自動控制原理教案第五章(測控專業(yè))

自動控制原理教案第五章(測控專業(yè))目錄自動控制系統(tǒng)概述控制系統(tǒng)中的測量元件控制系統(tǒng)的信號轉(zhuǎn)換與處理控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)控制系統(tǒng)的干擾與噪聲抑制01自動控制系統(tǒng)概述自動控制系統(tǒng)是指通過自動調(diào)節(jié)、控制、監(jiān)視等手段，使被控對象自動地按照預(yù)定的規(guī)律運行或變化，以實現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)的系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)主要由控制器、受控對象、執(zhí)行器、傳感器等部分組成。自動控制系統(tǒng)的定義與組成組成定義開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)的輸出與輸入之間沒有反饋回路的控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)的輸出與輸入之間存在反饋回路的控制系統(tǒng)。復(fù)合控制系統(tǒng)復(fù)合控制系統(tǒng)是指同時包含開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)的基本類型穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到擾動后能否恢復(fù)到原平衡狀態(tài)的性能指標(biāo)?？焖傩钥焖傩允侵赶到y(tǒng)對輸入信號的響應(yīng)速度，即系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間。準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性是指系統(tǒng)輸出信號與設(shè)定值之間的誤差大小，即系統(tǒng)的控制精度。自動控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)03020102控制系統(tǒng)中的測量元件作用測量元件是控制系統(tǒng)中的重要組成部分，用于檢測被控變量的實際值，并將其轉(zhuǎn)換為易于處理的電信號或數(shù)字信號，為控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計提供依據(jù)。分類按照測量原理和應(yīng)用領(lǐng)域，測量元件可分為多種類型，如電阻式、電容式、電感式、光電式等傳感器，以及各種類型的溫度、壓力、流量、液位等傳感器。測量元件的作用與分類測量元件的特性與參數(shù)測量元件的特性包括靜態(tài)特性和動態(tài)特性。靜態(tài)特性是指在穩(wěn)態(tài)條件下，測量元件的輸出與輸入之間的關(guān)系；動態(tài)特性則是指在動態(tài)條件下，測量元件的輸出對輸入的響應(yīng)特性。特性測量元件的主要參數(shù)包括靈敏度、線性范圍、分辨率、精度、穩(wěn)定性等。這些參數(shù)決定了測量元件的性能和適用范圍，選擇合適的測量元件需要根據(jù)實際需求和參數(shù)要求進行。參數(shù)在選擇測量元件時，需要考慮被測量的性質(zhì)、測量精度要求、環(huán)境條件、安裝條件等因素，選擇適合的測量元件類型和規(guī)格。選用測量元件的安裝位置和方式對其性能和壽命有很大影響，需要遵循正確的安裝規(guī)范和注意事項，確保測量元件能夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定地工作。安裝測量元件的選用與安裝03控制系統(tǒng)的信號轉(zhuǎn)換與處理03脈沖信號短暫的信號，如開關(guān)的通斷狀態(tài)。特性包括寬度、幅度和重復(fù)頻率。01模擬信號隨時間連續(xù)變化的信號，如溫度、壓力、流量等。特性包括幅度、頻率和相位。02數(shù)字信號離散的信號，如計算機中的二進制信號。特性包括幅度、時間和狀態(tài)。信號的分類與特性信號的轉(zhuǎn)換將一種形式的信號轉(zhuǎn)換為另一種形式的信號，如將溫度轉(zhuǎn)換為電信號。信號的放大通過電路或電子設(shè)備將信號的幅度放大，以便更好地處理或傳輸。放大的類型電壓放大、電流放大和功率放大。信號的轉(zhuǎn)換與放大01對信號進行加工或變換，以獲得所需的信息或效果。例如，通過濾波器去除噪聲或增強特定頻率的信號。信號的處理02低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。濾波器的種類03在控制系統(tǒng)、通信、音頻處理等領(lǐng)域中，濾波器被廣泛應(yīng)用于信號的提取、抑制噪聲和消除干擾。濾波器的應(yīng)用信號的處理與濾波04控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)的作用與分類執(zhí)行機構(gòu)的作用執(zhí)行機構(gòu)是控制系統(tǒng)中的重要組成部分，負(fù)責(zé)將控制器的輸出信號轉(zhuǎn)換為實際的控制動作，實現(xiàn)對被控對象的控制。執(zhí)行機構(gòu)的分類根據(jù)工作原理和結(jié)構(gòu)形式的不同，執(zhí)行機構(gòu)可分為電動執(zhí)行機構(gòu)、氣動執(zhí)行機構(gòu)、液動執(zhí)行機構(gòu)和電液執(zhí)行機構(gòu)等。執(zhí)行機構(gòu)的特性包括靜態(tài)特性和動態(tài)特性。靜態(tài)特性是指在穩(wěn)態(tài)工作條件下，執(zhí)行機構(gòu)輸出量與輸入量之間的關(guān)系；動態(tài)特性是指在動態(tài)工作條件下，執(zhí)行機構(gòu)輸出量隨時間變化的過程。執(zhí)行機構(gòu)的特性執(zhí)行機構(gòu)的參數(shù)包括輸入信號范圍、輸出力或力矩、響應(yīng)速度、定位精度和重復(fù)精度等。這些參數(shù)是選擇和調(diào)整執(zhí)行機構(gòu)的重要依據(jù)。執(zhí)行機構(gòu)的參數(shù)執(zhí)行機構(gòu)的特性與參數(shù)執(zhí)行機構(gòu)的選用在選擇執(zhí)行機構(gòu)時，需要根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，綜合考慮執(zhí)行機構(gòu)的特性、參數(shù)以及安裝環(huán)境、使用條件等因素，選擇最適合的執(zhí)行機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)整在安裝和使用過程中，需要根據(jù)實際情況對執(zhí)行機構(gòu)進行調(diào)整，以保證其正常工作和良好的控制效果。常見的調(diào)整內(nèi)容包括機械調(diào)整和電氣調(diào)整，如改變調(diào)節(jié)器參數(shù)、調(diào)整限位開關(guān)等。執(zhí)行機構(gòu)的選用與調(diào)整05控制系統(tǒng)的干擾與噪聲抑制機械設(shè)備的振動可能導(dǎo)致信號失真，影響測量和控制的準(zhǔn)確性。機械振動電磁場的變化可能對信號傳輸產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯誤或丟失。電磁干擾溫度、濕度、氣壓等環(huán)境因素可能對傳感器和測量設(shè)備產(chǎn)生影響。環(huán)境因素在信號傳輸過程中，由于線路電阻、電感等影響，可能導(dǎo)致信號失真或噪聲。信號傳輸干擾與噪聲的來源與影響通過隔離設(shè)備將干擾源與被干擾設(shè)備隔離，以減少干擾的影響。隔離技術(shù)濾波技術(shù)接地技術(shù)屏蔽技術(shù)通過濾波器對信號進行過濾，去除噪聲成分，保留有用信號。通過良好的接地措施，將干擾引入大地，從而減少其對設(shè)備的影響。利用金屬屏蔽體將干擾源或被干擾設(shè)備包圍起來，以減少電磁干擾的影響。干擾與噪聲的抑制方法123工業(yè)控制系統(tǒng)中，為了減少機械振動對測量和控制的影響，通常采用隔離技術(shù)將傳感器與被測設(shè)備隔離。