【正文】 閥門控制。圖中，谷物 之前要給谷物加水以得到給定的濕度。在谷物磨粉 圖為谷物濕度控制系統(tǒng)示意圖。 器外，其余部分為控制裝置。其中被控對(duì)象是熱交換器，熱水溫度為被控量， 給定值。 交換器的蒸汽量加大，熱水溫度升高，直至偏差為零。冷水流量變化用流量計(jì)測(cè)量。冷水流量變化用流量計(jì)測(cè)量。冷水在熱交換器中由通入的蒸 圖為水溫控制系統(tǒng)示意圖。 圖所示。 閉的要求。反之， 衡，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，開(kāi)門開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)。與此同時(shí)， 盤轉(zhuǎn)動(dòng)，使大門向上提起。 系統(tǒng)原理方框圖。 沖擊）作用下，始終保持飛機(jī)以給定俯仰角飛行。參據(jù)量是給定的常值俯仰角。 上圖是飛機(jī)上圖是飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)穩(wěn)定俯仰角的系統(tǒng) 方塊圖，圖中，飛機(jī)是被控對(duì)象，俯仰角是被控量， 方塊圖，圖中，飛機(jī)是被控對(duì)象，俯仰角是被控量， 放大器、舵機(jī)、垂直陀螺儀、 放大器、舵機(jī)、垂直陀螺儀、反饋電位器等是控制裝 參據(jù)量是給定的常值俯仰角。隨著俯仰角偏差的減小，陀螺儀電位 器輸出信號(hào)越來(lái)越小，舵偏角也隨之減小， 器輸出信號(hào)越來(lái)越小，舵偏角也隨之減小，直到俯仰角回 到期望值。 垂直陀螺儀是測(cè)量元件用以測(cè)量飛機(jī)的俯仰角，當(dāng)飛機(jī) 垂直陀螺儀是測(cè)量元件用以測(cè)量飛機(jī)的俯仰角， 以給定俯仰角水平飛行時(shí)，陀螺儀電位器無(wú)電壓輸出； 以給定俯仰角水平飛行時(shí)，陀螺儀電位器無(wú)電壓輸出； 如果飛機(jī)受到擾動(dòng)，使俯仰角向下偏離期望值，陀螺儀 如果飛機(jī)受到擾動(dòng)，使俯仰角向下偏離期望值， 電位器輸出與俯仰角偏差成正比的信號(hào)， 電位器輸出與俯仰角偏差成正比的信號(hào)，經(jīng)放大器放大后 驅(qū)動(dòng)舵機(jī)，一方面推動(dòng)升降舵面向上偏轉(zhuǎn)， 驅(qū)動(dòng)舵機(jī)，一方面推動(dòng)升降舵面向上偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生使飛機(jī)抬 頭的轉(zhuǎn)矩，以減小俯仰角偏差； 頭的轉(zhuǎn)矩，以減小俯仰角偏差； 同時(shí)還帶動(dòng)反饋電位器滑臂， 同時(shí)還帶動(dòng)反饋電位器滑臂，輸出與舵偏角成正比的電 壓并反饋到輸入端。 系統(tǒng) 穩(wěn)定俯 仰角的 原理示 意圖。飛機(jī)與自 動(dòng)駕駛儀組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)稱為飛機(jī)動(dòng)駕駛儀組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)稱為飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀 系統(tǒng)。它可以穩(wěn)定飛行的姿態(tài)、高度和 航跡；可以操縱飛機(jī)爬高、下滑和轉(zhuǎn)彎。 飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀是一種能保持或改變飛機(jī)飛行 狀態(tài)的自動(dòng)裝置。 圖為某工廠電阻爐微型計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)原理示意圖 系統(tǒng)組成 被控對(duì)象－ 被控對(duì)象－電爐 被控量－ 被控量－爐溫 測(cè)量元件－ 測(cè)量元件－熱電偶 比較環(huán)節(jié)－ 比較環(huán)節(jié)－計(jì)算機(jī) 執(zhí)行元件－計(jì)算機(jī)、 執(zhí)行元件－計(jì)算機(jī)、觸發(fā)器和晶閘管 A/D 轉(zhuǎn)換 爐溫 觸發(fā)器 晶閘管 熱電偶 電爐 爐溫 期望 值 自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例 1. 飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng) 飛機(jī) 系統(tǒng) 穩(wěn)定俯 仰角的 原理示 意圖。但這種系統(tǒng)使用元件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 系統(tǒng)的性能分析和設(shè)計(jì)也較麻煩。 反饋控制系統(tǒng)，具有抑制內(nèi)、外擾動(dòng)對(duì)被控量產(chǎn)生影響的能 反饋控制系統(tǒng)，具有抑制內(nèi)、外擾動(dòng)對(duì)被控量產(chǎn)生影響的能 抑制內(nèi) 較高的控制精度。 可得閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本原理框圖 特點(diǎn)：不論什么原因使被控量偏離期望值而出現(xiàn)偏差時(shí)， 特點(diǎn)：不論什么原因使被控量偏離期望值而出現(xiàn)偏差時(shí)，必定 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的控制作用去減小或消除這個(gè)偏差， 減小或消除這個(gè)偏差 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的控制作用去減小或消除這個(gè)偏差，使被控量 與期望值趨于一致。我們所講述的反饋系統(tǒng)如果無(wú)特殊說(shuō)明， 一般都指負(fù)反饋。 控制方式 反饋按反饋極性的不同分成兩種形式：正反饋， 反饋按反饋極性的不同分成兩種形式：正反饋， 負(fù)反饋。 ? 主要特點(diǎn)： 主要特點(diǎn)： ? ? 輸出影響輸入，所以能削弱或抑制干擾； 輸出影響輸入，所以能削弱或抑制干擾； 低精度元件可組成高精度系統(tǒng)； 低精度元件可組成高精度系統(tǒng)； 因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以穩(wěn)定性欠佳。 三、閉環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制： 閉環(huán)控制：是指控制器與控制對(duì)象之間既有順向作用又有反向 聯(lián)系的控制過(guò)程。 缺點(diǎn)：對(duì)于不可測(cè)擾動(dòng)以及被控對(duì)象及各功能部件內(nèi)部參數(shù)變 缺點(diǎn)： 化對(duì)輸出量造成的擾動(dòng)，系統(tǒng)的控制精度有限， 化對(duì)輸出量造成的擾動(dòng)，系統(tǒng)的控制精度有限，常用于工作機(jī) 械的恒速控制（如穩(wěn)定刀具轉(zhuǎn)速）以及電源系統(tǒng)的穩(wěn)壓， 械的恒速控制（如穩(wěn)定刀具轉(zhuǎn)速）以及電源系統(tǒng)的穩(wěn)壓，穩(wěn)頻 控制。 按擾動(dòng)控制的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) 是利用可測(cè)量的擾動(dòng)量，產(chǎn)生一種補(bǔ)償作用， 是利用可測(cè)量的擾動(dòng)量，產(chǎn)生一種補(bǔ)償作用，以減小或抵 消擾動(dòng)對(duì)輸出量的影響，這種控制方式也稱順饋控制 順饋控制。但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成 本低，適用于在精度要求不高或擾動(dòng)影響較小的場(chǎng)合。 沒(méi)有自動(dòng)修正偏差的能力，抗擾動(dòng)性較差。 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)除可分為按給定量控制方式組成和按擾動(dòng)控 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)除可分為按給定量控制方式組成和按擾動(dòng)控 給定量控制方式組成和按 制方式組成兩種組成方式 制方式組成兩種組成方式 按給定量控制的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) 其控制作用直接由系統(tǒng)的輸入量產(chǎn)生，給定一個(gè)輸入量，就 其控制作用直接由系統(tǒng)的輸入量產(chǎn)生，給定一個(gè)輸入量， 有一個(gè)輸出量與之相對(duì)應(yīng)， 有一個(gè)輸出量與之相對(duì)應(yīng)，控制精度完全取決于所用的元件及校 準(zhǔn)的精度。 對(duì)于工作過(guò)程中受到的擾動(dòng)無(wú)法自動(dòng)補(bǔ)償。 一定的給定值對(duì)應(yīng)一定的輸出量。 向作用而沒(méi)有反向聯(lián)系的控制過(guò)程。前向通路與主反饋通路共同構(gòu)成主回路。 信號(hào)從輸入端沿箭頭方向到達(dá)輸出端的傳輸通路稱前向通路 信號(hào)從輸入端沿箭頭方向到達(dá)輸出端的傳輸通路稱前向通路； 前向通路； 系統(tǒng)輸出量經(jīng)測(cè)量元件反饋到輸入端的傳輸通路稱主反饋通 系統(tǒng)輸出量經(jīng)測(cè)量元件反饋到輸入端的傳輸通路稱主反饋通 前向通路與主反饋通路共同構(gòu)成主回路 主回路。圖中， “○”代表比較元件 代表比較元件， 用“○”代表比較元件，它將測(cè)量元件檢測(cè)到的被控量與參據(jù) 量進(jìn)行比較， 號(hào)表示兩者符號(hào)相反，即負(fù)反饋； 量進(jìn)行比較，“—”號(hào)表示兩者符號(hào)相反，即負(fù)反饋；“＋” 可省略）表示兩者符號(hào)相同，即正反饋。 反饋控制系統(tǒng)基本組成 典型反饋控制系統(tǒng)基本組成可用上面的方塊圖表示。 稱為反饋控制 由于引入了被控量的反饋信息， 由于引入了被控量的反饋信息，整個(gè)控制過(guò)程成為閉 閉環(huán)控制。 采用負(fù)反饋并利用偏差進(jìn)行控制的過(guò)程稱為反饋控制。 若反饋的信號(hào)是與輸入信號(hào)相減， 若反饋的信號(hào)是與輸入信號(hào)相減，使產(chǎn)生的偏差越來(lái) 越小，則稱為負(fù)反饋 反之，則稱為正反饋 負(fù)反饋； 正反饋。 上述系統(tǒng)，取出輸出量送回到輸入端，并與輸入信號(hào) 上述系統(tǒng)，取出輸出量送回到輸入端， 相比較產(chǎn)生偏差信號(hào)的過(guò)程，稱為反饋 反饋。 ? 執(zhí)行元件—電機(jī)和閥（直接驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象，以改變被控制量）。 測(cè)量元件—浮子和杠桿（物理量轉(zhuǎn)換） ? 比較元件—電位器 （求浮子的希望位置與實(shí)位置之差） 。 的動(dòng)作——用手。 較——用腦。 測(cè)量實(shí)際液面高度h ——用眼睛 用眼睛。 并對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)控制。 都以測(cè)量偏差,修正偏差為目的。 化（或運(yùn)行）。 似于人的智慧和經(jīng)驗(yàn)來(lái)引導(dǎo)求解過(guò)程。 定量方法與定性方法相結(jié)合的控制方式。 制目標(biāo)的自動(dòng)控制技術(shù)。 統(tǒng)具有高精度和高效能的特點(diǎn)。 時(shí)變、非線性一類控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)問(wèn)題。 其發(fā)展較早，現(xiàn)已趨成熟。 類定?？刂葡到y(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)問(wèn)題。 研究。 復(fù)雜系統(tǒng)的基于時(shí)域分析的現(xiàn)代控制理論提供了可能。 調(diào)節(jié)器，是自動(dòng)控制領(lǐng)域的第一項(xiàng)重大成果。 進(jìn)入第五個(gè)階段。 智能管理。 的安全性。 控制信號(hào),故可省去傳令鐘和主機(jī)的操作人員。 中心，各種控制程序更加完善。 第四代自動(dòng)化船。 全面的自動(dòng)化。這種船舶超出了機(jī)艙自動(dòng)化控制的范圍， 自動(dòng)化船舶。 需人員值班。 特點(diǎn)：以無(wú)人機(jī)艙為核心。 2）在駕駛室可進(jìn)行主機(jī)遙控。在機(jī)艙內(nèi)設(shè)置集 特點(diǎn)： 機(jī)艙集中監(jiān)控為主。 經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段，目前正處于第五個(gè)發(fā)展階段。 3)運(yùn)行情況的集中監(jiān)視和自動(dòng)調(diào)節(jié)、處理。 舵令及主輔機(jī)工況參數(shù)。定時(shí)記錄輪機(jī)日志，自動(dòng)記錄車鐘、 2)數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄 定時(shí)記錄輪機(jī)日志，自動(dòng)記錄車鐘、 數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄。在駕駛臺(tái)操縱主機(jī)和舵機(jī)，在機(jī)艙集 1)主輔機(jī)遙控 在駕駛臺(tái)操縱主機(jī)和舵機(jī)， 主輔機(jī)遙控。 其中課程結(jié)業(yè)考試成績(jī)占總成績(jī)的80％ 其中課程結(jié)業(yè)考試成績(jī)占總成績(jī)的80％ 課程結(jié)業(yè)考試成績(jī)占總成績(jī)的 平時(shí)考核成績(jī)成績(jī)占總成績(jī)的20％ 平時(shí)考核成績(jī)成績(jī)占總成績(jī)的20％ 考核成績(jī)成績(jī)占總成績(jī)的 平時(shí)考核成績(jī)由考勤和平時(shí)提問(wèn)組成 缺勤一次，平時(shí)成績(jī)扣二十分 缺勤一次， 第一章 航海自動(dòng)化概況 第一節(jié) 船舶自動(dòng)化發(fā)展概況 第二節(jié) 船舶自動(dòng)化基礎(chǔ)概述 第一節(jié) 航海自動(dòng)化概況 一、船舶自動(dòng)化的概念 自動(dòng)控制：在無(wú)人直接參加的情況下， 自動(dòng)控制：在無(wú)人直接參加的情況下，利用控制裝 置使被控對(duì)象和過(guò)程自動(dòng)地按預(yù)定規(guī)律變化的控制過(guò) 程。 要求學(xué)生能了解現(xiàn)代船舶航海自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展概況 能熟悉自控基本理論在航海技術(shù)問(wèn)題上的應(yīng)用思路 掌握航海自動(dòng)化系統(tǒng)及其分系統(tǒng)的基本工作原理、功能和 掌握航海自動(dòng)化系統(tǒng)及其分系統(tǒng)的基本工作原理、 特點(diǎn) 采用課程結(jié)業(yè)考試和平時(shí)考核 采用課程結(jié)業(yè)考試和平時(shí)考核兩種方式組合計(jì)算本課程最 課程結(jié)業(yè)考試和平時(shí)考核兩種方式組合計(jì)算本課程最 終考核成績(jī)。 代船舶自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展概況，自動(dòng)控制技術(shù)的基本理論， 代船舶自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展概況，自動(dòng)控制技術(shù)的基本理論， 航海自動(dòng)化中主要控制技術(shù)的基本思想， 航海自動(dòng)化中主要控制技術(shù)的基本思想，以及航海自動(dòng)化系 統(tǒng)和其分系統(tǒng)的基本工作原理等。 航海自動(dòng)化基礎(chǔ) 教學(xué)課件 航海自動(dòng)化是航海類專業(yè)基礎(chǔ)課之一。 本文由百慕大的海賊貢獻(xiàn) ppt文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。本課程主要介紹了現(xiàn) 航海自動(dòng)化是航海類專業(yè)基礎(chǔ)課之一。 統(tǒng)和其分系統(tǒng)的基本工作原理等。 終考核成績(jī)。 二戰(zhàn)以后， 二戰(zhàn)以后，船舶自動(dòng)化技術(shù)獲得很快的發(fā)展 船舶自動(dòng)化 船舶操縱與機(jī)艙設(shè) 備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程自動(dòng)化 船舶自動(dòng)化的重要內(nèi)容 輪機(jī)自動(dòng)化 船舶自動(dòng)化 航海自動(dòng)化 船體自動(dòng)化 輪機(jī)自動(dòng)化 1)主輔機(jī)遙控。 中控制室控制主機(jī)、 中控制室控制主機(jī)、發(fā)電機(jī)和其它輔助機(jī)械設(shè)備 2)數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄。 舵令及主輔機(jī)工況參數(shù)。 3)運(yùn)行情況的集中監(jiān)視和自動(dòng)調(diào)節(jié) 處理。主輔機(jī)工 運(yùn)行情況的集中監(jiān)視和自動(dòng)調(diào)節(jié)、 況的集中顯示； 況的集中顯示；參數(shù)的越限報(bào)警及自動(dòng)調(diào)節(jié)以保持參 數(shù)恒定；故障后的自動(dòng)切換、 數(shù)恒定；故障后的自動(dòng)切換、處理 4)自動(dòng)分析機(jī)器故障的原因和提出維修預(yù)報(bào) 4)自動(dòng)分析機(jī)器故障的原因和提出維修預(yù)報(bào) 5)船舶電站自動(dòng)化 5)船舶電站自動(dòng)化 大連海事大學(xué) 育鯤輪機(jī)艙集控室 航海自動(dòng)化 1）電子海圖的顯示與信息系統(tǒng) 2）雷達(dá)、衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng) 雷達(dá)、 3）船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS） 船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS） 4）自動(dòng)操舵系統(tǒng) 5）最佳航線編制系統(tǒng) 6）船載航行數(shù)據(jù)記錄儀（VDR） 船載航行數(shù)據(jù)記錄儀（VDR） 7）自動(dòng)避碰系統(tǒng) 8）現(xiàn)代船舶管理系統(tǒng) 9）船舶治安報(bào)警系統(tǒng)（SSAS） 船舶治安報(bào)警系統(tǒng)（SSAS） 綜合船橋 系統(tǒng) IBS） （IBS） 船體自動(dòng)化 1）船體受力狀態(tài)監(jiān)控 2）最佳配載計(jì)算 3）貨油自動(dòng)裝卸 4）系泊自動(dòng)化 5）壓載水的自動(dòng)排裝 6）冷藏艙和冷藏集裝箱的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)和監(jiān)視報(bào)警 7）船內(nèi)通信自動(dòng)化、生活設(shè)施自動(dòng)化以及醫(yī)療自動(dòng)化 船內(nèi)通信自動(dòng)化、 船舶自動(dòng)自動(dòng)化研究始于60年代初期 年代初期， 80年代共 船舶自動(dòng)自動(dòng)化研究始于60年代初期，至80年代共 經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段，目前正處于第五個(gè)發(fā)展階段。 ：60年代初 第一代自動(dòng)化船舶 ：60年代初 時(shí)間 代表船舶：1961年 代表船舶：1961年 日本的金華山丸 特點(diǎn)：1）以機(jī)艙集中監(jiān)控為主。 為主 中監(jiān)視屏和控制臺(tái)， 中監(jiān)視屏和控制臺(tái)，只需要一個(gè)人員在這 里對(duì)動(dòng)力裝置進(jìn)行監(jiān)視和控制 主機(jī)遙控。 在駕駛室可進(jìn)行主機(jī)遙控 金華山丸 日本 商船三井 最早的自動(dòng)化船 春日山丸 金華山丸的姊妹船 ：60年代中期 60年代中期 時(shí)間： 第二代自動(dòng)化船舶 代表船舶：1964年由荷蘭委托日本建造的 型油輪 年由荷蘭委托日本建造的65 代表船舶：1964年由荷蘭委托日本建造的65型油輪 特點(diǎn)：以無(wú)人機(jī)艙為核心。 為核心 無(wú)人機(jī)艙： 無(wú)人機(jī)艙：是利用自動(dòng)化設(shè)備代替輪機(jī)人員在機(jī)艙值 班期間的操作管理工作， 班期間的操作管理工作，從而實(shí)現(xiàn)在一段時(shí)間機(jī)艙無(wú) 需人員值班。 ，開(kāi)始研究全面實(shí)現(xiàn)船舶計(jì)算機(jī)控制的超 ，開(kāi)始研究全面實(shí)現(xiàn)船舶計(jì)算機(jī)控制的超 年代末 自動(dòng)化船舶。這種船舶超出了機(jī)艙自動(dòng)化控制的范圍， 在導(dǎo)航、機(jī)艙、貨物裝卸、 在導(dǎo)航、機(jī)艙、貨物裝卸、報(bào)務(wù)設(shè)置醫(yī)療等方面實(shí)現(xiàn) 全面的自動(dòng)化。 1970年 日本“星光丸” 1970年 日本“星光丸”的竣工開(kāi)創(chuàng)駕機(jī)合一的新時(shí) 代 星光丸 最早的超自動(dòng)化油輪 4）1979年誕生了高度合理化的超自動(dòng)化船，即 1979年誕生了高度合理化的超自動(dòng)化船， 年誕生了高度合理化的超自動(dòng)化船 第四代自動(dòng)化船。這些高度合理化的自動(dòng)化船均 采用分散的單項(xiàng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)， 采用分散的單項(xiàng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，以微處理機(jī)為 中心，各種控制程序更加完善。 住友重工業(yè)株式會(huì)社和兩家日本電子公司聯(lián)合研制 成世界上第一臺(tái)主機(jī)聲控系統(tǒng),安裝在179000噸的散裝 成世界上第一臺(tái)主機(jī)聲控系統(tǒng),安裝在179000噸的散裝 貨船“紀(jì)川丸” 貨船“紀(jì)川丸” 該系統(tǒng)能將船長(zhǎng)和值班駕駛員發(fā)出的口令變成主機(jī)的 控制信號(hào),故可省去傳令鐘和主機(jī)的操作人員。因?yàn)榭?通過(guò)無(wú)線電話筒將位于駕駛臺(tái)或橋樓兩翼任何部位的口 令直接變成一個(gè)操作信號(hào), 令直接變成一個(gè)操作信號(hào),所以大大地提高了船舶操縱 的安全性。 berlin express 5）隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在船舶上所安裝 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 的專家系統(tǒng)可賦予船舶智能化的邏輯思維和決策 功能，從而實(shí)現(xiàn)船舶的航行操縱和營(yíng)運(yùn)自動(dòng)化的 功能，從而實(shí)現(xiàn)船舶的航行操縱和營(yíng)運(yùn)自動(dòng)化的 智能管理。這種具有高度信息收集功能和