【正文】 安裝[教學(xué)時(shí)數(shù)]：3[教學(xué)內(nèi)容]：第五章 執(zhí)行器 概述執(zhí)行器是指：閥門－調(diào)節(jié)閥(連續(xù)的)、開關(guān)閥(過程控制范疇) 電機(jī)－連續(xù)的、開關(guān)的(屬于流體機(jī)械的范疇，起執(zhí)行器的作用)執(zhí)行器在自控系統(tǒng)中的作用：接收調(diào)節(jié)器（計(jì)算機(jī)）輸出的控制信號，使調(diào)節(jié)閥的開度產(chǎn)生相應(yīng)變化，從而達(dá)到調(diào)節(jié)操作變量流量的目的。 漩渦流量計(jì) （了解） 質(zhì)量流量計(jì) （了解） 物位檢測及變送器 差壓式液位計(jì) 基本工作原理 ΔP=ρgH 零點(diǎn)遷移的目的：使H＝0時(shí)，變送器輸出為Iomin（如4mA）零點(diǎn)遷移 ΔP=ρ1gH ΔP=ρ1gH ρ2g（h2h1） ΔP=ρ1gH +ρ1gh1 無遷移 負(fù)遷移 遷移量： ρ2g（h2h1） 正遷移 遷移量： ρ1gh1 結(jié)論：差壓式液位變送器，事實(shí)上就是一個(gè)差壓變送器，無非液位變送器的輸出與液位高度H成線性關(guān)系因此，差壓式液位變送器的安裝與前面所述的差壓變送器的安裝是完全相同的。 ——流量修正由于轉(zhuǎn)子流量計(jì)在生產(chǎn)的時(shí)候，是在工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài)（20℃，）下用水或空氣進(jìn)行刻度的。 ——流量方程轉(zhuǎn)子的平衡關(guān)系V為轉(zhuǎn)子的體積；ρt和ρf分別為轉(zhuǎn)子和流體的密度；g為重力加速度；ΔP為轉(zhuǎn)子前后的壓差；A為轉(zhuǎn)子的最大截面積 轉(zhuǎn)子和錐形管間的環(huán)隙面積相當(dāng)于節(jié)流式流量計(jì)的節(jié)流孔面積，但它是變化的，并與轉(zhuǎn)子高度h成近似的線性關(guān)系，因此，轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量公式可以表示為： 流量與轉(zhuǎn)子高度h成線性關(guān)系式中的其它參數(shù)為常數(shù)式中：φ為儀表常數(shù)；h為轉(zhuǎn)子浮起的高度。若流體流量突然由小變大時(shí)，作用在轉(zhuǎn)子上的向上的力就加大，轉(zhuǎn)子上升，環(huán)隙增大，即流通面積增大。 h轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要由兩個(gè)部分組成：一是由下往上逐漸擴(kuò)大的錐形管（通常用透明玻璃制成）二是放在錐形管內(nèi)可自由運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。 節(jié)流裝置的磨損，應(yīng)注意日常檢查、維修，必要時(shí)應(yīng)換用新的孔板。216。 實(shí)際工況與設(shè)計(jì)要求不符，如：溫度、壓力、濕度以及相應(yīng)的流體重度、粘度、雷諾數(shù)等參數(shù)數(shù)值發(fā)生變化，則會造成較大的誤差。 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置僅適用于測量管道直徑大于50mm，雷諾數(shù)在104～105以上的流體；216。在一般場合下，仍采用孔板為多。 《差壓變送器的安裝如前所述》 ——節(jié)流式流量計(jì)的使用特點(diǎn)和要求216。孔板的最大缺點(diǎn)是流體流經(jīng)節(jié)流件后壓力損失較大，當(dāng)工藝管路不允許有較大的壓力損失時(shí)，一般不宜選用孔板流量計(jì)。 角接取壓 角接取壓的兩個(gè)取壓口分別位于孔板上下端面與管壁的夾角處取壓口可以是環(huán)隙取壓口和單獨(dú)鉆孔取壓口環(huán)隙取壓 利用左右對稱的兩個(gè)環(huán)室把孔板夾在中間，通常要求環(huán)隙在整個(gè)圓周上穿通管道，或者每個(gè)夾持環(huán)應(yīng)至少有四個(gè)開孔與管道內(nèi)部連通，每個(gè)開孔的中心線彼此互成等角度，再利用導(dǎo)壓管把孔板上下游的壓力分別引出當(dāng)采用單獨(dú)鉆孔取壓時(shí)，取壓口的軸線應(yīng)盡可能以90176。對于不可壓縮性流體，ε＝1；對于可壓縮性流體，則ε＜1。 ——流量方程 根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程，可以推導(dǎo)得出節(jié)流式流量計(jì)的流量方程，也就是差壓和流量之間的定量關(guān)系式： α為流量系數(shù) ε為可膨脹性系數(shù)A0為節(jié)流件的開孔面積 ρ為節(jié)流裝置前的流體密度ΔP節(jié)流裝置前后實(shí)際測得的壓差 α主要與節(jié)流裝置的型式、取壓方式、流體的流動(dòng)狀態(tài)（如雷諾數(shù)）和管道條件等因素有關(guān)。對于標(biāo)準(zhǔn)化的節(jié)流件，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)都有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定、要求和計(jì)算所需的有關(guān)數(shù)據(jù)及程序，可直接按照標(biāo)準(zhǔn)制造；安裝和使用時(shí)不必進(jìn)行標(biāo)定。壓差的大小與流體流速的大小有關(guān)，流速愈大，差壓也愈大，因此只要測出差壓就可以推算出流速，進(jìn)而可以計(jì)算出流體的流量。差壓變送器需要停用檢修時(shí)，應(yīng)先打開平衡閥，然后再關(guān)閉切斷閥2。測量蒸汽時(shí)的引壓管管路則如圖(c)所示。差壓變送器引壓管的安裝引壓管應(yīng)按最短距離敷設(shè)，引壓管的彎曲處應(yīng)該是均勻的圓角，曲率半徑一般不小于引壓管外徑的10倍。角內(nèi)，其目的時(shí)為了保證引壓管中不積聚和滯留液體。45176。 3. 測量腐蝕性介質(zhì)的壓力時(shí)，除選擇具有防腐能力的壓力儀表之外，還應(yīng)加裝隔離裝置，利用隔離罐中的隔離液將被測介質(zhì)和彈性元件隔離開來4. 測量波動(dòng)劇烈（如泵、壓縮機(jī)的出口壓力）的壓力時(shí)，應(yīng)在壓力儀表之前加裝針形閥和緩沖器，必要時(shí)還應(yīng)加裝阻尼器5. 測量粘性大或易結(jié)晶的介質(zhì)壓力時(shí)，應(yīng)在取壓裝置上安裝隔離罐，使罐內(nèi)和導(dǎo)壓管內(nèi)充滿隔離液，必要時(shí)可采取保溫措施6. 測量含塵介質(zhì)壓力時(shí)，最好在取壓裝置后安裝一個(gè)除塵器總之，針對被測介質(zhì)的不同性質(zhì)，要采取相應(yīng)的放熱、防腐、防凍、防堵和防塵等措施差壓變送器的安裝 三個(gè)方面的內(nèi)容： 取壓口的選擇 引壓管的安裝 變送器本身的安裝差壓變送器取壓口的選擇 被測介質(zhì)為液體時(shí)，取壓口應(yīng)位于管道下半部與管道水平線成0～45176。 2. 輸出信號類型只需觀察壓力變化的，可選如彈簧管壓力表、液柱式壓力計(jì)那樣的直接指示型的儀表；如需將壓力信號遠(yuǎn)傳到控制室或其他電動(dòng)儀表，則可選用電氣式壓力檢測儀表或其他具有電信號輸出的儀表；如果要檢測快速變化的壓力信號，則可選用電氣式壓力檢測儀表，如壓阻式壓力傳感器；如果控制系統(tǒng)要求能進(jìn)行數(shù)字量通信，則可選用智能式壓力檢測儀表3. 使用環(huán)境 對爆炸性較強(qiáng)的環(huán)境，在使用電氣壓力儀表時(shí)，應(yīng)選擇防爆型壓力儀表；對于溫度特別高或特別低、環(huán)境溫度變化大的場合，應(yīng)選擇使用溫度適當(dāng)、溫度系數(shù)小小的敏感元件以及其他變換元件?！谶x擇時(shí)應(yīng)堅(jiān)持節(jié)約的原則，只要測量精度能滿足生產(chǎn)的要求，就不必追求用過高精度的儀表。 ⑴量程 儀表的量程是指該儀表可按規(guī)定的精確度對被測量進(jìn)行測量的范圍關(guān)鍵：根據(jù)被測參數(shù)的大小來確定，同時(shí)必須考慮到被測對象可能發(fā)生的異常超壓情況，對儀表的量程選擇必須留有足夠的余地。此外，壓阻式壓力傳感器還具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，遲滯小，可用來測量幾千赫茲乃至更高的脈動(dòng)壓力。半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)比較明顯。如果儀表能把電橋輸出電壓Ui進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，則該儀表即可稱為應(yīng)變式壓力變送器。當(dāng)膜片受到外力作用時(shí)，彈性筒軸向受壓，使應(yīng)變片r1產(chǎn)生軸向應(yīng)變，阻值變??；而應(yīng)變片r2受到軸向壓縮，引起徑向拉伸，阻值變大。應(yīng)變片多以金屬材料為主，一般和彈性元件一起使用。位移量（中心角改變量）和所加壓力有如下的函數(shù)關(guān)系： 可推得 式中θ0為彈簧管中心角的初始角；Δθ為受壓后中心角的改變量；R為彈簧管彎曲圓弧的外半徑；h為管壁厚度；a、b為彈簧管橢圓形截面的長、短半軸彈簧管自由端B的位移量一般很小，需要通過放大機(jī)構(gòu)才能指示出來,為了加大彈簧管自由端的位移量，也可采用多圈彈簧管，其原理與單圈彈簧管相似。）的空心管子。膜片更多的是和其他轉(zhuǎn)換元件合起來使用，通過膜片和轉(zhuǎn)換元件把壓力轉(zhuǎn)換成電信號；波紋管 的位移相對較大，一般可在其頂端安裝傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)指針直接讀數(shù)。引起該誤差的原因是由于檢測元件和檢測系統(tǒng)中各種運(yùn)動(dòng)慣性以及能量形式轉(zhuǎn)換需要時(shí)間所造成的。 通常非線性誤差用實(shí)際測得的輸入－輸出特性曲線（也稱為校準(zhǔn)曲線）與理論直線的之間的最大偏差和測量儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)來表示：被測變量儀表輸出理論實(shí)際變 差在外界條件不變的情況下，使用同一儀表對被測變量在全量程范圍內(nèi)進(jìn)行正反行程即逐漸由小到大和逐漸由大到?。y量時(shí)，對應(yīng)于同一被測值的儀表輸出可能不等，二者之差的絕對值即為變差。精度等級數(shù)值越小，表示儀表的精確度越高。目前，按照國家統(tǒng)一規(guī)定所劃分的儀表精度等級有： 。 由于儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點(diǎn)上是不相同的，因此在工業(yè)上通常將絕對誤差中的最大值，即把最大絕對誤差折合成測量范圍的百分?jǐn)?shù)表示，稱為最大相對百分誤差:儀表的精度等級（精確度等級）是指儀表在規(guī)定的工作條件下允許的最大相對百分誤差。有些時(shí)候，傳感器可以不經(jīng)過變送環(huán)節(jié)，直接通過顯示裝置把被測量顯示出來。如：簡化工藝、減少不必要的環(huán)節(jié)，以利于減少控制通道的滯后時(shí)間，在選擇控制閥與檢測點(diǎn)的安裝位置時(shí)，應(yīng)選取靠近控制對象的有利位置。事實(shí)上，廣義等效的等效純滯后就包括了以上二個(gè)部分之和。 響應(yīng)過快、容易引起振蕩、降低系統(tǒng)穩(wěn)定性。用T表示的響應(yīng)滯后稱阻容滯后（容量滯后），T大反應(yīng)慢，難以控制；T小反應(yīng)塊。在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)合理地選擇KO使之大些，抗干擾能力強(qiáng)，太大會引起系統(tǒng)振蕩。其它參數(shù)不變控制通道放大系數(shù) 干擾通道放大系數(shù) KO 越大 222。 K越大，表示輸入量對輸出量的影響越大。 直至qi=qo可見該系統(tǒng)受到干擾以后，即使不加控制，最終自身是會回到新的平衡狀態(tài)，這種特性稱為“自衡特性”。 222。 混合建模——將機(jī)理建模與實(shí)驗(yàn)建模結(jié)合起來，稱為混合建模。這些數(shù)據(jù)或曲線就可以用來表示對象特性。 建模的方法：機(jī)理建模、實(shí)驗(yàn)建模、混合建模 機(jī)理建?！鶕?jù)物料、能量平衡、化學(xué)反應(yīng)、傳熱傳質(zhì)等基本方程，從理論上來推導(dǎo)建立數(shù)學(xué)模型。時(shí)間乘絕對誤差積分指標(biāo)優(yōu)化控制的策略：[教學(xué)目的要求]：了解對象的數(shù)學(xué)模型的建立掌握對象的三個(gè)特性參數(shù)及其意義 [教學(xué)重點(diǎn)]： 對象的數(shù)學(xué)模型的建立[教學(xué)難點(diǎn)]： 對象的三個(gè)特性參數(shù)及其意義[教學(xué)時(shí)數(shù)]：3[教學(xué)內(nèi)容]：第三章 被控對象的數(shù)學(xué)模型 被控對象特性及其對過渡過程的影響對象特性——是指對象輸入量與輸出量之間的關(guān)系(數(shù)學(xué)模型)即對象受到輸入作用后，被控變量是如何變化的、變化量為多少…… 輸入量？？控制變量＋各種各樣的干擾變量由對象的輸入變量至輸出變量的信號聯(lián)系稱為通道控制變量至被控變量的信號聯(lián)系通道稱控制通道干擾至被控變量的信號聯(lián)系通道稱干擾通道 控制通道干擾通道干擾變量控制變量被控變量被控對象對象輸出為控制通道輸出與各干擾通道輸出之和 1. 數(shù)學(xué)模型的表示方法： 參量模型：通過數(shù)學(xué)方程式表示常用的描述形式：微分方程(組)*、傳遞函數(shù)*、頻率特性等參量模型的微分方程的一般表達(dá)式： y(t)表示輸出量，x(t)表示輸入量，通常輸出量的階次不低與輸入量的階次(n≥m)當(dāng)n=m時(shí)，稱對象是正則的；當(dāng)nm時(shí)，稱對象是嚴(yán)格正則的；nm的對象是不可實(shí)現(xiàn)的。? 振蕩周期？影響過渡過程的主要因素?固定因素：對象特性 測量儀表特性 執(zhí)行器特性補(bǔ)償因素：控制器特性——這是自動(dòng)控制的主要研究內(nèi)容以誤差性能指標(biāo)的形式給出 以系統(tǒng)受到階躍輸入作用后的響應(yīng)曲線的形式給出。衰減振蕩過程 214。階躍干擾：在某一瞬間t0干擾突然階躍式地加入系統(tǒng)，并保持在這個(gè)幅值。 動(dòng)態(tài)――被控變量隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài)。 教材中的程序控制事實(shí)上可以理解為隨動(dòng)控制 4）按控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度區(qū)分簡單控制系統(tǒng) 復(fù)雜控制系統(tǒng)5）按控制變量的名稱區(qū)分 溫度控制系統(tǒng) 壓力控制系統(tǒng) ……6）按調(diào)節(jié)規(guī)律區(qū)分 P、PI、PD、PID、預(yù)估控制 …… 過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) （1）靜態(tài)（穩(wěn)態(tài)）和動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)的作用：盡可能使被控變量與設(shè)定值保持一致（或隨設(shè)定值一起變化），當(dāng)被控變量受干擾影響而偏離設(shè)定值時(shí)，控制作用必須驅(qū)使被控變量回到設(shè)定值靜態(tài)――被控變量不隨時(shí)間變化的平衡狀態(tài)（變化率為0，不是靜止）。補(bǔ)償器174。調(diào)節(jié)器174。 閉環(huán)與開環(huán) 閉環(huán)——系統(tǒng)的輸出被反饋到輸入端并與設(shè)定值進(jìn)行比較的系統(tǒng)稱為閉環(huán)系統(tǒng)，此時(shí)系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定值與測量值的偏差進(jìn)行控制，直至消除偏差開環(huán)——系統(tǒng)的輸出沒有被反饋回輸入端，執(zhí)行器僅只根據(jù)輸入信號進(jìn)行控制的系統(tǒng)稱為開環(huán)系統(tǒng)，此時(shí)系統(tǒng)的輸出與設(shè)定值與測量值之間的偏差無關(guān)調(diào)節(jié)器被控對象測量變送裝置+－SP執(zhí)行器要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，系統(tǒng)必須閉環(huán)。（6）偏差：偏差本應(yīng)是設(shè)定值與被控變量的實(shí)際值之差。（2）被控變量：對象內(nèi)要求保持一定數(shù)值（或按某一規(guī)律變化）的物理量稱為被控變量。（b）控制要求越來越高，除了實(shí)現(xiàn)單純的穩(wěn)定控制以外，控制器的設(shè)計(jì)往往還要追求最佳的性能要求 經(jīng)典控制理論已無法滿足解決多變量、非線性、不確定性以及最佳性能要求等問題的需要，這在客觀上促使現(xiàn)代控制理論得以建立和發(fā)展。經(jīng)典控制理論最輝煌的成果首推PID控制規(guī)律，對于無時(shí)間延遲的SISO系統(tǒng)極為有效。 . Routh和1895年A. Hurwitz創(chuàng)造性地提出了稱為Routh，它是經(jīng)典控制理論中最基礎(chǔ)的穩(wěn)定性分析工具之一。[教學(xué)目的要求]：了解何為(過程)自動(dòng)化和自動(dòng)化技術(shù)、自動(dòng)化儀表的簡要發(fā)展過程掌握如何來構(gòu)筑一個(gè)控制系統(tǒng) [教學(xué)重點(diǎn)]：自動(dòng)化技術(shù)、自動(dòng)化儀表的簡要發(fā)展過程[教學(xué)難點(diǎn)]：如何來構(gòu)筑一個(gè)控制系統(tǒng)[教學(xué)時(shí)數(shù)]：1[教學(xué)內(nèi)容]：第一章 緒論 何為(過程)自動(dòng)化：從工藝的眼光來看在工藝設(shè)備上，配備一些自動(dòng)化裝置，用它們來代替操作人員的（部分）直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)在不同程度上按照規(guī)定的要求自動(dòng)地進(jìn)行，也即：用自動(dòng)化裝置來管理設(shè)備（生產(chǎn)過程），使之正常運(yùn)行換一種說法所謂自動(dòng)化是使工藝參數(shù)保持在需要的值或者狀態(tài)上，或者使生產(chǎn)過程按照一定的程序或者步驟運(yùn)行，保證生產(chǎn)過程運(yùn)行在最佳狀態(tài)所謂“自動(dòng)控制”是指應(yīng)用自動(dòng)化儀器儀表或自動(dòng)控制裝置代替人自動(dòng)地對儀器設(shè)備或工