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(lái)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(lái)的信號(hào)值來(lái)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)控制系統(tǒng)按信號(hào)的傳

2、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. 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)

3、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(lái)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)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)

4、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?yōu)檩敵鲎兞?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

5、地反應(yīng)原無(wú)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-X0=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=輸出的變化量/輸入的變化量S,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/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(lái)說明其指示值與被測(cè)量真值之間的符合程度

6、。數(shù)值越大，精度越低?；夭睿ㄗ儾睿海▅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(t)指儀表在規(guī)定的工作時(shí)間內(nèi)無(wú)故障的概率。14. 平均無(wú)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. 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

7、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>T0），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(wú)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(wú)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

8、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(lái)誤差。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

9、端溫度在0100范圍內(nèi)d 當(dāng)新冷端溫度T0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0.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0進(jìn)行刻度的。因此，在應(yīng)用熱電偶測(cè)溫時(shí)，只有將冷端溫度保持為0，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0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，

10、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0時(shí)的電阻值為R0=10 Pt100銅電阻：Cu50 和Cu100 23.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)。）24.應(yīng)變式壓力傳感器（壓力電阻）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

11、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)

12、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)，

13、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)：0.020.1MPa36.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)

14、其送來(lái)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l或轉(zhuǎn)角，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)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0.1MPa，流體密度為1g/cm3(即540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

15、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/Qmax=f（l/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，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

16、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)間控制通道0K0 大，好盡量小小好干擾通道fKf 小，好大好無(wú)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)，比例作用大比例度=100%/Kc 過小：比例作用太強(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

17、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(wú)余差要求。49.比例積分控制PI P=Kc（e+）Ti 積分時(shí)間 Ti 越大，積分作用越弱 Ti 無(wú)限大，無(wú)積分作用 比例粗調(diào)，積分細(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PD P=Kc（e+TD）TD 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

18、（e+TD）既可快速進(jìn)行控制，又能消除余差，具有較好的控制性能。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