自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有哪些環(huán)節(jié)組成

1、1. 自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有哪些環(huán)節(jié)組成？各環(huán)節(jié)的作用是什么？a測(cè)量變送器：測(cè)量被控變量，并將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一的輸出信號(hào)。 b 控制器：接收變送器送來的信號(hào)，與希望保持的給定值相比較得出 偏差， 并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果， 然后將此結(jié)果用標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一的信 號(hào)發(fā)送出去。c 執(zhí)行器：自動(dòng)地根據(jù)控制器送來的信號(hào)值來改變閥門的開啟度。d 被控對(duì)象：控制裝備所控制的生產(chǎn)設(shè)備。2. 被控變量：需要控制器工藝參數(shù)的設(shè)備或裝置； 被控變量：工藝上希望保持穩(wěn)定的變量；操作變量： 克服其他干擾對(duì)被控變量的影響， 實(shí)現(xiàn)控制作用的變量。給定值：工藝上希望保持的被控變量的數(shù)值； 干擾變量：造成被控變量波動(dòng)的變量。3. 自動(dòng)

2、控制系統(tǒng)按信號(hào)的傳遞路徑分：閉環(huán)控制系統(tǒng)，開環(huán) （控制 系統(tǒng)的輸出端與輸入端不存在反饋回路， 輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制作用不 發(fā)生影響的系統(tǒng)），復(fù)合 4. 按給定值的不同分：定值控制系統(tǒng)，隨動(dòng)控制系統(tǒng)（隨機(jī)變化），程序控制系統(tǒng)（給定值按預(yù)先設(shè)定好的規(guī)律變化）5. 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求： 穩(wěn)定性：保證控制系統(tǒng)正常工作的必要條件 快速性：反應(yīng)系統(tǒng)在控制過程中的性能 準(zhǔn)確性：衡量系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的指標(biāo)，反映了動(dòng)態(tài)過程后期的性能。 提高動(dòng)態(tài)過程的快速性， 可能會(huì)引起系統(tǒng)的劇烈振蕩； 改善系統(tǒng)的平 穩(wěn)性，控制進(jìn)程又可能很遲緩，甚至使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度變差。6. 控制系統(tǒng)的靜態(tài)：被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)。7.

3、自動(dòng)系統(tǒng)的控過渡過程及其形式控制系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)過程中， 被控變量從一個(gè)穩(wěn)態(tài)到達(dá)另一個(gè)穩(wěn)態(tài)隨時(shí)間 變化的過程稱為 形式：非周期衰減過程，衰減振蕩過程， 等幅振蕩過程，發(fā)散振蕩過程8. 衰減振蕩過渡過程的性能指標(biāo) 衰減比：表振蕩過程中的衰減程度， 衡量過渡過程穩(wěn)定性的動(dòng)態(tài)指標(biāo)。 （以新穩(wěn)態(tài)值為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算） 最大偏差：被控變量偏離給定值的最大值 余差：系統(tǒng)的最終穩(wěn)態(tài)誤差，終了時(shí)， 被控變量達(dá)到的新穩(wěn)態(tài)值與設(shè) 定值之差。調(diào)節(jié)時(shí)間 :從過渡過程開始到結(jié)束所需的時(shí)間 振蕩周期：曲線從第一個(gè)波峰到同一方向第二個(gè)波峰之間的時(shí)間9. 對(duì)象的數(shù)學(xué)模型：用數(shù)學(xué)的方法來描述對(duì)象輸入量與輸出量之間的 關(guān)系，這種對(duì)象特性的數(shù)學(xué)

4、描述叫 動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型：表示輸出變量與輸入變量之間隨時(shí)間而變化的動(dòng)態(tài)關(guān) 系的數(shù)字描述10. 描述對(duì)象特性的參數(shù)放大系數(shù) K ：數(shù)值上等于對(duì)象重新穩(wěn)定后的輸出變化量與輸入變化量 之比。意義 :若有一定的輸入變化量 Q1 通過對(duì)象就被放大了 K 倍變 為輸出變量h。K越大，輸入變量有一定變化時(shí)，對(duì)輸出量的影響越 大。描述了靜態(tài)性質(zhì)時(shí)間常數(shù)T:當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值 的 63.2%所需的時(shí)間，就是 T， 意義：被控變量受到階躍作用后， 被控變量如果保持初始速度變化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間。T 越大，表對(duì)象受干擾后，被控變量變化的越慢，到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)值所 需的時(shí)間越長(zhǎng)。動(dòng)態(tài)特性

5、滯后時(shí)間:對(duì)象在受到輸入作用后， 被控變量不能立即而迅速的變化， 要經(jīng)過一段純滯后時(shí)間以后， 才開始等量地反應(yīng)原無滯后時(shí)的輸出量 的變化 動(dòng)態(tài)特性11. 測(cè)量范圍：指儀表按規(guī)定的精度進(jìn)行測(cè)量的被測(cè)量值得范圍絕對(duì)誤差 =X-X 0=測(cè)量 -標(biāo)準(zhǔn)引用誤差 =（絕對(duì)誤差 / 量程） *100%最大引用誤差 =（最大絕對(duì)誤差 /量程） *100%=+-A% 允許誤差（允許最大引用誤差）靈敏度S:表示儀表對(duì)被測(cè)變量變化的靈敏程度 二輸出的變化量/輸入 的變化量sf,越靈敏分辨率:（靈敏限和分辨的最小輸入變化量）儀表輸出能響應(yīng) 引用誤差:（絕對(duì)誤差 /量程） *100% 最大引用誤差 = （最大絕對(duì)誤差

6、/量程） *100% 允許誤差:允許的最大絕大誤差 精度:指測(cè)量結(jié)果和實(shí)際值一致的程度， 是用儀表誤差的大小來說明 其指示值與被測(cè)量真值之間的符合程度。數(shù)值越大，精度越低。 回差（變差）:（| 正行程測(cè)量值 -反行程測(cè)量值 | max/ 量程） *100% 儀表的回差不能超出儀表的允許誤差。12. 可靠性:反映儀表在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能 的能力的一種綜合性質(zhì)量指標(biāo)。13. 可靠度：R指儀表在規(guī)定的工作時(shí)間內(nèi)無故障的概率。14. 平均無故障時(shí)間（MTBF）:儀表在相鄰兩次故障間隔內(nèi)有效工作 時(shí)的平均值。15. 平均故障修復(fù)時(shí)間（ MTTR） :儀表故障修復(fù)所用的平均時(shí)間。16.

7、 有效度： =（MTBF/（MTBF+MTTR）*100%數(shù)值越大，越可靠。17. 熱電偶測(cè)溫原理：熱電效應(yīng)（賽貝克效應(yīng)）：將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體（A,B）連接在 一起構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩接點(diǎn)處的溫度不同時(shí)（T>T°）,回路中 將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象叫 回路稱為熱電偶；導(dǎo)體或半導(dǎo)體稱作 熱電極。電勢(shì)從高溫指向低溫。工作的基本條件：兩電極材料不同；兩接點(diǎn)溫度不同。應(yīng)用定則： a 均質(zhì)導(dǎo)體定則兩種均質(zhì)導(dǎo)體構(gòu)成的熱電偶，其熱點(diǎn)勢(shì)大 小與熱電極材料的幾何形狀， 直徑，長(zhǎng)度及沿?zé)犭姌O長(zhǎng)度上的溫度分 布無關(guān)，只與電極材料和兩端溫度差有關(guān)。 B 中間導(dǎo)體定則：在熱電 偶測(cè)溫回路中接入中間

8、導(dǎo)體， 只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同， 則它的接 入對(duì)回路的總熱電勢(shì)沒有影響。 即回路中的總的熱電勢(shì)與引入第三種 導(dǎo)體無關(guān)。 C 中間溫度定則：在使用熱電偶測(cè)溫時(shí)，如果熱電偶各部 分所受到的溫度不同， 則熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)只與工作端和參考端 溫度有關(guān)，其他部分溫度變化(中間溫度變化)并不影響回路熱電勢(shì) 的大小。18. 在常用的熱電偶溫度計(jì)中，精度最高的是S 熱電偶；線性最好的是K熱電偶；靈敏度較高的是E熱電阻。19. 為什么使用補(bǔ)償導(dǎo)線？由 EAB(t1，t0)=eAB(t)-eAB(t0) 可知 只有當(dāng)冷端溫度 t0 恒定已知時(shí)，熱 電勢(shì)才是被測(cè)溫度的單值函數(shù)， 測(cè)量才有可能。否則會(huì)帶來誤差。

9、但 因冷端在設(shè)備外， 是不恒定的， 故要用廉價(jià)金屬熱電偶將原冷端延伸 到遠(yuǎn)離被測(cè)對(duì)象，且環(huán)境溫度有比較穩(wěn)定的地方，即使用補(bǔ)償導(dǎo)線。補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)應(yīng)注意：a補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶型號(hào)相匹配；b補(bǔ)償導(dǎo)線的 正負(fù)極與熱電偶的正負(fù)極要相對(duì)應(yīng)， 不能接反。C原冷端和新冷端溫 度在0100C范圍內(nèi)d當(dāng)新冷端溫度TO不等于0時(shí)，需進(jìn)行其他補(bǔ) 償和修正。20. 為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？EAB (t1 ， t0)=eAB(t)-eAB(t0) 需保證 t0 恒定，才可測(cè)。 采用補(bǔ)償導(dǎo)線可保證 t0恒定，但不是0C .工業(yè)上常用的各種熱電偶的分度表或溫度-熱電勢(shì) 關(guān)系曲線都是在冷端溫度保持為 0C進(jìn)行刻度的。因此，在應(yīng)用

10、熱電 偶測(cè)溫時(shí)，只有將冷端溫度保持為 0C,或者是進(jìn)行一定的修正才能 得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，即冷端溫度補(bǔ)償。種類：冷端溫度保持 0C法，冷端溫度計(jì)算校正法。校正儀表零點(diǎn)法，補(bǔ)償電橋法，補(bǔ)償熱電偶法21熱電阻溫度計(jì) 熱電阻效應(yīng)：物質(zhì)的電阻率隨溫度的變化而變化 的特性稱為 金屬熱電阻稱為熱電阻，半導(dǎo)體熱電阻稱為熱敏電阻22.常用工業(yè)熱電阻鉑電阻：Pt10相應(yīng)的0C時(shí)的電阻值為Ro=10PtIOO銅電阻：Cu50和CulOO23表壓=絕壓-大氣壓a）測(cè)壓彈性原件：彈性膜片（位移小，靈敏度低精度低）；波紋 管（靈敏度高，特別是低區(qū)，時(shí)滯較大，精度一般不高）；彈簧 管（適用于不同壓力測(cè)量范圍和測(cè)量介質(zhì)。）

11、24應(yīng)變式壓力傳感器（壓力t電阻）基于導(dǎo)體和半導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)， 即有金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成的電阻體。 由他到外力作用產(chǎn)生形變 時(shí)，應(yīng)變片的阻值也將發(fā)生相應(yīng)的變化。25壓阻式壓力傳感器（壓力-阻值）（體積小。彈性原件，感壓原件 分開）根據(jù)壓阻效應(yīng)原理制造，其壓力敏感元件就是在半導(dǎo)體材料的 基片上利用集成電路工藝制成的擴(kuò)散電阻當(dāng)他受到外力作用時(shí)，擴(kuò)散電阻的阻值由于電阻率的變化而改變，擴(kuò)散電阻一般也要依附于彈性 元件才能正常工作。26電容式差壓變送器（壓力電容，高精度，高穩(wěn)定性和高可靠性， 結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)）27壓力儀表的選擇：測(cè)穩(wěn)定壓力：Pmax<=2/3P上限測(cè)脈動(dòng)，Pmax <=0.5P

12、上限;測(cè)高壓，Pmax<3/5P上限，Pmin>1/3P上限量程系列：1; 1.6; 2.5; 4.0; 6.0;28完整的壓力檢測(cè)系統(tǒng)：取壓口；引壓管路；壓力檢測(cè)儀表。29流量計(jì)體積流量計(jì)a容積式流量計(jì)：橢圓齒輪流量計(jì)（適于高粘度介質(zhì)，如瀝青）b差壓式流量計(jì)：節(jié)流式流量計(jì)（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便宜，精度不 夠高，不能用計(jì)量?jī)x表），浮子流量計(jì)（恒壓降，變節(jié)流面積適于小流量，儀器垂直安裝，流體必須自下而上流過流量計(jì)）c速度式：渦輪流量計(jì)（測(cè)量精度高，適于油表，水表），渦街流量計(jì)（漩渦產(chǎn) 生頻率）；電磁流量計(jì)（測(cè)量導(dǎo)電流體，不能測(cè)量氣體，蒸汽，和電 導(dǎo)率低的石油流量。垂直安裝時(shí)流體自下而上流過儀

13、表； 水平安裝時(shí) 兩個(gè)電極在同一平面）；超聲波流量計(jì)（不接觸測(cè)量）質(zhì)量流量計(jì)30科里奧利質(zhì)量流量計(jì)：直接式流量計(jì)，利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng) 時(shí)，將產(chǎn)生于質(zhì)量流量成正比的科里奧利的測(cè)量原理。31安裝三閥組作用：防止差壓計(jì)或差壓變送器單側(cè)受壓過載損壞儀 表。啟用時(shí)先開平衡閥3,開切斷閥1, 2關(guān)3,;停用時(shí)，開平衡閥 3關(guān)12,開3.32.液體取壓點(diǎn)在管路下方，氣體取壓點(diǎn)在管路上方。33物位檢測(cè)（液位，料位，界位）電容式物位計(jì)：不受真空，壓力，溫度等環(huán)境條件的影響；安裝方便， 結(jié)構(gòu)牢固，易維修，價(jià)格低；超聲式物位計(jì)，核輻射式物位計(jì)，稱重 式液罐計(jì)量?jī)x（測(cè)儲(chǔ)罐中真實(shí)的質(zhì)量?jī)?chǔ)量。精度高）34控制儀表 安

14、能源形式分：氣動(dòng)，電動(dòng)，液動(dòng)。35氣動(dòng)控制儀表：氣源壓力 0.14MPa標(biāo)準(zhǔn)傳輸信號(hào)：0.020.1MPa 36.DZZ-III型控制器：電動(dòng)420mA DC為現(xiàn)場(chǎng)傳輸信號(hào)，聯(lián)絡(luò)信號(hào) 15V DC 采用24V DC集中供電28.DZZ- II 型：010mA DC37執(zhí)行器：作用接收控制器的輸出信號(hào)，并根據(jù)其送來的控制信號(hào)， 改變被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定 范圍內(nèi)。38執(zhí)行器組成：執(zhí)行機(jī)構(gòu)：是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置，它根據(jù)輸入控制信號(hào)的大小，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出力 F （或輸出力矩M）和位移（直線位 移I或轉(zhuǎn)角B,推動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動(dòng)作）調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)：執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分， （調(diào)節(jié)閥）受執(zhí)

15、行機(jī)構(gòu)的操縱，可以 改變調(diào)節(jié)閥芯與閥座得流通面積，進(jìn)而改變流量39. 氣動(dòng)執(zhí)行器：氣開式，氣關(guān)式40. 調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù) K:（流通能力）當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開，閥兩端壓差為 O.IMPa流體密度為1g/cm3（即540C的水）時(shí)，每小時(shí)流過調(diào)節(jié)閥的 流體流量，通常以 m3/h 或 t/h 計(jì)。41調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比R:指調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量和最小流量之比。 理想可調(diào)比：調(diào)節(jié)閥前后壓差一定時(shí)的可調(diào)比42. 調(diào)節(jié)閥的流量特性：指被控介質(zhì)流過閥門的相對(duì)流量和閥門相對(duì) 開度之間的關(guān)系 Q/Q max=f （I/L） 取決于閥芯的形狀 理想流量特性 前后壓差一定時(shí)。工作流量特性：直線流量特性，等百分比 ，拋物線

16、，快開43. 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng) :指由一個(gè)測(cè)量變送元件，一個(gè)控制器，一個(gè)執(zhí)行機(jī) 構(gòu)和一個(gè)被控對(duì)象所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)。44. 選擇被控變量的原則 :a 被控變量時(shí)工藝中比較重要的變量，應(yīng)能夠進(jìn)行較頻繁的調(diào)節(jié)。 b 盡可能選擇直接指標(biāo)， 若和直接指標(biāo)難于測(cè)量可選擇間接指標(biāo)作為被 控變量c被控變量要求有足夠的靈敏度，易于測(cè)量，以保證控制精度。d 被控變量必須獨(dú)立可控。45. 操縱變量的選擇：a選擇對(duì)被控變量有較大影響的輸入最為操縱變量b 選擇能夠快速影響被控變量的輸入作為操縱變量c 選擇具有相當(dāng)大調(diào)整范圍的輸入作為操縱變量。d使控制通道的純滯后時(shí)間/控制通道的時(shí)間常數(shù)盡量小。46.KT滯后時(shí)間控制通

17、道0K。大，好盡量小小好干擾通道fKf 小,好大好無關(guān)系47控制器控制規(guī)律：控制器輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的關(guān)系。雙位控制規(guī)律48比例控制規(guī)律P: P=Kce+uo Kc 比例系數(shù)f,比例作用大比例度 =100%/Kc過?。罕壤饔锰珡?qiáng) 發(fā)散振蕩易爆炸臨界比例度k:比例度減小到系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩時(shí)；特點(diǎn)：控制器的輸出與偏差成比例，即控制閥門位置與偏差之間具有 一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。純比例控制系統(tǒng)終了存在余差，反應(yīng)快控制及時(shí)適于控制通道滯后較小，負(fù)荷變化不大，工藝上沒有提出無余差要求。t49比例積分控制PIP=Kc （e+丄。駙）TiTi積分時(shí)間 Ti越大，積分作用越弱 Ti無限大，無積分作用比例粗調(diào)，積分

18、細(xì)調(diào) 引入積分作用后，Kc應(yīng)適當(dāng)減小。 特點(diǎn)：能夠消除余差，有滯后，不可單獨(dú)使用。適于控制通道滯后較 小，負(fù)荷變化不大，工藝上不允許有余差。50比例微分控制PDP=Kc （e+TD史）dtTD微分時(shí)間越大，微分作用越強(qiáng)特點(diǎn)：超前控制，對(duì)不變的偏差不具有控制作用，不可單獨(dú)使用 可改善控制質(zhì)量，減小最大偏差，節(jié)省控制時(shí)間有抑制振蕩的效果51. PID比例積分微分控制規(guī)律P=Kc （e+- tedt+TDe ）既可快速進(jìn)行控制，又能消除余差，具有 Ti 0dt較好的控制性能。適用于容量滯后較大，負(fù)荷變化大，控制質(zhì)量要求 較高的控制系統(tǒng)。52. Kc>0反作用控制器53. 控制系統(tǒng)的整定：經(jīng)驗(yàn)整定法，臨界比例度法，衰減曲線法 xiangyingquxianfa 任務(wù)：對(duì)于一個(gè)已經(jīng)設(shè)計(jì)并安裝就緒的系統(tǒng)，對(duì)控制器的參數(shù)（ ， Ti, Td ）進(jìn)行調(diào)整，使得系統(tǒng)的過渡過程達(dá)到最為滿意的質(zhì)量指標(biāo)要 求。54. 串級(jí)控制系統(tǒng)：由兩個(gè)控制器串接工作，其中一個(gè)控制器的輸出 是另一個(gè)控制器的給定值，共同控制一個(gè)執(zhí)行器的控制系統(tǒng)。55特點(diǎn)：a有兩個(gè)閉合回路，兩個(gè)控制器，兩個(gè)測(cè)量變送器，主回路 定值控制系統(tǒng)， 副回路是隨動(dòng)控制系統(tǒng) b 主變量：反映產(chǎn)品質(zhì)量或生 產(chǎn)過程運(yùn)行情況的主要工藝變量。 副變量：中間變量，服務(wù)于主變量。 C 由