【正文】 st穩(wěn)定性判據(jù)”。 “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。 （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。 （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。 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變送器前饋補償器++3）按設(shè)定值的特點區(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。工藝設(shè)計主要圍繞系統(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。單調(diào)發(fā)散過程 180。時間乘平方誤差的積分指標另外，在機理建模過程中，往往還需要引入恰當?shù)暮喕⒓僭O(shè)、近似、非線性的線性化處理等，而且機理建模也僅適用于部分相對簡單的系統(tǒng)。這種在已知模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過實測數(shù)據(jù)來確定數(shù)學(xué)表達式中某些參數(shù)的方法，稱為參數(shù)估計. 對象機理數(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。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。用T表示的響應(yīng)滯后稱阻容滯后（容量滯后）。 控制能力強Kf 越大 222。 響應(yīng)慢、控制不及時、過渡時間tp長、超調(diào)量s大控制通道TO小 222?？刂瀑|(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，因為干擾本身是不確定的，可以在任何時間出現(xiàn)。 即： x0——標準表讀數(shù)測量誤差的幾種表示形式： 絕對誤差 實際相對誤差標稱相對誤差 相對百分誤差檢測儀表的主要性能指標儀表的精確度 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。％，以此類推。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LSB（二進制最低有效位）時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。根據(jù)制造的要求。 （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＋＋Iz－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： 當電阻體受外力作用時，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。 是應(yīng)變片阻值變化量的測量電橋，圖中R3和R4是兩個阻值相等的精密固定電阻。 構(gòu)成框圖： 擴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)點是體積小，結(jié)構(gòu)簡單，其核心部分就是一個既是彈性元件又是壓敏元件的單晶硅膜片。 在選用儀表量程時，應(yīng)采用相應(yīng)規(guī)程或者標準中的數(shù)值。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，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行修正6. 導(dǎo)壓管的粗細合適，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，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。 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 m在測量液體介質(zhì)時，變送器只能安裝在取樣口之上時，在引壓管的管路中應(yīng)有排氣裝置，如圖(a)所示，這樣，即使有少量氣泡，也不會對測量精度造成影響。 差壓式流量計差壓式流量計也稱為節(jié)流式流量計，它是目前工業(yè)生產(chǎn)過程中流量測量最成熟、最常用的方法之一。 相比而言，標準孔板制作最簡單，使用也最廣泛，以下只介紹標準孔板， ——節(jié)流原理 流動流體的能量有兩種形式：靜壓能和動能。之間 ………… 標準噴嘴和標準文丘里管的結(jié)構(gòu)參數(shù)的規(guī)定也可以查閱相關(guān)的設(shè)計手冊。雖然節(jié)流式流量計的應(yīng)用非常廣泛，但是如果使用不當往往會出現(xiàn)很大的測量誤差，有時甚至高達10～20％。 標準噴嘴和標準文丘里管的壓力損失較孔板為小，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易加工。216。 導(dǎo)壓管安裝不正確，或有諸塞、滲漏現(xiàn)象， 轉(zhuǎn)子流量計 在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到小流量的測量，因其流體的流速低，這就要求測量儀表有較高的靈敏度，才能保證一定的精度。這樣，轉(zhuǎn)子在一個新的高度上重新平衡。 液體流量測量時的修正 如果某轉(zhuǎn)子流量計的轉(zhuǎn)子高度為h，如果介質(zhì)為20的℃水，則流量qv0與h的關(guān)系滿足： 式中：qv0為用水標定時的流量刻度 ρw為水的密度 如果介質(zhì)不是20的℃水，則流量qvf與h的關(guān)系滿足： qvf和ρf分別為被測介質(zhì)的實際流量和密度 如果被測介質(zhì)的粘度和水的粘度相差不大，可以近似認為φ是常數(shù)，則有 刻度流量實際流量修正系數(shù)氣體流量測量時的修正 假設(shè)實際被測氣體的密度為ρf，因此被測流體流量Qf與指示值Q0的關(guān)系是： 通常，氣體流量需要把它轉(zhuǎn)化成工業(yè)基準狀態(tài)（T0＝20℃＝293K，P0＝105Pa） 記被測時的壓力和溫度分別為：Pf、Tf，所以被測流體對應(yīng)標準狀態(tài)的體積流量為： 此時的密度ρf還是實際密度，由于測量的困難，也需要把它轉(zhuǎn)化成標態(tài)下的密度更為方便： 于是有修正公式 溫度單位是絕對溫標，壓力為絕對壓力。執(zhí)行器工作，使用條件惡劣，它也是控制系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)原因：執(zhí)行器與介質(zhì)（操作變量）直接接觸 (強)腐蝕性、(高)粘度、(易)結(jié)晶、高溫、深冷、高壓、高差壓 對執(zhí)行器的初步認識執(zhí)行器在自動控制系統(tǒng)中的作用 執(zhí)行器的構(gòu)成 執(zhí)行器的分類 執(zhí)行器的作用方式 氣動薄膜直通單座閥氣動薄膜直通雙座閥氣動蝶閥氣動球閥氣動切斷閥電動直通單座閥電動隔膜閥電動三通閥氣動薄膜角形閥電磁閥手動截止閥執(zhí)行器的構(gòu)成圖42 氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)1－薄膜 2－平衡彈簧 3－閥桿 4－閥芯 5－閥體 6－閥座PO氣動執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu)123456執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和控制（調(diào)節(jié)）機構(gòu)兩個部分構(gòu)成 執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu)POIOF → lM→θ流通截面積操縱變量的流量執(zhí)行機構(gòu)——根據(jù)控制信號產(chǎn)生推力(薄膜、活塞、馬達…)。調(diào)節(jié)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和特點主要構(gòu)成：閥體、閥座、閥心、和閥桿或轉(zhuǎn)軸1—執(zhí)行機構(gòu)2—閥桿3—閥芯4—閥座5—閥體6—轉(zhuǎn)軸7—閥板 常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點直通單座調(diào)節(jié)閥：1. 閥體內(nèi)只有一個閥芯和一個閥座。3. 角形閥一般使用于底進側(cè)出，此時調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定性好，4. 在高壓差場合下，為了延長閥芯使用壽命，也可采用側(cè)進底出。 流量系數(shù)的計算 根據(jù)工藝要求，即流量Q、前后差壓△P、介質(zhì)密度ρ，可以用下式來計算調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)，并以此來作為閥門口徑選擇的依據(jù)之一：注意：上式中各參數(shù)的單位 上式只適用于一般的流體（如水或者類似流體） 流體的種類和性質(zhì)將影響KV的大小，因此對不同的流體必須考慮其對流量系數(shù)的影響 流體的流動狀態(tài)也將影響KV的大小. 調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比 定義:調(diào)節(jié)閥所能調(diào)節(jié)的最大流量和最小流量之比 調(diào)節(jié)閥前后壓差的變化，會引起可調(diào)比變化，將可調(diào)比分為理想可調(diào)比和實際可調(diào)比。 純比例控制 P純比例控制也是一種最基本的控制規(guī)律，從上面這個例子可以看出來，純比例控制至少能克服位式控制振蕩、不穩(wěn)定的缺點。 在同樣的比例度下，縮短積分時間Ti，將使積分調(diào)節(jié)作用加強，容易消除余差，這是有利的一面。微分作用就是模擬這一實踐活動而采用的控制規(guī)律。微分作用加強，系統(tǒng)穩(wěn)定性提高，表現(xiàn)為：衰減比增大；過渡過程最大偏差減少emax175。 而后，Zadeh又提出了把邏輯規(guī)則的語言描述轉(zhuǎn)化為相關(guān)控制量的思想，為模糊控制技術(shù)的形成奠定了基礎(chǔ)。 在實際系統(tǒng)中用隸屬度函數(shù)表示，一個實際的模糊控制器是由若干條這樣的規(guī)則組成的，在控制技術(shù)中現(xiàn)在最常用的精確化方法則是面積重心法COG(Center of Gravity)，其計算式為： [教學(xué)目的要求]：了解控制器參數(shù)的工程整定。精餾塔系統(tǒng)的被控變量選擇在溫度和壓力中,究竟應(yīng)選哪一個參數(shù)作為被控變量?從工藝合理性考慮,常常選擇溫度作為被控變量.原因: ，壓力往往需要固定。[教學(xué)難點]：系統(tǒng)被控變量、操縱變量的選擇[教學(xué)時數(shù)]：3[教學(xué)內(nèi)容]：第七章 簡單控制系統(tǒng) 簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成四個基本環(huán)節(jié)：216。 由于對模糊控制來說，輸入和輸出都是精確的數(shù)值，而模糊控制原理是采用人的思維，也就是按語言規(guī)則進行推理的，因此必須將輸人數(shù)據(jù)變換成語言值，這個過程稱為精確量的模糊化，然后進行推理及控制規(guī)則的形成，最后將推理所得結(jié)果變換成實際的一個精確的控制值。； Td太大，微分作用太強，導(dǎo)致反應(yīng)速度過快，引起系統(tǒng)振蕩 引入微分作用以后，不能消除余差，但余差會有所減少微分作用對純滯后的對象不起作用。 微分作用對過渡過程的影響 微分時間太大及太小均不合適，應(yīng)取適當?shù)臄?shù)值。積分時間越短，振蕩傾向越強烈，甚至?xí)蔀椴环€(wěn)定的發(fā)散振蕩，這是不利的一面。余差越小KP 越大或d越小 222。 但是，在工業(yè)現(xiàn)場，一般都習(xí)慣于用比例度d來表示比例作用的強弱比例度d的定義：輸入信號的相對變化量占輸出信號的相對變化量的百分數(shù)。這樣調(diào)節(jié)器輸出在0與1之間不斷變化，電磁閥也在“開”和“關(guān)”二個狀態(tài)上不停的動作。. 執(zhí)行器結(jié)構(gòu)形式的選擇 執(zhí)行機構(gòu)的選擇 比較項目氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)電動執(zhí)行機構(gòu)可靠性高（簡單、可靠）較低驅(qū)動能源需另設(shè)氣源簡單方便價格低高輸出力大小剛度小大防爆好差工作環(huán)境大（－40～＋80℃）小（－10～＋55℃）調(diào)節(jié)機構(gòu)的選擇 主要依據(jù)是：（1） 流體性質(zhì) 如流體種類、粘度、腐蝕性、是否含懸浮顆粒（2） 工藝條件 如溫度、壓力、流量、壓差、泄漏量（3） 過程控制要求 控制系統(tǒng)精度、可