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1、第一章 自动控制基础第一节 自动控制基础知识248考点1：反馈控制系统的组成95反馈控制系统的作用是把各种运行设备的参数如温度、压力、液位、黏度等控制在所希望的最佳值上。尽管机舱中众多设备参数的种类不同，其控制系统的结构形式也不相同，但是组成这些控制系统的基本单元及其工作过程大致是相同的。 1.系统的组成及基本概念（1）控制对象控制对象是指所要控制的机器、设备或装置。把所要控制的运行参数叫做被控制量。（2）测量单元测量单元的作用是，检测被控量的实际值，并把它转换成标准的统一信号，该信号叫被控量的测量值。在气动控制系统中，对应被控量的满量程，其统一的标准气压信号是0.020.1 MPa；在电动控
2、制系统中，对应被控量的满量程。其统一的标准电流信号是010 mA或420 mA，现用420 mA居多。（3）调节单元调节单元是指具有各种调节作用规律的调节器把运行参数所希望控制的最佳值叫给定值，用r表示；被控量的测量值用z表示。把被控量的测量值离开给定值的数量叫偏差值，用e表示。显然erz。e0，说明测量值低于给定值，叫正偏差；e0，说明测量值大于给定值，叫负偏差；e0，说明测量值等于给定值，为无偏差。调节器首先接收测量单元送来的被控量的测量信号，并与被控量的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（正偏差还是负偏差）。依据某种调节作用规律输出一个控制信号。对被控量施加控制作用，直
3、到偏差等于零或接近零为止。（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物质或能量流量，使之能符合控制对象负荷的要求，被控量会逐渐回到给定值或给定值附近，系统将会达到一个新的平衡。在气动控制系统中，执行机构一般是气动薄膜调节阀或气动活塞式调节阀；在电动控制系统中，一般采用可逆转伺服电机或三相交流伺服电机。由此可见，对一个完整的控制系统来说，以上四个单元在组成中是缺一不可的。通常一般都还设有显示单元，用来指示被控量的给定值和测量值。同时，对气动控制系统来说，应设有气源装置和定值器
4、；对电动控制系统尚需设稳压电源等辅助装置。 2反馈控制系统传递方框图为了分析反馈控制系统工作过程方便起见，可把组成反馈控制系统的四个基本单元分别用一个小方框来表示，并用带箭头的信号线来表示各单位之间的信号传递关系。这样就构成了如图1-1-1所示的反馈控制系统传递方框图。通过传递方框图，要明确以下几个概念。图1-1-1反馈控制系统传递方框图（1)环节在传递方框图中，代表实际单元的每个小方框称为一个环节。作为一个环节必须满足两个条件：其一是，必定有输入量和输出量，并用带箭头的信号线来表示。其中箭头指向该环节的信号线为输入量，箭头离开该环节的信号线为输出量，在信号线上可标明输入和输出量的名称，也可以
5、不写。其二是，任何环节输出量的变化均取决于输入量的变化及该环节的特性；而输出量的变化不会直接影响输入量，这就是信号传递的单向性。（2）扰动要把控制对象看做一个环节，它的输出量是被控量。引起被控量变化的一切因素统称为扰动或扰动量。显然，扰动量是控制对象的输入量。扰动量可分为两类：一类是轮机人员无法控制的扰动，称为外部扰动；另一类是轮机人员可以控制的扰动，称为基本扰动。在图1-1-1中，有两个信号线的箭头指向控制对象，它们分别是基本扰动（执行机构的输出，即调节阀的开度）和外部扰动（用d表示的信号线，即控制对象负荷的变化）。从控制对象这一环节可以看出，输入信号（包括基本扰动和外部扰动）的改变，会引起
6、输出量（水位、水温等）的改变，而输出量的变化，不会直接影响调节阀的开度和控制对象负荷的改变，这就是信号传递的单向性。对于基本扰动来说，改变调节阀的开度，会改变流入控制对象物质或能量流量，所谓物质流量是指，调节阀开度改变后，流入控制对象的物质（水、空气等）流量直接影响被控量的变化。（3）闭环系统在反馈控制系统传递方框图中，前一环节的输出就是后一环节的输入。这样，控制系统就形成一个封闭控制回路，称为闭环系统，反馈控制系统必定是闭环系统。如果在某处把网路断并，比如在图1-1-1中的A处断开，这时系统就由闭环系统变为开环系统。开环系统不再是反馈控制系统，也就不能对被控量进行自动控制。运行参数自动控制系
7、统，必定是闭环系统。（4）反馈在控制系统传递方框图中，符号“”是比较环节（它不是一个独立环节，而是调节器中的一个组成部分，为清楚起见，单独画出）。它随时对被控量的给定值r（旁标“”号）与被控量的测量值z（旁标“”号）相比较，得到偏差值e。e就是调节器的输入量，调节器的输出量经执行机构改变调节阀的开度，即改变流入控制对象的物质或能量流量，目的是控制备控量，而被控量的变化经测量单元又反送到调节器的输入端，这个过程叫反馈。只有反馈才能随时对被控量的给定值和测量值进行比较，只要存在偏差，调节器就会指挥调节阀改变开度，直到测量值回到给定值使偏差e0为止。这时调节器输出不再改变，调节阀的开度正好适应负荷的
8、要求，控制系统达到一个新的平衡状态。可见对运行参数的自动控制必须要有反馈过程，这就是把运行参数的自动控制系统称为反馈控制系统的原因。在反馈中，有正反馈和负反馈之分。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。显然，按偏差控制运行参数的控制系统，必定是负反馈控制系统。但是，在自动化仪表中，特别是在调节器中。为实现某种作用规律和功能，常采用复杂的正、负反馈回路。B1.不可作为气动或电动控制系统标准信号的有（）。A0.020.1MPaB0.020.1PaC010mAD420mAD2.一个环节的输出量变化取决于（）。A输入量的变化B反
9、馈量C环节特性DA+CC3.在定值控制系统中为确保其精度，常采用（）。A开环控制系统B闭环正反馈控制系统C闭环负反馈控制系统D手动控制系统D4.反馈控制系统中，若测量单元发生故障而无信号输出，这时被控量将（）。A保持不变B达到最大值C达到最小值D不能自动控制B5.在反馈控制系统中，调节单元根据（）的大小和方向，输出一个控制信号。A给定值B偏差C测量值D扰动量B6.按偏差控制运行参数的控制系统是一个（）系统。A正反馈B负反馈C逻辑控制D随动控制B7.在反馈控制系统中，为了达到消除静态偏差的目的，必须选用（）。A正反馈B负反馈C在偏差大时用正反馈D在偏差值小时用负反馈B8.在反馈控制系统中，执行机
10、构的输入是（）。A被控参数的实际信号B调节器的输出信号C被控参数的偏差信号D被控参数的给定信号B9.反馈控制系统中，为使控制对象正常运行而要加以控制的工况参数是（）。A给定值B被控量C扰动量D反馈量A10.气动控制系统中，仪表之间的统一标准气压信号是（）。A0.020.1MPaB0.21.0MPaC0.020.14MPaD0.21.4MPaC11.在柴油机冷却水温度控制系统中，其控制对象是（）。A淡水泵B柴油机C淡水冷却器D三通调节阀A12.在燃油黏度控制系统中，其控制对象是（）。A燃油加热器B蒸汽调节阀C燃油泵D柴油机A13.闭环系统的方框图中，输入量为偏差，输出为控制信号，则该环节是（）。
11、A调节单元B测量单元C执行机构D控制对象A14.在以下系统中，不属于反馈控制系统的是（）。A主机遥控换向逻辑回路B燃油黏度自动控制系统C主机冷却水温度自动控制系统D船舶自动舵控制系统D15.在反馈控制系统中，被控量是指（）。A设定值B调节器的输出C被控对象的输入D被控对象的输出A16.一个环节的输入量变化取决于（）。A上一环节的输出B反馈量C环节特性DA+CD17.在反馈控制系统中，若执行机构发生故障而卡死在某一位置，这时被控量将（）。A保持不变B达到最大值C达到最小值D不能自动控制C18.在气动控制系统中，对于正常工作的调节器，其最小和最大输出分别是（）和（）。A0.02MPa，0.14MP
12、aB0.2MPa，1.0MPaC0.02MPa，0.1MPaD0MPa，0.1MPaA19.在反馈控制系统中，正、负反馈分别使闭环输入效应（）。A增强、减弱B增强、增强C减弱、增强D减弱、减弱B20.在反馈控制系统中，调节器的输入和输出分别是（）。A被控量和控制量B偏差和控制量C设定值和测量值D偏差和被控量D21.在反馈控制系统中，被控对象的输入和输出分别是（）。A被控量和控制量B偏差和控制量C设定值和测量值D控制量和被控量C22.下述关于自动化基本概念的论述中错误的是（）。A按偏差进行控制的系统必定是负反馈控制系统B各个环节输出量的变化不仅取决于输入量的变化，而且与环节特性有关C控制系统一般
13、由控制对象、测量单元、调节单元、执行机构以及比较单元等组成D引起被控量变化的一切因素统称为扰动，包括基本扰动和外部扰动A23.在反馈控制系统中，r是给定值，y是被控量，z是测量值，d是扰动量，则偏差e是（）。Ae=rzBe=rdCe=ryDe=ydB24.在燃油温度自动控制系统中，实际测量加热器出口温度比所要控制的最佳温度高10，这10值是（）。A被控量B偏差值C给定值D测量值B25.输入量是被调量，输出量是反馈信号的是（）。A放大环节B测量变送环节C调节器D执行机构A26.在控制系统方框图中，各环节输入量与输出量的关系是（）。A前者影响后者B后者影响前者C互相影响D互无影响B27.与闭环系统
14、相比较，开环系统主要是没有（）。A执行机构B反馈环节C调节单元D显示单元C28.在反馈控制系统中，其反馈环节是（）。A显示单元B调节单元C测量单元D执行机构D29.属于闭环控制系统的是（）。A自动锅炉点火系统B分油机的自动控制系统C主机遥控系统换向过程D运行中的燃油黏度控制系统D30.闭环系统的方框图中，若输入量是扰动信号，输出为被控量，则该环节是（）。A调节单元B测量单元C执行机构D控制对象C31.船用压力测量显示仪表的作用是（）。A显示给定压力值B显示偏差值C显示被控量的实际值D显示调节器输出的气压信号B32.船上压力变送器的作用是（）。A把电信号变为气压信号输出B把压力信号变为标准的气压信号或电流信号输出C将气压信号变为电信号输出D将气信号转变为空气流量输出C33.在主机遥控系统中，（）系统属于参数闭环控制系统。A起动B换向C调速D制动A34.在以下系统中，属于开环系统的是（）。A主机气缸平均指示压力的自动检测系统B燃油黏度自动调节系统C主机冷却水温度自动调节系统D船舶自动舵控制系统
