《轮机自动化》各章要点教学文案

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1、轮机自动化各章要点精品文档轮机自动化要点及练习（大管轮考证班）上海海事职业技术学院第一章要点一、反馈控制系统基本概念（一）控制系统组成1、控制对象 2、测量单元3、调节单元 4、执行机构注意：比较环节不是基本单元。（二）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。信号传递的单向性：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、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

2、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，自动化仪表（如调节器）往往采用局部正反馈。4、闭环和开环开环控制的两种情形： （1）按给定值进行控制；（2）按扰动进行控制。（三）系统类型（按给定值分类）1、定值控制系统给定值恒定不变，系统的主要任务是克服外部扰动的影响。2、程序控制系统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。系统的主要任务是跟随给定值的变化而变化。3、随动控制系统给定值随时间变化且无法预知变化规律，即给定值是某个参数的函数且参数的变化是任意的。（四）动态过程的品质指标1、稳定性（1）衰减率 0，为发散振荡过程； =

3、0，为等幅振荡过程； 01，为衰减振荡过程； = 1，为非周期过程。 越大，稳定性越好。若=1，则稳定性最好，但动态偏差较大、调节时间偏长。理想动态过程的=0.750.9（亦即最佳衰减比为4：110：1）。（2）超调量p p越小，稳定性越好，反之亦然。一般要求p小于20%。（3）振荡次数N N一般以23次为宜。2、准确性（1）最大动态偏差emax； （2）静差3、快速性（1）动态过程时间ts； （2）上升时间tr ； （3）峰值时间tp定值控制系统常用的品质指标： 、N、emax、ts。改变给定值系统常用的品质指标： p、N、ts、tr、tp。二、控制对象的特性（一）单容对象1、动态方程初始时

4、刻（t=0时），被控量的变化量为零，被控量的变化速度最大。2、特征参数（1）放大系数KK是静态参数，反映对象对于扰动的敏感程度。K越小，受扰动作用后，被控量的最终稳态值的变化量越小，即受扰动的影响越小，故K小一些好。（2）时间常数TT是动态参数，反映对象惯性的大小。T越大，惯性越大，变化越慢，飞升曲线越平坦；T越小，惯性越小，变化越快，飞升曲线越陡。T的求法及物理意义：切线法 若被控量始终保持初始（最大）速度变化，则经过一个T时间，就可以达到新稳态值。0.632法控制对象受到扰动后，被控量变化到新稳态值的63.2%所需要的时间即为T。工程上，一般取4T的时间作为动态过程的时间。（3）纯迟延（传

5、输迟延）。是动态参数，意指从扰动开始到物质或能量流量达到控制对象所需时间。 （二）多容对象动态过程： 阶跃响应曲线呈“S”形，两头慢、中间快；被控量的初始变化量和初始变化速度均为零。容积迟延c： 物质或能量达到控制对象起始到被控量开始变化所需时间。注意： 单容对象不存在容积迟延，只可能有纯迟延。多容对象必有容积迟延，可能还有纯迟延，故=。+c 。 。和c都是有害的，故越小越好。（三）自平衡能力1、自平衡率=1/K，越大，自平衡能力越强。2、不具备自平衡能力的对象（1）出口带离心泵的水柜 （2）以水位为被控量的锅炉注意： 不具备自平衡能力的对象是一个积分环节。对有自平衡能力的控制对象也需要组成一

6、个控制系统对其进行控制，使被控量不要有太大的波动。三、控制规律（一）双位控制规律特点：调节器输出只有两种对立的状态，使调节阀全开或全闭；被控量只能控制在上、下限之间。应用：适用于时间常数T大、迟延小且控制精度要求不高的控制对象。实例：YT-1226型压力开关 工作原理力矩平衡 P=0.07+(0.250.07) X/10使用步骤： (1）调给定弹簧调节给定值（即下限PX）； (2）调幅差旋钮调节幅差P，确定上限Pz； (3）现场调试。（二）比例控制规律（P规律）1、规律及特点P=kPe输出和输入偏差成正比。特点： （1）调节动作及时；（2）不能消除静差。不能消除静差的原因调节器的输出和偏差间存

7、在硬性的一一对应关系。2、比例带PB（比例度）及对动态过程的影响比例带的意义： 调节器指挥调节阀开度变化全行程（从全闭到全开或从全开到全闭）时被控量的变化量占量程的百分数。PB越小，比例作用越强，反之越弱。PB大小对动态过程的影响： PBkP比例作用被控量的振荡加剧、稳定性变差（，p，N），最大动态偏差emax、静差动态过程时间ts（PB过大或过小，都会使ts）。3、PB的选择 PB 。 即当控制对象的K大时，PB应取得大些；对象的T大（惯性大）时，PB应取得小些；控制对象的迟延大时，PB应取得大些。（三）比例积分控制规律（PI规律）1、积分规律及特点输出和偏差随时间的积累成正比，即取决于偏差

8、大小和偏差所持续的时间。或说，输出的变化速度与偏差成正比。特点： （1）能消除静差；（2）属于滞后调节，容易引起振荡甚至不稳定。注意： 积分作用不能单独使用。2、PI规律积分时间Ti的求取：阶跃输入后，调节器积分部分输出与比例部分输出相等时所需时间（或说：调节器的输出达到两倍的比例部分输出时所需时间）。Ti大小对动态过程的影响：将 Ti调小，积分作用变强，被控量的振荡加剧、稳定性变差（减小，p变大，N增大），动态过程时间ts延长。加入积分作用后，应将比例带PB调大，以保证系统的稳定性。3、Ti的选择TiT （四）比例微分控制规律（PD规律）1、微分规律及特点输出和偏差的变化速度成正比。特点：（

9、1）属于超前调节，适当的微分作用可以减少振荡提高稳定性；（2）对变化缓慢或不变化的偏差无调节作用（对静差无直接影响）。注意：微分作用不能单独使用。2、比例微分控制规律3、微分时间Td大小对动态过程的影响将Td适当调大，微分作用适当变强，被控量的振荡减弱、稳定性变好（变大，p变小，N减少），最大动态偏差emax变小，动态过程时间ts缩短。加入微分作用后，比例带PB可适当减小，这样，既能减少最大动态偏差，保证系统的稳定性，又能减少静差。4、Td的选择TdT（五）比例积分微分控制规律（PID规律）注意：（1）加阶跃输入信号后，输出首先起作用的是微分和比例作用，然后是积分作用； （2）以比例作用为主，

10、积分、微分作用为辅； （3）Ti宁大勿小，Ti=（45）Td。 （4）液位系统不能采用PID调节器。第二章要点一、微型计算机（一）不同进制数及转换1、二进制数与十进制数之间的转换（1）二进制数转换成十进制数方法：按“权”展开相加。（2）十进制数转换成二进制数方法：除2取余法。如 215D11010111B2、十六进制数与十进制数之间的转换（1）十六进制数转换成十进制数方法：按“权”展开相加。（2）十进制数转换成十六进制数方法：除16取余法。如 3901DF3DH3、二进制数与十六进制数之间的转换（1）十六进制数转换成二进制数方法： 一位十六进制数四位二进制数。如 E3H11100011B（2）

11、二进制数转换成十六进制数方法：从右往左，四位一分，不足补零。4、二进制数与八进制数之间的转换（1）八进制数转换成二进制数方法： 一位八进制数三位二进制数。如 567Q101110111B（2）二进制数转换成八进制数方法：从右往左，三位一分，不足补零。（二）微机的组成及基本工作过程微处理器（CPU）： 将运算器和控制器集中在一块芯片上。微型计算机主机： 微处理器CPU、存贮器。微型计算机： 微处理器CPU、存贮器、I/O接口及外部设备。微型计算机系统： 微机配上外围设备并连同软件构成的系统。三总线（8位机）： 数据总线为8位双向总线，地址总线为16位单向总线（可寻址单元为64K，1K=210=1

12、024），控制总线为单向总线。1、微处理器CPU内部结构主要包括：1）运算器（1）算术逻辑单元ALU： 完成各种算术和逻辑运算。（2）累加器A： 存放一个操作数和ALU的运算结果。（3）标志寄存器F： 表示运算结果的特征，影响程序走向。 Z=1，全零； S=1，负数； C=1（CY=1），最高位有进位； P=1，偶数； AC=1，D3向D4位有进位（辅助进位）。（4）通用寄存器： 用来存放中间运算结果、数据或地址。每个寄存器可存一个字节，可成对使用（如8085A CPU有6个8位通用寄存器B、C、D、E、H、L）。 2）控制器（1）取指令部件程序计数器PC 16位的自动加1计数器。用来给出现行

13、指令的地址，取出一个指令字节后自动加1。可以反映程序的进程。地址寄存器AR 16位寄存器。用来寄存地址码。 数据寄存器DR 8位。暂存由存贮单元取出的内容或CPU要存入存贮单元的内容。指令寄存器IR 8位。存放指令操作码并送指令译码器译码。（2）分析执行指令部件 指令译码器ID 8位。对指令操作码进行译码。可编程序逻辑阵列PLA 产生用于完成指令所规定的操作所需的操作控制信号。根据ID译出的256种状态，指挥CPU部件完成规定的操作。（3）时序部件 产生用于完成指令所规定的操作所需的时序控制信号。2、微机执行简单程序的主要过程微机从首地址开始执行程序。程序计数器PC提供第一条指令的地址并寄存在地址寄存器中，通过地址总线送至存贮器，经存贮器中的地址译码器译码后，找到要寻址的单元。然后在控制器作用下，将指令从存贮器中取出，经数据总线送至指令寄存器，经过指令译码器译码和可编程序逻辑阵列的定时控制，再执行相应的操作。当一条指令执行完后，就进入下一条指令的取指阶段，如此反复进行，直至程序结束。（三）存贮器1、RAM 特点：可随机读出或写入，断电后存贮信息丢失。类型：动态RAM（需不断刷新，即每2mS左右重新充电一次）；静态RAM（只要不断电，可长期存贮信息）。用途：存放各种现场数据、中间结果以及用于与外设交换信息和作堆栈使用。2、ROM特点：只可读出不可写