《轮机自动化》各章要点

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1、《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47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反馈控制系统

2、，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ΨΨ<0，为发散振荡过程；Ψ

3、=0，为等幅振荡过程；0<Ψ<1，为衰减振荡过程；Ψ=1，为非周期过程。Ψ越大，稳定性越好。若Ψ=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Ψ=0.75～0.9（亦即最佳衰减比为4：1～10：1）。（2）超调量σp47σp越小，稳定性越好，反之亦然。一般要求σp小于20%。（3）振荡次数NN一般以2～3次为宜。2、准确性（1）最大动态偏差emax；（2）静差ε3、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：Ψ、N、emax、ε、ts。改变给定值系统常用的品质指标：σp、N、ε、ts、tr、tp。二、控制对象的特性

4、（一）单容对象1、动态方程初始时刻（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：①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。②0.632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4

5、T的时间作为动态过程的时间。（3）纯迟延（传输迟延）τ。τ。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；47被控量的初始变化量和初始变化速度均为零。容积迟延τc：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τ=τ。+τc。τ。和τc都是有害的，故越小越好。（三）自平衡能力1、自平衡率ρ=1/K，ρ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

6、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τ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ΔP=0.07+(0.25－0.07)·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ΔP，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=kP·e输出和输入偏差成正比。特点：（1

7、）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在硬性的一一对应关系。2、比例带PB（比例度δ）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：PB↓→kP↑→比例作用↑→被控量的振荡加剧、稳定性变差（Ψ↓，σp↑，N↑），最大动态偏差emax↓、静差ε↓→动态过程时间ts↑（PB过大或过小