【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(duì)征服自然與外在的渴望，作為自動(dòng)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(dòng)） 除控制變量（操縱變量）以外，作用于對(duì)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(duì)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(duì)象傳感器、變送器+－SPxzeuqyf 干擾f（t）174。補(bǔ)償干擾 反饋+前饋 調(diào)節(jié)器執(zhí)行器對(duì)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。工藝設(shè)計(jì)主要圍繞系統(tǒng)“靜態(tài)”特性開展工作自動(dòng)控制主要是在“靜態(tài)”特性基礎(chǔ)上研究其“動(dòng)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。單調(diào)發(fā)散過程 180。時(shí)間乘平方誤差的積分指標(biāo)另外，在機(jī)理建模過程中，往往還需要引入恰當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化、假設(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(duì)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。這種在已知模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過實(shí)測(cè)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(duì)象機(jī)理數(shù)學(xué)模型的建立 問題：處于平衡狀態(tài)的對(duì)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。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(qiáng)Kf 越大 222。 響應(yīng)慢、控制不及時(shí)、過渡時(shí)間tp長(zhǎng)、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(duì)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)。 即： x0——標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)測(cè)量誤差的幾種表示形式： 絕對(duì)誤差 實(shí)際相對(duì)誤差標(biāo)稱相對(duì)誤差 相對(duì)百分誤差檢測(cè)儀表的主要性能指標(biāo)儀表的精確度 一臺(tái)測(cè)量范圍0～1000kPa的壓力測(cè)量?jī)x表，其最大絕對(duì)誤差10kPa(在整個(gè)量程范圍內(nèi))，另一臺(tái)測(cè)量范圍0～400kPa的壓力測(cè)量?jī)x表，其最大絕對(duì)誤差5kPa， 請(qǐng)問哪一臺(tái)壓力檢測(cè)儀表的精度更高？（2）檢測(cè)儀表的主要性能指標(biāo)儀表的精確度 一臺(tái)測(cè)量范圍0～1000kPa的壓力測(cè)量?jī)x表，其最大絕對(duì)誤差10kPa(在整個(gè)量程范圍內(nèi))，另一臺(tái)測(cè)量范圍0～400kPa的壓力測(cè)量?jī)x表，其最大絕對(duì)誤差5kPa， 請(qǐng)問哪一臺(tái)壓力檢測(cè)儀表的精度更高？雖然后者的最大絕對(duì)誤差較小，但這并不說明后者較前者精度高。％，以此類推。對(duì)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(dòng)態(tài)誤差 相對(duì)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(cè)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(cè)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(cè)放大器電磁反饋機(jī)構(gòu)FfIo檢測(cè)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(hào) 位移檢測(cè)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(dòng)電容作為檢測(cè)元件 主要包括測(cè)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(cè)量部分轉(zhuǎn)換放大部分電容式差壓變送器測(cè)量原理 ——差動(dòng)電容測(cè)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(cè)——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(zhǎng)度、截面積或電阻率會(huì)發(fā)生變化，即其阻值也會(huì)發(fā)生變化。 是應(yīng)變片阻值變化量的測(cè)量電橋，圖中R3和R4是兩個(gè)阻值相等的精密固定電阻。 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(cè)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(jiǎn)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。 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。一般情況下，安裝高度應(yīng)與人的視線齊平，對(duì)于高壓壓力儀表，其安裝高度應(yīng)高于一般人的頭部5. 測(cè)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(duì)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(zhǎng)度盡可能短，否則會(huì)引起測(cè)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(cè)量特殊介質(zhì)時(shí)的壓力測(cè)量?jī)x表安裝 1. 測(cè)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(duì)測(cè)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(zhǎng)度被測(cè)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(zhǎng)度 m在測(cè)量液體介質(zhì)時(shí)，變送器只能安裝在取樣口之上時(shí)，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(huì)對(duì)測(cè)量精度造成影響。 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)也稱為節(jié)流式流量計(jì)，它是目前工業(yè)生產(chǎn)過程中流量測(cè)量最成熟、最常用的方法之一。 相比而言，標(biāo)準(zhǔn)孔板制作最簡(jiǎn)單，使用也最廣泛，以下只介紹標(biāo)準(zhǔn)孔板， ——節(jié)流原理 流動(dòng)流體的能量有兩種形式：靜壓能和動(dòng)能。之間 ………… 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)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(jì)手冊(cè)。雖然節(jié)流式流量計(jì)的應(yīng)用非常廣泛，但是如果使用不當(dāng)往往會(huì)出現(xiàn)很大的測(cè)量誤差，有時(shí)甚至高達(dá)10～20％。 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)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(jì) 在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到小流量的測(cè)量，因其流體的流速低，這就要求測(cè)量?jī)x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(gè)新的高度上重新平衡。 液體流量測(cè)量時(shí)的修正 如果某轉(zhuǎn)子流量計(jì)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(biāo)定時(shí)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(cè)介質(zhì)的實(shí)際流量和密度 如果被測(cè)介質(zhì)的粘度和水的粘度相差不大，可以近似認(rèn)為φ是常數(shù)，則有 刻度流量實(shí)際流量修正系數(shù)氣體流量測(cè)量時(shí)的修正 假設(shè)實(shí)際被測(cè)氣體的密度為ρf，因此被測(cè)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(zhǔn)狀態(tài)（T0＝20℃＝293K，P0＝105Pa） 記被測(cè)時(shí)的壓力和溫度分別為：Pf、Tf，所以被測(cè)流體對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的體積流量為： 此時(shí)的密度ρf還是實(shí)際密度，由于測(cè)量的困難，也需要把它轉(zhuǎn)化成標(biāo)態(tài)下的密度更為方便： 于是有修正公式 溫度單位是絕對(duì)溫標(biāo)，壓力為絕對(duì)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(qiáng))腐蝕性、(高)粘度、(易)結(jié)晶、高溫、深冷、高壓、高差壓 對(duì)執(zhí)行器的初步認(rèn)識(shí)執(zhí)行器在自動(dòng)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(dòng)薄膜直通單座閥氣動(dòng)薄膜直通雙座閥氣動(dòng)蝶閥氣動(dòng)球閥氣動(dòng)切斷閥電動(dòng)直通單座閥電動(dòng)隔膜閥電動(dòng)三通閥氣動(dòng)薄膜角形閥電磁閥手動(dòng)截止閥執(zhí)行器的構(gòu)成圖42 氣動(dòng)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(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)123456執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制（調(diào)節(jié)）機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分構(gòu)成 執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)POIOF → lM→θ流通截面積操縱變量的流量執(zhí)行機(jī)構(gòu)——根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生推力(薄膜、活塞、馬達(dá)…)。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)主要構(gòu)成：閥體、閥座、閥心、和閥桿或轉(zhuǎn)軸1—執(zhí)行機(jī)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(diǎn)直通單座調(diào)節(jié)閥：1. 閥體內(nèi)只有一個(gè)閥芯和一個(gè)閥座。3. 角形閥一般使用于底進(jìn)側(cè)出，此時(shí)調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定性好，4. 在高壓差場(chǎng)合下，為了延長(zhǎng)閥芯使用壽命，也可采用側(cè)進(jìn)底出。 流量系數(shù)的計(jì)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(jì)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(duì)不同的流體必須考慮其對(duì)流量系數(shù)的影響 流體的流動(dòng)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(huì)引起可調(diào)比變化，將可調(diào)比分為理想可調(diào)比和實(shí)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(gè)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(diǎn)。 在同樣的比例度下，縮短積分時(shí)間Ti，將使積分調(diào)節(jié)作用加強(qiáng)，容易消除余差，這是有利的一面。微分作用就是模擬這一實(shí)踐活動(dòng)而采用的控制規(guī)律。微分作用加強(qiáng)，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(yǔ)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(shí)際系統(tǒng)中用隸屬度函數(shù)表示，一個(gè)實(shí)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(jì)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(gè)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(diǎn)]：系統(tǒng)被控變量、操縱變量的選擇[教學(xué)時(shí)數(shù)]：3[教學(xué)內(nèi)容]：第七章 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng) 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成四個(gè)基本環(huán)節(jié)：216。 由于對(duì)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(yǔ)言規(guī)則進(jìn)行推理的，因此必須將輸人數(shù)據(jù)變換成語(yǔ)言值，這個(gè)過程稱為精確量的模糊化，然后進(jìn)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(shí)際的一個(gè)精確的控制值。； Td太大，微分作用太強(qiáng)，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(huì)有所減少微分作用對(duì)純滯后的對(duì)象不起作用。 微分作用對(duì)過渡過程的影響 微分時(shí)間太大及太小均不合適，應(yīng)取適當(dāng)?shù)臄?shù)值。積分時(shí)間越短，振蕩傾向越強(qiáng)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(chǎng)，一般都習(xí)慣于用比例度d來表示比例作用的強(qiáng)弱比例度d的定義：輸入信號(hào)的相對(duì)變化量占輸出信號(hào)的相對(duì)變化量的百分?jǐn)?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(gè)狀態(tài)上不停的動(dòng)作。. 執(zhí)行器結(jié)構(gòu)形式的選擇 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 比較項(xiàng)目氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性高（簡(jiǎn)單、可靠）較低驅(qū)動(dòng)能源需另設(shè)氣源簡(jiǎn)單方便價(jià)格低高輸出力大小剛度小大防爆好差工作環(huán)境大（－40～＋80℃）?。ǎ?0～＋55℃）調(diào)節(jié)機(jī)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