第12章 简单控制系统
电力系统继电保护原理 第十二章 高压直流输电系统的保护
• 低电压保护属于后备保护，在两站失去通信的 情况下仍能正常工作。
• 纵联差动保护的判据为
| I dL I dL.oth |
• 式中：IdL 为直流线路电流；I dL.oth 为对站直流线路电流。
• 纵联差动保护比较来自整流站和逆变站的直流电流，如 果两站电流差值超过了设定值，保护动作。
– （1）极母线设备的闪络或接地故障。 • 极母线设备包括平波电抗器、直流滤波器等。
– （2）极母线直流过电压、过电流以及持续的直流欠压。 – （3）中性母线开路或接地故障。 – （4）站内接地网过流。 – （5）接地极引线开路或对地故障、接地极引线过负荷。 – （6）直流滤波器过流、过负荷、失谐，高压电容器不平衡以及有源部分
• 在研究保护策略时，除交直流模型外，必须结合相应的控 制系统。
第二节 直流输电系统保护原理与配置
一、直流线路故障过程
直流架空线路发生故障时，从故障电流的特征而论， 短路故障的过程可以分为初始行波、暂态和稳态三个阶段。 1、初始行波阶段
- 与交流输电线路故障时的波过程相似，直流输电线故障后，沿线路的 电场和磁场所储存的能量相互转化形成故障电流行波和相应的电压行 波。
• 横联差动电流保护属于后备保护，只适用于单极金属 回线方式。
三、直流系统保护的配置
（一） 直流系统保护设计原则
- （1）满足可靠性、灵敏性、选择性、速动性的基本要求。 - （2）在直流系统各种运行方式下，对全部运行设备都能提供完全
的保护。能检测到设备的故障和异常情况，并从系统中切除影响运行 的故障设备。 - （3）保护系统应至少双重化配置，每一保护区域具备充分冗余度。保 证保护不误动或拒动，如有可能，后备保护应尽可能使用不同的测量 原理。 - （4）相邻保护区应有重叠，保证无保护死区。采用分区保护、保护区 搭接的方式。 - (5）各保护之间配合协调，并能正确反映故障区域，保护动作尽量避 免双极停运。 - （6）与直流控制系统能密切配合，控制系统故障不引起保护跳闸。
自动化复习资料
自动化复习资料第一章1、描述对象特性的参数：放大系数、时间常数、滞后时间。
A、放大系数：K越大，表示对象输入量有一定变化时，对输出量的影响越大。
B、时间常数：T越大，表示对象受到干扰后，被控变量变化得越慢，到达新的稳态值所需的时间越长（系统的质量越低）C、滞后时间：对象在受到输入作用后，被控变量却不能立即而迅速地变化的现象，可分为：纯滞后（也叫传递滞后），容量滞后（也叫过度滞后）纯滞后产生的原因：①由于介质的输送需要一段时间而引起的。
②从测量方面来说、由于测量点选择不当、测量原件安装不适合等原因也会造成传递滞后。
容量滞后：对象受到阶跃输入作用后，被控变量开始缓慢变化，后来才逐渐变快，最后又变慢直至逐渐接近稳定值。
产生原因：一般是由于物料或能量的传递需要通过一定阻力而引起的。
2、评价控制系统的质量指标（1）最大偏差和超调量（B）：超调量=第一个峰值与新稳态值之差。
（2）衰减比：是第一个超调量和第二个超调量的比值。
（B：B’=n：1 如果n接近1，则说明越接近等幅震荡。
N很大，接近非震荡过程。
一般去n=4~10）（3）余差（C）：新稳态值与给定值的差（大小的好坏要看实际情况而定）（4）过渡时间：干扰开始到新稳态值的±5% 的时间。
过度时间越短，系统控制质量就高，反之就越低。
（5）振荡周期和频率：振荡周期=两个波峰之间的时间间隔。
第三章1、控制器的作用：将被控变量的测量值与给定值相比较，产生一定的偏差，并将运算结果以一定的信号形式传送给执行器，以实现对被控变量的自动控制。
2、简单控制系统的方块图：3、基本的控制规律：位式控制、比例作用（P）、积分作用（I）、微分作用（D）4、工业上最常用的控制规律：双位控制、纯比例控制（P）、比例积分控制（PI）、比例微分控制（PD）、比例积分微分控制（PID）。
5、一个控制系统主要包括两个基本环节：控制器和广义对象（广义对象属于固定因素,设计好系统之后就不变了）。
燃气涡轮发动机第二版第12章反推系统
2.作动系统
反推装置的作动系统通常有气动式和液压式的。
通过液压作动大的阻流门。在枢轴门反推装置上，每个阻流 门有单独的液压作动器:在有移动套筒的格栅式反推装置上，液 压作动器更为复杂,因为它们必须同步工作。液压的反推作动:系 统通常有控制活门组件，接收控制系统来的信号供应液压油到作 动器，从而展开或收藏反推装置。
5)反馈及指示系统
在驾驶舱内有反推装置工作情况的指示系统，包括开锁指 示、反推位置指示、反推故障指示等。例如，A320飞机上在反 推装置展开过程中，驾驶舱有琥珀色“REV”指示;反推装置完 全展开后,变为绿色“REV”指示，表示油门互锁释放，发动机 能够增大反推力。
在液压机械控制的发动机上，每半反推上通常装有反馈作 动筒，反推展开过程中反馈作动简随动。反馈作动筒上装有一 一个接近电门，当反推装置放出到一定位置时，其发出信号， 使反推开锁显示变为反推完全展开显示。反馈作动筒还通过反 馈钢索把反推装置的位置反馈到油门操纵互锁机构。
油门操纵互锁机构有两个作用:
一是当反推装置没到达一定开度时,其可阻挡反推手柄移 动,不允许增加发动机的功率;
二是若反推装置意外打开,其可把油门推回到慢车功率， 以减小反推力对飞机飞行所造成的影响。
在FADEC控制的发动机上，反推装置没有机械的反馈机构, 通常有位置传感器将反推装置展开的位置信号发送给EEC,如 B737NG飞机发动机反推装置两侧平移單上各有一个线性可变差 分 传 感 器 ( LV D T ) 用 于 反 馈 两 侧 平 移 罩 的 位 置 ， A 3 3 0 飞 机 发 动 机 每个阻流门各有一个旋转可变传感器(RVT)用于反馈每个阻流门 的角度位置。
使用发推和仅使用刹车的着陆滑行距离比较
反推装置的原理
基于物联网的智能家居控制系统设计与实现毕业论文
基于物联网的智能家居控制系统设计与实现摘要智能家居是网络繁华的这个家庭网络化时代的体现，已成为网络信息社会发展的一个重要组成部分，然而，物联网是各种信息结合的枢纽，是智能家居行业发展的伟大突破，对于智能家居行业具有非常重大的意义。
本文系统构造容易实现，容易操作，是现在化的大众设计理念，本设计采用STC89C52单片机为核心，一个控制端，控制多个模块，包括蓝牙，按钮，网络接口等模块来控制家电。
本文描述的硬件设计和软件设计两个部分来具体实现，第五章最后根据设计好的功能，搭建一个建议模型模块。
关键词：物联网、智能家居、蓝牙、STC89C52、多模块控制based on IOT Home FurnishingAbstractSmart Home as the implement mode of Family Information has become an important part of the social information development .The networking because of its huge prospect to develop .It will be a real way during the Smart Home`s development .Networking means a lot to the Smart Home .This article base on the design concept of trying to use easiest way to deliver handle and closing to use .We take the STC89C52 as the control core of the design .The relay as the control terminal mean .While we also use the trared remote control key webpage etc to control the home appliances . Two to four chapters of this paper describes the design of software and hardware to achieve the specific. Chapter V is based on features designed to build a specific environment instance.Keywords: Networking、Intelligent、Home、Microcontroller、STC89C52、multi-source control目录第1章绪论 (5)1.1物联网的发展过程 (5)1.1.1 国外物联网发展历程 (6)1.1.2 国内物联网发展的历程 (6)1.2智能家居的概念 (6)1.3物联网智能家居在一些领域上面的应用 (8)第二章总体设计 (9)2.1整体介绍 (9)2.2系统设计方案选择 (10)2.2.1 WIFI 模块来实现这样一个无线传输功能 (10)2.2.2 GPRS（短信控制）模块来实现这样一个无线传输功能 (10)2.2.3 蓝牙模块来实现这样一个无线传输功能 (10)2.2.4 总结 (11)2.3功能设计 (11)2.3.1 多源控制 (11)2.3.2 温湿度控制 (12)2.3.4 灯光控制 (13)2.3.5 气体检测控制 (14)第3章硬件设计 (1)3.1系统的整体硬件设计电路图 (1)3.2最小系统模块 (1)3.3串口模块 (2)3.4温湿度传感器模块 (3)3.5气体检测模块 (4)3.6灯光模块 (7)3.7、LCD模块 (7)第4章软件系统设计 (8)4.1系统的组成和结构 (8)4.1.1主控单片机系统软件设计 (8)4.1.2 分机模块的系统设计 (9)第5章系统的组装与测试 (11)5.1本次调试用到的工具 (11)5.2成品的组装 (11)5.3硬件的调试 (12)5.4软件编程调试 (13)5.5.1 硬件方面遇到的问题 (14)5.5.2 联机测试时发生的问题 (14)5.6实时数据检测 (14)5.7总结 (15)第6章环境实例搭建 (15)6.1实例环境选择 (15)6.2实例环境布置 (16)6.2.1 所控电器 (16)6.2.2 布线 (16)6.2.3控制模式 (17)第七章总结 (18)参考文献 (19)谢辞 (20)第1章绪论1.1物联网的发展过程物联网是在信息社会发达的今所衍生的产品，他是基于互联网的模块上，利用射频识别技术、无线网等技术，打造一个联系世界不同物体，不同模块的“Internet of Things”。
过程控制系统及仪表智慧树知到答案章节测试2023年青岛大学
第一章测试1.过程控制针对生产过程的主要参数包括：A:压力B:流量C:物位D:温度答案:ABCD2.过程控制技术的发展中，控制策略与算法也经历了由简单控制到复杂控制、先进控制的发展历程。
A:对B:错答案:A3.过程控制系统按照设定值的形式不同划分为：A:随动控制系统B:定值控制系统C:随机控制系统D:程序控制系统答案:ABD4.过程控制系统按照系统结构特点分为：A:前馈控制系统B:反馈控制系统C:复合控制系统D:微分控制系统答案:ABC5.稳定系统的过渡过程包括：A:单调衰减过程B:振荡衰减过程C:等幅振荡过程D:振荡发散过程答案:AB6.衰减比和衰减率是衡量过渡过程稳定程度的动态指标。
A:对B:错答案:A7.最大动态偏差和超调量是衡量过渡过程稳定程度的动态指标。
A:错B:对答案:B8.偏差积分性能指标是系统阶跃响应的综合性能指标。
A:错B:对答案:B9.采用不同的偏差积分性能指标意味着对过渡过程评价的侧重点不同。
A:错B:对答案:B10.过程控制系统中性能指标要求越高越好。
A:对B:错答案:B第二章测试1.数字仪表的分辨率用来表征仪表的灵敏程度。
A:对B:错答案:A2.温度不能直接测量，只能间接测量，其测量方法可以归结为两类：A:接触式测量方法B:红外感应式测量方法C:膨胀式测量方法D:非接触式测量方法答案:AD3.热电偶使用时需要进行冷端温度补偿。
A:对B:错答案:A4.金属热电阻测温精度高，测温范围宽，在工业温度测量中得到了广泛应用。
A:对B:错答案:A5.弹性式压力计的测压敏感元件是：A:记录机构B:电气变换装置C:控制元件D:弹性元件答案:D6.差压式流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。
A:错B:对答案:B7.电气式物位测量是利用敏感元件将物位的变化转换为电量参数的变化，通过测出电量的变化而得知物位的。
A:错B:对答案:B8.超声波液位计的测量精度不高，要提高其测量精度，必须采取措施消除声速变化的影响。
单回路反馈控制系统
第一篇过程控制系统第一章单回路反馈控制系统简称：单回路控制系统、简单控制系统在所有反馈控制系统中，单回路反馈控制系统是最基本、结构最简单的一种。
在生产过程控制中应用得最为广泛的、并能解决大量控制问题的系统（70%）。
研究单回路系统的分析和设计方法，是研究复杂控制系统的基础。
1.1 单回路系统的结构组成一、系统的组成举例：如图所示的水槽，流入量F1、流出量F2,为了控制水槽的液位1不变，选择相应的变送器、控制器、控制阀，并按左图组成单回反馈控制系统。
图1-1水槽图1-2水槽液位控制系统注：LC表示液位控制器，sp代表控制器的给定值。
假定控制阀为气闭，控制器为反作用。
偏差：测量信号与给定值之差。
当测量值大于给定值时，偏差为正，反之为负。
第一种情况（初始状态：平衡状态F1=F2 ）入口阀突然开大一F1>F2 f Lf -正偏差f 输出减小f 控制阀t f F2 ff L |fF1=F2 f系统达到新的平衡入口阀突然开小f F1<F2 fL | f负偏差f输出增大f控制阀I f F2 1f L f f F1=F2 f系统达到新的平衡第二种情况初始状态:平衡状态F1=F2 ）出口阀突然开大fF2>F1fL |f 负偏差f 输出增大f控制阀IfF2 1f Lff F1=F2 f系统达到新的平衡出口阀突然关小f F1>F2 f L f -正偏差f 输出减小f 控制阀t f F2 f f L | f F1=F2 f 系统达到新的平衡几点说明：(1)图中的各个信号值都是增量初始状态为零；图中箭头表示的是信号流向，而 不是物料或能量的流向。
(2)各环节的增益有正、负之别：控制器：正作用时增益为负”反作用时增益为正” 控制阀：气开阀增益为正” 气闭阀增益为负”变送器：一般为正”控制对象：根据操纵变量Q(S)的变化引起被控变量丫 (S)的变化来确定Q(S) ffY(S) f 增益为正”反之为负，上例中当控制阀装在出口处时，对象增益为 负”； 当控制阀装在人口处时，对象增益为正整个系统必须是一个负反馈系统，因此自R(S) 至X(S)的各个环节增益的乘积必须是正值。
《过程控制与自动化仪表(第2版)》课后答案
V / cm3
P / ( Pa / cm2 )
54.3 61.2
61.8 49.5
72.4 37.6
88.7 28.4
118.6 19.2
194.0 10.1
试用最小二乘一次完成算法确定参数 α 和 β 。要求： （1） 写出系统得最小二乘格式。 P / ( Pa / cm 2 ) （2） 编写一次完成算法得 MATLAB 程序并仿真。 解： （1） 因为 PV
（2）该过程的框图如下：
−
−
Q1 (s )
−
1 C1S
H 1 (s )
1 R12
Q12 (s )
−
1 C2S
H 2 (s )
Q2 (s )
1 R2
Q3 (s )
1 R3
（3）过程传函： 在（1）中消去中间变量 ∆q2 、 ∆q3 、 ∆q12 有：
∆h1 ∆h1 ∆h2 d∆h1 ⎧ ⎪ ∆q1 − R − R + R = C1 dt (1) ⎪ 2 12 12 ⎨ ⎪ ∆h1 − ∆h2 − ∆h2 = C d∆h2 (2) 2 ⎪ R3 dt ⎩ R12 R12
H (s )
Q1 (s )
。
R1 q1 h
R2
q2
R3
q3
解：假设容器 1 和 2 中的高度分别为 h1 、 h2 ， 根据动态平衡关系，可得如下方程组：
d ∆h1 ⎧ (1) ⎪∆q1 − ∆q2 = C dt ⎪ ⎪∆q − ∆q = C d ∆h2 ( 2 ) 3 ⎪ 2 dt ⎪ ∆h ⎪ ( 3) ⎨∆q2 = R2 ⎪ ⎪ ∆h (4) ⎪∆q3 = 2 R3 ⎪ ⎪∆h = ∆h − ∆h (5) 1 2 ⎪ ⎩
第12章_简单控制系统
XD%
TD /℃
进料
回流F
塔顶产品
P/ MPa
苯－二甲苯的T-x图
Q入，X入，T
入
QZ 蒸汽 塔底产品
XD%
精馏过程示意图
苯－二甲苯的P-x图
塔顶易挥发组分纯度XD、塔顶温度TD、塔顶压力P三者之
间的关系为： XD= f (TD，P)，两个独立变量。
12
12.2.2 被控变量的选择 2、被控变量选择的一般原则
答：拿一个对被控变量影响较显著的变量来控制。
K大一些，T小一些，τ最好为0。 测量仪表的选用和安装 执行器的选用和安装
4
第三个问题：以什么方式控制？ 答：没有标准答案（选择合适的调节规律） 最常用的调节规律： 位式控制、P、PI、PD、PID
（需要充分理解各种调节规律的特点和适用场合）
后续问题：如何整定PID参数？ 答：临界比例度法＋经验 衰减曲线法＋经验 经验凑试法 最好的方法就是“经验”
干扰作用与控制作用之间的关系
控制质量：系统的过渡过程形式——超调量、衰减比、
余差、过渡时间、振荡周期
对象特性：（1）系统的输入输出关系
（2）分为对象静态性质和对象动态性质
（3）考察对象特性对控制质量的影响，用以选择操纵变量
16
12.2.3 操纵变量的选择
3、对象稳态性质对控制质量的影响
Y 绝对放大系数 X
器，与图 2 相比，控制通道滞后较大，对干燥温度校正作用
灵敏度次之。
方案Ⅲ ：蒸汽流量要经过换热器的热量交换去改变空
气温度，滞后最大，对干燥温度校正作用灵敏度最差。 综合考虑应选择方案II，以旁路空气量为操纵变量。
25
12.2.4 控制器控制规律的选择
过程控制工程3
4、复杂控制系统
负荷变化大，纯滞后大，采用PID达不到要求时采用。
37
第三节 控制器的选型
五、控制器正、反作用的选择
原则：使整个单回路构成负反馈系统---乘积为负。
1、控制阀：气开式为“＋”，气关式为“-”； 2、控制器：正作用为“＋”，反作用为“-”；
3、被控对象：物料或能量增加时，被控参数随之增加为“＋”，
3.时间常数匹配对控制质量影响
30
第二节 单回路控制系统方案设计
(四).选择控制参数的一般原则
1.控制量应具有可控性，工艺操作的合理性和经济性 2.控制通道的放大系数K0要适当选大一些；时间常数T0要适当小一 些；纯滞后时间0越小越好，0与T0之比应小于1. 2.扰动通道的放大系数Kf应尽可能小；时间常数Tf要大；扰动引入 系统的位置要远离控制过程(即靠近调节阀)；容量滞后愈大， 愈有利于控制。 3.如果有N个干扰同时作用于控制系统,由于由检测元件处进入干 扰时被控制量的影响最严重,因此在选择时,应尽力使干扰远离 被控量而诹执行器近些。 4.如果广义对象由几个时间常数环节串联而成，选择控制量时应 尽可能避免几个T相等或相近的状况，越错开越好。
Kf Wf (s) Tf s 1
Ko Wo (s) To s 1
则在定值控制下输出对干扰的闭环传递函数为
Wf (s ) Y(s ) F( s ) 1 Wc (s )Wo (s ) K f (To s 1) ......... (To s 1)(Tf s 1) K c K o (Tf s 1)
31
第二节 单回路控制系统方案设计
(五).实例讨论
例：喷雾式乳粉干燥设备的控制。
1.工艺流程：参见图 2.控制要求：干燥后的产品含水 量波动要小。 3.被控参数选择：干燥器里的 温度
高中通用技术：第四章 控制与设计 教案
第四章控制与设计〔一〕本章重点知识阐述：（1）控制是人们根据自己的目的，通过一定的手段，使事物沿着某一确定的方向发展。
这里所说的手段就是控制技术。
（2）简单的控制系统由两部分组成，即被控对象和控制装置。
其中的控制装置，包括传感器、控制器、执行器等环节，对于闭环系统来说，还包括反馈环节和比较环节。
（3）闭环控制系统是信息流经一个闭合环路，在其系统中将输出信息反传给比较环节的做法，称之为反馈。
开环控制系统是信息总是自输入端单向传至输出端，不存在信息逆向流动，也就不存在闭环。
（4）干扰就是控制系统的外部环境或条件对系统的工作准确性产生的影响，这种影响越小越好。
分析一个控制系统的干扰因素要分析控制系统易受到其外部环境或条件中的哪些因素的影响。
（5）控制系统的运行调试通常有以下几方面的内容，即：系统的试运行、系统参数的调整、其他问题的发现与解决。
〔6〕控制系统的评价与优化通常有以下几个方面内容，即系统方案的评价与优化，系统制作水平的评价与优化，系统的总体评价与优化等。
〔二〕基础知识再现：1、信息流经一个闭合环路，这类系统称之为。
此系统中将输出信息反传给比较环节的做法，称之为。
2、闭环控制系统与开环控制系统，是两类不同的系统。
从构成形式上看，二者的不同表现为。
从本质上讲，二者的不同在于。
3、简单的控制系统由两部分组成，即和。
其中的控制装置，包括传感器、控制器、执行器等环节，对于闭环系统来说，还包括环节与环节。
4、开环控制系统的结构和原理比较简单，信息从输入端传到输出断，仅有一条路径。
它的最大缺点是不高；闭环控制系统的结构较为复杂，信息流经的路径有两条，它可以有较高的和较强的性能。
5、控制系统框图中，信息流经的路径叫做，对于闭环控制系统来说，有两个基本通道，那就是和。
6、在控制系统中，将控制器的信号转换成能影响被控对象的信号的装置，称为。
7、在人体温度控制系统中，皮肤相当于。
8、就是控制系统的外部环境或条件对系统的工作准确性产生的影响。
化工仪表及自动化(简单控制系统)全解
在精馏塔操作中，压力往往需要固定。只有将塔操 作在规定的压力下，才易于保证塔的分离纯度，保证 塔的效率和经济性。
在塔压固定的情况下，精馏塔各层塔板上的压力基 本上是不变的，这样各层塔板上的温度与组分之间就 有一定的单值对应关系。
所选变量有足够的灵敏度。
7
第二节 简单控制系统的设计
选择被控变量的原则 （1）被控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反 映工艺操作状态，一般是工艺过程中较重要的变量。 （2）被控变量在工艺操作过程中经常要受到一些干扰 影响而变化。为维持其恒定，需要较频繁的调节。
反作用方向 当环节的输入增加时 ，输出减少的称
“反作用”方向。
29
第二节 简单控制系统的设计
测量元件及变送器 作用方向一般是“正”的。
执行器
作用方向取决于是气开阀还是气关阀。
被控对象 作用方向随具体对象的不同而各不相同。
控制器 当给定值不变，被控变量测量值增加时，控制
器的输出也增加，称为“正作用”方向，或者当测 量值不变，给定值减小时，控制器的输出增加的称 为“正作用”方向。反之，如果测量值增加时，控 制器的输出减小的称为“反作用”方向。
28
第二节 简单控制系统的设计
2.控制器正、反作用的确定
控制器的正反作用是关系到控制系统能否正常运 行与安全操作的重要问题。要通过改变控制器的正、 反作用，以保证整个控制系统是一个具有负反馈的闭 环系统。
作用的方向 输入变化后，输出的变化方向。
正作用方向 当某个环节的输入增加时，其输出也增加，
则称该环节为“正作用”方向。
17
第二节 简单控制系统的设计
三、测量元件特性的影响
测量、变送装置是控制系统中获取信息的装置，也是 系统进行控制的依据。要求它能正确地、及时地反映被控 变量的状况。 1.测量元件的时间常数
机械工程控制基础 第六版 杨叔子主编
36.系统传递函数为
G（s）
2s2
2 3s
1
，则系统的放大系数为
1
37.
惯性环节
38.以下传递函数属于震荡环节的是 G（s)
s2
1 s
1
39.
传递函数为
G（s）
1 G（s）H（s）
40.
传递函数错误的是
（记得 Y/N 是错的就可以了）
第三章
41.线性系统时间响应的说法正确的是由强迫响应和自由响应组成
，则校正后系统的：时间常数下降，
17、设单位反馈系统的开环传递函数为 GK
s
ss
K
1s
3
，则此系统稳定的
K
值范围
为 12>K>0 18、系统稳定的充要条件为幅值裕度大于 0 分贝，且相位裕度大于 0 19、对于一阶系统，时间常数越大，则系统系统瞬态过程越长 20、以下方法可以增加系统相对稳定性的是减小系统的开环增益
第六章
1.所谓校正（又称补偿）是指：在系统中增加新的环节或改变某些参数 2.以 下 系 统 中 ， 综 合 性 能 指 标 不 能 取 为 I=
5、已知系统开环频率特性的 Nyquist 图如图所示，则该系统的型次为Ⅱ型
6、已知某环节频率特性 Bode 图如图所示，则该环节为微分环节
7、已知最小相位系统的对数幅频特性图如图所示，则系统包含 1 个积分环节 8、已知最小相位系统的对数幅频特性图如图所示，则系统不包含二阶微分环节
9、二阶振荡系统的阻尼比 0<ξ<0.707，则无阻尼固有频率 wR 、有阻尼固有频率 wd 和谐振
的是：
3.以下校正方案不属于串联校正的是：顺馈校正 4.增大系统开环增益，可以：降低系统的相对稳定性
第四章调节阀
使用工程单位制计算为：
C QL L p QL L 1 QL L
24
2. 低雷诺数修正
当雷诺数Re<2300时, 不能按式4-4计算C值, 必须加以修正. 修正后的流
量系数C’为:
C ' C FR
FR---雷诺修正系数, 根据雷诺数Re由图4.10查得
雷诺数Re的计算:
① 对于直通单座阀,套筒阀, 球阀等只有一个流路的调节阀, 雷诺数为
Re 70700 QL
C
② 对于直通双座阀,蝶阀,偏心旋转阀等具有两个平行流路的调节阀
Re 49490 QL
C
υ---液体介质的运动粘度，10-6m2/s
在工程计算中，当Re>3500时可不做低雷诺数修正．
25
的流量
一 气动执行机构
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为薄膜式，它结构简 单，价廉，输出行程小．
气动薄膜式执行机构作用型式：
正作用: 信号压力增加时，推杆向下移动 (ZMA) 反作用: 信号压力增大时，推杆向上移动 (ZMB)
执行机构作用：将气压p--->阀杆位移L
7
....... .......
电磁阀
阀 调节阀
温度控制系统示意图
1
调节阀按所用能源可分为气动, 电动和液动三类．
按能源分
气动: 压缩空气作为能源, 结构简单, 输出推力 较大, 维修方便, 价格低廉, 防火防爆
电动: 能源取用方便, 信号传递迅速, 但结构复 杂, 防爆性能差
液动: 液动控制阀推力最大, 但较笨重, 现已很 少使用
体的均匀混合体． ④ 根据要求计算满足要求的C值，以此为依据选择适当的调节阀．
第5章简单控制系统
G p ( s) Gv ( s)G0 ( s)Gm ( s)
图5-6 由控制器和广义被控对象组成的简单控制系统
12
5.2 简单控制系统的设计
过程控制系统设计是过程工艺、仪表或计算 机和控制理论等多学科的综合。
13
在简单控制系统设计中的主要任务是： ——被控变量和操作（或控制）变量的选择 ——建立被控对象的数学模型 ——控制器的设计 ——测量变送装置的选型 ——执行器的选型
水位过低：则会影响产汽量，且锅炉易烧干而发生 事故； 水位过高：生产的蒸汽含水量高， 会影响蒸汽质量。 锅炉汽包液位是一个 重要的工艺参数。
4
为了保持液位为定值，手动控制时主要有三步： ① 观察被控变量的数值——汽包的液位； ② 把观察到的被控变量的值与设定值加以比较，根 据两者的偏差大小或随时间变化的情况，做出判断； ③ 操作给水阀，改变进水量，使液位回到设定值。
Gc ( s)Gv ( s)G0 ( s) Gd ( s ) Y ( s) R( s ) D( s ) 1 Gc ( s)Gv ( s)G0 ( s)Gm ( s) 1 Gc ( s)Gv ( s)G0 ( s)Gm ( s)
Gc ( s)Gv ( s)G0 ( s) Y (s) R( s) 1 Gc ( s)Gv ( s)G0 ( s)Gm ( s)
42
●控制器的正反作用的确定
（实际控制器）×（执行器）×（被控对象）× （测量变送单元）=（-）
简化为：
(实际控制器)×(执行器)×(被控对象)=（-）
43
逻辑推理法和判别式法
(1) 逻辑推理法
44
45
控制信号u↑→蒸汽调节阀的开度↑→介质出 口温度 y↑ 如果介质出口温度 y升高了， 自动控制器就应减小其输出信号u 才能正确地起负反馈控制作用。 控制器应置于反作用方式下。
液位控制系统课程设计.
目录第1章系统总体方案选择 (5)第2章系统结构框图与工作原理 (7)2.1 系统机构框图 (7)2.2 工作原理 (8)第3章各单元软硬件 (9)3.1 模拟控制对象系统 (9)3.2 控制台 (9)3.3 上位机及控制软件系统 (9)3.4 模拟量输入模块ICP-7017 (10)3.5 模拟量输出模块ICP-7024 (11)3.6 电动调节阀 (11)3.7 液位传感器 (12)第4章软件设计与说明 (13)4.1 用户窗口 (13)4.2 实时数据库 (16)第5章系统调试 (17)5.1 设备连接 (17)5.2 系统调试 (17)5.3 调试结果 (18)5.3 注意事项 (19)第6章总结 (20)附录程序清单 (21)第1章系统总体方案选择随着工业生产的迅速发展，工艺条件越来越复杂。
对过程控制的要求越来越高。
过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。
由于工业过程的复杂、多变，因此其特性多半属多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等等。
为了满足上述特点与工艺要求，过程控制中的控制方法是十分丰富的。
通常有单变量控制系统，也有多变量控制系统，有复杂控制系统，也有满足特定要求控制系统。
在工业生产过程中，液体贮槽设备如进料罐、成品罐、中间缓冲容器、水箱等应用十分普遍，为保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡，因此工艺要求贮槽内的液位需维持在某个给定值上下，或在某一小范围内变化，并保证物料不产生溢出，要求设计一个液位控制系统。
对分析设计的要求，生产工艺比较简单要求并不高，所以采用管道流量控制系统进行设计。
管道流量控制系统又称简单控制系统，是指由一个被控系统、一个检测元件及变送器、一个调节器和一个执行器所构成的闭合系统。
管道流量控制系统是最简单、最基本、最成熟的一种控制方式。
管道流量控制系统根据被控量的系统、液位管道流量控制系统等。
管道流量控制系统的结构比较简单，所需的自动化装置数量少，操作维护也比较方便，因此在化工自动化中使用很普遍，这类系统占控制回路的绝大多数。
装涂生产线控制系统介绍.ppt
c、PLC构成
《
从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）
涂
两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存
装 技 术
块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体，一 般用于点数比较少的小型机。模块式PLC包括CPU模块、
培
I/O模块、内存、电源模块、底板或机架等，这些模块
训 教 材
可以按照一定规则组合配置，一般用于点数比较多的小 型机。
第一章 自动化控制系统
3）涂装车间控制系统组成 涂装车间同样采用三层体系结构，它们分别是：
信息层、控制层、设备层。
通过以太网、控制层网络、现场总线三层网络实 现“分散控制，集中监测”。因此，该系统相对独立 提高了系统的可靠性；同时又能通过网络保证了信息 的畅通。
以下章节将详细介绍各层网络。
第一章 自动化控制系统
第一章 自动化控制系统
2）自动化控制系统组成 针对以上原则，采用三层体系结构。充分利用网
络优势，服务器的性能优势，不但能为生产控制领域 提供稳定、可靠、实用的功能，同时还具有良好的兼 容性及开放性，可提供多种系统接口，能为企业其他 系统提供必要的、有用的数据，完成与其他系统协同 工作。
采用先进的现场总线、控制层网络、数据服务器 三层结构，发挥各自的优势，各自完成各自的功能， 使得各层适应个层的环境（硬件、软件）要求，将整 个系统的效率提到最高，同时将发生问题的可能性降 到最低。
生产执行系统也提供了一种在统一平台上集成质 量控制、文档管理、生产调度等功能的方式。
MES（Manufacturing Execution System）是车 间生产执行及信息管理的核心。
4）自动化 以太网
以太网 控制层网 现场总线
12单片机原理与应用(同济出版社魏鸿磊)：第十二章 单片机应用系统设计
while(i--) //南北绿灯闪5秒
while(i--) //南北绿灯闪5秒
{
{
second = 0;
second = 0;
while(second < 1);
while(second < 1);
GREEN_E = !GREEN_E;
GREEN_W = !GREEN_W;
}
}
GREEN_E = 1;
uchar count=0;
uchar second=0;
DATE: 2019/6/25
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三、单片机应用系统设计举例
void init() {
TMOD = 0x01; //选择16位的定时器 EA=1; //开总中断和定时器0中断 ET0=1; //开定时器0中断 TL0 = (65536-46083)%256; TH0 = (65536-46083)/256; //定时器设定50ms溢出 RED_S = 0; //南方向的红灯 YELLOW_S = 1; //南方向的黄灯 GREEN_S = 1; //南方向的绿灯 RED_N = 0; //北方向的红灯 YELLOW_N =1; //北方向的黄灯 GREEN_N =1; //北方向的绿灯 RED_E = 0; //东方向的红灯 YELLOW_E = 1; //东方向的黄灯 GREEN_E = 1; //东方向的绿灯 RED_W = 0; //西方向的红灯 YELLOW_W = 1; //西方向的黄灯 GREEN_W = 1; //西方向的绿灯 }
GREEN_W = 1;
YELLOW_E = 0;
YELLOW_W = 0;
while(second < 5); //5秒延时
过程控制技习题解
10
第二章 习题与思考题 1 ~ 22
2-1 自动检测系统由哪几部分构成？ 答：检测系统由检测对象、检测元件或环节、信号转 换与处理、显示环节组成。 2-2 自动检测系统如何进行分类？ 答：工艺参数: 压力、物位、流量、温度、成分五大 类检测系统。 显示地点：就地式；远传式。远传式中以可分为： 1/非统一信号系统。例：霍尔压力变送器。 2/统一信号远传自动检测系统。标准变送器系列。
过程控制技术
习题解答
各章习题思考题的解答 第一章~节第七章共101道习题
1
第一章
1-1 读图1-1，试回答下列问题： （1）该流量控制图中有几套控制系统？各 系统的位号是什么？控制变量是什么？ （2）图中T1-101、FR-103、Pd I-104、 LRCA-101分别是何含义？ （3）图都有哪些检测系统？哪些是现场指 示？哪些在控制室的仪表盘上指示？
11
2-3 自动控制系统如何进行分类？ 答：1.按结构分 1/ 开环系统 系统无反馈,信号不构成回路. 2/ 闭环系统 有反馈、信号组成合回路。 2.由设定值而分类 1/ 定值系统 x = x0 设定值恒定. 2/ 随动系统 x = x(z)设定值为随机的变化值. 3/ 程序系统 x = x(t)设定值为事先设定的程 序.
y y
t
t
答： a b a控制作用强、消除余差快、周期短；Ti小。 b控制作用弱；余差消除慢、周期长；Ti慢。
28
2-15 什么是简单控制系统？试画出其组成 框图。图1-1中有哪些简单控制系统？ 答：是由一个测量元件及变送器、一个控 制器、一个控制阀、一个控制对象，旨 在稳定一个被控变量的闭环系统，也称 单回路系统。 在图1-1中：釜底温度-蒸汽单回路控制 系统、塔顶压力-冷凝液控制系统、塔顶 回流量-自身两定值控制系统为简单控制 系统。 余则为复杂系统。
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对象特性： 对象特性：（1）系统的输入输出关系
（2）分为对象静态性质和对象动态性质 （3）考察对象特性对控制质量的影响，用以选择操纵变量 考察对象特性对控制质量的影响，
16
12.2.3 操纵变量的选择
3、对象稳态性质对控制质量的影响
∆Y 绝对放大系数 ∆X
10
12.2 简单控制系统的设计
概述
12.2.2 被控变量的选择
选择被控变量
1、选择被控变量
明确 并使工艺参数保持在预先规定的数值 控制目的
上（或按预定规律变化） 或按预定规律变化） 使生产过程自动按照预定的目标进行， 使生产过程自动按照预定的目标进行 ，
选择操纵变量
处理测量信号
选择调节阀
分析 “关键 ” 变量 ： 对产品的产量 、 质量 关键” 对产品的产量、 关键 生产工艺 以及生产过程的安全具有决定作用的变 确定 被控变量 接指标控制。 接指标控制。
T0小一点好，不能过大，否则会使控制变量的校正作用 小一点好，不能过大，
迟缓，超调量增大， 迟缓，超调量增大，过渡时间增长
（2）控制通道滞后时间τ0 控制通道滞后时间τ
A: 无纯滞后时的校正作用 B: 有纯滞后时的校正作用 C: 不受控下的输出曲线 D: 无纯滞后时的输出曲线 E: 有纯滞后时的输出曲线
被控变量 液位或温度） （液位或温度）
测量、变送环节 测量、 LT或TT） （LT或TT）
广义对象 简单控制系统方块图
7
12.2
简单控制系统的设计
12.2.1 控制系统设计概述 1、基本要求： 基本要求：
（ 1）控制系统设计人员要掌握较为全面的自动化专业 ） 知识，同时尽可能多地熟悉所要控制的工艺装置对象； 知识，同时尽可能多地熟悉所要控制的工艺装置对象； （ 2）要求自动化专业技术人员与工艺专业技术人员进 ） 行必要的交流，共同讨论确定自动化方案； 行必要的交流，共同讨论确定自动化方案； （ 3）工艺人员要注意倾听自动化专业技术人员的建议， ） 工艺人员要注意倾听自动化专业技术人员的建议， 特别是一些复杂对象和大系统的综合自动化； 特别是一些复杂对象和大系统的综合自动化； （ 4）设计一定要遵守有关的标准﹑ 行规 ， 按科学合理 ） 设计一定要遵守有关的标准﹑行规， 的程序进行。 的程序进行
XD%
精馏过程示意图
苯－二甲苯的P-x图 二甲苯的P
塔顶易挥发组分纯度X 塔顶温度T 塔顶压力P三者之 塔顶易挥发组分纯度 D、塔顶温度 D、塔顶压力 三者之 间的关系为： 间的关系为： XD= f (TD，P)，两个独立变量。 ，两个独立变量。
12
12.2.2 被控变量的选择 2、被控变量选择的一般原则 （ 1 ） 有代表性 被控变量应能代表一定的工艺操作
小一些，Kf越小干扰变量对被控变量的影响就越小； 越小干扰变量对被控变量的影响就越小；
操纵变量选择的原则一：当多个输入变量都影响被控变 量时，从稳态性质考虑， 量时，从稳态性质考虑，应该选择其中放大系数大的可控变量 作为操纵变量。 作为操纵变量。
17
12.2.3 操纵变量的选择
3、对象稳态性质对控制质量的影响 （1）控制通道时间常数T0
20
12.2.3 操纵变量的选择
举例： 举例：乳液干燥器控制系统设计
高位槽
1
过滤器
乳 化 物
工艺要求 在保证产品含水率合
格的前提下，保证最大产量。 格的前提下，保证最大产量。
T1
被控变量 产品含水率－> 干燥 产品含水率－
温度T1 温度 影响被控变量的主要输入变量 乳化物流量F 乳化物流量 w
空 气
适当大、时间常数适当小、 纯滞后时间尽量小 。同时为使其 适当大 、 时间常数适当小、纯滞后时间尽量小。 他干扰对被控变量的影响尽可能小， 他干扰对被控变量的影响尽可能小， 应使干扰通道的放大系 数尽可能小、时间常数尽可能大。 数尽可能小、时间常数尽可能大。 （3）在选择操纵变量时，除了从自动化角度考虑外，还 在选择操纵变量时，除了从自动化角度考虑外， 要考虑工艺的合理性 与生产的 经济性 。 一般说来不宜选择 生产负荷作为控制变量， 生产负荷作为控制变量， 因为生产负荷直接关系到产品的产 量是不宜经常波动的。 量是不宜经常波动的。
12.2.3 操纵变量的选择
例：精馏塔系统的操纵变量选择
p TD
进料流量Q 进料流量 入
TH
冷却水
不可控 不可控 不可控 可控 不可控 可控 不可控 不可控
15
进料成分X 进料成分 入 进料温度T 进料温度 入
进料
Q入，X入流量 回流温度T 回流温度 H
GQ(S)
2
T2 产 品
WWW
3
GP(S) 蒸 汽
GF(S)
旁路空气流量F 旁路空气流量 Q 加热蒸汽流量F 加热蒸汽流量 p
乳化物干燥系统示意图
21
12.2.3 操纵变量的选择 方案I：取乳液流量为操纵变量（控制阀Ⅰ 方案 ：取乳液流量为操纵变量（控制阀Ⅰ）
f2 f3
混合过程 换热器
风管 风管 Y
X
控制器
控制阀Ⅰ 控制阀Ⅰ 测量变送
干燥器
图2
乳液流量为操纵变量的方框图
22
12.2.3 操纵变量的选择 方案II：取旁路空气量为操纵变量（控制阀Ⅱ 方案 ：取旁路空气量为操纵变量（控制阀Ⅱ）
18
12.2.3 操纵变量的选择 3、对象稳态性质对控制质量的影响 （3）干扰通道时间常数Tf 干扰通道时间常数T
Tf越大越好，干扰对被控变量的影 越大越好， 响越缓慢，越有利于改善控制质量。 响越缓慢，越有利于改善控制质量。
无纯滞后 有纯滞后
（4）干扰通道滞后时间τf
干扰通道的纯滞后τf一般不会影响 控制质量。 控制质量。
Q 蒸汽
Z
加热蒸汽流量Q 加热蒸汽流量 Z
塔底产品
冷凝器冷却温度 精馏过程示意图 塔压P 塔压
12.2.3 操纵变量的选择 2、对象特性对控制质量的影响
被控对象 干扰变量 控制变量 干扰通道 控制通道 被控变量
干扰作用与控制作用之间的关系
控制质量：系统的过渡过程形式——超调量、衰减比、 超调量、 控制质量：系统的过渡过程形式 超调量 衰减比、
量 两种控制类型： 两种控制类型 ： 直接指标控制 和 间
选择控制规律
系统投运 参数整定
11
12.2.2 被控变量的选择
例：精馏塔系统的被控变量选择 TD /℃
℃
p TD TH 冷却水
XD%
进料 Q入，X入，T
入
回流F 回流F
塔顶产品
P/ MPa
苯－二甲苯的T-x图 二甲苯的T
QZ 蒸汽 塔底产品
放大系数
相对放大系数
∆Y/(YMAX-YMIN) ∆X/(XMAX-XMIN)
控制通道的稳态特性由控制通道放大系数K0表征。从控 控制通道的稳态特性由控制通道放大系数 表征。
制有效性考虑，K0应适当的大一些； 考虑，
干扰通道的稳态特性由干扰通道放大系数K 表征。 干扰通道的稳态特性由干扰通道放大系数 f表征。希望Kf
（ 4 ） 灵敏度要高 被控变量应能被测量出来 ， 并具 被控变量应能被测量出来，
有足够大的灵敏度。 有足够大的灵敏度。
（ 5 ） 成本要低 选择被控变量时 ， 必须考虑工艺的 选择被控变量时，
合理性和国内仪表产品现状。 合理性和国内仪表产品现状。
13
12.2.3 操纵变量的选择
概述
1、操纵变量与干扰变量
干扰通道纯滞后τ 干扰通道纯滞后τf的影响
19
12.2.3 操纵变量的选择 4、操纵变量的选择原则
（ 1 ）操纵变量应是 可控 的 ， 即工艺上允许调节的变量 。 即工艺上允许调节的变量。 （2）操纵变量一般应比其他干扰对被控变量的影响更加
灵敏。为此，应合理选择操纵变量，使控制通道的放大倍数 为此，应合理选择操纵变量，
1
第十二章
简单控制系统
本章主要回答如下三个问题： 本章主要回答如下三个问题： （1）控制什么？ 控制什么？ （2）拿什么来控制？ 拿什么来控制？ （3）通过什么方式控制？ 通过什么方式控制？
2
第一个问题：控制什么？ 第一个问题：控制什么？
答：控制工艺要求的指标。具体分为两种情况： 控制工艺要求的指标。具体分为两种情况： （1）工艺要求的指标可以直接在线测量 个指标就可以了（直接指标控制） 个指标就可以了（直接指标控制）。 （2）工艺要求的指标不可以直接在线测量 工艺要求的指标不 寻找一个 于工艺指标有明显的对于关系， 于工艺指标有明显的对于关系，且可以测量的另一个间接 指标，通过控制间接指标来达到控制工艺指标的目的（间 指标，通过控制间接指标来达到控制工艺指标的目的（ 接指标控制） 接指标控制）。 例如：精馏塔的组分是不能直接在线测量的， 例如：精馏塔的组分是不能直接在线测量的，通过分析 可以发现，当压力恒定的时候， 可以发现，当压力恒定的时候，组分与温度存在单值对应关 或者温度恒定的时候，组分与压力存在单值对应关系， 系；或者温度恒定的时候，组分与压力存在单值对应关系， 根据实际分析，最终确定： 根据实际分析，最终确定： 固定压力，通过控制温度来间接控制组分是合理的。 固定压力，通过控制温度来间接控制组分是合理的。 是合理的
Q入 T入 被 控 对 象 QZ 被控变量T 被控变量TD X入
选择被控变量
选择操纵变量
处理测量信号
F TH
选择调节阀
入
原则上， 原则上，在诸多影响被控变量的输入中选择
选择控制规律
一个对被控变量影响显著而且可控性良好的输 入作为控制变量后，其它所有未被选中的输入 则成了为系统的干扰变量。
14