轮机自动化教程---轮机自动化基本概念
轮机自动化
轮机自动化1.轮机自动化是指在船舶中应用自动化技术，对轮机设备进行远程监控、自动控制和故障检测与处理的一种技术手段。
它通过引入先进的仪器仪表、控制系统和信息技术，提高了船舶轮机系统的可靠性、安全性和工作效率。
2. 轮机自动化系统的组成轮机自动化系统由以下几部分组成：2.1 传感器与仪表传感器与仪表是轮机自动化系统的重要组成部分。
它们用于收集和监测轮机设备的各种参数，如温度、压力、转速等。
这些传感器将收集到的数据传输给控制系统，用于判断设备的工作状态，并做出相应的控制和调整。
2.2 控制系统控制系统是轮机自动化系统的核心部分。
它通过接收传感器传递的数据，并根据预设的逻辑和算法进行处理，最终控制轮机设备的工作状态。
控制系统通常包括集散控制系统和主控制系统，它们协同工作实现对轮机设备的远程控制和自动化管理。
2.3 监控与故障诊断系统轮机自动化系统还配备了监控与故障诊断系统，用于监测轮机设备的运行状况，并在出现故障时进行故障诊断和处理。
这些系统通常采用数据分析和故障模式识别的方法，能够及时发现并解决轮机设备的故障问题，保证船舶的安全运行。
3. 轮机自动化的优势轮机自动化技术带来了许多优势，主要包括：3.1 提高工作效率自动化系统能够实现对轮机设备的远程监控和控制，减少了人工操作的需求，降低了船员的工作强度，提高了工作效率。
此外，自动化系统的快速响应和智能调整功能，可以更好地满足船舶运行的需求，提高工作效率。
3.2 降低风险和事故的发生率通过自动化系统对轮机设备进行实时监控和故障诊断，能够及时发现设备运行异常和故障，采取措施进行处理，减少事故的发生率。
自动化系统还能够提供实时的报警和监控信息，及时通知船员并采取相应的应对措施，减少风险。
3.3 提高设备可靠性和船舶安全性轮机自动化系统能够实现对轮机设备的智能监控和控制，及时调整设备的工作状态，避免设备的过载运行和故障，提高设备的可靠性和寿命。
通过准确和可靠的监控信息，船舶可以更好地管理设备运行，提高船舶的安全性。
轮机自动化知识点
轮机自动化知识点一．反馈控制系统的基本概念1．反馈控制系统的组成，要求画出组成框图,能够描述系统的工作过程扰动d比较器r e p q 被控量+ - yz2．自动控制系统的典型输入信号阶跃形式、线性形式、脉冲形式、正弦形式其中阶跃形式是最严重的扰动。
3．反馈控制系统动态过程的品质指标有哪些方面？各包括哪些指标？各种指标的含义？稳定性指标: 衰减率φ：是指在衰减震荡中，第一个波峰的峰值A=emax减去第二个同相波峰峰值B除以第一个波峰峰值A，即φ=（A-B）/A震荡次数N：是指在衰减震荡中，被控量震荡的次数超调量σp ：是指在衰减震荡中，第一个波峰ymax减去新稳态值y（∞）与新稳态值之比的百分数准确性指标:最大动态偏差emax：是指在衰减震荡中第一个波峰的峰值。
静态偏差ε：是指动态过程结束后，被控量新稳定值与给定值之间的差值快速型指标：上升时间tr:是指在衰减震荡中,被控量从初始平衡状态第一次到达新稳态值y（∞）所需的时间峰值时间tp：是指在衰减震荡中，被控量从初始状态到达第一个波峰所需要的时间过渡时间ts：是指被控量从受到扰动开始到被控量重新稳定下来所需的时间穿越次数：振荡周期:二．控制器作用规律1．调节器的种类及其作用规律表达式.各种调节规律的开环阶跃响应特性（输出曲线形状）双位是调节器:比例调节器（P）：P（t）=K·e（t)比例积分调节器（PI）：P（t）=K﹝e（t）+∫e（t）dt﹞比例微分调节器（PD）：P（t）= K〔e（t）+Td〕比例积分微分调节器（PID)：P（t)=K﹝e（t)+∫e（t）dt+ Td﹞e ep t p tε2KeKe Ke给定单元控制单元执行单元控制对象测量单元t Tit 比例调节器输出特性比例积分调节器输出特性e ep t tpt t 比例微分调节器输出特性比例积分微分调节器输出特性2．正、负反馈的含义及其强弱对调节器参数(PB、Ti、Td）的影响正反馈：是指经反馈能加强闭环系统输入效应，即使偏差e增大负反馈：是指经反馈能减弱闭环系统输入效应,即使偏差e减小正反馈可以增大调节器的放大倍数,负反馈用来提高自动调节系统(或者调节器）的稳定性。
《轮机自动化》课程教学大纲
《轮机自动化》课程教学大纲一、本课程的性质与任务轮机自动化属于轮机管理专业的专业课性质。
其目的是讲解轮机自动化所涉及的基本控制理论和船舶机舱典型自动控制系统的组成、结构、工作原理、管理要点和故障分析方法，为学生能够适应现代船舶机舱的管理奠定基础。
二、课程简介“轮机自动化”课程讲授轮机自动化所涉及的基本控制理论和船舶机舱典型自动控制系统的组成、结构、工作原理、管理要点和故障分析方法。
课程内容包含14个部分，即反馈控制系统的基本概念、调节器基本作用规律、传感器和变送器、执行机构、船舶冷却水温度自动控制系统、燃油粘度自动控制系统、分油机自动控制系统、船用燃油辅锅炉的自动控制系统、阀门遥控及液舱遥测系统、主机遥控系统基础知识、船舶柴油主机气动操纵系统、AUTOCHIEF-Ⅳ主机遥控系统、监视与报警系统概述和DATACHIEF-C20监视与报警系统。
三、课程知识体系架构及教学要求(一) 理论授课1．反馈控制系统的基本概念1.1反馈控制系统的组成概念：●反馈控制系统、反馈、控制对象、测量单元、调节单元、执行机构、环节、扰动、闭环系统◎输入、输出、设定值、测量值、偏差、被控量、控制量、基本扰动、外部扰动○前向通道、反馈通道、开环控制、复合控制、前馈知识点及应用：●（1）反馈控制系统的基本组成环节●（2）反馈控制系统的传递方框图●（3）反馈控制系统的工作过程●（4）反馈控制系统的分类○（5）自动控制系统的其他形式案例：○柴油主机缸套冷却水温度控制系统1.2反馈控制系统的动态过程概念：●稳态（平衡态）、动态（过渡）过程、阶跃输入、衰减率、超调量、静态偏差、过渡过程时间◎速度输入、脉冲输入、发散振荡、等幅振荡、衰减振荡、非周期过程、最大动态偏差○正弦输入、振荡次数、上升时间、峰值时间知识点及应用：●（1）控制系统动态过程的概念●（2）控制系统的典型输入信号●（3）评定控制系统动态过程品质的指标案例：●（1）定值控制系统的动态过程●（2）随动控制系统的动态过程2．调节器基本作用规律2.1双位作用规律概念：●双位控制、双位作用规律、压力开关、上限值、下限值、幅差知识点及应用：●（1）双位控制的概念●（2）双位控制的特点●（3）双位控制中被控量上、下限的调整案例：●（1）浮子式辅锅炉水位双位调节器●（2）YT-1226型压力调节器2.2比例作用规律概念：●比例作用、比例系数、比例带◎正作用式调节器、反作用式调节器○量程系数知识点及应用：●（1）比例作用的概念及其表达式●（2）比例作用的控制过程●（3）比例作用的特点●（4）比例带的概念及其大小对比例作用强度的影响●（5）比例作用的开环阶跃响应特性案例：●（1）浮子式水位比例控制系统◎（2）气动比例调节器2.3比例积分作用规律概念：●积分作用、比例积分作用、积分时间知识点及应用：●（1）积分作用的概念及其表达式●（2）比例积分作用的的概念及其表达式●（3）积分作用的特点●（4）积分时间的概念及其物理意义●（5）比例带的概念及其大小对比例作用强度的影响●（6）比例积分作用的开环阶跃响应特性案例：◎气动比例积分调节器2.4微分作用规律概念：●理想的微分作用、实际的微分作用、微分时间知识点及应用：●（1）微分作用的概念及其表达式●（2）比例微分作用的概念及其表达式●（3）微分时间的概念及其大小对微分作用强弱的影响●（4）微分作用的特点●（5）实际微分作用的开环阶跃响应特性案例：◎气动比例微分调节器2.5比例积分微分作用规律概念：●比例积分微分作用知识点及应用：●（1）比例积分微分作用的概念及其表达式●（2）比例积分微分作用的开环阶跃响应特性●（3）比例积分微分作用的气动实现方法◎（4）比例积分微分作用的集成电路实现方法○（5）比例积分微分作用的数字实现方法案例：●（1）QTM-23J气动PID调节器◎（2）NAKAKITA气动PID调节器◎（3）由运算放大器组成的PID调节器○（4）增量式数字PID控制算法流程3．传感器和变送器3.1船舶机舱常用传感器概念：●温度传感器、压力传感器、液位传感器、流量传感器、转速传感器、转矩传感器知识点及应用：●（1）各种传感器的测量原理◎（2）信号变换原理案例：◎（1）热电阻、热电偶温度传感器及其转换电路◎（2）滑动电阻式、金属应变片式、电磁感应式压力传感器◎（3）变浮力式、吹气式液位传感器◎（4）容积式、电磁式、差压式流量传感器◎（5）测速发电机式、磁脉冲式转速传感器◎（6）相位差式转矩传感器3.2变送器概念：●变送器、零点、量程、迁移知识点及应用：●（1）变送器的构成原理●（2）变送器零点和量程的概念●（3）变送器的标准输出信号●（4）气动差压变送器的工作原理及其调整方法◎（5）电动差压变送器的工作原理及其调整方法●（6）变送器的应用方法案例：◎（1）气动差压变送器◎（2）电动差压变送器◎（3）变送器测量锅炉水位的实例4执行机构概念：●气开式调节阀、气关式调节阀、阀门定位器、位置反馈知识点及应用：●（1）气动调节阀的类型●（2）气动阀门定位器的工作原理●（3）电动执行机构的组成原理●（4）电/气动执行机构的组合方式案例：◎带阀门定位器的气动薄膜调节阀5船舶冷却水温度自动控制系统概念：●开式冷却、闭式冷却、高温淡水、低温淡水、缸套水知识点及应用：●（1）主机缸套水的冷却方法●（2）主机缸套冷却水温度控制系统的组成●（3）控制系统工作原理及操作方法案例：◎ENGARD型中央冷却水温度自动控制系统6燃油黏度自动控制系统概念：●燃油粘度、燃油粘度控制、燃油温度控制、燃油切换知识点及应用：●（1）燃油粘度控制方法●（2）燃油粘度测量原理●（3）燃油粘度控制系统的组成及其工作原理案例：◎NAKAKITA型燃油粘度控制系统7分油机自动控制系统概念：●操作水、排渣、排水、分油机时序控制、报警知识点及应用：●（1）分油机自动控制系统的组成●（2）控制系统的时序控制过程●（3）控制系统的操作和管理案例：◎ALFA-LAVAL EPC-40分油机自动控制系统8船舶燃油辅锅炉自动控制系统概念：●预扫风、点火、燃烧时序、时序控制器、火焰检测器、风压保护、熄火保护、水位控制、燃烧控制知识点及应用：●（1）辅锅炉的水位双位控制●（2）辅锅炉的蒸汽压力自动控制●（3）辅锅炉的燃烧时序控制过程◎（4）采用PLC的辅锅炉燃烧时序控制案例：◎采用PLC的辅锅炉燃烧时序控制实例9阀门遥控及液舱遥测系统概念：●阀门遥控、液位遥测知识点及应用：●（1）阀门遥控系统的功能、组成及原理●（2）液位遥测系统的功能、组成及原理案例：无10主机遥控系统基础知识概念：●自动遥控、手动遥控、起动、换向、能耗制动、强制制动、重复起动、重起动、慢转起动、加速速率限制、程序负荷、转速限制、临界转速回避、负荷限制、应急操纵、越控知识点及应用：●（1）主机遥控系统的组成●（2）主机遥控系统的主要功能●（3）主机遥控系统的分类●（4）车钟系统●（5）起动逻辑回路●（6）换向逻辑回路●（7）制动逻辑回路●（8）转速与负荷控制●（9）主机遥控系统的信号转换和执行机构案例：◎（1）车钟系统实例◎（2）起动、换向逻辑回路实例◎（3）电/气转换器实例◎（4）电/液伺服器实例◎（5）电动执行机构实例11船舶柴油主机气动操纵系统概念：●气动操纵系统、两位三通阀、主起动阀、起动控制阀、气缸起动阀、空气分配器、操作部位切换、遥控、机旁操作、起动油量、可变喷油定时知识点及应用：●（1）气动操纵系统的气源及其分布●（2）机旁/遥控切换●（3）集控/驾控切换●（4）机旁操作时的停车、换向和起动过程●（5）集控操作时的停车、换向和起动过程●（6）驾控操作时的停车、换向和起动过程●（7）VIT动作原理案例：◎MAN-B&W-S-MC/MCE型主机气动操纵系统12 AUTOCHIEF-Ⅳ主机遥控系统概念：●驾驶台控制单元、集控室控制单元、车钟记录装置、安全保护单元（SSU8810）、数字调速单元（DGU8800e）知识点及应用：●（1）AC-4主机遥控系统的组成●（2）驾驶台控制面板及其功能●（3）集控室控制面板及其功能●（4）AC-4主机遥控系统的主要控制功能●（5）AC-4主机遥控系统在不同车令下的工作过程●（6）AC-4主机遥控系统的参数显示与设置●（7）AC-4主机遥控系统的装置功能试验案例：◎AC-4主机遥控系统的结构组成及其主要操作方法13 机舱监视与报警系统概述概念：●监视与报警、延伸报警、延时报警、报警闭锁、连续监视、扫描监视知识点及应用：●（1）监测参数的类型●（2）监视与报警系统的监测方式●（3）监视与报警系统的组成与功能案例：无14 DATACHIEF-C20监视与报警系统概念：●网络、分布式处理单元（DPU）、远程操作站（ROS）、值班呼叫系统（WCS）、网关知识点及应用：●（1）DC C20监控系统的结构组成●（2）分布式处理单元（DPU）●（3）远程操作站（ROS）及系统功能案例：◎DATACHIEF-C20监视与报警系统(二) 实验授课1.反馈控制系统实验实验内容：单容水柜水位控制系统演示与实操实验要求：（1）结合水位控制系统实验装置了解反馈控制系统的结构组成，熟悉实验装置的管路和信息流程，对反馈控制系统的基本组成环节进行对号入座；（2）将控制对象（单容水柜）、将调节器、测量单元和执行机构连成闭环系统，并投入运行，观察实际水位的变化情况，理解调节过程；（3）通过电脑屏幕观察反馈控制系统的动态过程。
《轮机自动化》课程标准
《轮机自动化》课程标准课程代码：课程类型：理实一体化课程性质：必修课适用专业：轮机工程技术专业总学时：90一、课程性质与作用《轮机自动化》是海洋船舶轮机工程技术〈轮机管理〉专业核心课程，是海船船员三管轮适任考试课程之一，是从事船舶控制设备运行、维护、安装、调试，航运部门机务管理必备的课程。
二、课程目标按照STCW公约（2010修正案）、中华人民共和国海船船员适任考试和发证规则、中华人民共和国《轮机自动化》课程考试大纲所规定的船舶轮机员（三管轮）适任标准与岗位能力标准，确定本课程的知识目标、能力目标以及素质目标。
（一）知识目标・能表述自动控制系统的基本组成和动态过程形式；・能表述调节规律的类型、作用和特点；・能表述常用传感器、变送器、调节器、执行机构的作用、基本原理和特点；・能表述典型的机舱自动控制系统的作用、组成和工作原理；・能表述主机遥控系统的类型、组成和主要功能；・能表述机舱监视与报警系统的类型和主要功能；・能表述火灾自动报警系统的类型、主要功能和特点。
（二）能力目标・具备变送器、调节器、执行机构等自动化仪表的使用操作与调整的能力；・具备冷却水温度、燃油供油单元、燃油净油单元、燃油辅锅炉、自清滤器、阀门遥控及液舱遥测等自动控制系统的操作与管理能力；・具备主机遥控系统的操作与管理能力；・具备机舱监视与报警系统的操作与管理能力；（三）素质目标・具备良好的职业道德、工作责任心和吃苦耐劳的品质。
具备服从意识与团队协作精神，具有良好的语言表达能力尤其是英语表达能力和涉外事务的处理能力。
・具有良好的行为习惯和人际关系，尊重他人、服从集体。
具有敏捷的情景意识与正确判断能力。
严格遵守劳动合同及涉外纪律，具有良好的通信与沟通能力。
三、课程设计理念与思路课程设置依据：依据STCwlo公约、国家海事局高级船员最新考纲和现代船舶轮机管理的工作需求设置“轮机自动化”课程；同时考虑到“以职业素质为基础，以适岗能力为本位”的教育教学指导思想和航海高职高专学生的认知规律，以满足远洋船舶轮机人才需求、船舶轮机岗位群能力的需求和对于高级船员的适任要求。
轮机自动化基础讲义
开环控制系统精度不高和适应性不强的主要原因是缺少从系统输出到输入的 反馈回路。若要提高控制精度，必须把输出量的信息反馈到输入端，通过比较输入 值与输出值，产生偏差信号，该偏差信号以一定的控制规律产生控制作用，逐步减 小以至消除这一偏差，从而实现所要求的控制性能。 控制器与控制对象之间既有顺向作用又有反向联系的控制过程，既控制系统的 输出量对系统的控制作用有影响，即反馈(feedback)。因此，又称为反馈控制。 以液箱水位控制系统为例：
（4）脉冲输入：
1 r (t ) h 0
(0 t h ) (t 0, t h)
r (t ) A sin t （5）正弦输入： 其中，阶跃输入对系统的工作最为不利。 4．自动控制系统过渡过程的性能要求
方法：给系统施加阶跃输入，得到系统过渡过程曲线，分析系统过渡过程的各 项性能指标。 采用阶跃输入的原因： （1）信号的阶跃变化在实际中比较常见（近似的阶跃变化） ； （2）阶跃信号的数学处理比较简单； （3）阶跃输入对系统的工作最为不利。 一般说来，对系统品质指标的基本要求可以归纳为三个字：稳、准、快。评定 系统过渡过程性能指标的三个方面： （1）稳定性； （2）准确性； （3）快速性。 （1）稳定性：系统受到扰动之后能够恢复到稳定状态的能力。实际控制系统，至少 要求是率减过程或非周期过程，以率减为佳。 评定指标：衰减率 φ，衰减比N （a）定值控制系统：给定值不变，外部扰动发生阶跃变化； （b）随动控制系统：假定外部扰动不变，给定值阶跃变化。 （2）准确性：被控量偏离给定值的程度 评定指标： （a）定值控制系统：最大动态偏差emax；静态偏差Δys （b）随动控制系统：最大动态偏差emax；超调量δ；静态偏差Δys 。 （3）快速性： 评定指标：过渡过程时间 ts——从扰动发生到被控量又重新趋于稳定达到新的 平衡态所需的时间。
第1章 轮机自动化基础PPT课件
（1）稳定性：系统受到扰动之后能够恢复到稳定状态的能力。实 际控制系统，至少要求是率减过程或非周期过程，以率减为佳。
评定指标：衰减率 φ，衰减比N
（a）定值控制系统：给定值不变，外部扰动发生阶跃变化； fig.1-15◎
（b）随动控制系统：假定外部扰动不变，给定值阶跃变化。 fig.1-16 ◎
R
（1）阶跃输入： r(t)0 （2）速度输入 ：r(t)0Rt
(t 0) (t 0) (t 0) (t 0)
Fig.1-9◎ Fig.1-10◎
（3）加速度输入：r(t)
1 2 0
Rt2
(t 0) (t 0)
（4）脉冲输入：
1
r(t)
h
0
(0t h) (t 0,t h)
Fig.1-11◎ Fig.1-12◎
轮机自动化基础
•自动控制发展概况
• 公元前1400－1100 年，中国、埃及和 巴比伦相继出现自 动计时漏壶，人类 产生了最早期的控 制思想。
• 公元前300年秦昭王时，由李冰父子主持设计修 筑的著名水利工程都江堰，是一种液面控制， 是“系统”观念的杰出体现。
• 公元100年，亚历山大的希罗发明开闭庙 门和分发圣水的自动计时装置。
• 公元132年，中国科学家张衡（公元78~139）发 明水运浑象，研制出自动测量地震的候风地动 仪。
• 公元235年， 中国马钧研 制出用齿轮 传动的自动 指示方向的 指南车(司南 车）
另有发明 击鼓记里
• 公元1637年， 中国明代宋 应星所著 《天工开物》 记载有程序 控制思想的 提花织机结 构图。
若控制单元、测量单元和执行单元合为一体，则称为 基地式控制仪表；若三者分开，则称为组合式控制仪表。
轮机自动化 大连海事大学
ST
§1-4
自动控制的性能指标
3．自动控制系统的典型输入信号 为便于系统分析，定义几种常见的系统输入信号： （1）阶跃输入： （2）速度输入 ： Fig.1-9◎ Fig.1-10◎
（3）加速度输入： （4）脉冲输入：
Fig.1-11◎ Fig.1-12◎
（5）正弦输入： Fig.1-13◎ 其中，阶跃输入对系统的工作最为不利。 ST
§1-4
自动控制的性能指标
4．自动控制系统过渡过程的性能要求
方法：给系统施加阶跃输入，得到系统过渡过程曲线，分析系 统过渡过程的各项性能指标。
采用阶跃输入的原因： （1）信号的阶跃变化在实际中比较常见（近似的阶跃变化）； （2）阶跃信号的数学处理比较简单； （3）阶跃输入对系统的工作最为不利。 评定系统过渡过程性能指标的三个方面： （1）稳定性；（2）准确性；（3）快速性。
§1-4 自动控制系统的性能要求 ◎
§1-1
引言
所谓自动控制，是指在没有人参与的情况下利用控制器 使被控对象（即生产设备或生产过程）自动地按预定的规 律运行。包括参数控制和程序控制 例如： （1）锅炉水位和压力保持在规定的范围或设定值上； （2）船舶的舵角按发出的舵令变化； （3）柴油主机的起动按规定的操作规程进行；
轮 机 自 动 化
轮机自动化基础
轮 机 自 动 化 基 础
第一章 反馈控制系统的基本概念
第二章 自动控制系统的数学模型
第三章 控制对象的动态特性 第四章 控制器的作用规律 第五章 时域分析法
轮机自动化基础
第一章
§1-1 引言◎
反馈控制系统的基本概念
§1-2 自动控制系统的基本方式◎
§1-3 反馈控制系统的概念◎
轮机自动化
轮机自动化1. 简介轮机自动化是指通过自动化控制系统对船舶或者其他海洋工程设备的轮机设备进行自动操作和监控。
它包括了船舶的动力系统、操纵系统以及其他相关设备的自动化控制。
轮机自动化的应用可以提高船舶的安全性、效率和可靠性，减少人为操作的繁杂程度，提高船员工作的舒适性。
2. 轮机自动化系统的组成轮机自动化系统主要由以下几个部分组成：2.1 控制系统轮机自动化的核心是控制系统，它负责对船舶的各种设备进行自动化控制和监控。
控制系统通常由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括传感器、执行器和相关的电气设备；软件部分包括控制算法、界面程序等。
2.2 通信系统通信系统是轮机自动化中重要的一部分。
它负责船舶内部各个设备之间的通信，以及船舶与岸上控制中心之间的通信。
常用的通信方式包括有线通信和无线通信两种。
2.3 监控系统监控系统用于对船舶的各种设备进行实时监测和数据采集。
它可以显示设备的工作状态、报警信息等，并将这些信息传输给控制系统。
监控系统通常由一台或多台监控台组成，每个监控台上都有相应设备的显示屏和控制面板。
2.4 电气系统电气系统是轮机自动化中重要的一部分。
它负责为各种设备提供电力，并对电力进行分配和管理。
电气系统通常由发电机、开关设备、配电盘等组成。
3. 轮机自动化的应用轮机自动化广泛应用于各种船舶和海洋工程设备。
它可以用于船舶的动力系统、航行操纵系统、货物装卸系统等方面。
3.1 动力系统在船舶的动力系统中，轮机自动化可以实现对主机、辅机以及相关设备的自动化控制。
通过控制系统，可以实现对船舶的动力分配、转速控制、负荷分配等功能。
同时，轮机自动化还可以监测主机和辅机的工作状态，及时发现并解决可能的故障。
3.2 操纵系统轮机自动化可以实现对船舶的操纵系统的自动化控制。
通过控制系统，可以实现对舵机的自动控制、航向稳定控制等功能。
同时，轮机自动化还可以实时监测船舶的姿态信息，保证船舶的航向稳定和安全操纵。
3.3 货物装卸系统在货物装卸系统中，轮机自动化可以实现对各种装卸设备的自动化控制。
第一章 轮机自动化基础知识完整PPT
(1)积分时间的物理意义
输入一个阶跃偏差后积分输出等于比例输出所需的时间就是 积分时间
(2)Ti越小，积分输出达到比例输出的时间越短，积分作用越 强
(3) Ti值不能准确地整定，宁大勿小
(4)范围在3s到20min之间
第二十三页
四．比例微分作用规律 1.微分作用－－能预示控制对象受扰动的猛烈程度，能在
偏差出现之前，提前改变调节阀的开度。 2.实际微分作用：
第二十四页
3.比例微分作用－－在比例作用的基础上，加微分作用用； 比例作用主要，决定调节阀的开度的变化量；微分作用辅 助，起超前控制作用。
4.微分作用时间的大小是衡量微分作用强弱的参数。 5.比例微分调节器与比例调节器一样，不能消除静态偏差。 6.比例微分输出特性
２）程序控制系统
３）随动控制系统
第六页
四．反馈控制系统的动态过程 １．动态过程特点 １）稳态
２）动态过程
３）特点：是一个衰减振荡过程
２．评定控制系统动态过程品质的指标
１）四种扰动形式：阶跃形式、线性形式、脉冲形式、正
弦形式 ２）定值控制系统品质指标
（１）最大动态偏差 （２）衰减率(0.75-0.90)
4)迟延是不可能消除的，只能在控制系统的布置上尽量减少迟延。
开环系统：逻辑控制系统 2％，所需要的时间
５．放大系数：控制对象受到阶跃扰动后，被控量从初始平衡状态达到新稳态值的变化量，把扰动量所放大的倍数。
闭环系统：反馈控制系统 三．反馈控制系统的分类
一．单容控制对象的动态特性 ５．放大系数：控制对象受到阶跃扰动后，被控量从初始平衡状态达到新稳态值的变化量，把扰动量所放大的倍数。 3)比例带的物理意义： 1)优点：积分作用规律使被控量能稳定在给定值上，消除静态偏差。
轮机自动化 (2)
轮机自动化引言轮机自动化是指将船舶的动力系统进行自动化控制，使得船舶的操作更加安全和高效。
随着科技的不断发展，轮机自动化在船舶工业中的应用越来越普遍。
本文将介绍轮机自动化的概念、发展历程、技术应用以及未来趋势。
轮机自动化的概念轮机自动化是指利用电子和计算机技术实现对船舶动力系统的自动控制。
通过使用传感器、执行器和控制器等设备，可以实现对发动机、传动系统和船舶驾驶系统的自动化操作。
轮机自动化的发展历程轮机自动化的发展可以追溯到上世纪60年代。
当时，传统的船舶动力系统多由人工操作，效率低下且存在安全隐患。
随着计算机技术的发展，人们开始尝试将自动化技术应用于船舶动力系统。
最初的轮机自动化系统主要是简单的控制和监测功能，如发动机的启停控制和温度、压力的监测。
随着技术的不断进步，轮机自动化功能逐渐增强，包括自动调节功率、自动化巡航和自动化故障诊断等。
轮机自动化的技术应用1. 自动调节功率轮机自动化系统能够根据船舶的运行状态和负载情况，自动调节发动机的功率输出。
通过监测各种传感器数据，系统可以判断当前负载情况，并自动调整发动机的转速和推力，以实现最佳的燃油效率和船速。
2. 自动化巡航轮机自动化系统可以根据预设的航线和速度，自动控制船舶的航向和航速。
通过GPS、陀螺仪等导航设备的数据，系统可以实时计算船舶的位置和航向，并进行自动调整，以保证船舶按照预设的航线行驶。
3. 自动化故障诊断轮机自动化系统能够通过监测各种传感器的数据，实时判断船舶动力系统的工作状态，并进行故障诊断。
一旦发现故障，系统可以快速报警并提供相应的故障代码，方便船员进行相应的维修和处理。
轮机自动化的未来趋势随着人工智能和大数据技术的发展，轮机自动化将迎来更加广阔的发展前景。
未来的轮机自动化系统将具备更强的自学习和预测能力，能够根据历史数据和环境变化进行智能调控。
同时，轮机自动化系统将更加集成化，可以与船舶其他系统进行无缝连接，实现更高效的船舶操作和管理。
轮机自动化
（2）多圈弹簧管 为了在测低压时增加位移，
可以将弹簧管制成多圈状。 （3） 膜片
用金属或非金属材料做成的具 有弹性的圆片（有平膜片和波纹膜 片）。在压力作用下，其中心产生 变形位移。可测低压。
（4） 膜盒 将两张金属膜片沿周口对焊，
内充硅油。使膜片增加强度。
轮机自动化(1)
( 5 ) 波纹管 位移最大，可测微 压（＜1MPa)。
轮机自动化(1)
主要的参考文献
• 徐善林、崔庆渝编，《轮机自动化》，人民交通出版社 • 郑凤阁编，《轮机自动化》，大连海事大学出版社 • 上海交通大学，《》
轮机自动化(1)
第二章 自动化仪表
• 第一节 基础知识 • 第二节 气动变送器 • 第三节 气动显示仪表 • 第四节 气动调节器 • 第五节 气动执行器
1工程大气压 = 1kg /cm2 = 9.80665×104Pa ≈ 0.1MPa
工程中压力的表示方式有： 表压、负压（真空度）、 差压、绝对压力。 工业中所用仪表的压力指 示值，大多数为表压和差压。
轮机自动化(1)
表压 、绝对压力、负压（真空度）、差压之 间的关系：
p表压 = p绝对压力 - p大气压力
四、气动仪表的组成原理 1、放大环节 2、反馈环节 3、比较环节
图3-14 气动仪表的构成原理轮机自动化(1)
放大环节 • 喷嘴挡板机构＋功率放大器
轮机自动化(1)
起步压力调整
轮机自动化(1)
例：由喷嘴挡板机构和气动功率放大器组成的二级功率 放大器，已知气动功率放大器的放大倍数为16，求喷嘴 挡板机构的压力输出范围 解：因为气动功率放大器的输出气压为（0.02~0.1MPa） 所以喷嘴挡板机构的气压输出范围为
轮机自动化 绪论
返回本章
1.
反馈控制系统
反馈控制系统的任务是对机舱中的所有运行 参数进行自动控制， 使它们能始终处在 “ 最 参数进行自动控制 ， 使它们能始终处在“ 佳值” 佳值”上。
返回本节
2. 远距离控制系统
凡是离开机旁对该机进行操纵的系统称为远 距离控制系统，简称遥控。 距离控制系统，简称遥控。
返回本节
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.
集中监视和控制系统
机舱中所有的运行参数都要送到集中控制室， 机舱中所有的运行参数都要送到集中控制室 ， 并 用安装在控制室操纵台面板上的模拟量仪表和数 字仪表来显示这些参数， 字仪表来显示这些参数 ， 用指示灯来表示各种机 器设备的工作状态及工作是否正常。 器设备的工作状态及工作是否正常。
返回本节
5.
安全保护系统
安全保护系统是自动控制系统的必要补 安全保护系统 是自动控制系统的必要补 在发生不正常情况时， 充 。 在发生不正常情况时 ， 自动采取安全保 护措施，以免引起严重事故。 护措施，以免引起严重事故。
返回本节
返回本节
4.
1).
自动开关和自动切换
自动开关包括某些泵浦和辅机正常的断
续运行。 续运行。
返回本节
4. 自动开关和自动切换
2). 自动切换包括某些泵浦和辅机在运行时
发生故障情况下， 发生故障情况下 ， 能自动起动备用泵浦和辅 机使之投入工作， 机使之投入工作 ， 自动停止故障泵浦和辅机 的工作。 的工作。
绪论
轮机自动化是指， 轮机自动化是指，用各种自动化仪表几及控制 元件和逻辑元件， 元件和逻辑元件，包括计算机在内所组成的各种自 动控制和监视系统。 动控制和监视系统。它部分或绝大部分代替轮机管 理人员，对机舱中的运行参数进行自动控制、监视、 理人员，对机舱中的运行参数进行自动控制、监视、 显示和报警，以及对主要机器设备进行自动操作。 显示和报警，以及对主要机器设备进行自动操作。
轮机自动化课件 第一章
(4)比例带对系统过渡过程的影响
3、特点
（1）调节及时，且调节器的调节量随偏 差增大以及比例系数增大而增大。 （2）一般调节完毕，会有静差出现。
4、适用范围
适用于干扰较小，对象滞后较小， 时间常数较大的调节对象，此时选PB小 些，使静态偏差不致太大，同时又能保 证控制过程有足够的稳定性。
眼
锅炉
1
脑 2
3
5
4
手
锅炉水位的自动控制
1—水位发讯器；2—变送器；3—调节器；4—执行机构；5—给水阀眼源自脑主 机淡水泵 三通阀
手
海水入口
冷却器
海水出口
柴油机气缸冷却水温度手动控制过程
温度变送器
主 机
调节器
淡水泵 三通阀
执行机构
手
冷却器
海水出口 海水入口
柴油机气缸冷却水温度自动控制过程
二、自动控制系统的基本组成
三、比例积分调节规律PI
1、积分调节规律I
（1）概念：调节器的输出与偏差输入对时间的积分成
正比。
p(t ) K I e(t ) dt
式中，KI为积分速度。
从上式可看出:调节器输出信号的大小不仅取决于偏差输入信 号的大小，而主要取决于偏差存在的时间长短。只要有偏差， 尽管偏差可能很小，但它存在的时间越长，输出信号就越大。
第二节 调节器的调节规律
e>0，P>0，正作用调节器；e>0，P<0，反作用调器。
比例P 三种基本调节规律 积分I 组成5种实用调节规律： 微分D
双位调节规律、比例调节规律P、比例积分调节 规律PI、比例微分调节规律PD、比例积分微分调 节规律PID。
《轮机自动化》课程教学大纲
2
监视与报警
系统和主机 遥控系统实 2
验
面授 面授 面授
习题 习题
完成要求 书面作业 完成要求
书面作业
习题
完成要求 书面作业
面授
习题
完成要求 书面作业
面授 实验
习题
完成要求 书面作业
完成实验 完成要求 实验报告
实验
完成实验 完成要求 实验报告
考核方式 (Grading)
教材或参考资料 (Textbooks & Other
《轮机自动化》课程教学大纲
课程基本信息（Course Information）
课程代码 （Course Code）
学时
学分
（Credit Hours）
48
（Credits）
3
课程名称
轮机自动化
（Course Name）
Marine Automation
课程性质 (Course Type)
授课对象 （Audience）
Materials)
其它 （More）
备注 （Notes）
考试 80 ％ + 平时 20 ％ 视上课和实验及作业情况给分
教材: 1．轮机自动化，万曼影，上海交通大学出版社，2007 年 8 月 参考资料:1.船舶动力装置自动化，赵国光，上海交通大学出版社
2.轮机自动化，郑凤阁，大连海事大学出版社
邓真全
课程网址
无
(Course Webpage)
课程简介（Description）
《轮机自动化》是船舶与海洋工程专业轮机工程方向本科生的必修课 程。轮机自动化是船舶自动化的核心，它是一门综合学科，着重于实 际系统的应用。它是电工与电子学、自动控制理论、仪器与仪表、微 机控制等学科的知识在船舶动力装置自动化中的应用，是培养具备机 电一体化复合人材的必备环节。其主要内容包括轮机自动化的基础知 识，船用自动化仪表，船舶柴油机及辅助设备参数自动控制系统，机 舱监视与报警系统，船舶主机遥控系统等。为使学生加深对理论学习 的理解，本课程还配置了三个实验：PID 调节器参数整定，CAN 总线监 视与报警系统，气动遥控系统。学习本课程后，学生可掌握船舶动力 装置自动化系统的组成和工作原理，为以后从事船舶动力装置及自动 化的设计打下基础。
轮机自动化基础前五章课后题答案(武理工)课件
03
反馈回路
反馈回路是控制系统中用于检测被控制参数的装置，它将检测到的信号
反馈给控制器，以便控制器根据实际输出与设定值的偏差进行调整和控
制。
常用控制算法与策略
PID控制算法
PID控制算法是最常用的控制算法之一，它根据输入信号与设定值的偏差，以 及偏差的比例、积分和微分进行计算，得出控制信号。PID控制算法简单易懂 ，易于实现，适用于大多数控制系统。
高可靠性
船舶动力装置的运行环境 恶劣，需要具备高可靠性 和耐久性。
自动化程度高
随着技术的发展，船舶动 力装置的自动化程度越来 越高，能够实现自动控制 和监测。
船舶动力装置的自动控制系统
传感器
用于检测船舶动力装置的运行状态和 参数。
控制器
根据传感器采集的数据进行计算和控 制。
船舶动力装置的自动控制系统
船舶辅助设备的功能
这些设备主要用于提供船舶运行所需的动力、控制和操作，如推进、导航、货物装卸等 。
船舶辅助设备的自动控制系统
01
02
03
04
船舶辅助设备的自动控制系统 主要由传感器、控制器和执行
器组成。
传感器用于检测设备的运行状 态和参数，如温度、压力、流
量等。
控制器根据传感器采集的数据 和设定的参数，通过计算和控 制算法，输出控制信号给执行
蒸汽轮机动力装置
蒸汽轮机具有功率大、热效率高 、运行可靠等优点，常用于大型 船舶。
船舶动力装置的类型与特点
• 燃气轮机动力装置：燃气轮机具有功率大、加速性能好、 可靠性高等优点，常用于高速船舶。
船舶动力装置的类型与特点
01
02
03
大功率
船舶动力装置需要满足船 舶推进和辅助机械的功率 需求，因此需要具备大功 率的特点。
轮机自动化知识点
轮机自动化知识点1. 概述轮机自动化是指将船舶轮机操作和控制过程中的各种功能、设备和系统自动化的技术。
它能提高轮机操作的效率和安全性，减轻船员的负担，实现船舶轮机系统的自动化控制和监控。
2. 主要知识点2.1 轮机自动化系统轮机自动化系统包括主控室自动化、机舱设备自动化、船舶集成控制系统等。
主控室自动化主要实现对轮机和辅机的自动化控制和监控；机舱设备自动化则是对附件设备进行自动化控制；船舶集成控制系统是对整个船舶系统的集成和协调控制。
2.2 轮机自动化设备轮机自动化设备包括控制系统、检测与监测系统、通信与数据传输系统等。
控制系统是实现对轮机设备和系统的自动化控制和调节；检测与监测系统用于检测轮机设备的工作状态和参数，并进行实时监测；通信与数据传输系统用于船舶内部设备之间的信息传递和与岸上系统的通信。
2.3 关键技术轮机自动化中的关键技术包括数字化技术、控制算法、故障诊断与预测、信息融合与处理等。
数字化技术是轮机自动化的基础，包括传感器、执行器、数字控制器等设备的应用；控制算法用于实时控制和调节实现轮机设备的精确控制；故障诊断与预测能够提前判断设备的故障并采取相应措施；信息融合与处理则是将各个系统的数据进行整合和处理，以提高控制效率。
2.4 自动化优势和挑战自动化的优势在于提高轮机操作的效率、减轻船员负担、降低操作风险等；但自动化也面临着技术成本、系统可靠性、人机交互等挑战。
为了确保轮机自动化的安全性和可靠性，需要做好系统设计、故障预测与处理、人员培训等工作。
3. 应用案例3.1 轮机自动化系统在某型货船上的应用某型货船采用轮机自动化系统，主控室配备了自动控制面板，可以实现对轮机和辅机的自动化控制和监测；机舱设备自动化系统实现了对附件设备的自动化调节和控制；同时，船舶集成控制系统能够对整个船舶系统进行集成和统一的控制。
3.2 轮机自动化设备在某型客船上的应用某型客船采用了轮机自动化设备，包括数字化控制系统、故障诊断与预测系统、通信与数据传输系统等。
轮机自动化
轮机自动化简介轮机自动化是指船舶轮机系统中采用自动化技术来实现对船舶动力装置的自动控制和监测。
随着科技的不断进步，船舶轮机自动化系统在航海领域中的应用也越来越广泛。
轮机自动化系统通过集成多种传感器、控制器和执行器，可以提高船舶的效率、安全性和可靠性，同时降低船舶运行的成本和人工操作的难度。
轮机自动化的优势轮机自动化系统在船舶运营中具有许多优势：1.自动控制：轮机自动化系统可以自动调节船舶动力装置的工作状态，根据船舶实际需求进行智能化的控制。
它可以自动监测和调整船舶的速度、转速、温度、压力等参数，有效提高了航行过程中的船舶性能。
2.安全性增强：轮机自动化系统能够实时监测船舶各个部件的工作状态，及时发现并预防潜在的故障和异常情况。
它具备自动诊断和报警功能，能够在船舶遇到紧急情况时及时采取措施，保证船舶和人员的安全。
3.可靠性提高：轮机自动化系统采用模块化设计，各个功能模块之间相互独立，故障发生时可以进行单模块的修复或更换，不会影响整个系统的运行。
这样可以提高系统的可靠性和稳定性，减少因故障引起的船舶停航时间。
4.节能环保：轮机自动化系统可以实现对船舶动力装置的精细控制，最大程度地减少能源的浪费和环境污染。
它可以根据船舶负载的变化和船舶航行状态的调整来自动调节动力装置的工作方式，提高燃油的利用率，降低船舶排放的废气和废水。
轮机自动化的组成轮机自动化系统通常由以下几个方面组成：1.监测与测量设备：包括各种传感器、仪表和监测设备，用于实时监测船舶的各个参数，如转速、压力、温度、油位等。
2.控制设备：包括控制器、继电器和执行器等，用于控制船舶的动力装置，根据监测到的参数进行自动调节和控制。
3.通信与数据处理设备：包括数据传输设备、信号转换器和数据处理器等，用于与船舶其他系统进行数据交互和信息传递，完成数据的采集、处理和存储。
4.人机界面设备：包括显示器、操作面板和报警设备等，用于显示和操作轮机自动化系统的各种功能，提供人机交互界面。
轮机自动化
轮机自动化引言轮机自动化是指利用先进的电子技术和自动控制技术，在船舶轮机系统中实现自动化控制和监测的技术手段。
随着科技的不断发展，轮机自动化在航海事业中起着越来越重要的作用。
本文将介绍轮机自动化的背景和发展历程，以及其在航海业中的应用。
背景和发展历程轮机自动化的发展源于船舶工程技术的不断进步和电子技术的应用。
在过去，轮机系统是由船员通过手动操纵各种控制装置来控制和监测的。
然而，这种传统的操纵方式存在许多问题，如操作繁琐、安全性低、不易监测等。
为了提高轮机系统的效率和安全性，轮机自动化技术应运而生。
20世纪80年代，随着电子技术的飞速发展，船舶轮机系统中开始出现了一些自动化控制装置。
这些装置可以通过传感器和执行机构实时监测和控制轮机系统的各种参数，从而实现自动化控制。
与传统的手动操纵相比，轮机自动化技术大大提高了轮机系统的操作效率和安全性。
轮机自动化的应用轮机自动化技术在航海业中有广泛的应用。
以下是一些常见的轮机自动化应用。
1. 转速控制轮机自动化系统可以通过感应器实时监测主机和辅机的转速，并根据设定值自动调整升降机的转速。
这种自动调节功能可以实现更精确的控制，提高船舶的运行效率。
2. 燃油控制轮机自动化系统可以通过燃油传感器实时监测船舶燃油的消耗情况，并根据航行状态自动调节燃油供给系统。
这种自动控制功能可以有效减少燃油的浪费，降低航行成本。
3. 故障监测轮机自动化系统可以通过传感器监测轮机系统中各个部件的状态，并实时报警和记录异常情况。
这种故障监测功能可以帮助船员及时发现和排除故障，确保船舶的安全运行。
4. 能效管理轮机自动化系统可以通过监测船舶的能耗情况，并提供有效的能效管理功能。
船员可以通过轮机自动化系统实时查询和分析能耗数据，优化船舶的能源利用，减少能源浪费。
总结随着航海事业的不断发展，轮机自动化技术已经成为现代船舶轮机系统中不可或缺的一部分。
这种技术的应用可以提高轮机系统的效率和安全性，降低航行成本，减少能源浪费。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• （2）程序控制系统 • 特点：给定值按确定的规律随时间变化，即给定值是确
定的时间函数。
• 系统主要任务：使被控量跟随给定值的变化而变化。 • 实例：主机加速速率限制和程序负荷控制；
辅锅炉自动点火控制。
• （3）随动控制系统 • 特点：给定值随时间变化且无法预知变化规律，即给定
衰减振荡
•
Ψ=0
等幅振荡
•
Ψ<0
发散振荡
• 理想的衰减率
Ψ=0.75～0.9（即衰减比为4∶1～10：1）
结论：Ψ越大，稳定性越好。若Ψ=1，则稳定性最好， 但动态偏差较大、调节时间偏长。
• （2）超调量σp
•
定义： p
ymax y() 100 % y()
• σp越小，稳定性越好，反之亦然。
• 非周期过程的超调量： σp＝0
• 调节器接收测量单元送来的被控量的测量信号，并与
给定值相比较得到偏差信号，再根据偏差信号的大小 和方向，依据某种调节作用规律输出控制信号送至执 行机构，对被控对象施加调节作用。
• 给定值r：被控量所希望控制的最佳值。被控量的测
偏差值e：被控量的测量值和给定值的差值，即
e=r－z。
• e>0，称为正偏差； • e<0，称为负偏差； • e=0，称为无偏差。
——电、气、液动式自动控制系统。
• 〈2〉按被控参数的名称分类
——温度、压力、水位等自动控制系统。
• 〈3〉按仪表的结构形式分类
——基地式仪表；单元组合式仪表。
• 〈4〉按被控参数给定值的变化规律分类
•
定值控制系统
• 随动控制系统
• 程序控制系统
• （1）定值控制系统 • 特点： 给定值恒定不变。 • 系统主要任务：克服外部扰动影响，维持被控量不变。 • 实例： 主机冷却水温度控制系统；辅锅炉水位控制
机等。
• 执行机构通常为比例环节。
二、反馈控制系统的传递方框图
• 1、环节 • 输出量的变化取决于输入量的变化和环节特
性两个因素。
• 信号传递的单向性：
输入决定输出而不是反之；
输出量的变化不会直接影响输入量。
• 2、扰动 • 外部扰动：不可控制的扰动，如负荷的变化、
电源的波动等。
• 基本扰动：人为的扰动，如给定值的变化、
• §1—1 反馈控制系统的基本概念
• 一、反馈控制系统的组成
• 实例— 柴油机冷却水温的自动控制系统 • 反馈控制系统的组成： • 〈1〉控制对象 • 〈2〉测量单元 • 〈3〉调节单元 • 〈4〉执行机构
手动控制过程
眼
淡水泵
主 机
三通阀
海水出口
冷却器
海水入口
柴油机气缸冷却水温度手动控制过程
脑 手
（排除扰动）
•定 •值 •控 •制 •系 •统 •的 •动 •态 •过 •程
改 变 给 定 值 系 统 的 动 态 过 程
• 2、衡量动态过程的品质指标
• 1）稳定性
• （1）衰减率Ψ
•
设A、B为衰减振荡过程中同方向第一、第二个波
峰的幅度。即：
Ψ=（A-B）/A
• 讨论： Ψ=1
非周期过程
•
0<Ψ<1
自动控制过程
温度变送器
淡水泵
主 机
三通阀
海水出口
冷却器
海水入口
柴油机气缸冷却水温度自动控制过程
调节器
手 执行机构
• （1）控制对象 • 控制系统所要控制的机器、设备或装置。 • 被控量：控制系统所要控制的工况参数。
在柴油机气缸冷却水温度控制系统中，淡水冷却 器是控制对象，冷却水温度是被控量。
• （2）测量单元
• 测量单元一般由测量元件和变送器组成。
• 作用：将被控量成比例地转换成统一的标准信号
即测量信号送至调节器。
• 统一的标准气压信号是0.02～0.1MPa； • 统一的标准电流信号是0～10mA或4～20mA，
现在一般多采用4～20mA。
• (3)调节单元（控制单元）
• 调节单元是指具有各种调节作用规律的调节器。
往往采用局部正反馈。
• 4、闭环和开环
• 开环控制的两种情形：
按给定值进行控制；
按扰动进行控制。
• 开环控制系统实例：
主机遥控系统中的起动、换向、停油 和制动控制回路；
机舱集中监视与报警系统； 辅锅炉的自动点火控制； 分油机的自动排渣控制； 不可控相复励自励恒压装置。
• 三、自动控制系统的分类
• 〈1〉按仪表使用的能源分类
• 一般要求σp小于20%。
• （3）振荡次数N
• 过渡过程中被控参数振荡的次数，一般以2～
3次为宜。
2）准确性
• （1）最大偏差emax • 过渡过程中，被控参数偏离给定值的最大值。
在衰减振荡过程中，最大偏差就是第一个波的 峰值。
• （2）静态偏差（稳态误差）ε • 过渡过程结束时被控参数所达到的新稳态值与
Ψ、N、emax 、ε、ts。
• （2）改变给定值系统常用的品质指标
σp、N、ε、ts、tr、tp。
• （3）三方面的指标是有矛盾的，在实际系统中
应该：
以稳为主，兼顾准、快。
•
《轮机自动化》
绪论
• 一、轮机自动化发展简史 • （1）1950年代末以前：单项自动化。 • （2）1960年代初：出现机舱集中监控与主机遥控。 • （3）1960年代中期：出现“无人机舱”。 • （4）1960年代末期：出现了用电子计算机实现自
动化的所谓“超自动化”船舶，采用集中控制或
分散控制。
调节器参数的调节等。
• 3、反馈
• 含义： 将输出全部或部分地回送到输入端以影
响输入效应。
• 负反馈 削弱输入效应的反馈。
只有采用负反馈，才能形成偏差。
运行参数的自动控制系统必定是负反馈
控制系统，亦称为偏差控制系统。
• 正反馈 加强输入效应的反馈。
为了实现某种复杂的控制规律和作用 （如积分作用），自动化仪表（如气动调节器）
舱进行全面管理；
• 推广使用模糊控制、神经元网络、专家系统等
智能控制技术；
• 智能柴油机和电力推进的迅速发展。
• 二、本课程主要内容：
• （1）反馈控制系统 • （2）气动自动化仪表 • （3）机舱工况参数的自动控制系统 • （4）主机遥控 • （5）监视与报警系统 • （6）自动化电站
第一章 轮机自动化的基础知识
• (4)执行机构
• 执行机构的输入量是调节单元输出的控制信号；
执行机构的输出量通常是调节阀的开度。
• 调节单元输出的控制信号经执行机构直接改变调
节阀的开度，从而可改变流入控制对象的物质或 能量流量，使之能符合控制对象负荷的要求，进 而使被控量保持在给定值或给定值附近。
• 实际的执行机构：气动薄膜调节阀；三相伺服电
给定值之间的偏差。
• 3）快速性 • （1）过渡过程时间ts • 从扰动作用发生起，直到被控参数进入新
稳态值的±2%或±5%的范围内且不再越出时 所经历的时间。
• （2）上升时间tr
• 被控参数第一次达到新稳态值的时间。
• （3）峰值时间tp
• 被控参数达到峰值的时间。
• 说明： • （1）定值控制系统常用的品质指标
值是某个参数的函数且参数的变化是任意的。
• 实例：随动操舵；辅锅炉风量控制回路。
• 四、反馈控制系统的动态过程 • 1、动态过程
• 稳定状态（静态）：被控参数不随
时间而变化的平衡状态。
• 过渡过ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ（动态过程）：被控参数
随时间而变化的不平衡状态。
• 扰动作用
调节作用
• 稳态
动态过程
新稳态（平衡）
平衡破坏
• （5）1970年代末期：出现了采用多台微型计算机组成
的集中-分散式控制系统（集散式，分布式系
统）。
• （6）1980年代之后：广泛采用集散式控制系统，下位
机采用可编程控制器（PLC）或单片机。
• （7）当前及发展趋势 • 广泛应用现场总线型（FCS）的网络型控制系统； • 以太网技术用于机舱控制； • 用计算机实现船舶动力装置的最佳控制和对机