控制仪表及装置运算器和执行器教学ppt

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1、控制仪表及装置第三章运算器和执行器第一节运算器一、乘除器二、开方器第二节执行器一、电动执行机构二、气动执行机构三、阀门定位器四、调节机构五、执行器的选型运算器接受来自变送器或转换器的统一标准信号，可对一个或几个输入信号进行加、减、乘、除、开方、平方等多种运算，以实现各种算法，满足自动检测和控制系统的要求。本章介绍两种典型的运算器：乘除器和开方器第一节运算器（一）概述一、乘除器可对两个或三个1～5V的直流电压信号进行四种运算,结果以1～5V直流电压或4～20mA直流电流输出。乘除运算关系式为：U0=N(Ui1–1)(Ui2+K2)Ui3+K3+1式中：Ui1、Ui2、U

2、i3—乘除器的输入信号；U0—乘除器的输出信号；N—运算系数；K2、K3—可调偏置电压。另可实现乘后开方、乘法和除法三种运算。对于单向矩形脉冲（图3-1），其直流分量为：矩形脉冲周期矩形脉冲幅值矩形脉冲宽度直流分量UmTt0tpU图3-1单向矩形脉冲乘法运算的实现方法滤波取直流分量，完成乘法运算控制矩形脉冲的宽度（调宽）控制矩形脉冲的幅值（调高）调宽电路k1滤波电路调高电路k2x1sUDx2M图3-2简单乘法电路方框图x2滤波电路调高电路k2调宽电路k1SUDM1放大器Kx3调高电路k3滤波电路xfM2－x1图3-3乘除器构成方框图乘除器的构成原理－负反馈x2滤波电

3、路调高电路k2调宽电路k1SUDM1放大器Kx3调高电路k3滤波电路xfM2－x1输入电路1N1乘法电路1比较器比例放大电路N0输出电路输入电路2N2附加偏置电路1乘法电路2附加偏置电路2输入电路3N3Ui1Ui2Ui3Uo3+－UfSU22Uo2UoU11U31U21U23图3-4乘除器方框图自激振荡时间分割器U22＝U11U21/U31（二）工作原理U11UFUT+－IC1R3C1R1R2R4C2Ui1－+U’B=UB－0.5VUB=10V图3-5输入电路（三）线路分析输入电路UFUTR26R27Ui2++IC5U02UB1VR29C19R28R32VZ1R5

4、2R53C20R30**8765R31附加偏置电路13141516R36R33R34R35VBV21Vo2R55R54W6MNP*Vp2-C22+-IC6（a）原理电路自激振荡时间分割器（b）等效电路U11UfU22U21K1K3K4U31R9R6C12C5C7K2abcd+-IC2Q当U11≥Uf+h→Q为正→K1、K3通→K2、K4断→U31通过R6向C7充电→Uf增加→直至Uf>U11→IC2翻转→Q为负→K1、K3断→K2、K4通→C7通过R6放电→Uf降低→直至Uf

5、+－IC3U23R10R11R12RP1将U23转换成整流输出信号Uo和Io输出电路VT5874524vVD3R18R15R16R14C14R13U23UBUp=9vR17–41U+IC4开方器对1～5V直流电压信号进行开方运算,结果以1～5V直流电压或4～20mA直流电流输出，运算关系为：（一）概述二、开方器开方器在节流装置流量测量中的应用差压变送器节流装置开方器指示记录仪比例积算器控制器瞬时流量累计流量qPxy开方运算的实现通过改变乘除器信号线的连接方式来实现开方运算或对乘除器线路作适当改进，也可采用折线逼近和应用霍尔元件等方法来实现。小信号切除2y=Kdydx

6、=由可得xKx可见，x很小时,动态放大系数很大，x稍有波动，就会引起输出y的很大变化，造成开方器在小信号输入时的较大运算误差。所以,在信号小于输入满量程的1%时，应将输出信号切除。UiUo输入电路1N1乘法电路1K2比较器乘法电路2K3+－UfSU22U21比例放大电路N2小信号切除电路输出电路N0U23U23开方运算部分U11图3-13开方器方框图（二）工作原理振荡条件：U23U21（4.5V）U11自激振荡时间分割器的起振条件实际的切除值可通过UL来调整小信号切除电路开方器的输入输出特性执行器的构成：执行机构－产生推力或位移的装置。调节机构－直接改变能量或物料输

7、送量的装置，通常称为控制阀或调节阀。执行器的分类：气动、电动和液动第二节执行器一、电动执行机构电动执行机构有角行程和直行程两种，是以两相交流电机为动力的位置伺服机构，它将输入的直流电流信号线性地转换成位移量。（一）基本结构和工作原理伺服放大器位置发送器伺服电机操作器减速器阀位指示放大器执行机构4～20mAIiIfθ电动执行机构方框图0~90O（二）伺服放大器组成：信号隔离器、综合放大电路、触发电路、固态继电器等。信号隔离器采用光电隔离电路，实现信号隔离和电流—电压转换。综合放大和触发电路见图。作用是将伺服放大器输出的电功率转换成机械转矩，并且当伺服放