例、积分、微分（PID）三作用控制规律的数学表达式。 解答：
1?1de?? y??e??edt?TD??P?T1dt?
3-10 试分析比例、积分、微分控制规律各自的特点，积分和微分为什么不单独使用？ 1）比例控制及时、反应灵敏，偏差越大，控制力越强；但结果存在余差。 2）积分控制可以达到无余差；但动作缓慢，控制不及时，不单独使用。
3）微分控制能起到超前调节作用；但输入偏差不变时，控制作用消失，不单独使用。 3-12 DDZ-Ⅲ型控制器的软手动和硬手动有什么区别？各用在什么条件下？
1）软手动操作是指调节器的输出电流I0与手动操作的输入信号成积分关系；
硬手动操作是指调节器的输出电流I0与手动操作的输入信号成比例关系。 2）软手动操作：系统投运
硬手动操作：系统故障
9
3-13 什么叫控制器的无扰动切换？在DDZ-Ⅲ型调节器中为了实现无扰切换，在设计PID电路时采取了哪些措施？
1）调节器进行状态转换后，输出值不发生跳动，即状态转换无冲击。 2）CM、CI。P85中。
3-14 PID调节器中，比例度P、积分时间常数TI、微分时间常数TD分别具有什么含义？在调节器动作过程中分别产生什么影响？若将TI取∞、TD取0，分别代表调节器处于什么状态？
比例度P含义：使控制器的输出变化满量程时（也就是控制阀从全关到全开或相反），相应的输入测量值变化占仪表输入量程的百分比。比例作用的强弱取决于比例度的大小。
积分时间常数TI含义：TI越小，积分作用越强；越大积分作用越弱；若将TI取∞，则积分作用消失。 微分时间常数TD含义：TD越大，微分作用越强；TD取0，微分作用消失。
3-15 什么是调节器的正/反作用？在电路中是如何实现的？ 1）正作用：偏差=测量值-给定值；
反作用：偏差=给定值-测量值。 2）运放输入端的切换开关实现的。
3-16 调节器的输入电路为什么要采取差动输入方式？输出电路是怎样将输出电压转换成4～20mA电流的？
1）采用差动输入方式，可以消除公共地线上的电压降带来的误差。 2）参照P83下的输出电路。
3-18 给出实用的PID数字表达式，数字仪表中常有哪些改进型PID算法？ 解答：
1） P91式（3-18） 2）改进的算法：
10
第4章 思考题与习题
4-1 气动调节阀主要由哪两部分组成？各起什么作用？ 1）执行机构和调节机构。
2）执行机构的作用：按调节器输出的控制信号，驱动调节机构动作；
调节机构的作用：由阀芯在阀体内的移动，改变阀芯与阀座之间的流通面积，从而改变被控介质的流量。
4-2 试问调节阀的结构有哪些主要类型？各使用在什么场合？ 1）类型：直通单座阀、直通双座阀。
2）直通单座阀使用场合：小口径、低压差的场合； 直通双座阀使用场合：大口径、大压差的场合。
4-4 什么叫调节阀的理想流量特性和工作流量特性？常用的调节阀理想流量特性有哪些？
1）理想流量特性：在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性称为固有流量特性，也叫理想流量特
性。
工作流量特性：在实际的工艺装置上，调节阀由于和其他阀门、设备、管道等串连使用，阀门两端的压
差随流量变化而变化，这时的流量特性称为工作流量特性。
2）常用理想流量特性：直线流量特性、等百分比（对数）流量特性、
快开特性
4-6 什么叫调节阀的可调范围？在串联管道中可调范围为什么会变化？
1）可调范围：反映调节阀可控制的流量范围，用R＝Qmax/Qmin之比表示。R越大，调节流量的范围越宽,性能指标就越好。
2）由于串联管道阻力的影响。
4-7 什么是串联管道中的阀阻比S？S值的变化为什么会使理想流量特性发生畸变？
1）阀阻比：用阀阻比S??pTmin/po表示存在管道阻力的情况下，阀门全开时，阀门前后的最小压差?pTmin占
总压力po的比值。
11