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1、经过控制系统温习总结!经过控制系统知识点总结一、概论1、经过控制概念：五大参数。经过控制的定义：工业中的经过控制是指以温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。2、简单控制系统框图。控制仪表的定义：接收检测仪表的测量信号，控制生产经过正常进行的仪表。主要包括：控制器、变送器、运算器、执行器等，以及新型控制仪表及装置。控制仪表的作用：对检测仪表的信号进行运算、处理，发出控制信号，对生产经过进行控制。3、能将控制流程图工程图、工程设计图册转化成控制系统框图。4、DDZ-型仪表的电压信号制，电流信号制。QDZ-型仪表的信号制。它们之间联用要采用电气转换器。5、电信号的传输方式，各
2、自特点。电压传输特点：1).某台仪表故障时基本不影响其它仪表；2).有公共接地点；3).传输经过有电压损耗，故电压信号不适宜远传。电流信号的特点：1).某台仪表出故障时，影响其他仪表；2).无公共地点。若要实现仪表各自的接地点,则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。6、变送器有四线制和二线制之分。区别。1、四线制：电源与信号分别传送，对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求。2、两线制：节省电缆及安装费用，有利于防爆。活零点，两条线既是信号线又是电源线。7、本安防爆系统的2个条件。1、在危险场所使用本质安全型防爆仪表。2、在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅，以限制流入危险场所的能量。第一
3、个字母：参数类型T温度TemperatureP压力PressureL物位LevelF流量FlowW重量Weight第二个字母：功能符号T变送器transmitterC控制器ControllerI指示器IndicatorR记录仪RecorderA报警器Alarm加热炉8、安全栅的作用、种类。安全栅的作用：1、安全栅作为本安仪表的关联设备，可用于传输信号。2、控制流入危险场所的能量在爆炸性气体或混合物的点火能量下面，以确保系统的本安防爆性能。安全栅的种类：齐纳式安全栅、隔离式安全栅二、基型调节器1、基型调节器组成：控制单元和指示单元。基型调节器控制单元构成。基型控制器又称基型调节器，对来自变送器的
4、1-5V直流电压信号与给定值相比拟所产生的偏差进行PID运算，输出4-20mADC直流控制信号。控制单元：输入电路(偏差差动和电平移动电路)、PID运算电路(由PD与PI运算电路串联)、输出电路(电压、电流转换电路)以及硬、软手操电路；指示单元：测量信号指示电路、设定信号指示电路。2、测量信号、内给定信号范围；外给定信号范围。测量和内给定信号：15V(DC)；外给定信号：420mA直流电流。它经过250精细电阻转换成15V直流电压3、输入电路、输出电路的作用。输入电路作用：1).信号综合。将Ui-Us后放大两倍反相以Uo1输出，即Uo1=-2(Ui-Us)。2).电平转换。将以0V为基准的输入
5、信号转换为以UB10V为基准的输出信号Uo1。电平转换的目的：使运算放大器工作在允许的共模输入电压范围内。输出电路作用：把PID输出Uo3以UB为基准转换成4-20mA.DC输出。实现电压电流转换。4、放大系数和比例度。愈大，比例作用就越强愈小，成反比，与即可表示为：。此时比例度在单元组合仪表中，输出信号变化范围。偏差变化范围；式中：输出的相对变化输入的相对变化比例度的一般表达式：比例度PPPKKKyyyyyyy%1001%100minmaxminmaxminmaxminmaxminmaxminmax?=-=-=?-?-=5、基型调节器PD电路的阶跃响应曲线形状；比例分量；t=TD/KD时的微
6、分分量；微分时间。作用：对?Uo1进行PD运算，可设置TD、KP或比例度。TD为微分时间；KP为比例系数。微分作用：快速的调节作用，超前作用。6、基型调节器PI电路的阶跃响应曲线形状；比例分量：Kc=CI/CM；t=TI时的积分分量；积分时间。7、积分饱和。解决积分饱和办法：1)对控制器的输出加以限幅，使其不超过额定的最大值或最小值；2)限制积分电容两端的充电电压；3)切除积分作用。8、微分时间对微分作用的影响，积分时间对积分作用的影响。微分时间越小，微分作用越强；积分时间越大，积分作用越强。9、软手操电路和硬手操电路。软手动操作电路是积分电路。硬手动操作电路是比例电路。作业2-4某P控制器的
7、输入信号是4mA20mA，输出信号为1V5V，当比例度=60%时，输入变化0.6mA所引起的输出变化是多少？解：根据比例度的公式：%100minmaxminmax?-?-?=yyyxxx得比例系数：DK微分时间：TD=nRDCD调整Rp和RD可改变比例度和微分时间。Vyyxxxy25.0)15(6014206.0)(1minmaxminmax=-?-=-?=?2-7某PID控制器正作用输入、输出信号均为4mA20mA，控制器的初始值Ii=Io=4mA，=200%，TI=TD=2min，KD=10。在t=0时输入Ii=2mA的阶跃信号，分别求取t=12s时：PI工况下的输出值；PD工况下的输出值
8、。解：PI工况下P分量=mAIIKiiP12%20011=?=?=?Ti时：P分量=I分量；则Ti时，PI分量=2mATi=260=120s分量PI直线过0，1和120，2两点则t=12s时的输出变化量为：mAIo1.1012012121=-?+=?t=12s时的输出为Io=初值+oI?=4+1.1=5.1mAPD工况下P分量=mAIIKiiP12%20011=?=?=?P分量=mAIKiD1=?解得5=sKTDD1210602=?=iI?则t=12s时的输出变化量为：分量PIKKIiDDo+?-=?1368.0t=12s时的输出为：Io=初值+oI?=mA312.812510110368.0
9、4=+?-+三、变送器1、变送器的构造。变送器的作用。构成原理：变送器是基于负反应原理工作的，其构成原理如下图，它包括测量部分既输入转换部分、放大器和反应部分。变送器和转换器的作用是分别将各种工艺变量(如温度、压力、流量、液位)和电信号如电压、电流、频率、气压信号等转换成相应的统一标准信号，以供显示、记录和控制之用。2、变送器的输入输出关系。)()(00FyzCxKzzzKyfi-+=-+=3、量程调整的目的；零点调整/迁移。使变送器的输出信号下限值ymin与测量范围的下限值xmin相对应，在xmin=0时，称为零点调整，在xmin0时，称为零点迁移。零点调整使变送器的测量起始点为零。零点迁移
10、是把测量的起始点由零迁移到某一数值。4、差压变送器的作用；差动变压器的作用。差压变送器是将液体、气体或蒸汽的压力、流量、液位等工艺变量转换成统一的标准信号，作为指示记录仪、调节器或计算机装置的输入信号，以实现对上述变量的显示、记录或自动控制。差动变压器是由检测片衔铁、上、下罐形磁芯和四组线圈构成。其作用是将检测片的位移s转换成相应的电压信号uCD。5、温度变送器的品种、构造量程单元和放大单元；四线制温度变送器的特点。各类变送器分为三个品种：直流毫伏变送器、热电偶温度变送器和热电阻温度变送器。四线制温度变送器有如下特点：1主放大器为低漂移、高增益的运算放大器，使仪表具有良好的可靠性和稳定性。2在
11、热电偶和热电阻温度变送器中采用了线性化电路，进而使变送器的输出信号和被测温度呈线性关系，便于指示和记录。3变送器的输入、输出之间具有隔离变压器，采用了安全隔离变压器，并采用了安全火花防爆x测量部分Czi放大器Ky反应部分Fzf+零点调整+z0-措施，故具有良好的抗干扰性能，且能测量来自危险场所的直流毫伏或温度信号。6、热电偶温度变送器以及热电阻温度变送器的量程单元。7、气动仪表的基本元件。由气阻、气容、弹性元件、喷嘴-挡板机构和功率放大器等基本元件组成。8、弹性元件、喷嘴挡板机构、电气转换器。弹性元件作用：将压差转换成位移，在仪器的连接处产生一定的操作力。喷嘴挡板机构作用：将微小的位移转换成相
12、应的压力信号。电/气转换器工作原理是基于力矩平衡原理工作的。四、运算器和执行器1、开方器应用场合、作用。开方器主要应用在流量测量与控制系统中，开方器对差压变送器的输出信号进行开方运算，进而得到与被测流量成比例关系的电压或电流信号。2、执行器的构造、分类。执行器分为两部分：执行机构和调节机构。气动执行器PLQ按能源分：电动执行器IiLQ直行程直线位移角行程角位移两者减速器不同3、角行程电动执行机构的构造。4、标准气压信号范围(20kPa-100kPa)，气源信号(140kPa)。5、气动执行机构的种类。气动执行机构有薄膜式和活塞式两种，常见的气动执行机构均属薄膜式。薄膜式特点为：构造简单、动作可
13、靠、维修方便、价格低，但输出行程较小，只能直接带动阀杆。6、调节阀的正反作用、正装阀/反装阀、气开/气关。7、气开阀/气关阀的选择原则。调节阀气开、气关阀选择，主要根据工艺生产的需要和安全要求来决定的；原则是当信号压力中断时，应能确保工艺设备和生产的安全。假如阀门处于全开位置安全性高，则应选用气关阀，反之，则应选用气开阀。8、阀门定位器的作用。阀门定位器能够增加执行器的输出功率，减小信号传递滞后，加快阀杆的位移速度，提高线性度，克制摩擦力影响，保证阀位正确到位。9、控制阀的工作原理；流量特性；理想流量特性、工作流量特性。控制阀体就是根据执行机构输出的推杆位移量来改变阀门的开启程度，进而改变流通
14、阻力以到达控制流体介质流量的目的。控制阀的流量特性，是指控制介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度即推杆的相对位移之间的函数关系。理想流量特性：阀前后差压不变时的流量特性固有流量特性。工作流量特性：阀装在管道中，前后差压变时的流量特性，也叫实际流量特性。10、控制阀的流量特性类型、各自特点。理想流量特性，通常有四种典型形式：1直线特性-流量与阀芯位移成直线关系；2对数特性-流量与阀芯位移成对数关系，引起的流量变化的百分比相等；3快开特性-开度较小时流量变化较大，随开度增大很快到达最大值。4抛物线特性-介于直线流量特性与对数流量特性之间，进而弥补了直线流量特性小开度时控制性能差的特点。11、控制阀
15、的可调比可控比。R=minmaxQQ，可调比可控比，即阀所能控制的流量上限与流量下限之比。Qmin为流量下限，不是泄漏。12、控制阀串联管道工作流量特性的特点。S=1，理想流量特性。全关系统全开PPP?=?=?阀前后压差始终不变。S,阀P?，特性曲线下移，流量特性畸变。S太小，流量变化范围减小，对控制不利。S一般不小于0.3。对数变为直线；直线变为快开；13、控制阀出厂时标注的为理想流量特性。五、经过控制系统绪论1、控制通道、干扰通道。控制通道：被控量与输入控制作用之间的联络被称为“控制通道。干扰通道：被控量与扰动之间的联络被称为“干扰通道。2、经过控制系统的组成。3、控制器正反作用确实定根据
16、：控制器对象=。4、经过控制系统按设定值的形式分类。定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统5、经过控制系统的品质指标。递减比n衰减比、动态偏差B1最大偏差、最大过调量、超调量、调整时间Tc(控制时间、过渡经过时间、恢复时间、静态偏差C余差、残余偏差。六、经过建模1、自平衡能力。自平衡能力：凡遭到干扰后，不依靠外加控制作用就能重新到达平衡状态的对象，是具有自平衡能力的对象。否则，是无自平衡能力的对象。2、经过控制系统被控对象特性三个参数：放大系数、时间常数、滞后时间的求取。3、阻力和容量的影响。容量只影响反响速度，不影响放大系数，属于动态参数。T=RC容量增大，响应经过相对增长。见图2-8。C
17、T。静态。阻力既影响动态又影响控制效果。响应快，以获得较好的，T较小，一般希望对象阻力小些6。-见图2影响响应速度，动态：静态：影响放大倍数数有关。及时间常因而，阻力与放大系数RkRC，K以水箱为例：T：阻力R与T、K的关系15-2dQdyR即时，对流量的影响。就是被控量y发生变化具有的阻力，综上所述，不同经过所x=图2-6阻力对响应特性的影响4、多容经过等效为单容经过。?=?=?=?=?-?=?-?xkQRhQRhQAQQAQQx1223112232121拉氏变换得：?=-=-X(s)k(s)QR(s)H(s)QR(s)H(s)Q(s)sHA(s)Q(s)Q(s)sHA(s)Q(s)Qx12
18、2311222321121kxsA1111RsA2121RX(s)H1(s)Q2(s)Q2(s)Q3(s)-H2(s)1)(1()1)(1()111(1)111(11)()(212211222211112+=+=+=sTsTKsARsARRkRsAsARsARsAksXsHxx2222111RkKARTARTx=5、时域法经过建模，单容水箱以及双容水箱的经过传递函数。SnnSnnSseTSKSWTSKSWeSTSTSTKSWSTSTSTKSWeSTSTKSWSTSTKSWSTTSTTKSWeTsKSWTsKSXSH00001)(.81)(.71(1(1)(.61(1(1)(.51(1)(.41(1)(1()(.31)(.21)()(SW.12121212121221-+=+=+?+=+?+=+=+=+=+=+=传递函数：带有纯滞后等容对象的等容对象的传递函数：传递函数：带有纯滞后多容对象的多容对象的传递函数：递函数：有纯滞后双容对象的传或双容对象的传递函数：递函数：有纯滞后单容对象的传单容对象的传递函数：作业1、如下图单容水箱，负载阀的流阻为R2。现以Q1为输入，Q2为输出，求Q2(s)/Q1(s)。?=?=?-?2221RhQdthdCQQ?=-2221)()()()()(RsHsQsCsHsQsQ)()()(2221sQCsRsQsQ=-