自動(dòng)控制原理教案第五章(測(cè)控專業(yè))

自動(dòng)控制原理教案第五章(測(cè)控專業(yè))目錄自動(dòng)控制系統(tǒng)概述控制系統(tǒng)中的測(cè)量元件控制系統(tǒng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換與處理控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的干擾與噪聲抑制01自動(dòng)控制系統(tǒng)概述自動(dòng)控制系統(tǒng)是指通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)、控制、監(jiān)視等手段，使被控對(duì)象自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行或變化，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)的系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由控制器、受控對(duì)象、執(zhí)行器、傳感器等部分組成。自動(dòng)控制系統(tǒng)的定義與組成組成定義開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)的輸出與輸入之間沒(méi)有反饋回路的控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)的輸出與輸入之間存在反饋回路的控制系統(tǒng)。復(fù)合控制系統(tǒng)復(fù)合控制系統(tǒng)是指同時(shí)包含開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本類型穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到擾動(dòng)后能否恢復(fù)到原平衡狀態(tài)的性能指標(biāo)。快速性快速性是指系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)速度，即系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時(shí)間。準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性是指系統(tǒng)輸出信號(hào)與設(shè)定值之間的誤差大小，即系統(tǒng)的控制精度。自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)03020102控制系統(tǒng)中的測(cè)量元件作用測(cè)量元件是控制系統(tǒng)中的重要組成部分，用于檢測(cè)被控變量的實(shí)際值，并將其轉(zhuǎn)換為易于處理的電信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，為控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)提供依據(jù)。分類按照測(cè)量原理和應(yīng)用領(lǐng)域，測(cè)量元件可分為多種類型，如電阻式、電容式、電感式、光電式等傳感器，以及各種類型的溫度、壓力、流量、液位等傳感器。測(cè)量元件的作用與分類測(cè)量元件的特性與參數(shù)測(cè)量元件的特性包括靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。靜態(tài)特性是指在穩(wěn)態(tài)條件下，測(cè)量元件的輸出與輸入之間的關(guān)系；動(dòng)態(tài)特性則是指在動(dòng)態(tài)條件下，測(cè)量元件的輸出對(duì)輸入的響應(yīng)特性。特性測(cè)量元件的主要參數(shù)包括靈敏度、線性范圍、分辨率、精度、穩(wěn)定性等。這些參數(shù)決定了測(cè)量元件的性能和適用范圍，選擇合適的測(cè)量元件需要根據(jù)實(shí)際需求和參數(shù)要求進(jìn)行。參數(shù)在選擇測(cè)量元件時(shí)，需要考慮被測(cè)量的性質(zhì)、測(cè)量精度要求、環(huán)境條件、安裝條件等因素，選擇適合的測(cè)量元件類型和規(guī)格。選用測(cè)量元件的安裝位置和方式對(duì)其性能和壽命有很大影響，需要遵循正確的安裝規(guī)范和注意事項(xiàng)，確保測(cè)量元件能夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定地工作。安裝測(cè)量元件的選用與安裝03控制系統(tǒng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換與處理03脈沖信號(hào)短暫的信號(hào)，如開(kāi)關(guān)的通斷狀態(tài)。特性包括寬度、幅度和重復(fù)頻率。01模擬信號(hào)隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)，如溫度、壓力、流量等。特性包括幅度、頻率和相位。02數(shù)字信號(hào)離散的信號(hào)，如計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制信號(hào)。特性包括幅度、時(shí)間和狀態(tài)。信號(hào)的分類與特性信號(hào)的轉(zhuǎn)換將一種形式的信號(hào)轉(zhuǎn)換為另一種形式的信號(hào)，如將溫度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。信號(hào)的放大通過(guò)電路或電子設(shè)備將信號(hào)的幅度放大，以便更好地處理或傳輸。放大的類型電壓放大、電流放大和功率放大。信號(hào)的轉(zhuǎn)換與放大01對(duì)信號(hào)進(jìn)行加工或變換，以獲得所需的信息或效果。例如，通過(guò)濾波器去除噪聲或增強(qiáng)特定頻率的信號(hào)。信號(hào)的處理02低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。濾波器的種類03在控制系統(tǒng)、通信、音頻處理等領(lǐng)域中，濾波器被廣泛應(yīng)用于信號(hào)的提取、抑制噪聲和消除干擾。濾波器的應(yīng)用信號(hào)的處理與濾波04控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用與分類執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)是控制系統(tǒng)中的重要組成部分，負(fù)責(zé)將控制器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為實(shí)際的控制動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分類根據(jù)工作原理和結(jié)構(gòu)形式的不同，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性包括靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。靜態(tài)特性是指在穩(wěn)態(tài)工作條件下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出量與輸入量之間的關(guān)系；動(dòng)態(tài)特性是指在動(dòng)態(tài)工作條件下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出量隨時(shí)間變化的過(guò)程。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性執(zhí)行機(jī)構(gòu)的參數(shù)包括輸入信號(hào)范圍、輸出力或力矩、響應(yīng)速度、定位精度和重復(fù)精度等。這些參數(shù)是選擇和調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重要依據(jù)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的參數(shù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性與參數(shù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選用在選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，需要根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，綜合考慮執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性、參數(shù)以及安裝環(huán)境、使用條件等因素，選擇最適合的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)整在安裝和使用過(guò)程中，需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保證其正常工作和良好的控制效果。常見(jiàn)的調(diào)整內(nèi)容包括機(jī)械調(diào)整和電氣調(diào)整，如改變調(diào)節(jié)器參數(shù)、調(diào)整限位開(kāi)關(guān)等。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選用與調(diào)整05控制系統(tǒng)的干擾與噪聲抑制機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)可能導(dǎo)致信號(hào)失真，影響測(cè)量和控制的準(zhǔn)確性。機(jī)械振動(dòng)電磁場(chǎng)的變化可能對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或丟失。電磁干擾溫度、濕度、氣壓等環(huán)境因素可能對(duì)傳感器和測(cè)量設(shè)備產(chǎn)生影響。環(huán)境因素在信號(hào)傳輸過(guò)程中，由于線路電阻、電感等影響，可能導(dǎo)致信號(hào)失真或噪聲。信號(hào)傳輸干擾與噪聲的來(lái)源與影響通過(guò)隔離設(shè)備將干擾源與被干擾設(shè)備隔離，以減少干擾的影響。隔離技術(shù)濾波技術(shù)接地技術(shù)屏蔽技術(shù)通過(guò)濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾，去除噪聲成分，保留有用信號(hào)。通過(guò)良好的接地措施，將干擾引入大地，從而減少其對(duì)設(shè)備的影響。利用金屬屏蔽體將干擾源或被干擾設(shè)備包圍起來(lái)，以減少電磁干擾的影響。干擾與噪聲的抑制方法123工業(yè)控制系統(tǒng)中，為了減少機(jī)械振動(dòng)對(duì)測(cè)量和控制的影響，通常采用隔離技術(shù)將傳感器與被測(cè)設(shè)備隔離。