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自动控新2皇冠制系统的类型与组成

作者:admin 发布时间:2020-07-10 19:41

  主动负责体例的类型与构成 _物理_自然科学_专业材料。第2讲 主动负责体例的类型与构成 主动负责体例的类型与构成 ? 2.1 主动负责体例的类型 ? 1.开环、闭环及复合负责 ? 2.恒值主动调整体例、步伐主动负责体例和随动体例 ? 2.2 主动化系

  第2讲 主动负责体例的类型与构成 主动负责体例的类型与构成 ? 2.1 主动负责体例的类型 ? 1.开环、闭环及复合负责 ? 2.恒值主动调整体例、步伐主动负责体例和随动体例 ? 2.2 主动化体例的构成 ? 先容主动化体例的首要构成局限 ? ? 主动负责的类型(Types of automation) ? 开合负责 Discrete control (on/off)-离散负责 ? 相接负责 Continuous control ? 开环、闭环负责 Open and closed loop ? 按次负责、逻辑负责和状况变量负责 Sequential and logical sequence or system state control ? 计较机负责 Computer control control 2.1 主动负责的类型 按组织框图来分: 1、开环负责(Open loop) 2、闭环负责(Closed loop) 3、(补充负责)(Compensation) 4、(复合负责)(Compound ) 1 最容易的负责——开环负责 例:电加热炉的炉温负责 开合/相接负责? + 给定 电位器 - 互换电源 ~ 功 给定 电压 率 放 大 器 加热炉 电 热 工件 丝 外部扰动:电源电压颠簸,情况温度蜕化等 内部扰动:元器件老化、参数调换,工件体积和质地蜕化等 道理图: + 给定 电位器 - 互换电源 ~ 功 给定 电压 率 放 大 器 加热炉 电 热 工件 丝 方块图: 扰动量 扰动量 负责输入 (给定电压) 功率 放大器 (电功率) 加热炉 输出量 (炉温) 负责装备 受控对象 特质:没有反应,组织容易,但抗扰性差,负责精度低 开环负责 ? 容易的全主动洗衣机(进水历程略) 洗濯(准时) 甩干(准时) 漂洗(准时) 甩干(准时) 漂洗(准时) 甩干(准时) 告终信号 反应负责 例:电加热炉的炉温反应负责(人行为负责器) + 给定 电位器 - ~ 互换 电源 功 给定 电压 率 放 大 器 温度 检测 加热炉 电 热 工件 丝 依照炉温的崎岖调整给定电压,从而调整温度 电加热炉的炉温反应负责(主动负责) + 给定 电位器 - 偏差 e 给定电压 ur 互换~电源 负责量 功 率 负责器 u 放 大 器 加热炉 电 工件 热 丝 温度 传感器 + 变换电压 uf - 温度信号 温度变送器 输出量 y (炉温) 注:反应负责又称为“闭环负责” (feedback/closed loop) 道理图: 给定电压 ur 互换~电源 + 给定 负责量 功 率 电位器 偏差 e 负责器 u 放 - 大 器 加热炉 电 工件 热 丝 温度 传感器 + 变换电压 uf 方块图: - ur e 相加点 (归纳点) - uf 温度信号 温度变送器 输出量 y (炉温) 扰动 u y 负责器 加热炉 检测噪声 炉温检测 反应负责的特质: 有反应音信(信号通报变成闭合回途),抗扰性 好,负责精度高 反应办法有两种: 负反应(主动化中平凡运用),正反应(信号发 生器等) 正反应例:声响体例、振荡电途等 18世纪末发现蒸汽机及离心调速器 ? 第一次工业革命 ? 大界限应用呆板体例 瓦特1788年发现蒸汽 机及其反应负责体例 蒸汽 弹簧 杠杆 套筒 阀门 转速 转速 负 载 蒸汽机 飞锤 检测 转速 圆锥齿轮 Watt的蒸汽机转速负责体例道理图 最早的反应负责——阐明 反应负责体例的根本组织: 给定信号 过错 - 负责量 扰动 负责装备 受控对象 被控量 显示或纪录 反应合键 反应信号 检测信号 谨慎每个模块的输入与输出 反应体例的合连术语: 温度:被控量 + 给定 电位器 - 给定 信号 互换~电源 负责量 功 率 偏差 e 负责器 u 放 大 器 受控 对象 加热炉 电 工件 热 丝 温度 传感器 比力 + 合键 变换电压 uf - 温度信号 温度变送器 输出量 y (炉温) 反应 信号 检测合键 即时纠偏—补充负责 例:电加热炉对电源电压颠簸的补充负责 扰动 检测 电源电压 颠簸 给定 电位器 补充 调整器 给定 负责 电压 电压 功率 放大器 输出 电压 扰动 炉温 加热炉 电源电压↑?输出电压↑,但补充调整器使负责电压↓ ? 输出电压根本稳固?温度根本稳固 补充负责的特质:供给一个负责感化来尽量抵消扰 动对体例的影响,抑止扰动比反应负责更实时。 补充负责属于开环负责,补充成绩取决于设 计是否正确,并且仅对特定可测扰动有用,日常 扰动要靠反应负责来抑止。 给定 给定 电压 电位器 补充 调整器 扰动 检测 电源电压 颠簸 扰动 偏差 负责器 负责 电压 功率 放大器 输出 电压 加热炉 炉温 反应电压 炉温 检测 补充与反应相勾结的炉温复合负责体例 复合负责体例例:水箱的水位反应负责 + 针对出水流量蜕化的补充负责 出水流量蜕化 补充调整 水箱 调换阀门开度 水位根本稳固 水位 y 阀门 进 水 +给 定 电 电机 M - 位 计 放大器 比纯真的反应 出水 偏差 调整更疾、更 实时! 出水流量 检测 补充 调整器 复合负责的日常组织及特质 给定信号 - 补充装备 负责装备 检测 扰动 受控对象 受控量 ? 补充负责可更疾地实时抑止可测扰动对输出的影响 (对其他扰动没有抑止感化); ? 反应负责可抑止日常扰动对输出的影响; ? 两者的勾结可改良抗扰性,抬高负责精度; ? 污点是组织较丰富。 2.1 主动负责的类型 按输入信号来分: 1、新2皇冠恒值主动调整体例 2、新2皇冠步伐主动负责体例 3、随动体例(伺服体例) 题目: 负责对象? 电动机的作 用? 反应合键? 恒值调整体例:全主动燃气热水器 出水 进气 进水 燃气热水器道理图 必要什么元件? 手动调整 全主动反应调整: 主动依照水温调整 火力 恒值调整体例:水箱的水位负责 水箱 水位 y 出水 是闭环吗? 阀门 进 水 +给 定 电 电机 M - 位 计 放大器 偏差 方块图? 题目: 负责对象? 电动机的作 用? 反应合键? 反应负责举例:电冰箱的温度负责 继电 负责器 温度检测 题目: 负责对象? 电动机的作 用? 反应合键? 步伐主动负责体例 ? 依据时刻,历程,加工条件的蜕化编程,履行机构依据控 制器输出的电脉冲信号实行负责。 ? 步伐负责日常是属于数字负责,比方数控机床,化工反响 釜、加工流水线、准时灌概体例、音乐喷泉等。 准时主动化喷灌体例 温室立体栽培 化工反响釜 步伐主动负责体例 打印机,复印机依据确定的步伐实行作事。 采纳音信并储蓄,打印流程,出纸。 步伐主动负责体例 ? 当所有按设定的步伐按次履行时,能够以为是开环。 ? 当步伐中含有依照输入信号实行占定,拔取履行时能够认 为是闭环。 ? 步伐主动负责性质上也是计较机负责的一局限,计较机控 制有时指:能够收拾的情景愈加丰富,输入输出信号更众。 工业主动加工流水线 随动体例(伺服体例) ? Servo machanism ? 依据预先未知的秩序来负责被控量 ? 例:火炮跟踪体例 ? 雷达诱掖体例 ? 天文千里镜 ? Servomechanism, or servo, a device used to provide control of a desired operation through the use of feedback. 随动体例(伺服体例)——早期 伺服体例 ? 伺服体例的组织: ? 有板滞的 ? 电气的——伺服电机,百般负责电机 ? 微机负责的——伺服电机或负责器 勾结计较机,有了更众的伺服体例——机 器人也能够以为是一种。 其流程框图: 主动化体例的构成 给定 输入 过错 输出 负责器 放大合键 履行机构 受控对象 - 反应信号 反应合键 与人作比照: 检测装备?人的感想器官; 负责器?人的大脑; 履行机构?人的手脚。——驱动(driving device) 断定体例本能的最合头局限:负责器 主动化体例的构成 ? 给定输入——形成给定的输入信号(传感器sensor) ? 放大合键——放大负责器的输出信号,使之能负责履行器 ? 履行器——负责被控对象 ? 负责器——主动负责的主题局限,使体例按设定的负责规 律主动作事。 ? 反应合键——对体例的输出量实行衡量,并将它转换成反 馈信号 ? 比力合键——将给定的输入信号与反应信号实行比力,产 生偏差(校正)信号 ? 扰动——各个合键形成的偏差,扰乱信号 主动化体例的构成 各个合键采用的设置与技艺正在连续蜕化: ? 主动负责技艺的成长取决于每个阶段运用技艺所能到达的 水准; ? 早期的主动负责只可依托容易的板滞装备、气动机构、液 压传动装备等; ? 跟着电的发现,良众电气、电子元器件及设置接踵问世, 继电器、接触器、电阻、电容、电感、电位器、放大器等 连绵运用于主动负责体例,使负责本能取得晋升; ? 计较机技艺使主动化负责技艺更上一层楼。 ? 搜集技艺则使得大界限的工业负责搜集、无线遥控等成为 能够。 随动体例(伺服体例)——早期 主动化体例的构成 ? 上图所组成的负责装备只可完毕模仿负责,调换负责技巧 或负责参数就得改换相应的硬件,并且良众丰富一点的控 制技巧还无法完毕或完毕起来很清贫; ? 计较机的产生从基本上调换了主动负责的完毕体例,负责 技巧和负责参数正在计较机里只是一组步伐(称为“负责算 法”),批改很简单,并且无论负责算法容易照旧丰富, 都相通能够完毕,所以计较机正在负责范围急忙推论和普及; 计较机负责的主动化体例的构成器件先容 传感器 伺服电机 伺服电机可使负责速率,身分精度非凡正确,能够将电压信号转 化为转矩和转速以驱动负责对象。 伺服电机转子转速受输入信号负责,并能迅疾反响,正在主动负责 体例中,用作履行元件,且具有机电时刻常数小、线性度高、始动电 压等性情,可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速率 输出。 负责器 ? 常用的电气负责设置 互换接触器 PLC 单片机 单片机是正在一块芯片上集成了微收拾器、存储器 及接口电途等,正在计较机家族里体积最小、价值最 省钱、运用非凡遍及,一辆泛泛轿车里通常有几十 个到上百个单片机正在作事。 数字信号收拾器 ( Digital Signal Processor,简称“DSP” ) DSP的计较和收拾效力相当宏大,早期首要用 于信号收拾范围,价值也较腾贵,但跟着计较机技 术的成长,价值连续低落,因此近年来正在负责范围 的运用也越来越众 计较机负责体例的演变 第一阶段:聚集负责 用一台计较机同时负责众台呆板或设置,轮替收罗 反应音信,计较出所必要的负责量后轮替输出给每台呆板 或设置,属于“分时负责”,首要污点是牢靠性差。 反应信号 计较机 反应信号 负责信号 受控设置1 受控设置2 负责信号 … 受控设置N 第二阶段:单机负责 一台计较机只负责一台 呆板或设置,首要甜头是负责 危机小。这种体例正在这日也很 常睹,如冰箱、空调 、电饭煲 的负责等。 现正在用单片机负责。 计较机 反应信号 负责信号 受控设置 第三阶段:散开负责 对待众台互相联系的呆板或设置,每台呆板或设置 都寡少用一个数控装备来负责(单机负责体例),但与上 层的调和和管束计较机有音信交互,属于搜集化的负责系 统。 楷模例子有: 计较机集成创制体例 CIMS (Computer Integrated Manufacturing System) 集散负责体例 DCS (Distributed Control System) 现场总线负责体例 FCS (Fieldbus Control System) 一 种 网 络 化 的 现 场 总 线 控 制 系 统 主动负责和远间隔负责 ? 某工场的负责室 某工场负责室 某创制厂现场 远间隔负责 遥测体例的框图 远间隔负责 ? 遥测遥控体例框图 考虑题 ? 1.闭环的主动负责体例有哪几个根本合键,画出框图并说 明的感化。 ? 2.什么叫反应?什么叫负反应? ? 3.步伐负责体例的特质是什么? ? 4.随动体例(伺服体例)的特质是什么?


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