【正文】 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。 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。用T表示的響應(yīng)滯后稱阻容滯后（容量滯后）。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。時間乘平方誤差的積分指標工藝設(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。 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。 （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。 1932年Nyquist提出了“Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)”。但能獲取的信息是被控變量的測量值而非實際值，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。 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)過足夠長的時間，控制系統(tǒng)中各參數(shù)必然會到達一個“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)”。主要包括： 最大偏差（超調(diào)量）、 衰減比 余差 過渡時間 振蕩周期（振蕩頻率）……這種應(yīng)用對象輸入輸出的實測數(shù)據(jù)來決定其模型的方法，通常稱為系統(tǒng)辨識。一階線性對象 問題：求右圖所示的對象模型（輸入輸出模型）解： 該對象的輸入量為qi 被控變量為液位h根據(jù)物料平衡方程： 該對象的輸入量為qi 被控變量為液位h 單位時間內(nèi)水槽體積的改變＝輸入流量 — 輸出流量 由于出口流量可以近似地表示為： 所以 (i)式是針對完全量的輸入輸出模型，(ii)式是針對變化量的輸入輸出模型，二者的結(jié)構(gòu)形式完全相同。 T 對過渡過程的影響 時間常數(shù)：在階躍輸入作用下，％所需要的時間。[教學(xué)目的要求]：了解霍爾片式力矩平衡式壓力計的工作原理掌握彈簧官壓力計的工作原理、差壓式流量計的工作原理、壓力表的選擇和安裝[教學(xué)重點]：霍爾片式力矩平衡式壓力計的工作原理[教學(xué)難點]：彈簧官壓力計的工作原理、差壓式流量計的工作原理、壓力表的選擇和安裝[教學(xué)時數(shù)]：6[教學(xué)內(nèi)容]：第4章 檢測儀表及傳感器 概述 檢測過程與測量誤差 （1）檢測過程與測量誤差檢測過程 參數(shù)檢測就是用專門的技術(shù)工具，依靠能量的變換、實驗和計算找到被測量的值。管子的一端為封閉，另一端為開口。 結(jié)論：應(yīng)變片式壓檢測儀表具有較大的測量范圍，被測壓力可達幾百MPa，并具有良好的動態(tài)性能，適用于快速變化的壓力測量。 ⑶儀表類型正確選用儀表類型是保證儀表正常工作及安全生產(chǎn)的前提。 被測介質(zhì)為蒸汽時，取壓口應(yīng)位于管道上半部與管道水平線成0～45176。 (a) 標準孔板 (b) 噴嘴 把流體流過阻力件使流束收縮造成壓力變化的過程稱節(jié)流過程，其中的阻力件稱為節(jié)流件。與管道軸線相交環(huán)隙寬度和單獨鉆孔取壓口的直徑 a 通常在4～10mm之間顯然，環(huán)隙取壓由于環(huán)室的均壓作用，便于測出孔板兩端的平穩(wěn)差壓，能得到較好的測量精度，但是夾持環(huán)的加工制造和安裝要求嚴格。 流體應(yīng)當清潔，充滿全部管道，不發(fā)生相變；216。被測流體由錐形管下端進入，流經(jīng)轉(zhuǎn)子與錐形管之間的環(huán)隙，再從上端流出。為了解決測量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及粘度大、易凝固等液體液位時，引壓管線容易出現(xiàn)被腐蝕、被堵塞的問題，應(yīng)使用在導(dǎo)壓管人口處加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器（壓力信號的遠傳裝置），分單法蘭式及雙法蘭式兩種。在應(yīng)用中應(yīng)特別注意其允許壓差，防止閥門關(guān)不死。[教學(xué)目的要求]：了解數(shù)字式控制器，掌握控制儀表的四種基本控制規(guī)律。 KP越大 219。 可以看出，積分時間過大或過小均不合適。微分作用適用于過渡滯后強的對象，如：溫度對象(其他系統(tǒng)較少用 )微分作用對高頻噪聲非常敏感，在流量控制系統(tǒng)總流量測量信號通常包含脈沖干擾，象這類對象一般不加微分作用。 測量變送環(huán)節(jié)216。負小NS正中PM正小PS負小NS0正中PM正中PM0正中PM負小NS0正大PL正大 PL規(guī)則的形式一般為常用的條件語句，描述為： IF X is A and Y is B，THEN Z is C 數(shù)字式控制器控制變量的精確化 精確化是將語言表示的模糊量回復(fù)到精確的數(shù)值，也就是根據(jù)輸出模糊子集的隸屬度計算出確定的輸出數(shù)值。Td173。采用比例積分控制作用時，積分時間對過渡過程的影響具有兩重性。位式控制的特點：簡單、過渡過程是振蕩的位式控制的適用范圍：時間常數(shù)大 純滯后小 負荷變化不大也不激烈 控制要求不高。 蝶閥套筒閥偏心旋轉(zhuǎn)閥“O”形球閥“V”形球閥. 流量系數(shù)和流量特性 孔板流量計的公式調(diào)節(jié)閥的流量方程 依據(jù)的原理：伯努利方程（能量守恒）. 調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù) 流量系數(shù)C的定義：給定的行程，在調(diào)節(jié)閥前后壓差為100KPa，流體密度為1g/cm3 （即5～40℃的水）的條件下，每小時通過閥門的流體量（m3） 把上述參數(shù)代入流量方程，即可算出實際工況的流經(jīng)閥門的流量 事實上，這里提出流量系數(shù)的概念，用意不在流量的計算上，真正目的是根據(jù)工藝要求如何來選擇一臺合適的調(diào)節(jié)閥。 氣動薄膜式執(zhí)行機構(gòu)基本結(jié)構(gòu)和工作原理 電動執(zhí)行機構(gòu) 電動調(diào)節(jié)閥采用電動執(zhí)行機構(gòu)優(yōu)點：動作較快、能源獲取方便，特別適于遠距離的信號傳送缺點：輸出力較小、價格貴，且一般只適用于防爆要求不高的場合. 調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu)是執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分，在執(zhí)行機構(gòu)的輸出力和輸出位移作用下，調(diào)節(jié)機構(gòu)閥芯的運動，改變了閥芯與閥座之間的流通截面積，即改變了調(diào)節(jié)閥的阻力系數(shù)，使被控介質(zhì)流體的流量發(fā)生相應(yīng)變化。如果工作狀態(tài)不同，必須對流量指示值按照實際被測介質(zhì)的密度、溫度、壓力等參數(shù)的具體情況進行修正。216。216。應(yīng)用時可以查閱有關(guān)手冊而得123流速靜壓——標準節(jié)流件(孔板) 節(jié)流裝置包括節(jié)流件、取壓裝置和符合要求的前后直管段標準節(jié)流裝置是指節(jié)流件、取壓裝置都標準化，前后直管段符合規(guī)定要求，可以直接投入使用 標準孔板，要求： d/D ～ 圓錐面的斜角α應(yīng)在30～45176。當切斷閥2關(guān)閉，平衡閥3打開時，即可以對儀表進行零點校驗。(b)氣體 45176。 測量穩(wěn)定壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的3/4 測量脈動壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的2/3 測量高壓壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的3/5 最小工作壓力Pimin不低于上限值Pmax的1/3 儀表的量程等級：。實際上，r2的變化量比r1的變化量要小，r2的主要作用是溫度補償。其特點是靈敏高（特別是在低壓區(qū)），常用于檢測較低的壓力（～106Pa），但波紋管遲滯誤差較大，；彈簧管 結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉，它使用范圍廣，測量范圍寬，可以測量負壓、微壓、低壓、中壓和高壓，因此應(yīng)用十分廣泛。，表示該儀表允許的最大相對百分誤差為177?？刂仆ǖ兰儨髏對控制肯定不利，純滯后增大222。 控制變量Du對被控變量Dy的影響越靈敏 222。 下圖：如果水箱出口由泵打出，其不同之處在于：qi當發(fā)生變化時，qo不發(fā)生變化。由于工業(yè)對象往往都非常復(fù)雜，物理、化學(xué)過程的機理一般不能被完全了解，而且線性的并不多，再加上分布元件參數(shù)（即參數(shù)是時間與位置的函數(shù)）較多，一般很難完全掌握系統(tǒng)內(nèi)部的精確關(guān)系式。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。操作變量174。（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。為什么要實現(xiàn)自動控制？原因一：代替人的勞動，減輕勞動強度，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)筑一個控制系統(tǒng)？ 進料口出料口H玻璃管液位計測量儀表設(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)過程進行控制，使之有目的地修正被控對象的動力學(xué)行為，以達到預(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，運用適當?shù)臄?shù)學(xué)工具求取問題的解。需要提出的是，在當今的過程控制領(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、計算機系統(tǒng) 自動化裝置的簡要發(fā)展過程 本課程的主要知識點自動控制究竟是一個什么“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、如何評價自動質(zhì)量……怎么樣來構(gòu)建一個自動控制回路？ 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）……補償干擾 前饋前饋補償器執(zhí)行器對象傳感器、變送器pqy干擾f 干擾f（t）174。對于一個控制系統(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。 非參量模型：采用曲線、表格等形式表示。 222。 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，對象輸出達到新的穩(wěn)定值時，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）。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)生時間常數(shù)對象所表現(xiàn)出來的等效純滯后。把儀表允許的最大相對百分誤差去掉“177。 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，可直接帶動傳動機構(gòu)指示。r1沿應(yīng)變筒軸向貼放，作為測量片；r2沿徑向貼放，作為溫度補償片。 這種傳感器的缺點則是擴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