自动控制基础知识02
自动化控制需要掌握的基本知识一次性看懂
根据系统控制要求，选择适合的控制器类型，如PLC、DCS、嵌入 式控制器等，并确定相应的技术参数和配置。
执行器与传感器选型
根据被控对象的特性和控制要求，选择适合的执行器和传感器类型， 如电动阀、变频器、温度传感器等，并确定相应的技术参数和配置。
软件编程与调试技巧分享
01
掌握编程语言与工具
被控对象
被控对象是自动化控制系统所要控制的机器设备或生产过 程，其性能和状态直接影响到自动化控制系统的控制效果 。
自动化控制应用领域
工业生产
自动化控制技术在工业生产中应用 广泛，如机械制造、化工生产、电 力系统等，可以实现生产过程的自 动化、智能化和高效化。
交通运输
自动化控制技术在交通运输领域也 有重要应用，如自动驾驶汽车、智 能交通系统等，可以提高交通运输 的安全性和效率。
闭环控制系统
也叫反馈控制系统，其输出量通 过反馈回路反作用于输入端，形 成闭环控制，可以减小或消除偏 差，使系统更加稳定、精确。
反馈原理及应用
反馈原理
指将系统的输出信息反送到输入端， 与输入信息进行比较，并利用二者的 偏差进行控制的过程。
反馈应用
在自动化控制系统中，反馈广泛应用 于各种测量、比较、放大、执行等环 节，以实现精确控制。
标达到设计要求。同时，分享一些实用的调试经验和优化技巧，帮助读
者更好地掌握自动化控制系统的设计与实施。
06
自动化控制系统性能评估与优化方法
系统性能评估指标体系建立
响应时间
评估系统对于输入信号的反应 速度，包括上升时间、调节时
间和稳态误差等指标。
稳定性
分析系统在受到外部扰动后能 否恢复到原状态的能力，通常 使用稳定裕度、阻尼比等参数 进行描述。
自动控制基础知识总结(环工 给排水专业)
第一章自动控制基本知识1.任何自动化系统都是由被控对象和自动化装置两大部分组成。
2.被控对象是指需要控制的设备、机器或生产过程。
3.自动化装置指实现自动化的工具。
包括：测量元件及变送器，控制器，执行器，定值器，辅助装置（如电源，稳压装置）。
4.自动检测是实现生产过程自动化的首要基础。
5.在自动控制系统中，需要控制工艺参数的生产设备叫被控对象，简称对象。
6.测量元件与变送器在自动控制系统中起着获取信息的作用。
7.控制器：接收测量元件与变送器的信号，根据被控对象的数学模型及控制所要达到的要求，按照一定的控制规律进行运算，并输出相应的信号给执行器。
8.执行器：接收来自控制器的信号，改变操纵变量的大小或符号，从而实现对生产的控制，在过程控制系统中，常用的有电动、气动执行器。
9.定值器：将被控变量的给定值转换成统一信号的装置，以便使给定值送入控制器和测量信号进行比较。
10.在自动控制系统中，被控对象中需要控制的那个参数叫做被控变量。
被控变量要求保持的那个规定值称为给定值（亦称设定值），烦恼影响被控变量偏离给定值的各种因素称为干扰。
11.方框图具有单向传递性。
c（t）是被控对象的被控变量，z（t）是被控对象的测量值，r(t)是被控对象的希望值即给定值，e(t)是给定值与测量值的偏差，e(t)=r(t)-z(t).12.方框图的优点：只要依照信号的流向，便可将表示各元件或设备的方框连接起来，很容易组成整个系统。
与纯抽象的数学表达式相比，它还能比较直观、形象地表示出组成系统的各个部分间的相互作用关系及其在系统中所起的作用。
与物理系统相比，它能更容易地体现系统运动的因果关系。
13.反馈：把系统的输出信号又返回输入端的做法。
14.把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统的静态，而把被控变量随时间而变化的不平衡状态称为系统的动态、15.平衡是暂时的、相对的、有条件的；不平衡是普遍的、绝对的、无条件的。
16.过度过程:自动控制系统在动态过程中被控变量是不断变化的，这种随时间而变化的过程，称为自动控制系统的过度过程，也就是系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程，或者说是自动控制系统的控制作用不断克服干扰的全过程。
二、自动控制基础知识
二、自动控制基础知识所谓自动控制，是指在人不直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象（如机器、设备或生产过程）自动按照预定的规律变化。
自动控制系统包括控制装置和被控对象，是能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统。
例如，声、光控制开关不同于传统的手动开关，它是一种简单的自动控制装置。
在现代生产中，自动控制技术起着越来越重要的作用。
在生产过程中，经常需要对温度、压力、流量、物位、成分、pH值等物理量和化学量按工艺要求进行控制。
例如，能够自动化仪表、自动装置代替人工实现控制。
自动控制主要作用是：（1）保证生产过程稳定，防止事故发生或扩大；（2）保证产品质量；（3）节约原材料、减少能量消耗，降低产品成本；（4）提高劳动生产率，充分发挥生产设备的能力；（5）减轻劳动强度，改善工作条件。
自动控制理论分为经典控制理论和现代控制理论，它的发展初期，经典控制理论是以反馈理论为基础的自动调节原理，至上世纪五十年代末期，经典控制了理论已经形成比较完整的体系。
经典控制理论以传递函数为基础，主要研究单输入、单输出的反馈控制系统。
进入上世纪六十年代以后，出现了现代控制理论。
现代控制理论主要研究多变量、变参数、非线性、高精度及高效能等各种复杂控制系统。
（一）自动控制的组成所谓系统就是由一些部件组成，用以完成一定任务的总体。
同志系统是由控制装置和受控对象组成的系统。
环节是控制系统中由控制系统中的一个或多个部件组成的一个单元，其任务是完成系统工作过程中的局部过程。
一个自动控制系统由若干个环节组成，每个环节有其特定的功能。
自动控制系统的组成和信号的传递情况常用方框图表示，在方框图中，系统的各环节用方框表示，环节间作用信号的传递情况用箭头表示。
某加热器的温度控制系统的方框图见下图，该系统要求将输入物料加热到一定温度的输出物料，要求输出物料温度为θ。
其工作过程和各组成部分的作用如下：第1步：从被控量θ测量得到测量值θm，这一步由测量仪表完成。
第二章自动控制系统基本知识
例2-11 如前所述描写炉温控制系统的微分方程为
T d 2T0 dt 2 + dT0 du d + kT0 = K d dt dt
设ud为单位阶跃函数，有
0 u d = 1(t ) = 1
t<0 t >0
用经典法求解如下
求方程的通解，它的特征方程为：
Tr 2 + r + k = 0
方程的通解为：
为解决非线性系统或环节线性化问题，在工程上，常常在一定条件下， 或一定范围内，用增量方程代替非线性方程，即非线性方程的线性化，此方 法为小偏差线性化。
A
0
o
O
O
0
(a)分段处理法
(b)小偏差线性法
如图所示铁心线圈，设u为输入量，i为输出量，试列写线性化方程。
i
O
A
i
(a )
铁心线圈小偏差线性化微分方程:
所以：
RC
dT1 + T1 = RQ1 + T2 dt
T
dT1 + T1 = KQ1 dt
例2－5
如图所示电炉加热器。它由电炉和加热容器组成，设容器内水 的温度为T1，T1要求保持不变，所以T1为被控参数，即T1为该 温度对象的输出量，而对象的输入量为电炉供给水的热量Q1， 水通过保温材料向周围空气的散热量为Q2，当Q1=Q2时，T1保 持不变，当Q1≠Q2时，T1发生变化，求其微分方程式。
(b )
di L + Ri = u dt
2.4 自动控制系统运动方程的建立 自动控制系统是由若干环节组成，怎样获得整个 自动控制系统的运动方程呢？一般采用如下方法： 1.列出系统的结构方块图，首先根据系统的实际构成 画出结构方块图，在图中标出各方块（环节）的输入、 输出量以及系统的给定、扰动、被控制量等，然后简 化成原则性方块图。 2.列写系统中各方块图中各功能元件的微分方程。 3.根据方块图相互连接关系，消去中间变量，得到系 统输入、输出量的微分方程。
自动控制基础知识
热工自动控制系统的投运和优化一、自控基础知识1．手自动控制以电厂汽包炉的水位控制为例，控制的任务是保持汽包水位在正常值，使机组能安全运行。
为了维持汽包水位在正常值，就需要经常调整给水量的大小。
水位控制的任务可以用如下两种方法实现。
汽包水位自动控制汽包水位人工控制2．自控系统的分类按信号的结构特点，控制系统可以分为反馈控制系统、前馈控制系统和前馈—反馈复合控制系统。
反馈控制系统反馈控制系统是根据被控量和给定值的偏差进行控制，最终使偏差为零，达到被控量等于给定值的目的。
因为反馈控制系统是将被控量反馈到控制器的输入端，形成了闭合回路，所以反馈控制系统也一定是闭环控制系统。
一个复杂的控制系统，可能由多个反馈信号组成多个闭合回路，称为多回路反馈控制系统。
前馈控制系统前馈控制系统是根据可测量的扰动信号直接进行控制，扰动量是控制的依据。
由于它没有被控量的反馈信号，不形成闭合回路，所以这是一种开环控制系统，不能保证被控量的控制精度。
在实际生产过程的自动控制中，前馈控制系统通常不单独使用。
前馈与反馈的差别：1）调节的依据不同2）调节的效果不同3）系统的结构不同4）实现的可能性及经济性不同。
前馈-反馈复合控制系统 在反馈控制系统的基础上，增加了对于主要扰动的前馈控制，构成了前馈-反馈复合控制系统。
当扰动发生后，前馈控制器能及时消除外部扰动对被控量的影响。
另外，反馈控制器能保证被控量较精确地等于给3．自控系统的性能指标3.1动态过程单调过程被控量单调变化，缓慢地到达新的稳态值（即新的平衡状态）。
这是一种稳定的控制系统。
衰减振荡过程被控量的动态过程是一个振荡过程，但是振荡的幅度不断在衰减。
到过渡过程结束时，被控量能达到新的稳态值。
该系统也是一种稳定的控制系统。
不衰减振荡过程被控量持续振荡，始终不能达到新的稳态值。
称系统处于临界稳定状态。
如果振荡的幅度非常小，在生产过程允许的范围内，则认为是稳定的系统；如果振荡的幅度较大，生产过程不允许，则认为是一种不稳定的系统。
自动化控制基础知识
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PID控制应用
03
广泛应用于工业过程控制、电机控制、温度控制等领域。
模糊控制原理及应用
模糊控制原理
基于模糊数学理论，通过模糊化、模糊推理和去模糊化三个步骤， 实现对被控对象的智能控制。
模糊控制器设计
包括输入/输出变量的选择、模糊化方法、模糊规则制定、去模 糊化方法等步骤。
模糊控制应用
硬件选型与配置方案设计
1 2 3
控制器选型 根据系统需求和控制策略，选择合适的控制器， 如PLC、DCS等。
传感器与执行器选型 根据控制目标和精度要求，选择合适的传感器和 执行器，如温度传感器、压力传感器、电动执行 器等。
通信协议选择 根据控制器和传感器/执行器的通信接口，选择 合适的通信协议，如Modbus、Profibus等。
05
自动化控制系统设计与实施
Chapter
系统需求分析与规划
01
02
03
明确系统控制目标
根据实际需求，明确自动 化控制系统的控制目标， 如温度、压力、流量等。
分析系统控制精度
根据控制目标，分析系统 所需的控制精度，选择合 适的传感器和执行器。
确定系统控制策略
根据控制目标和精度要求， 选择合适的控制策略，如 PID控制、模糊控制等。
02
传感器与执行器
Chapter
传感器类型及工作原理
01
温度传感器
利用物质热胀冷缩、 热电效应等原理，将 温度变化转换为电信 号输出。
02
03
压力传感器
通过压电效应、应变 片等原理，将压力变 化转换为电信号输出。
光电传感器
利用光电效应，将光 信号转换为电信号输 出。
自动控制理论和控制工程技术的基础知识
自动控制理论和控制工程技术的基础知识自动控制理论和控制工程技术是现代科学技术的重要分支，它的应用范围涵盖了工业自动化、航空航天、军事等众多领域。
本文将就这一主题展开讨论。
一、自动控制理论的基础知识自动控制理论是指对各种控制系统的性能、稳定性、鲁棒性等进行研究和分析的学科。
自动控制系统通常包括控制器、被控对象和传感器。
在自动控制系统中，控制器是指对被控对象进行控制的设备。
被控对象是指需要进行控制的对象，例如飞机、工业机器人、化工流程等。
传感器负责将被控对象的状态转换成数字信号，供控制器使用。
自动控制系统的设计通常包括两个阶段：确定系统的传递函数和控制器的设计。
传递函数可以描述系统的输入输出关系，控制器的设计需要根据系统性能要求进行优化。
二、控制工程技术的基础知识控制工程技术是实现自动控制的关键技术之一。
它主要包括电气控制、机械控制、液压控制等方面。
电气控制是指利用电气元件和电路来实现对被控对象的控制，例如通过电动机来控制机器人的运动。
机械控制是指利用机械元件和传动装置来实现对被控对象的控制，例如通过齿轮传动来控制工厂输送带的运动。
液压控制是指利用液压元件和液压电路来实现对被控对象的控制，例如通过液压缸来控制重型机械的运动。
控制工程技术的设计需要根据被控对象的特性和具体应用场景进行选择。
例如，在需要控制功率较大的载体时，通常选择电气控制；而在需要控制精度较高的场景时，则需要采用机械控制或液压控制。
三、自动控制理论及控制工程技术的应用自动控制理论及控制工程技术的应用涵盖了各个领域，以下是其中的一些应用场景。
1. 工业自动化工业自动化是目前应用最广泛的自动化应用场景之一，主要应用于自动化生产线、工业机器人、CNC加工机床等领域。
自动化生产线可以大幅提高生产效率和品质，工业机器人可以替代部分人工操作，CNC加工机床则可以提高加工精度和成品质量。
2. 航空航天航空航天是应用自动控制理论及控制工程技术的一个重要领域。
自动控制基础知识复习
自动控制基础知识复习目录一、自动控制基本概念 (3)1.1 自动控制的基本原理 (4)1.2 自动控制系统的组成 (4)1.3 自动控制系统的分类 (6)二、自动控制系统的数学模型 (7)2.1 线性系统的数学模型 (9)2.1.1 微分方程 (10)2.1.2 积分方程 (11)2.1.3 非线性系统的数学模型 (13)2.2 传递函数 (14)2.3 状态空间表达式 (15)三、自动控制系统的时域分析 (16)3.1 典型输入信号 (18)3.2 系统的稳定性分析 (19)3.3 系统的稳态误差分析 (20)四、自动控制系统的频域分析 (22)4.1 频率特性 (23)4.2 相频特性 (24)4.3 系统的频域性能分析 (26)五、自动控制系统的校正与设计 (27)5.1 校正装置的选择 (28)5.2 串联校正 (30)5.3 并联校正 (31)5.4 反馈控制系统的设计 (32)六、自动控制系统的工程应用 (34)6.1 工业自动化系统 (35)6.2 交通运输系统 (36)6.3 生物医学控制系统 (37)七、智能控制基础 (38)7.1 智能控制的基本概念 (40)7.2 智能控制系统的类型 (41)7.3 智能控制算法简介 (42)八、自动控制系统的仿真与实验 (43)8.1 计算机仿真的基本概念 (45)8.2 自动控制系统的仿真方法 (46)8.3 实验技能与实验指导 (48)九、自动控制技术的发展趋势 (49)9.1 控制理论的发展 (51)9.2 控制设备的智能化 (52)9.3 控制系统的绿色化 (53)一、自动控制基本概念自动控制定义：自动控制是指通过某种装置或系统，使得某一过程或设备能够自动地按照预定的规律或程序运行，而无需人为的干预和调整。
在自动控制系统里，输入信号会激发反馈机制，系统会根据反馈调整其输出以达到预期目标。
系统组成：一个基本的自动控制系统通常由控制器、被控对象、执行器和传感器等部分组成。
自动化控制基础知识
自动化控制基础知识自动化控制是指利用计算机、电子技术和通信技术等现代科技手段，实现对生产过程、工业设备和系统的自动化监测、控制和调节。
它是现代工业生产中不可或缺的重要环节，具有提高生产效率、降低成本、提高产品质量等诸多优势。
一、自动化控制的基本概念自动化控制是通过传感器、执行器、控制器和通信网络等组成的控制系统来实现的。
其中，传感器用于采集被控对象的信息，执行器用于实施控制动作，控制器负责对采集的信息进行处理和判断，并输出相应的控制指令，通信网络则用于传输信息。
在自动化控制系统中，传感器是起到感知作用的装置，它可以将被控对象的状态转化为电信号或其他形式的信号，供控制器进行处理。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
执行器则是负责执行控制动作的装置，它可以根据控制器的指令，改变被控对象的状态。
常见的执行器有电动阀门、电机、液压缸等。
控制器是自动化控制系统的核心部件，它可以根据传感器采集的信息，进行判断和决策，并输出相应的控制指令。
控制器根据不同的控制策略，可以分为开环控制和闭环控制。
开环控制是指控制器仅仅根据预先设定的控制策略，输出固定的控制指令，而不考虑被控对象的实际状态。
闭环控制则是根据传感器采集的反馈信息，实时调整控制指令，以实现对被控对象的精确控制。
二、自动化控制的应用领域自动化控制广泛应用于各个领域，如工业生产、交通运输、能源管理、环境保护等。
在工业生产中，自动化控制可以实现生产线的自动化运行，提高生产效率和产品质量。
在交通运输领域，自动化控制可以实现交通信号的自动调节，提高交通流量的效率和安全性。
在能源管理方面，自动化控制可以实现对电网、水网等能源系统的远程监控和控制，提高能源利用效率。
在环境保护领域，自动化控制可以实现对污水处理、垃圾处理等环境设施的自动化运行，提高环境保护的效果。
三、自动化控制的发展趋势随着科技的不断进步和应用需求的不断增长，自动化控制技术也在不断发展。
自动控制原理基础知识点总结
自动控制原理基础知识点总结自动控制原理是研究自动控制系统的基本原理和方法的一门学科，其核心思想是通过输入-输出关系来实现对系统的控制和调节。
以下是自动控制原理的一些基础知识点总结：1. 控制系统的组成：自动控制系统主要由输入信号、控制器、执行器和被控对象组成。
其中输入信号是控制系统的指令，控制器是根据输入信号和输出信号之间的差异来生成控制信号，执行器将控制信号转换为作用于被控对象的物理量。
2. 反馈控制和前馈控制：反馈控制是指将系统输出信号通过传感器反馈到控制器中，并与输入信号进行比较来生成控制信号；前馈控制是指将输入信号直接作用于控制器，不考虑系统输出信号的影响。
反馈控制可以有效地补偿系统的不确定性和扰动，提高系统的稳定性和鲁棒性。
3. 系统的数学模型：自动控制系统的设计和分析通常需要建立系统的数学模型，常见的数学模型包括差分方程、微分方程和状态空间方程。
通过对系统的数学模型进行分析，可以获得系统的稳定性、响应速度、稳态误差等性能指标，并用于控制器的设计和参数调节。
4. 控制器的类型：常见的控制器类型包括比例控制器、积分控制器和微分控制器，它们分别根据输出信号与误差信号的线性关系、积分关系和导数关系对系统进行控制。
此外，还可以通过组合和级联这些控制器来设计更复杂的控制系统。
5. 根轨迹和频率响应：根轨迹图可以用来分析系统的稳定性和动态特性，通过观察根轨迹的形状和分布可以确定系统的稳定性和阻尼特性。
频率响应则是通过输入信号在不同频率下的响应来分析系统的频域特性和频率补偿。
6. 系统的稳定性：系统的稳定性是指在某种条件下，系统输出能够在有界的范围内保持稳定。
常见的稳定性分析方法包括稳定性判据、稳定裕度和相角裕度分析。
7. 系统的性能指标：常见的性能指标包括系统的超调量、调整时间、静态误差和稳态误差，这些指标用于评估系统的控制性能和稳定性。
8. 控制系统的校正和调节：通过对系统控制器参数的调整和优化，可以改善系统的控制性能和稳定性。
自动控制基础知识
一些基础知识：1．自动控制的基本概念及术语被控对象――被控制的生产过程或设备，也称为调节对象或简称对象。
例如汽包水位控制系统中的汽包。
被控量――控制系统所要控制的参数，又称为被调量，例如汽包水位。
设定值――被控量所要达到或保持的数值。
例如汽包水位定值。
扰动量――破坏被控量与设定值相一致的一切作用，例如汽包水位控制系统中的蒸汽流量、给水量。
调节器――用于自动控制系统中的控制装置、或具有相似作用的软件。
例如P、PI、PID调节器。
控制指令――或称调节指令。
一般是调节器的输出信号，也可是运行人员手动给出的控制信号，该信号被送往执行机构。
执行机构――接受控制指令、对被控对象施加作用的机构。
也称为执行元件、执行器。
例如，机械执行机构、电动执行机构、液压执行机构。
控制机构――其动作可以改变进入对象的质量或能量的装置，例如给水阀门、空气挡板。
2．自动控制系统的分类实际生产过程中采用的自动控制系统的类型是多种多样的，从不同的角度出发，可以进行不同的分类。
（1）按设定值变化的规律来分，有恒值控制系统、程序控制系统和随动控制系统。
恒值是指设定值不随时间而变化。
例如电厂锅炉水位、汽温控制系统，属于这一类型（2）按系统的结构来分，有闭环控制系统、开环控制系统和复合控制系统。
闭环控制系统亦称反馈控制系统，这是一种最基本的控制系统。
在闭环控制系统中。
被控量信号以反馈方式送入调节器的输入端，作为不断引起控制作用的依据，而控制的目的是尽可能地减少被控量与其设定值之间的偏差，因此，信号是沿控制系统的闭合回路传递的。
如果系统中不存在被被控量的反馈回路，“调节器”只是根据直接或间接反映扰动输入的信号来控制，例如前馈控制系统，这种控制系统被称为开环系统。
开关量控制，例如阀门的开、关，挡板的开、关、电机的启、停，一般称为顺序控制，但也有一些电厂将这类系统称为开环控制系统。
生产过程中，开环控制和闭环控制常常配合使用，组成复合控制系统，例如前馈、反馈控制系统。
自动控制基础知识.详解ppt课件
双位控制的特点：控制器只有最大和最小两个输出值，执 行器只有“开”和“关”两个极限位置。被控对象中物料 量或能量总是处于不平衡状态，被控变量总是剧烈振荡， 得不到比较平衡的控制过程。
认识到了 贫困户 贫困的 根本原 因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
（2）主要特点： 从信号传送来看，输出量经测量后回送到输入端，回送的
信号使信号回路闭合，构成闭环，即为负反馈。 从控制作用的产生看，由偏差产生的控制作用使系统沿减
少或消除偏差的方向运动。——偏差控制
认识到了 贫困户 贫困的 根本原 因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
二、比例控制
定义：使被控量的偏差量与调节阀的开关量对应起来，如 图1.15所示的系统，当液面高于给定值Lo后，阀门不是全 关，而是关小，液面越高，阀关得越小；反之．液面低于 给定值Lo，阀也不是全开，而是开大，液面越低，阀开得 越大。例如，液面低于给定值Lo的10％时，则调节信号也 能使阀门开大10％。这样当对象负荷变化时，调节作用就 会与之相适应。这种控制器的输出与被控量的偏差值成比 例的调节方式称为比例控制，又称P控制。
认识到了 贫困户 贫困的 根本原 因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
被控量——输出量 给定量——输入量
给定输入：决定系统输出量的变化 规律或要求值
扰动输入：系统不希望的外作用
PLC自动化控制学习的15个基础知识点,搞自动化PLC的都懂
PLC自动化控制学习的15个基础知识点，搞自动化PLC的都懂 大家都知道，工业生产和科技的发展都离不开PLC的自动化控制，PLC可以广义的理解为：集中的继电器延伸控制柜，实际的生产应用中，PLC大大的节省了工业控制的成本，加强了设备的集中管理和自动控制，想要学好PLC，首先PLC的基础需要扎实。
1、从PLC的组成来看，除CPU，存储器及通信接口外,与工业现场直接有关的还有哪些接口?并说明其主要功能。
1）输入接口:接受被控设备的信号,并通过光电耦合器件和输入电路驱动内部电路接通或断开。
2）输出接口:程序的执行结果通过输出接口的光电耦合器件和输出组件(继电器、 晶闸管、晶体管)输出,控制外部负载的接通或断开。
2、PLC的基本单元由哪几个部分组成?各起什么作用?1）CPU：PLC的核心部件,指挥PLC进行各种工作。
如接受用户程序和数据、诊断、执行执行程序等;2）存储器:存储系统和用户的程序和数据;3）I/O接口:PLC与工业生产现场被控对象之间的连接部件,用来接受被控设备的信号和输出程序的执行结果;4）通信接口:通过通信接口与监视器、打印机等其他设备进行信息交换;5）电源。
3、PLC开关量输出接口有哪几种类型?各有什么特点?晶闸管输出型:一般情况下，只能带交流负载,响应速度快,动作频率高;晶体管输出型:一般情况下，只能带直流负载,响应速度快,动作频率高;继电器输出型:一般情况下，可带交、直流负载,但其响应时间长,动作频率低。
4、按结构型式分,PLC有哪几种类型?各有什么特点?1）整体式:将CPU、电源、I/O部件都集中在一个机箱内,结构紧凑、价格低，一般小型PLC采用这种结构;2）模块式:将PLC的各个部分分成若干个单独的模块,可根据需要选配不同模块组成一个系统,具有配置灵活、方便扩展和维修的特点,一般中、大型PLC采用这种结构。
模块式PLC由框架或基板和各种模块组成,模块装在框架或基板的插座上。
3）叠装式：结合了整体式和模块式的特点,叠装式PLC的CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块,但它们之间是靠电缆连接,使得系统不仅配置灵活而且体积小巧。
自动控制原理基本知识点
自动控制原理基本知识点21.控制(Control):是指为了改善系统的性能或达到特定的目的,通过对系统有关信息的采集和加工而施加到系统的作用。
2.自动控制(Automatic Control):是关于受控系统的分析、设计和运行的理论和技术。
3.自动化(Automation):是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。
4.自动控制系统(Automatic Control System):由控制器、执行器、传感器和被控对象等相互关联、相互制约、相互影响的一些部分组成的能对被控对象的工作状态进行自动控制的系统。
5.系统(System):是指由相互关联、相互制约、相互影响的一些部分组成的具有某种功能的有机整体。
6.信息(Information):是指符号信号或消息所包含的内容,用来消除对所关心的客观事物认识的不确定性。
7.反馈(Feedback):是指将系统的实际输出和期望输出进行比较,形成误差,从而为确定下一步的控制行为提供依据。
8.科学(Science):是指对各种事实和现象进行观察、分类、归纳、演绎、分析、推理、计算和实验,从而发现规律,并对各种定量规律予以验证和公式化的知识体系。
9.技术(Technology):是指人类根据自身生产实践经验和自然科学原理改变或控制其环境的手段和活动,是人类活动的一个专门领域。
10.工程(Engineering):是指应用科学知识和科学原理使自然资源最好地为人类服务的专门技术。
11.对控制系统的基本要求:稳定性、快速性、准确性。
12.模型:是对于对象和过程的某一方面本质属性的一种表述。
13.控制系统的数学模型:是描述系统输入、输出变量,以及内部各变量之间关系的数学表达式。
14.传递函数:线性定常系统在零初始条件下,输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比,用G(s)表示。
零初始条件:是指在t=0时刻,系统的输入、输出及其它们的各阶导数均为零。
自动控制原理基础知识
自动控制原理基础知识
自动控制是指利用各种控制器和控制装置，通过反馈信号来调节系统输出，使其达到预期的状态或行为。
在自动控制中，有一些基础的原理需要了解。
1. 反馈原理：反馈是指将系统输出的一部分作为输入，通过比较实际输出与期望输出之间的误差，来调节系统以减小误差。
反馈原理是自动控制的核心原则，它能够使系统具有自我调节的能力。
2. 控制器：控制器是自动控制系统中的一种重要装置，它接收反馈信号并产生控制输出，以调节系统状态。
常见的控制器有比例控制器、积分控制器和微分控制器，它们可以根据系统的需求组合使用。
3. 传感器：传感器是用来检测系统状态或环境变量的装置，它能将所检测到的信号转换成电信号，以供控制器使用。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器和光线传感器等。
4. 执行器：执行器是根据控制器输出的信号，对系统进行调节或操作的装置。
执行器可以改变系统的输出，如电动机、阀门和伺服系统等。
5. 开环控制与闭环控制：开环控制是指控制器输出不受系统反馈影响，只根据预设的输入输出关系进行控制；闭环控制是指控制器根据系统反馈信号进行调节，以使系统输出满足预期要求。
闭环控制具有更好的稳定性和精度。
6. 控制系统的性能指标：控制系统的性能指标包括稳定性、灵敏度、响应时间和稳态误差等。
稳定性是指系统在各种干扰下保持稳定的能力；灵敏度是指系统输出对输入变化的敏感程度；响应时间是指系统从输入变化到输出变化的时间；稳态误差是指系统输出与期望输出之间的差异。
以上是自动控制原理的一些基础知识，它们是理解和设计自动控制系统的基础。
了解这些知识有助于理解自动控制的工作原理、应用和优化。
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人工调节和自动控制
脑 手
执行器
控制器
设定
眼
测量变送
一个自动控制系统就是对人工 调节过程的模拟。
测量仪表相当于 人的眼睛，控制器相 当于人的大脑，控制阀
相当于人的手脚。
1、人工控制：
进水
如图1－1 所示， 水 位保持系统。
要求水位
实际 水位 水 池
水位人工控制原理图
出水
若要求在出水量随意的条件下，保持水位高度不变：操 作人员需先测实际水位，并在脑子中与要求的水位进行 比较。若低于要求的水位，则需开大进水阀门。否则应 关小进水阀门。若两者正好相等，则进水阀门不动。
根据系统原理图可画出其方框图如图1－2所示。
要求水位 比较、计算
执行
出水量 水池
实际水位
<人>
测量
图1－2 水位人工控制系统方框图
该水池若改为由自动控制装置代替操作人员：由浮
子测出实际水位，与要求的水位比较。然后得偏差再
由调节元件根据偏差的大小和正负产生控制信号。最
后由执行元件根据信号产生控制作用。如图1-3所示
自动调节是指在无人直接参与的情况下， 使被调参数达到给定值或按照预先给定的规 律变化的过程。
2.自动调节系统的组成与方框图 （1）自动调节系统的组成
自动调节系统是由自动调节 设备和调节对象组成。自动调节 设备一般由传感器、控制器和执 行器三部分组成。
（2）自动调节系统的方框图
室温自动控制系统框图 控制系统中的每一个组成环节用一个方框来 表示，每个方框都有一个输入信号，一个输出 信号；方框间的连线和箭头表示环节间的信号 联系与信号传递方向，信号可以分叉与交汇。
系统通过温度传感器测出室内温度变化，并将 温度变化转变成相应的电信号输送给温度调节器， 温度调节器将接受到的信号与给定值进行比较得出 偏差，并根据偏差的大小和方向按照预定的调节规 律转换成控制信号控制电动二通阀，决定其开启或 关闭，控制热水流量，对室温进行调节。
室温自动调节系统用传感器代替了人工 调节中眼睛的观察；用调节器代替了人工调 节中人的大脑所做的分析和判断；用电动二 通阀代替了人工调节中人对手动阀门的调 节。
9.干扰 又称扰动。在调节系统中，凡是使被 调参数偏离给定值或影响其按照预期规律 变化的各种因素统称干扰。如房间热 负荷的变化，室外空气温度的变化等。 10.调节量 又称操作量。它是为了使被调参数在 受到干扰后，恢复到新的给定值而需要通 过调节机构向被控对象输入或从对象中输 出的能量。
1.1.3 按给定值的特点分：
出水量
要求水位 电位器连杆比较
〉 电机
阀门
实际水位 水池
<控制器>
浮子
水位自动控制系统方框图
（1）人工调节
①观察：观察室内温度计的示值，即室温的 测量值。
②比较：将室温测量值与给定值进行比较， 计算出二者间的偏差量。
③决策和操纵：当测量值高于给定值时，适 当关小供液阀；而当测量值低于给定值时， 则适当开大供液阀，即供液阀开度的大小 取决于偏差的数值和符号。 人工调节是指在人直接参与的情况下，使被
自动化控制基础 知识
自动控制的基本知识 1.1 自动控制系统概述 1.2 自动控制系统的基本要求 1.3 调节对象的特性 1.4 调节器的分类和调节规律
• 什么是自动控制?
无须人的直接参与，通过控制装置，使 机器、设备、生产过程等按照预定的规律运 行，完成要求的任务，就叫自动控制。
工农业生产、交通运输、国防建设、航空航 天事业等领域中获得广泛应用。
。
进水
+
M 电机
连 -杆
<
实 际 水 位
浮子
出水
水位自动控制系统原理图
在此：浮子测水位，由连杆和电位器进行比较： 浮子低则电位器上得到正电压，经放大后使电机向进 水阀门开大的方向旋转；反之，当浮子高时，电位器 上得到负电压，电机向阀门关小的方向旋转；若水位 正好，则电位器上电压为零，电机不转，阀门不动。
炉体 T
A/D
放大滤波
电阻炉微机温度控制系统
热电偶
恒值系统（续）
上图所示为电阻炉微机温度控制系统，电阻丝 通过晶闸管主电路加热，炉温期望值用计算机键 盘预先设置，实际炉温由热电偶检测，并转换成 电压（mv），经放大滤波后，由模/数转换器（ A/D）将模拟信号→数字信号送入计算机。在计 算机中与所设置的期望值比较后产生偏差信号。 计算机便根据预定的控制算法（即控制 规律）计算相应的控制量，再经D/A转换变为
调参数达到给定值或按照预先给定的规律变化 的过程。
（2）自动调节 下面以室温控制系统为例，说明其自动调节过程。
室温自动控制系统 1．温度传感器 2．热水加热器 3．温度控制器 4．电动二通阀
q n —外侵热量 b —来自外温度 —室内温度 a
—送风温度 c
图示为一室温自动调节系统。它是由房间内的 温度传感器、温度调节器、供水管上安装的电动二 通阀组成。
一、恒值系统：
1. 定义——r(t)为常值的系统。 2. 目的——保证c(t)恒定。 3. 例如：调速系统（当ug不变时），水池
水位控制系统，空调、冰箱、恒温箱及 炉温控制系统等。
恒值系统（续）
TP301-B
单 板 机
AD DA
放大滤波
~
期望T
计算机 D/A 触发器 晶闸管
-
热电偶
电炉 电阻丝
环温
1.1.2 自动调节系统中常用的术语 1.受控对象 被调节的设备称作调节对象，简称对
象。如被调节的恒温室。 2.传感器 传感器又称敏感元件和一次仪表，是
将被测量按一定规律转换成便于处理和传 输的另一种物理量的元件。
3.调节器 调节器又称控制器，将输入为偏 差，输出为调节信号的装置称作调节 器。如温度控制器。 4.执行器 将输入为调节信号，输出为调节 作用的装置称作执行器。如电动二通 阀。
比如：人造地球卫星的发射成功与安全返回。
导弹的准确击中目标， 雷达系统的准确跟踪目标；
交通系统：
制造系统：
家用电器：
•电扇：控制转速 洗衣机：控制水位、强弱、时间等 电冰箱、空调、电饭煲：控制温度
各种机器人：
1.1 自动控制系统概述 1.1.1 自动控制系统的组成及方框图
自动调节是在人工调节的基础 上产生和发展起来的。
5.被调参数 被调参数又称被控量，是受控对 象中要求实现自动调节的物理量。如 空调房间内的温度。 6.给定量 给定量又称设定值，即通过控制 系统的作用，使被调参数达到要求的 数值。
7.主反馈 输出的被调参数通过传感器转换 的，与输出成正比例或某种函数关 系，但其量纲与设定值相同的信号。 8.偏差 给定值与反馈量之差。在自动调 节系统中规定偏差为给定值减去主反 馈量。