自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)第二版復(fù)習(xí)重點(diǎn)及思考題答案

圖13-1典型控制系統(tǒng)回路結(jié)構(gòu)圖正作用調(diào)節(jié)器：負(fù)作用調(diào)節(jié)器：13.1.2基本控制規(guī)律（1）位控[雙位控制]控制簡(jiǎn)單，精度不高，控制速度快，控制信號(hào)始終等幅震蕩比例（P）控制規(guī)律（最基本）輸出信號(hào)的變化量與偏差信號(hào)之間存在比例關(guān)系：比例度（比例帶）：當(dāng)輸入量程量綱與輸出量程量綱一致時(shí)：缺點(diǎn)：誤差不能為零。積分（I）控制規(guī)律輸出信號(hào)的變化量與偏差信號(hào)（誤差變化率）之間存在比例關(guān)系：用途：改善小倍的靜態(tài)誤差，對(duì)動(dòng)態(tài)有影響，一般不能單獨(dú)使用，能消除或減小誤差微分（D）控制規(guī)律輸出信號(hào)的變化量與偏差信號(hào)（誤差變化率）之間存在比例關(guān)系：用途：改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)，當(dāng)噪聲高時(shí)不適應(yīng)圖13-4（a）完全微分（b）不完全微分I，D不能單獨(dú)使用微分方程表示法比例積分（PI）控制規(guī)律比例微分（PD）控制規(guī)律理想比例積分微分（PID）控制規(guī)律13.1.3常規(guī)控制規(guī)律比例積分（PI）控制規(guī)律比例微分（PD）控制規(guī)律理想比例積分微分（PID）控制規(guī)律比例（P）使用PID控制規(guī)律的構(gòu)成圖13-8由P、I、D串并聯(lián)混合構(gòu)成的PID運(yùn)算電路圖13-9圖13-1013.3DDZ-Ⅲ型調(diào)節(jié)器基本電路分析圖13-16正/反作用開(kāi)關(guān):保證控制行路始終為負(fù)反饋主要性能：輸入測(cè)量信號(hào)：1~5VDC內(nèi)給定信號(hào)：1~5VDC外給定信號(hào)：4~20mADC輸入阻抗影響：<=滿(mǎn)刻度的0.1%輸出信號(hào)：4~20mADC負(fù)載電阻：250~750Ω比例度：P=2%~500%積分時(shí)間：0.01~25min微分時(shí)間：0.04~10min調(diào)節(jié)精度：0.5級(jí)正反作用開(kāi)關(guān)：保證控制行路始終為負(fù)反饋數(shù)字式調(diào)節(jié)器基本電路分析圖13-17優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)為硬件+軟件，應(yīng)用范圍廣，可代替模擬輸入輸出多，可代替多個(gè)模擬式調(diào)節(jié)器2、有運(yùn)算程序，可進(jìn)行多種運(yùn)算3、具有通訊功能4、PID運(yùn)算課進(jìn)行改進(jìn)操作思考題13-1調(diào)節(jié)器的角色：是構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心儀表，是將變送器的測(cè)量信號(hào)與給定信號(hào)相比，并對(duì)偏差進(jìn)行比較，輸出給執(zhí)行器。13-2.什么是比例控制規(guī)律，積分控制規(guī)律和微分控制規(guī)律？它們各有哪些表示方法和特點(diǎn)？[重點(diǎn)]比例控制規(guī)律：輸出信號(hào)的變化量與偏差信號(hào)之間存在比例關(guān)系：圖示法表示如圖13-2、特點(diǎn)（1）能及時(shí)和迅速的客服振動(dòng)的影響（2）存在一定的殘余偏差積分控制規(guī)律：輸出信號(hào)的變化量與偏差信號(hào)（誤差變化率）之間存在比例關(guān)系：（1）積分作用滯后偏差存在、不能單獨(dú)使用（2）大小與大小有關(guān)、還與偏差存在時(shí)間有關(guān)（3）消除殘余偏差（4)只要有偏差、調(diào)節(jié)器輸出就不斷變化存在時(shí)間越長(zhǎng)、輸出信號(hào)的變化量也越大、直到調(diào)節(jié)器輸入達(dá)到極限。微分控制規(guī)律：輸出信號(hào)的變化量與偏差信號(hào)（誤差變化率）之間存在比例關(guān)系：特點(diǎn)：有超前調(diào)節(jié)作用、不能單獨(dú)使用13-3.為什么說(shuō)積分控制規(guī)律一般不能單獨(dú)使用。而微分控制規(guī)律一定不能單獨(dú)使用？（1）在階躍輸入的瞬間調(diào)節(jié)器吳輸入、而隨著時(shí)間的延續(xù)其輸出增益增大、由此可見(jiàn)、積分調(diào)節(jié)作用總是滯后于偏差的存在、不能及時(shí)和有效的客服擾動(dòng)的影響、使調(diào)節(jié)不及時(shí)造成被空變量超調(diào)量增加、操作周期和回復(fù)時(shí)間增長(zhǎng)、也使調(diào)節(jié)過(guò)程緩慢、不以穩(wěn)定、是積分控制規(guī)律使用時(shí)需考慮的主要問(wèn)題所以積分控制規(guī)律一般不單獨(dú)使用（2）因?yàn)槲⒎终{(diào)節(jié)器的輸出大小只與偏差變化速度有關(guān)、當(dāng)偏差固定不變時(shí)、無(wú)論其數(shù)值多大微分器都無(wú)輸出、不能消除偏差、因此不能單獨(dú)使用13-4正反饋：輸入正輸出正負(fù)反饋;輸入正輸出負(fù)正反作用開(kāi)關(guān)，反向器13-5.實(shí)用PID調(diào)節(jié)控制規(guī)律有哪些？由反饋回路PID環(huán)節(jié)構(gòu)成的PID運(yùn)算電路、由PD和PI串聯(lián)構(gòu)成的PID運(yùn)算電路、由P/I和D并聯(lián)構(gòu)成的運(yùn)算電路、由PI和D串聯(lián)混合構(gòu)成的PID運(yùn)算電路。13-6.完全微分型PID控制規(guī)律與不完全有什么區(qū)別？那個(gè)控制更普遍？完全微分型算法()其中、對(duì)位閥位置、故障沉余差、加保持器、理想PID控制規(guī)律中微分作用只能在一個(gè)采樣周期中有效、且調(diào)整作用很強(qiáng)、這樣微分調(diào)節(jié)作用發(fā)揮不理想、因而在實(shí)際應(yīng)用中常在完全微分型算式的基礎(chǔ)上做必要的修正、從而產(chǎn)生了不完全微分型算式,因此不完全微分型PID調(diào)節(jié)控制規(guī)律更為普遍.如圖：圖13-414執(zhí)行單元執(zhí)行單元是構(gòu)成控制系統(tǒng)不可缺少的組成部分，執(zhí)行單元的作用就是根據(jù)調(diào)節(jié)器的輸出，直接控制被控變量所對(duì)應(yīng)的物理量，從而實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的控制。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為位移液動(dòng)執(zhí)行單元調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)輸入位移轉(zhuǎn)換為介質(zhì)流量14.1.1執(zhí)行器分類(lèi)與比較表14-1氣動(dòng)執(zhí)行器是以壓縮空氣為動(dòng)力能源的一種自動(dòng)執(zhí)行器。氣動(dòng)執(zhí)行器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格便宜、維護(hù)方便和防火防爆等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。電動(dòng)執(zhí)行器是以電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作的。信號(hào)傳輸速度快，應(yīng)用廣，安全性低，易燃易爆場(chǎng)所不適用。液動(dòng)執(zhí)行器的最大特點(diǎn)是推力大14.2.氣動(dòng)執(zhí)行器原理：輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為位移氣動(dòng)執(zhí)行器標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：14.2.2閥門(mén)定位器原理：電信號(hào)轉(zhuǎn)換為壓力主要用來(lái)克服流過(guò)調(diào)節(jié)閥的流體作用力，保證閥門(mén)定位在調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)要求的位置上。電氣轉(zhuǎn)換器+閥門(mén)定位器形成電氣閥門(mén)定位器14.4.2調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)及分類(lèi)1、直通單座調(diào)節(jié)閥簡(jiǎn)單，成本低，便于調(diào)節(jié)，泄漏量小，適用于低壓場(chǎng)合不適用于高壓2、直通雙座調(diào)節(jié)閥適用于高壓缺點(diǎn)：對(duì)介質(zhì)要求高不適用于高粘度介質(zhì)3、隔膜閥防腐蝕，流體要求低。4、蝶閥價(jià)格便宜，流阻小，適用于低壓差和大流量，不適于高壓。5、球閥承受壓力高，大口徑成本高，重量大14.4.3調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過(guò)閥門(mén)的相對(duì)流量和閥門(mén)相對(duì)開(kāi)度之間的關(guān)系；調(diào)節(jié)閥典型理想流量特性曲線(xiàn)相對(duì)行程l/L14.4.4調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)流量系數(shù)C是直接反映流體流過(guò)調(diào)節(jié)器的控制能力，一定條件下，每小時(shí)流過(guò)調(diào)節(jié)閥的流量值：思考題14-1.氣動(dòng)執(zhí)行器、液動(dòng)、電動(dòng)在特性上有什么區(qū)別？p197氣動(dòng)是以壓縮空氣為動(dòng)力能源的一種自動(dòng)執(zhí)行器、它接受調(diào)節(jié)器的輸出控制信號(hào)直接調(diào)節(jié)被控介質(zhì)的流量、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。價(jià)格便宜、維護(hù)方便防火防爆電動(dòng)是以電動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作的、將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)軸角位移或直線(xiàn)位移、去控制調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)、信號(hào)傳輸速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、推力小等缺點(diǎn)、大大限制了其應(yīng)用。液動(dòng)執(zhí)行器最大的特點(diǎn)是推動(dòng)力大，但在實(shí)際工業(yè)中的應(yīng)用較少。14-2執(zhí)行器組成部分及功能氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為位移液動(dòng)執(zhí)行單元調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)輸入位移轉(zhuǎn)換為介質(zhì)流量14-3氣動(dòng)執(zhí)行器工作原理氣壓與彈性元件作用力平衡，基本結(jié)構(gòu)圖14-514-7調(diào)節(jié)閥有哪幾種形式？各有什么特點(diǎn)？p202-2031、直通單座調(diào)節(jié)閥簡(jiǎn)單，成本低，便于調(diào)節(jié)，泄漏量小，適用于低壓場(chǎng)合不適用于高壓2、直通雙座調(diào)節(jié)閥適用于高壓缺點(diǎn)：對(duì)介質(zhì)要求高不適用于高粘度介質(zhì)14-8.什么是調(diào)節(jié)流量特性？常用的有哪幾種？調(diào)節(jié)閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過(guò)閥門(mén)的相對(duì)流量和閥門(mén)相對(duì)開(kāi)度之間的關(guān)系即：Q/Qmax=f(l/L)式中、Q/Qmax為相對(duì)流量l/L為相對(duì)行程直線(xiàn)特性：其流量與閥芯位移成直線(xiàn)關(guān)系對(duì)數(shù)特性：其閥芯位移與流量間存在對(duì)數(shù)關(guān)系拋物線(xiàn)特性：其流量與相對(duì)行程間存在拋物線(xiàn)關(guān)系（快開(kāi)特性：在開(kāi)度較小時(shí)流量變化比較大隨著開(kāi)度增大流量很快達(dá)到最大值、它沒(méi)有一定的數(shù)學(xué)表達(dá)式）14-9如何選用調(diào)節(jié)閥？選用調(diào)節(jié)閥應(yīng)考慮因素？1、運(yùn)用場(chǎng)合調(diào)節(jié)閥類(lèi)型（氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)）2、安裝管路流量特性3、調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)單座（低壓、泄漏?。p座（高壓）復(fù)習(xí)重點(diǎn)[僅供參考]主要為測(cè)量?jī)x器原理及特點(diǎn)，四大參數(shù)測(cè)量方法四大參數(shù)（溫度、壓力、流量、物位），溫度更重要PID控制規(guī)律及調(diào)節(jié)變送器、調(diào)節(jié)控制單元?dú)饷粼?，?jié)流元件調(diào)節(jié)器（數(shù)字式與普通調(diào)節(jié)器的區(qū)別）PH及濕度測(cè)量方法機(jī)械量-8、9章5~6分*最后一題為綜合設(shè)計(jì)題，儀表選擇（10-15分）HYPERLINK"/search?word=%E9%97%AD%E7%8E%AF%E6%8E%