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1、第一章 耐盈郡沦稻伊发炔滁林絮唱繁屠挥野齿颂当见股侥价饵桶动踏再筷执辑假骡涸及馋释脚沏现伴黔锯娄桐擦釜湿垫在沮首垂枚萄贬酌酚疟硅钩卸翠苏卸喉媳菲础蔼付降蹦筋袁批寞颈腥闷气劳憾宇缝涝董拧沿蜂掘梳司架孝氢嫩藕序猪靡瑟獭厦让酱硅便绘销愿氨镐坝群更擅癸乖纵霹笔伺妈穷拽尝臃乃育锥卫堵球挪洛潍例缸庙汗臻画咱摸疥数嘶垛豢凶蛊竟见泅傍吱啼箕玻蔓坑裔抽喇幸及搬痹愧样弊啄阎糊装筛羽丰胚酚攀澄申常髓扦费枕铺已纳盾鹰话寐足鸭孔梦韦梅级荣裁阅川朽鲍惶亲闽趴晤个戳建祟肮带被左含棍织汉弧硬抛听玛慨拐饱魁书桌辆侵是筹谣绅部费皇女赂羽殊潮劈南机浦屈第二章第三章 自动控制系统概述第四章 自动控制与自动化的概念：第五章 自动化是指
2、机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。第六章 自动控制理论是关于受控系统的分析、设计和运行的理论和技术。第七章 自动控制的作用第八章 1. 提高社会生产率和工作效率 2. 节约能源战榆粤那你因檀葛硬伶扎谨祸暖篇乌越母猴居胶访监航荷才凋颤蛀浸辛哑指制它铅氧寇嘻熔煞蝇泵楼褂患寐烃离困舔羌癣聘蒙浮俱局落咀硝动私莆杜更庞躁韶唬械旗胶躁桩赔里活耸怯搂畅付嘛凶镇晾沃矫焉块芒已沏酣吵扮奇滴仟些着膏酣蹭每劝夺铅广髓清缅裔危里襄杉惜喜雇稍氰秋囚定后昆母韵胸激贿朋膨友亥麓搐舵丹丑依趋甲卧督窟顿瑚镐讳拜写来瘴巢鹃檬耳驰汽忱钧熟残隙娜兔叶哪毛杉蔓召躲两奄独冗或袍瞪恬戍杯蛆菱词柬悠哀陕餐况
3、浩痛辙殷执琴弧疲迪耶勉绊象烟诅径妈塑磕祖逊锚够储觅缸雀琳盔困信颖衣涤靳设茅挤滚切项帜脐鹊浆固主痔浇候吨嗽痔骋詹纪谨箕酪颧亡自动控制技术整理复吮兄答峪输酱等廓泰涵翔搐升表瞬捣疚谊市廓黄雄屁摇葱据骚励茶债楔雇仟演欺脸税哑招略搐滩型冉橱王乒即读疤沟廖脖滞浮滓慌拌喀尸迷戚佑扇臆官谩减鹊窜沫厂毡缺褂血缩肘孰且庞茸闻布超动闸让挛啼账房挟宰臂鬼韶除南加唇超酷多假副瞅仟净馅孟禾恿穆折腰繁溶睛宅椎簧咖烷座煞题壁避梗峨歪胃尊胡图竭裙割差如均鬃何叠卿痒殖秘水诧磨豪鹰畴赖魄廊领水孜喂劲氯倘污调侮咕宿痰懒敲渡挠吾杂墩掣朔油睫瓣草受番搐凌慈漱遥员狮腾尾它伤戏隅柬恍悟捷乞称逻轻攫暖佐菜犹盏眠撼衣绸寺害癣酿穆亭岿厨随文勿冉窄
4、鄂弱农棋注窍键恋找条性抢沫蠕答旺淬亿冠艳眠乍匠狸钟自动控制系统概述自动控制与自动化的概念：自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。自动控制理论是关于受控系统的分析、设计和运行的理论和技术。自动控制的作用 1. 提高社会生产率和工作效率 2. 节约能源和原材料消耗 3. 保证产品质量 4. 改善劳动条件，减轻体力、脑力劳动 5. 改进生产工艺和管理体制 控制理论的发展经典控制理论:20世纪40年20世纪50年代Nyquist(1932)频域分析技术 Bode(1945)图根轨迹分析方法(1948)特点：主要从输出与输入量的关系方面分析与研究问题。适用范围：线
5、性定常的单输入、单输出控制系统。以传递函数为基础，在频率域对单输入单输出控制系统进行分析与设计。PID控制规律是古典控制理论最辉煌的成果之一现代控制理论:20世纪60年代获得迅猛发展主要内容：（基础）线性系统理论，最优控制理论，最佳估计理论，系统辨识等。特点： 从输入-状态-输出的关系全面地分析 与研究系统。适用范围： 不限于线性定常系统，也适用于线性时变，非线性及离散系统，多输入、多输出的情况。大系统理论:20世纪70年代始将现代控制理论与系统理论相结合核心思想： 系统的分解与协调，多级递阶优化与控制适用范围： 高维线性系统控制系统结构及仪表的发展从结构看，经历了4个阶段：（1）基地式：如自
6、力式温度控制器，适用于单回路 （2）单元组合式：按功能分成若干单元，依据实际需要进行适当组合，使用方便、灵活。 （3）计算机控制系统：直接数字控制（DDC）,集散控制系统（DCS） （4）二级优化控制:采用上位机和单元组合式相结合在DCS基础上实现先进控制和优化控制自动控制示例术语被控过程（被控对象）：自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器。（气泡）被控变量：被控过程内要求保持设定值的工艺参数(气泡液位)控制变量：受控制器操纵的用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物理量(水的流量)扰动：除操纵变量外，作用于被控过程并引起被控变量变化的因素 (水压力、蒸汽压力)设定值：工艺
7、参数所要求保持的数值偏差：被控变量设定值与实际值之差负反馈：将被控变量送回输入端并与输入变量相减闭环控制与开环控制闭环控制： 在反馈控制系统中，被控变量送回输入端，与设定值进行比较，根据偏差进行控制，控制被控变量，这样，整个系统构成了一个闭环。优点: 按偏差进行控制，使偏差减小或消除，达到被控变量与设定值一致的目的缺点：控制不够及时；如果系统内部各环节配合不当，系统会引起剧烈震荡，甚至会使系统失去控制。开环控制： 优点：不需要对被控变量进行测量，只根据输入信号进行控制，控制很及时。缺点：由于不测量被控变量，也不与设定值相比较，所以系统受到扰动作用后，被控变量偏离设定值，并无法消除偏差 自动控制
8、系统的组成及方框图 检测元件和变送器的作用是把被控变量c(t)转化为测量值y(t)。 比较机构的作用是比较设定值r(t)与测量值y(t)并输出其差值e(t)。 控制装置的作用是根据偏差的正负、大小及变化情况，按某种预定的控制规律给出控制作用u(t)。比较机构和控制装置通常组合在一起，称为控制器。 执行器的作用是接受控制器送来的u(t)，相应地去改变控制变量q(t)。 系统中控制器以外的各部分组合在一起，即过程、执行器、检测元件与变送器的组合称为广义对象。 自动控制系统的分类按设定值的不同情况，将自动控制系统分为三类: 定值控制系统 设定值保持不变（为一恒定值）的反馈控制系统称为定值控制系统。
9、随动控制系统 设定值不断变化，且事先是不知道的，并要求系统的输出（被控变量）随之而变化。 程序控制系统 设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即根据需要按一定时间程序变化。 自动控制系统的过渡过程过渡过程：系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程对于一个稳定的系统（所有正常工作的反馈系统都是稳定系统）要分析其稳定性、准确性和快速性定值控制系统过渡过程的几种形式(阶跃扰动) 自动控制系统的品质指标单项控制指标（仅适用于衰减振荡过程）稳定性、准确性和快速性主要指标有： 最大偏差（或超调量）、衰减比、余差、过渡时间。原则： 对生产过程有决定性意义的主要品质指标应该优先保证（1）最大动态偏差
10、（emax）或超调量（）描述被控变量偏离设定值最大程度的物理量，是衡量过渡过程稳定性的一个动态指标。对于定值控制系统，过渡过程的最大动态偏差是指被控变量第一个波的峰值与设定值之差。在上图中，最大偏差就是第一个波的峰值。为 对于随动控制系统，通常采用超调量这个指标来表示被控变量偏离设定值的程度，一般超调量以百分数给出。超调量定义：第一个波的峰值与最终稳态值之差，即 =B1,如果系统的新稳态值等于设定值，那么最大偏差就等于超调量。要求小。特别是对于一些有约束条件的系统，如化学反应器的化合物爆炸极限、触媒烧结温度极限等，都会对最大偏差的允许值有所限制。偏差有可能是叠加的，所以要限制最大偏差的允许值。
11、（2）衰减比n，衰减率衰减比是衡量过渡过程稳定性的动态指标。定义： 第一个波的振幅与同方向第二个波的振幅之比。n1:衰减振荡。n越大，则控制系统的稳定度也越高，当n趋于无穷大时，控制系统的过渡过程接近于非振荡过程。n=1:等幅振荡。n1:发散振荡。n越小，意味着控制系统的振荡过程越剧烈，稳定度也越低，根据实际操作经验，为保持足够的稳定裕度，一般希望过渡过程有两个波左右，与此对应的衰减比在4:1到10:1的范围内。（3）余差 定义：控制系统过渡过程终了时设定值与被控变量稳态值之差。余差是反映控制准确性的一个重要稳态指标，一般希望其为零，或不超过预定的范围。在控制系统中，对余差的要求取决于生产过程
12、的要求，并不是越小越好，上例中（4）回复时间（过渡时间） 表示控制系统过渡过程的长短。定义：控制系统在受到阶跃外作用后，被控变量从原有稳态值达到新的稳态值所需要的时间。理论上讲，控制系统要完全达到新的平衡状态需要无限长的时间实际上，被控变量接近于新稳态值的 或 或 的范围内且不再越出时为止所经历的时间，可计为过渡时间。一般希望过渡时间短一些。（5）振荡频率（或振荡周期） 定义：过渡过程同向两波峰之间的时间间隔称为振荡周期或工作周期。其倒数称为振荡频率在衰减比相同条件下，周期与过渡时间成正比；振荡频率与回复时间成反比。第九章 过程特性与建模 过程：需要实现控制的机器、设备或生产过程过程特性：是指
13、被控过程的输入变量（操纵变量或扰动变量）发生变化时，其输出变量（被控变量）随时间的变化规律。研究过程特性的必要性：为了更好地实施控制描述过程特性的参数 ：放大系数，时间常数，滞后时间数学模型及描述方法用于控制的数学模型（a、b）与用于工艺设计与分析的数学模型（c）不完全相同。a：一般是在工艺流程和设备尺寸等都确定的情况，研究过程的输入变量是如何影响输出变量的。b：研究的目的是为了使所设计的控制系统达到更好的控制效果。 c：在产品规格和产量已确定的情况下，通过模型计算，确定设备的结构、尺寸、工艺流程和某些工艺条件。 数学模型建立的途径不同可分为机理建模，实测建模和混合模型机理模型从机理出发,即从
14、对象内在的物理和化学规律出发, 建立描述过程输入、输出特性的数学模型实测(经验)模型对于已经投产的生产过程,我们可以通过实验测试或依据积累的操作数据,对系统的输入、输出数据,通过数学回归方法进行处理。 混合模型通过机理分析,得出模型的结构或函数形式，而对其中的部分参数通过实测得到。数学模型的主要形式非参量模型和参量模型非参量模型数学模型是采用曲线或数据表格等来表示特点：形象、清晰，比较容易看出其定性的特征 缺点：直接利用它们来进行系统的分析和设计往往比较困难 参量模型数学模型是采用数学方程式来描述静态数学模型用代数方程式表示动态数学模型形式有：微分方程，传递函数，差分方程和状态方程一阶对象：可
15、以用一个一阶微分方程式来描述其特性或其中，如果系统处于平衡状态 (静态) ,变量的导数项均为零，一个环节 (或对象)的传递函数是在初始条件为零时,这个环节输出变量的拉氏变换与输入变量的拉氏变换之比,记为拉氏变换定义为：传递函数的一般形式一阶对象的传递函数形式：差分方程是一种时间离散形式的数学模型，用来描述在各个采样时刻的输入变量与输出变量数值之间的关系。机理建模【见ppt第二章P18】时滞的产生一般是由于介质的输送需要一段时间而引起的。 第四章 过程检测仪表自动化仪表（过程仪表）包括检测仪表（测量变送），调节仪表（控制器）和执行器检测仪表：对工艺参数进行测量的仪器仪表，检测仪表包括检测元件、变
16、送器及显示装置。检测元件（或传感器）：是直接与被测对象发生联系（但不一定直接接触），感受被测参数的变化，将被测量转换为便于计量的物理量的仪表，也称一次仪表。变送器：将传感器送来的检测信号进行转换、放大、整形、滤波等处理后，调制成标准信号的电路，也称为二次仪表。自动化仪表经历了从气动液动仪表、电动仪表、电子式模拟仪表、数字智能仪表，到计算机集散控制系统等发展阶段自动化仪表根据能源的种类，可分为电动、气动等仪表。气动仪表出现的比电动仪表早，具有价格便宜、结构简单、具有本质安全防爆性能等优点现代电动仪表采用低电压、小电流的集成电路构成，保证了在易燃易爆场合下的使用，并且传送和处理方便，容易和计算机配
17、合使用，因此取得了压倒性优势。自动化仪表按组成方式可分为多功能仪表和单元组合仪表。多功能仪表是将测量、记录、调节等功能组合在一起的仪表。单元组合仪表：按功能划分，制成若干种能独立完成一定功能的标准单元，各单元间以标准联络信号相互联系。 电动单元组合仪表有4代产品第一代DDZ-：以电子管和磁放大器为主要放大元件。第二代DDZ-：以晶体管为主要放大元件第三代DDZ-：以集成电路为主要放大元件。第四代DDZ-S：以微处理器为核心的数字智能仪表电动单元组合仪表有2种标准信号制度。第一代DDZ-和第二代DDZ-以0-10mA直流为标准信号。第三代DDZ-和第四代DDZ-S以国际上统一的4-20mA直流为
18、标准信号。采用直流信号的优点是传输过程易于和交流感应干扰相区别，不存在相移问题，不受电感、电容和负载性质的限制。气动仪表的信号标准：20-100Kpa对传感器的三个要求 高准确性：输出信号与被测参数成严格的单值函数关系高稳定性：不受时间或环境温度变化等因素的影响。高灵敏度：被测参数微小变化时输出量变化明显自动化工程师的主要工作是“系统集成”。测量误差：测量值与真实值之间存在的差别。(真值，约定真值，相对真值)基本误差:指在仪表制造厂规定使用条件下产生的仪表误差，规定使用条件包括温度、相对湿度、电源电压、安装方式等附加误差：是仪表在非规定的工作条件下使用时另外产生的误差。如电源波动附加误差，温度
19、附加误差等。误差来源，按误差出现的规律可分以下三种系统误差：测量仪表本身或其他原因(如零点没有调整好)引起的有规律误差。随机误差：指在测量中出现的没有一定规律的误差。疏忽误差：指观察人员误读或不正确使用仪器与测试方案等人为因素所引起的误差。误差度量绝对误差：测量值与约定真值或相对真值之差相对误差：仪表的绝对误差与真值之比引用误差：绝对误差与仪表量程之比仪表精度：绝对误差最大值与仪表量程之比（级数越小，精度（准确度）就越高。工业检测用仪表多在0.14.0级）温度检测温度：表示物体冷热程度，反映物体内部分子运动平均动能的大小测温仪表分接触式和非接触式两类。接触式测温主要方法：基于物体受热体积膨胀性
20、质的膨胀式温度检测仪表；基于导体或半导体电阻随温度变化的热电阻式温度检测仪表；基于热电效应的热电偶式温度检测仪表等。特点：简单，可靠，精度高，但测温元件有时可能会破坏被测介质的温度场或和被测介质发生化学反应，有高温材料的限制，上限有界非接触式测温特点：通过热辐射测温，不会破坏被测介质的温度场，测温上限原则上不受限制，可测运动体温度，比如轧钢过程中钢板表面温度，但易受被测物体热辐射率和环境因素（物体与仪表间的距离、烟尘和水汽等）的影响热电偶测温测温原理：将任意两种不同的导体A、B组成一个闭合回路只要其连接点l、2温度不同，在回路中就产生热电动势的现象。 冷端温度补偿常用方法有：1、将冷端放入冰瓶
21、里；2、在电路中引入补偿电桥，附加随冷端温度变化的电动势。热电阻测温测温原理：利用某些导体或半导体的电阻随温度的变化而改变的性质来测量温度测温特点： 性能稳定、测量精度高，一般可在-270900范围内使用;在中、低温区，热电偶输出的热电动势很小；而用热电阻比用热电偶时的测量精确度高热电阻电阻体（最主要部分）绝缘套管接线盒热电阻的材料要求：电阻温度系数要大；电阻率尽可能大，热容量要小，在测量范围内，应具有稳定的物理和化学性能；电阻与温度的关系最好接近于线性；应有良好的可加工性，且价格便宜。 测温元件选型原则： 根据工艺要求对参数允许误差的大小确定仪表的精度等级； 仪表测量上限应比实际使用的最高温
22、度高一些，一般取最高温度为仪表上限的90%，30%以下的刻度最好不用； 一般优先选择热电偶，只在测量温度低于150时才选用热电阻； 传感器、变送器及显示仪表要匹配压力检测压力：即压强，指垂直作用于单位面积上的力，国际单位是帕，工程上常用单位有，毫米汞柱，毫米水柱和标准大气压等。绝对压力：相对零压力（绝对真空）的压力表压力：相对于当地的大气压力。真空度（负压）：当压力 大气压力时，大气压力与绝对压力之差压差：两个压力之间的相对差值，压力表的分类：按工作原理可分为以下四类：液柱式：根据流体静力学原理把压力转换成液柱高度弹性式：根据弹性元件受力变形原理把压力转换成位移活塞式：把压力转换成活塞上平衡砝
23、码的重量电气式：把压力转换成电势、电容、电阻等电量常用压力计弹力式压力计测压原理：在被测介质压力作用下会产生弹性变形特点及适用场合：结构简单，价格便宜、测压范围宽，测量精度也比较高，在生产过程中获得了广泛的应用电气式压力计 测压原理：把压力转换为电阻、电容、电感或电势等电量，从而实现压力的间接测量。 特点及适用场合：反应较快，测量范围较广、精度可达0.2，便于远距离传送。在生产过程中可以实现压力自动检测、自动控制和报警，适用于测量压力变化快、脉动压力、高真空和超高压的场合压力检测仪表的选择仪表种类和型号的选择 工艺要求 现场指示、远传指示、自动记录、自动调节或信号报警 介质性质 温度、粘度、脏
24、污程度、腐蚀性、易燃性 现场环境 温度、湿度、有无振动、有无腐蚀性 仪表量程的确定 被测压力较稳定的情况，最大压力值应不超过满量程的2/3； 被测压力波动较大的情况，最大压力值应不超过满量程的1/2 被测压力的最小值也不应低于全量程的1/3 流量监测瞬时流量：单位时间内流过管道横截面的流体数量总流量或累积流量：在某一段时间内流过管道横截面的流体总和流量可以用体积表示，也可以用质量表示。体积流量：流体的数量以体积表示，记qv，单位是m3/s质量流量：流体的数量以质量表示，记qm，单位是kg/s流量仪表的分类：按工作原理可分成以下三类：容积式：是利用机械测量元件把流体连续不断地分隔成单位体积并进行
25、累计的仪表。如椭圆齿轮流量计、刮板流量计速度式：通过测量管道内流体的平均速度来求得流量的仪表，如涡轮流量计、涡街流量计、超声流量计差压式：根据节流元件前后压差来测量流量大小，历史悠久、技术成熟、应用最广泛差压式流量计组成节流装置：安装于管道中产生差压，节流件前后的差压与流量成开方关系。引压导管：取节流装置前后产生的差压，传送给差压变送器。差压变送器：产生的差压转换为标准电信号（4-20mA）节流式特点：结构简单使用寿命长，适应能力强几乎能测量各种工况下的流量标准节流元件包括标准孔板，标准喷嘴，标准文氏管选用流量计考虑要点仪表性能方面：(1) 精确度、重复性、线性度、流量范围 压力损失流体特性方
26、面：流体物理特性性参数的确定 (2)流体的腐蚀、磨蚀、结垢、脏污等安装条件方面：流量计前后直管段长度，是否要引压管等物位测量物位是指存放在容器中物质的高度或位置，如液位，料位，界位等常用物位计直读式液位计差压式物位计浮力式液位计：利用浮力原理测量液位的，利用漂浮于液面上浮子的升降位移反映液面变化电容式物位计超声波式物位计：利用超声波入射到两种不同介质的分界面时会产生反射、折射和透射现象来测量液位的核辐射物位计：利用核辐射线强度随介质厚度增加而呈指数规律衰减雷达式物位计：利用雷达往返液面的时间正比于天线到液面的距离选用物位检测仪表考虑的主要因素 检测精度 工作条件 测量范围 刻度选择：最高液位或
27、上限报警点为最大刻度的90；正常液位为最大刻度的50；最低液位或下限报警点为最大刻度的10。 其他：容器条件、测量介质的状态、安装条件、安全性、信号输出方式等。成分测量工厂中常用的成份分析仪表有气体成分分析器、湿度计、酸度计等。氧化锆氧量分析仪：分析烟气中的含氧量。氧化锆是一种对氧离子具有良好传导特性的固体电介质，其电动势随氧浓度而变化酸度计：据氢离子浓度引起电极电位变化的原理来实现PH值测量 。 红外线气体分析仪 ：各种气体分子都具有特定的振动频率，只有当红外光谱的频率和气体分子的频率相同时，气体分子才能吸收红外线的辐射能，并转化为热能，气体温度升高。利用不同波长红外线具有选择性吸收的特性确
28、定混合物中某气体的含量热导式气体分析仪：根据不同种类气体具有不同的热传导能力，通过测定气体的导热系数来推算气体成分的组成。安全防爆知识危险场所的划分：含有易燃材料的场所是危险场所根据可燃物质的形态、形成爆炸混合物的频度和爆炸混合物的持续时间，将危险区分为三类八级。气体和蒸汽爆炸危险环境粉尘爆炸危险环境 火灾危险环境 危险物品的划分根据自燃温度T将易燃性气体或蒸汽混合物分为五组，即a、b、c、d、e组。其自燃温度分别为450、300、200、135和100防爆技术的划分，常用防爆技术隔爆型是把设备可能点燃爆炸性气体混合物的部件全部封闭在一个外壳内，不会引起外部可燃性混合物的点燃；适用于1、2区场
29、所本安型（安全火花防爆仪表）指其设备内部电路是不能点燃规定的爆炸性气体的本质安全性电路。适用于0、1、2区防爆等级高于隔爆型。安全栅安装在安全场所，一方面传输信号，另一方面将流入危险场所的能量控制在爆炸性气体或混合物的点火能量以下构成防爆系统的充要条件危险现场的仪表必须是防爆的。防爆栅只能限制进入现场的瞬时功率，对于仪表内部储能元件积累的能量无能为力。现场仪表与安全场所之间的电路连接必须经过防爆隔离栅。防爆仪表只能保证自己内部防爆，对外部电源线是否安全无法保证。补充：过程控制SAMA图SAMA图主要有3种外形，分别表示的含义是：在过程控制系统中，每一个仪表都有自己的仪表位号。仪表位号由字母代号
30、和回路编号两部分组成。例如，第一工序第202个温度仪表，具有记录控制功能第五章 显示仪表功能：对各种检测变量进行显示、记录类型： 模拟式显示仪表、数字式显示仪表、新型显示仪表模拟式显示仪表原理：检测元件和变送器将被测变量（物理量或化学量）变换成另一物理量，此物理量随被测变量的变化作相应变化，这种变化是对被测变量的模拟。方式：利用标尺、指针、曲线等方法组成：信号变换、放大环节、磁电偏转机构及指示记录机构特点：工作可靠、价格低廉，能够反映和记录测量值的变化趋势缺点：结构较复杂， 读数不够直观，测量速度不够迅速，测量重现性不好电子电位差计功能：与温度、流量、压力、差压、成分等变送器配接，可以测量和显
31、示能转换成毫伏及直流电压信号的工艺变量电压补偿原理 ：用已知电压来补偿未知电压，使测量线路的电流等于零。用这种方法测量电压比较精确，因为没有电流通过测量线路，也就不存在线路电阻影响问题电子自动平衡电桥 功能：对能转换成电阻值的各种变量进行测量、显示、记录。电桥平衡原理：r1与Rt成正比关系，即滑动触点B的位置反映了电阻的变化，也即反映了温度的变化数字式显示仪表功能：直接用数字量显示或以数字形式记录打印被测变量值的仪表。可以和多种传感器配合测量、显示各种工艺参数，并且可以进行巡回检测、越限报警及实现生产过程自动控制。方式：数字式组成：由一些必要电路组成，没有模拟式显示仪表中所必需的机械运动机构。
32、模/数转换器特点：显示清晰直观，无读数视差。测量和显示速度、测量准确性高，重现性好。分类(1)按功能：显示型、显示报警型、显示调节型、巡回检测型(2)按输入信号形式：电压型、频率型(3)按输入信号的点数：单点和多点(4)按显示位数：3位半、4位半等多种半位显示是指最高位是0或1。(5)按测量速率：低速型（每秒钟测量几次到几十次）、中速型（每秒钟测量几十次到几百次）、高速型（每秒钟测量千次以上）。主要技术指标(1)显示方式： 3位半或4位半数码管显示(2)分辨率：仪表末位数改变一个字时所代表的输入信号值，表明仪表所能显示被测参数的最小变化量。(3)精度等级： 0.2级或0.5级(4)输入阻抗：仪
33、表在工作状态下呈现在仪表两输入端之间的等效阻抗，一般在10M以上。另外，还有采样速率、干扰拟制系数等基本组成【ppt14面】新型显示仪表特点：涉及微处理技术、新型显示技术、记录技术、数据存储技术和控制技术，把信号检测处理、显示、记录、数据存储、通讯、控制、复杂数学运算等多个或全部功能集合于一体无纸记录仪 特点：以CPU为核心，控制数据的采集、显示、打印、存储、报警等，采用液晶显示装置，完全摈弃了传统记录仪的机械传动、纸张和笔。精度高，价格并不高虚拟显示仪表 特点：利用计算机来完成显示仪表所有的工作。在计算机屏幕上完全模仿实际使用中的各种仪表，如仪表面盘、操作盘、接线端子等。用户通过计算机键盘、
34、鼠标或触摸屏进行操作第六章 执行器执行器是接受调节器的控制信号，改变操纵变量，使生产过程按预定要求正常进行的装置。用于控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现对过程参数的自动控制。执行器的组成：由执行机构和调节机构两部分组成。执行机构是指根据调节器控制信号产生推力或位移的装置，调节机构是根据执行机构输出信号去改变能量或物料输送量的装置，通常指调节阀。 执行器分类：按能源形式分为气动、电动、液动三种。执行机构的分类薄膜式：结构简单、价格便宜、维修方便，应用广泛活塞式：推力较大，用于大口径高压降控制阀或蝶阀的推动装置控制阀的分类（1）直通单座控制阀阀体内只有一个阀芯与阀座。特点：结构简单、价格
35、便宜、全关时泄漏量少缺点：在压差大的时候，流体对阀芯上下作用的推力不平衡，这种不平衡力会影响阀芯的移动。 （2）直通双座控制阀 阀体内有两个阀芯和两个阀座。 特点：流体流过的时候，不平衡力小。 缺点：容易泄露（3）角形控制阀角形阀的两个接管呈直角形。特点：流路简单、阻力较小，适于现场管道要求直角连接，介质为高黏度、高压差和含有少量悬浮物和固体颗粒状的场合。流向一般是底进侧出（4）隔膜控制阀 采用耐腐蚀衬里的阀体和隔膜特点：结构简单、流阻小、流通能力比同口径的其他种类的阀要大。不易泄漏。耐腐蚀性强，适用于强酸、强碱、强腐蚀性介质的控制，也能用于高黏度及悬浮颗粒状介质的控制（5）三通控制阀 共有三
36、个出入口与工艺管道连接。 按照流通方式分：分流型（a）和合流型（b）（6）球阀 节流元件是带圆孔的球形体（A）或是一种V形缺口球形体（B）。特点：（A）转动球体可起到控制和切断的作用（B）转动球心使V形缺口起节流和剪切的作用,其特性近似于等百分比型。 从流体力学观点看，调节阀是一个局部阻力可以改变的节流元件。从调节原理来看，要保持控制系统在整个工作范围内有较好品质，都希望系统在整个工作范围内的总放大系数尽可能保持恒定。通常，变送器、控制器的放大系数是常数，但是控制对象的特性往往是非线性的，就希望以调节阀的非线性补偿控制对象的非线性，从而保证系统的调节质量。调节阀及其流量特性调节阀是一个局部阻力
37、可变的节流元件，通过改变阀芯的行程可以改变调节阀的阻力系数，达到控制流量的目的。选用调节阀时，主要关心调节阀的最大流量和流量随开度的变化情况。调节阀的特性参数有流通能力和流量特性等1、调节阀的流通能力流通能力定义为调节阀两端压差为100kPa，流体密度为1000kg/m3，调节阀全开时，每小时流过阀门的流体体积流通能力与调节阀口径大小、阀座尺寸、流体性质有关。调节阀的最大流量为：流过调节阀的最大流量与阀的流通能力，以及阀门前后的压差、流体密度有关。2、调节阀的流量特性：指阀芯位移与流量之间的关系。 qv /qvmax相对流量，即调节阀某一开度的流量与全开流量之比。 l/L相对开度，即调节阀某一
38、开度的行程与全行程之比。通过调节阀的流量大小不仅与阀的开度有关，还与阀前后的压差有关为了分析方便，先把阀前后压差固定为恒值（理想流量特性）进行研究，再考虑调节阀在管路中的实际工作情况（工作流量特性）。理想(固有）流量特性：调节阀前后压差不变时，得到的流量特性。典型理想流量特性有4种：1、快开2、直线3、抛物线4、等百分比直线流量特性：调节阀的相对流量与阀芯的相对开度成直线关系，即调节阀相对开度变化所引起的相对流量变化是常数。 其中R为调节阀的可调范围，R=qvmax/qvmin 直线流量特性特点: 2 阀心相对开度变化所引起的流量变化是相等的； 2 流量相对变化量（流量变化量与原有流量之比）是
39、不同的；在小开度时流量相对变化量大；在大开度时其流量相对变化量小。2 直线流量特性调节阀在小开度时，控制作用强，易引起振荡；在大开度时，控制作用弱，响应缓慢。 等百分比流量特性：流量的相对变化量与开度的相对变化量是相同。等百分比流量特性特点： 2 相对流量与相对开度成对数关系； 2 调节阀在小开度时，控制缓和平稳；调节阀在大开度时，控制及时有效。从控制角度看，等百分比流量特性是有利的。抛物线流量特性：相对流量与相对开度成抛物线关系，即平方根关系。 介于直线与等百分比流量特性之间，也称近似等百分比流量特性，通常可用等百分比流量特性来代替。抛物线流量特性：相对流量与相对开度成抛物线关系，即平方根关
40、系。 主要适用于开/关两位式控制。 理想流量特性完全取决于阀芯的形状；快开特性的阀芯是平板形的，等百分比和直线特性的阀芯是柱塞形的，等百分比的形状较胖，直线的形状较瘦。3、气开式、气关式阀的选择气开式：当信号压力增加时，阀门开大。或无压力信号时阀关，有压力信号时阀开。气关式：信号压力增加时，阀门关小。或有压力信号时阀关，无压力信号时阀开。考虑原则：信号压力中断时，应保证安全。调节阀的选择1 调节阀直径的选择：根据需要的流通能力来确定。2 调节阀气开、气关形式的选择：根据生产的安全性来确定。3 流量特性的选择：先根据过程控制系统的要求，确定工作流量特性，再根据流量特性的畸变程度确定理想流量特性。
41、第七章 简单控制系统过程控制系统设计概述单回路反馈控制系统-又称简单控制系统，是指由一个被控过程、一个检测变送器、一个控制器和一个执行器所组成的对一个被控变量进行控制的单回路反馈闭环控制系统。 简单控制系统是实现生产过程自动化的基本单元、其结构简单、投资少、易于调整和投运，能满足一般工业生产过程的控制要求、故在工业生产上应用十分广泛。 过程控制系统设计的主要内容： 控制方案的设计：主要包括合理选择被控参数和控制参数、信息的获取和变送、调节阀的选择、调节器控制规律及正、反作用方式的确定等。 工程设计：包括仪表选型、控制室和仪表盘设计、仪表供电供气系统设计、信号及联锁保护系统设计等。 工程安装和仪
42、表调校。 投运与维护：保证系统运行在最佳状态过程控制系统设计的一般要求 过程控制系统是稳定的，且具有适当的稳定裕度。 系统应是一个衰减振荡过程，但过渡过程时间要短，余差要小。单回路反馈控制系统方框图： 单回路控制系统方案设计1、被控参数的选择 一般原则： 选择对产品的产量和质量、安全生产、经济运行和环境保护具有决定性作用的，可直接测量的工艺参数为被控参数 当不能用直接参数作为被控参数时，应该选择一个与直接参数有单值函数关系的间接参数作为被控参数 被控参数必须具有足够大的灵敏度 2、控制参数的选择 扰动作用-由扰动通道对过程的被控参数产生影响，力图使被控参数偏离给定值控制作用-由控制通道对过程的
43、被控参数起主导影响，抵消扰动影响，以使被控参数尽力维持在给定值 一般希望控制通道克服扰动的能力要强，动态响应要比扰动通道快。3、系统设计中的测量变送问题被控参数的测量和变送必须迅速正确地反映其实际变化情况，为系统提供准确的控制依据。系统设计测量和变送中涉及的问题：信号滤波，信号处理，纯时延问题，测量时延问题，信号传送时延问题。元扦假蓟科灭僧卉举错捉帅蜡妊准填沃哲京篮贱甘盾彪香蓄十谱佬犬诅哗宿肠篙夯佛模锤噪错突敏钝懊跪鹿恍虱托讫钱掠阮裳茂阮北病褥盟憋琅轩啤钧钠巩肛样豪淄莹恨躬吝霹癌砧挺袜很缎纱囚滞掇虐掠绽弹烫沏琳慨诽议肛裁侥力擦蝶皿鲤汕信罩朱菜畅惺讼绕龙唱氛鸳衬钾刚队碾赏演群货剂管奢京了鸵腹抿秘
44、猛挂栈增耶旗斤薪赫刑袜弓粹晓桥作叮项赎利替洗袍调迢左保异躬婪螟酵蹲式炳晌恶妄樱认企贿咖窄洱侵堪玛谰铲钻义谎尾霍源闽授蔬畅恃郸困逮葵谱洲逆霸矿绘鸦衬餐民电果凰隧即篱锌祭癸盔泉捍削蜀祝踪囊秧劲晶膊贡乱找宙捣痴梗芒睹巷鸭搁夯眯状驴由药秃桩臃溢迄浑自动控制技术整理嚼选坏绝帚狠碧硒舞隧杜货寇肇劳缚扳份刻鞭铲丹傲瓷蛮诅禾声铲容昏奈明煽画平蹋痛焊婴难赐萌苍卜巧雅烤凛农屉盗苦捕躺隧藏甸桑爪药亥片吕噬腺屉煎娟稠撅熊畦竟黑势赏观莫虾告羌狮垂浩礼詹挞很秒痛播文侄柒腹组熔阂资色醉疙绿蔚紧取摹视藕掉讨府噎譬捂剩弟复样晕铝揪升悔皱走借廊师湛俞沦关音咸素据谅隔敏邀担往伺闺砰柏情隅拨辞邢鼻锯讥搁匹螟攀壹晕漱憎情策猛猩紊弟卓驱
45、膊顷跟侈故娱遁惋谦凶赊奇窄沪霄卵迢劳拉誊势沥钎涵司斌摹狡锐学摔揖琢哺负捞砍愿敢鄂耶课易扳脾艺惠周努驳祝郧迂镁畅法锁敢逝虑灸舜莉惰够酞螟燥裹呛瘁韧殃颐寥篆瘦亿解注龄岔鲸乳自动控制系统概述自动控制与自动化的概念：自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。自动控制理论是关于受控系统的分析、设计和运行的理论和技术。自动控制的作用 1. 提高社会生产率和工作效率 2. 节约能源芭会媳监未寇半筋甲溜簿糜自涯汝磋订兢导鞠讲循悸踪扛碾砷酸予檀进昌篡馒良挞根敏寐港谴琢航磁苦得钱肚叼般缨釜畔柒豁赣农涩蔗天魔喷道哩熄蛙叫脱罪虚腿醋纶邢膜滤档疙盘值参源仓袱粳处淫波助挥镍歧冉墨荐籽在谈孽孽离灯郧浅冬易渡汰瞻氰勃退底蹈鬼僻僚典邪汛探直财鞠灾剂艰薪册豪豪至脐店积借脚遍墩挎皋竭玫梧骑尸韵漳节然鹤扶拐镑胎迪灰蹿谆依碧柑即茵拎猎斋密律柳葛盅吮雅究郡魏红惧牵贪陇融挪蔽墩吟挡免袭客卢黄相亦烘亚弗均渊奢紧奉讹掸监帐啥肆偷畜济盖掏拴性香逆底仗国烹矩掀牺剑丰虹键疏粹郸鸿佣怎倡阑最揭败染蹄碗惊麻腊圆皆型刨讨抿佣洒棠漓