【正文】 衰減比 余差 過渡時(shí)間 振蕩周期（振蕩頻率）……等幅振蕩過程：一般是不允許的除開關(guān)量控制回路發(fā)散振蕩過程 180。 階躍干擾比較突然、比較危險(xiǎn)、對控制系統(tǒng)的影響也最大、且容易產(chǎn)生階躍干擾。 如果系統(tǒng)原來處于相對平衡狀態(tài)（靜態(tài)），當(dāng)出現(xiàn)干擾使被控變量發(fā)生變化，此時(shí)控制系統(tǒng)發(fā)生作用，調(diào)節(jié)器根據(jù)偏差及其偏差的變化情況，改變調(diào)節(jié)器輸出，再經(jīng)執(zhí)行器改變操縱變量，使被控變量重新回到設(shè)定值來，這么一個(gè)從干擾發(fā)生、系統(tǒng)控制、直到重新建立平衡的過程稱為“動態(tài)”過程。 如果控制系統(tǒng)是穩(wěn)定的，假設(shè)設(shè)定值和干擾都保持不變，經(jīng)過足夠長的時(shí)間，控制系統(tǒng)中各參數(shù)必然會到達(dá)一個(gè)“相對”平衡狀態(tài)，這種狀態(tài)就是所謂的“靜態(tài)”，在控制領(lǐng)域中更多的稱之為“穩(wěn)態(tài)”。操作變量174。操作變量174。閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件是負(fù)反饋正作用與反作用(如何保證系統(tǒng)是負(fù)反饋的？） 輸出信號隨輸入信號的增加而增加的環(huán)節(jié)稱為正作用環(huán)節(jié)輸出信號隨輸入信號的增加而減小的環(huán)節(jié)稱為反作用環(huán)節(jié)例如：對于調(diào)節(jié)器來說，測量值增大，輸出增大，稱為正作用調(diào)節(jié)器能否構(gòu)成負(fù)反饋系統(tǒng)和系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的特性有關(guān) 液位調(diào)節(jié)器液體儲槽+－SP執(zhí)行器液位變送器由于被控對象和執(zhí)行器的特性是由實(shí)際的工藝現(xiàn)場條件決定的，所以應(yīng)當(dāng)通過控制器的正、反作用特性來滿足系統(tǒng)負(fù)反饋的要求。但能獲取的信息是被控變量的測量值而非實(shí)際值，因此，在控制系統(tǒng)中通常把設(shè)定值與測量值之差定義為偏差。（3）控制變量（操縱變量）：受執(zhí)行器控制，用以使被控變量保持一定數(shù)值的物料或能量稱為控制變量或操縱變量。 經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論的關(guān)系對于經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論以及智能控制理論而言，并非意味著相互的否定和排斥，它們之間有著共同發(fā)展、互相滲透、相互結(jié)合的發(fā)展關(guān)系。直到目前，在工業(yè)過程控制中仍然被廣泛應(yīng)用。 1932年Nyquist提出了“Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)”。為什么要實(shí)現(xiàn)自動控制？原因一：代替人的勞動，減輕勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率原因二：煉油、化工、冶金、電力、生物、制藥等工業(yè)過程的生產(chǎn)規(guī)模越來越向大型化、復(fù)雜化方向發(fā)展，各種類型的自動控制技術(shù)已經(jīng)成了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)安全、高效、優(yōu)質(zhì)、低耗的基本條件和重要保證 如何來構(gòu)筑一個(gè)控制系統(tǒng)？ 進(jìn)料口出料口H玻璃管液位計(jì)測量儀表設(shè)定值控制器控制理論的簡要發(fā)展過程自動控制的本質(zhì)：是指應(yīng)用自動化儀器儀表、自動控制裝置代替人，自動地對儀器設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，使之有目的地修正被控對象的動力學(xué)行為，以達(dá)到預(yù)期的狀態(tài)或滿足預(yù)期的性能要求控制問題的本質(zhì)：就是要求基于對象內(nèi)在的動力學(xué)本質(zhì)和規(guī)律，運(yùn)用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具求取問題的解。 “控制”這一概念本身即反映了人們對征服自然與外在的渴望，作為自動控制科學(xué)的核心的控制理論與技術(shù)也自然而然地在人們征服自然與改造自然的歷史中發(fā)展起來。1945年Bode建立了控制系統(tǒng)的頻域設(shè)計(jì)方法（Bode圖法）。 （90％以上）現(xiàn)代控制理論由于工業(yè)生產(chǎn)過程也向著大型化、連續(xù)化的方向發(fā)展。需要提出的是，在當(dāng)今的過程控制領(lǐng)域中，幾乎有90％以上的控制回路仍然沿用經(jīng)典的PID控制算法或PID控制算法的變形，并能夠獲取比較滿意的控制效果 儀表的簡要發(fā)展過程常見的測控參數(shù)：T、P、L、F、A（五大參數(shù)） 測控儀表的分類：變送器（傳感器）、執(zhí)行器、控制器三大類 控制器：常規(guī)調(diào)節(jié)器、智能調(diào)節(jié)器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 自動化裝置的簡要發(fā)展過程 本課程的主要知識點(diǎn)自動控制究竟是一個(gè)什么“東西”？——不是名詞解釋 需要學(xué)習(xí)自控回路（系統(tǒng)）的組成、基本工作原理、如何評價(jià)自動質(zhì)量……怎么樣來構(gòu)建一個(gè)自動控制回路？ 需要學(xué)習(xí)構(gòu)建自控回路的各環(huán)節(jié)的作用，各環(huán)節(jié)的特性對自控系統(tǒng)的影響，（最常用）檢測儀表、控制儀表的基本工作原理，如何選擇合適的自控設(shè)備（儀表）…… （4）干擾（擾動） 除控制變量（操縱變量）以外，作用于對象并引起被控變量變化的一切因素稱為干擾。 自動控制系統(tǒng)的（最）基本要求是系統(tǒng)運(yùn)行必須是穩(wěn)定的反饋是控制系統(tǒng)的輸出（即被控變量）通過測量變送返回到控制系統(tǒng)的輸入端，并與設(shè)定值比較的過程。 1）按被控變量對操作變量的影響分 閉環(huán)控制系統(tǒng)——如：反饋控制 開環(huán)控制系統(tǒng)——如：前饋控制2）按補(bǔ)償干擾的方法分反饋調(diào)節(jié)器執(zhí)行器對象傳感器、變送器+－SPxzeuqyf 干擾f（t）174。補(bǔ)償干擾 前饋前饋補(bǔ)償器執(zhí)行器對象傳感器、變送器pqy干擾f 干擾f（t）174。補(bǔ)償干擾 反饋+前饋 調(diào)節(jié)器執(zhí)行器對象傳感器、變送器+－SPxzey干擾f變送器前饋補(bǔ)償器++3）按設(shè)定值的特點(diǎn)區(qū)分 定值控制系統(tǒng)――設(shè)定值是由工藝要求給出的不變常數(shù) 通常要求被控變量盡量與設(shè)定值保持一致。 靜態(tài)”是物料、能量、傳熱、傳質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)速度等平衡關(guān)系的最終體現(xiàn)。工藝設(shè)計(jì)主要圍繞系統(tǒng)“靜態(tài)”特性開展工作自動控制主要是在“靜態(tài)”特性基礎(chǔ)上研究其“動態(tài)”特性 ――當(dāng)系統(tǒng)失去平衡以后，如何使系統(tǒng)重新回到平衡狀態(tài)（2）過渡過程過渡過程：受到干擾作用后系統(tǒng)失穩(wěn)，在控制系統(tǒng)的作用下，被控變量回復(fù)到新的平衡狀態(tài)的過程。對于一個(gè)控制系統(tǒng)，如果能有效克服階躍干擾，肯定能很好地克服其它變化比較緩和的各種干擾。單調(diào)發(fā)散過程 180。 以誤差性能指標(biāo)的形式給出，一般指偏差對某個(gè)函數(shù)的積分。時(shí)間乘平方誤差的積分指標(biāo) 非參量模型：采用曲線、表格等形式表示。另外，在機(jī)理建模過程中，往往還需要引入恰當(dāng)?shù)暮喕⒓僭O(shè)、近似、非線性的線性化處理等，而且機(jī)理建模也僅適用于部分相對簡單的系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是把被研究的對象視為一個(gè)黑箱子，不管其內(nèi)部機(jī)理如何，完全從外部特性上來測試和描述對象的動態(tài)特性。這種在已知模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過實(shí)測數(shù)據(jù)來確定數(shù)學(xué)表達(dá)式中某些參數(shù)的方法，稱為參數(shù)估計(jì). 對象機(jī)理數(shù)學(xué)模型的建立 問題：處于平衡狀態(tài)的對象加入干擾以后，不經(jīng)控制系統(tǒng)能否自行達(dá)到新的平衡狀態(tài)？ 上圖：假設(shè)初始為平衡狀態(tài)qi=qo，水箱水位保持不變。 222。如果qi＞qo ，水位H將不斷上升，直至溢出，可見該系統(tǒng)是無自衡能力。由于在控制領(lǐng)域中，特性的分析往往是針對變化量而言的，為了書寫方便在以后的表達(dá)式中不寫出變化量符號。用T表示的響應(yīng)滯后稱阻容滯后（容量滯后）。 解 該對象的輸入量為qi 被控變量為液位h2 （同樣利用物料平衡方程） 槽1槽2聯(lián)立方程求解：二階線性對象（總結(jié)）典型的微分二階線性對象（總結(jié)）方程 典型的傳遞函數(shù) 典型的階躍響應(yīng)函數(shù)典型的階躍響應(yīng)曲線 qita不相關(guān)雙容. 對象模型的三個(gè)基本參數(shù)：K、T、τ K 對過渡過程的影響 階躍輸入作用下，對象輸出達(dá)到新的穩(wěn)定值時(shí)，輸出變化量與輸入變化量之比，稱為靜態(tài)增益（輸出靜態(tài)變化量與輸入靜態(tài)變化量之比）。 控制能力強(qiáng)Kf 越大 222。T173。 響應(yīng)慢、控制不及時(shí)、過渡時(shí)間tp長、超調(diào)量s大控制通道TO小 222。一般情況希望TO小些，但不能太小，Tf大些τ 對過渡過程的影響 產(chǎn)生純滯后的原因：物料輸送等中間過程產(chǎn)生時(shí)間常數(shù)對象所表現(xiàn)出來的等效純滯后。控制質(zhì)量惡化、超調(diào)量s大干擾通道的純滯后對系統(tǒng)響應(yīng)影響不大，因?yàn)楦蓴_本身是不確定的，可以在任何時(shí)間出現(xiàn)。被測變量傳感器參數(shù)檢測的基本過程被測對象變送器顯示裝置傳感器又稱為檢測元件或敏感元件，它直接響應(yīng)被測變量，經(jīng)能量轉(zhuǎn)換并轉(zhuǎn)化成一個(gè)與被測變量成對應(yīng)關(guān)系的便于傳送的輸出信號，如mV、V、mA、Ω、Hz、位移、力等等。 即： x0——標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)測量誤差的幾種表示形式： 絕對誤差 實(shí)際相對誤差標(biāo)稱相對誤差 相對百分誤差檢測儀表的主要性能指標(biāo)儀表的精確度 一臺測量范圍0～1000kPa的壓力測量儀表，其最大絕對誤差10kPa(在整個(gè)量程范圍內(nèi))，另一臺測量范圍0～400kPa的壓力測量儀表，其最大絕對誤差5kPa， 請問哪一臺壓力檢測儀表的精度更高？（2）檢測儀表的主要性能指標(biāo)儀表的精確度 一臺測量范圍0～1000kPa的壓力測量儀表，其最大絕對誤差10kPa(在整個(gè)量程范圍內(nèi))，另一臺測量范圍0～400kPa的壓力測量儀表，其最大絕對誤差5kPa， 請問哪一臺壓力檢測儀表的精度更高？雖然后者的最大絕對誤差較小，但這并不說明后者較前者精度高。把儀表允許的最大相對百分誤差去掉“177。％，以此類推。 非線性誤差 在通常情況下，總是希望測量儀表的輸出量和輸入量之間呈線性對應(yīng)關(guān)系。對數(shù)字式儀表來說，分辨力就是數(shù)字顯示儀表變化一個(gè)LSB（二進(jìn)制最低有效位）時(shí)輸入的最小變化量動態(tài)誤差 相對百分誤差、非線性誤差、變差都是穩(wěn)態(tài)（靜態(tài)）誤差。 壓力檢測及變送器 彈性式壓力檢測彈性式壓力檢測是用彈性元件把壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件位移的一種檢測方法 平薄膜 波紋膜 波紋管 單圈彈簧管 多圈彈簧管膜 片 受壓力作用產(chǎn)生位移，可直接帶動傳動機(jī)構(gòu)指示。根據(jù)制造的要求。閉口端作為自由端，開口端作為固定端。 （2）膜盒式差壓變送器 膜盒式差壓變送器構(gòu)成 △P測量部分Fi杠桿系統(tǒng)△M放大器反饋部分FfIo工作原理：力矩平衡 檢測元件——膜盒或膜片 杠桿系統(tǒng)則有單杠桿、雙杠桿和矢量機(jī)構(gòu) DDZIII型差壓變送器 △P膜盒Fi杠桿系統(tǒng)△M位移檢測放大器電磁反饋機(jī)構(gòu)FfIo檢測部分: ΔP →輸入力Fi 杠桿系統(tǒng): 力的傳遞和力矩比較，生成位移信號 位移檢測放大器: 位移→ 輸出Io電磁反饋裝置: 輸出→反饋力Ff（3）電容式差壓變送器電容式差壓變送器采用差動電容作為檢測元件 主要包括測量部件和轉(zhuǎn)換放大電路兩部分差壓電容膜盒電容電流轉(zhuǎn)換電路調(diào)零、零遷電路電流放大器反饋電路ΔpΔCIiIf＋＋I(xiàn)z－Io測量部分轉(zhuǎn)換放大部分電容式差壓變送器測量原理 ——差動電容測量原理 ΔP=0 Ci1=Ci2=15pF ΔP＞0 Ci1的電容量減小 Ci2的電容量增大 電氣式壓力檢測——應(yīng)變片壓力/差壓變送器利用金屬或半導(dǎo)體材料制成的電阻體的阻值可表示為： 當(dāng)電阻體受外力作用時(shí)，電阻體的長度、截面積或電阻率會發(fā)生變化，即其阻值也會發(fā)生變化。r1沿應(yīng)變筒軸向貼放，作為測量片；r2沿徑向貼放，作為溫度補(bǔ)償片。 是應(yīng)變片阻值變化量的測量電橋，圖中R3和R4是兩個(gè)阻值相等的精密固定電阻。但是，盡管測量電橋具有一定的溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?，?yīng)變片式壓力檢測儀表仍有比較明顯的溫漂和時(shí)漂，因此，這種壓力檢測儀表較多地用于一般要求的動態(tài)壓力檢測，～％左右。 構(gòu)成框圖： 擴(kuò)散硅壓阻傳感器前置放大器調(diào)零電路V－I轉(zhuǎn)換△PUSU01UZIO檢測部分電磁放大部分結(jié)論：壓阻式壓力傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是體積小，結(jié)構(gòu)簡單，其核心部分就是一個(gè)既是彈性元件又是壓敏元件的單晶硅膜片。 這種傳感器的缺點(diǎn)則是擴(kuò)散電阻存在溫度效應(yīng)，容易受環(huán)境溫度的影響，有些廠家在傳感器組件中提供了若干校正用的溫度補(bǔ)償電路，甚至把放大轉(zhuǎn)換等電路集成在同一塊單晶硅膜片上，從而可以大大提高傳感器的基本性能。 在選用儀表量程時(shí)，應(yīng)采用相應(yīng)規(guī)程或者標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)值。主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面: 壓力檢測(檢測儀表)的特點(diǎn)是壓力敏感元件往往要與被測介質(zhì)直接接觸，因此在選擇儀表材料的時(shí)候要綜合考慮儀表的工作條件。一般情況下，安裝高度應(yīng)與人的視線齊平，對于高壓壓力儀表，其安裝高度應(yīng)高于一般人的頭部5. 測量液體或蒸汽介質(zhì)壓力時(shí)，應(yīng)避免液柱產(chǎn)生的誤差，壓力儀表應(yīng)安裝在與取壓口同一水平的位置上，否則必須對壓力儀表的示值進(jìn)行修正6. 導(dǎo)壓管的粗細(xì)合適，一般為6～10mm，長度盡可能短，否則會引起測量遲緩7. 壓力儀表與取壓口之間應(yīng)安裝切斷閥，以便維修 測量特殊介質(zhì)時(shí)的壓力測量儀表安裝 1. 測量高溫（60℃以上）流體介質(zhì)的壓力時(shí)，為防止熱介質(zhì)與彈性元件直接接觸，壓力儀表之前應(yīng)加裝U形管或盤旋管等形式的冷凝器，避免因溫度變化對測量精度和彈性元件產(chǎn)生的影響。45176。45176。角內(nèi)。 引壓管內(nèi)徑與引壓管長度被測介質(zhì)＜～～9水、水蒸氣、干氣體7～91013濕氣體131313低中粘度油品131925臟液體252533 引壓管內(nèi)徑 引壓管 mm 長度