轮机自动化知识点

1轮机自动化知识点一．反馈控制系统的基本概念1．反馈控制系统的组成，要求画出组成框图，能够描述系统的工作过程扰动d比较器repq被控量+-yz2．自动控制系统的典型输入信号阶跃形式、线性形式、脉冲形式、正弦形式其中阶跃形式是最严重的扰动。3．反馈控制系统动态过程的品质指标有哪些方面？各包括哪些指标？各种指标的含义？稳定性指标：衰减率φ：是指在衰减震荡中，第一个波峰的峰值A=emax减去第二个同相波峰峰值B除以第一个波峰峰值A，即φ=（A-B）/A震荡次数N：是指在衰减震荡中，被控量震荡的次数超调量σp：是指在衰减震荡中，第一个波峰ymax减去新稳态值y（∞）与新稳态值之比的百分数准确性指标：最大动态偏差emax：是指在衰减震荡中第一个波峰的峰值。静态偏差ε：是指动态过程结束后，被控量新稳定值与给定值之间的差值快速型指标：上升时间tr：是指在衰减震荡中，被控量从初始平衡状态第一次到达新稳态值y（∞）所需的时间峰值时间tp：是指在衰减震荡中，被控量从初始状态到达第一个波峰所需要的时间过渡时间ts：是指被控量从受到扰动开始到被控量重新稳定下来所需的时间穿越次数：振荡周期：二．控制器作用规律1．调节器的种类及其作用规律表达式。各种调节规律的开环阶跃响应特性（输出曲线形状）双位是调节器:比例调节器（P）：P（t）=K·e（t）比例积分调节器（PI）：P（t）=K﹝e（t）+Ti1∫e（t）dt﹞比例微分调节器（PD）：P（t）=K〔e（t）+Tddttde)(〕比例积分微分调节器（PID）：P（t）=K﹝e（t）+Ti1∫e（t）dt+Tddttde)(﹞给定单元控制单元执行单元控制对象测量单元2eeptptε2KeKeKetTit比例调节器输出特性比例积分调节器输出特性eepttptt比例微分调节器输出特性比例积分微分调节器输出特性2．正、负反馈的含义及其强弱对调节器参数（PB、Ti、Td）的影响正反馈：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减小正反馈可以增大调节器的放大倍数，负反馈用来提高自动调节系统(或调节器)的稳定性。调节器一般都采用负反馈来调节调节器的品质，以提高调节的稳定性。3．比例系数、比例带和积分时间的含义，理解比例系数、比例带、积分时间和微分时间的大小对相应作用强度的影响比例系数K：是指系统输入量P（t）与输出量e（t）的比值，即K=P（t）/e（t）比例带PB：是指调节器的相对输入量与相对输出量之比的百分数，即PB=积分时间Ti：是指比例带大小比例系数小大衰减率大小稳定性好差稳态偏差大小上升时间大小振荡周期大小积分时间小大积分作用强弱稳定程度低高短期偏差小大上升时间短长振荡周期小大4．比例控制存在静态偏差的原因；积分作用消除静态偏差的原理；微分作用超前控制的原理比例控制存在静态偏差的原因：P.17调节器的开度是与偏差成硬性的一一对应关系，比例控制系统正是靠静态偏差来适应不同负荷的要求。积分作用消除静态偏差的原理：P.19积分作用的输出是与被控量的偏差值随时间的积累成比例，只要存在静态偏差，偏差3随时间的积累就不能停止，调节器的输出就有变化，直到偏差等于零，这是积累才停止，调节器的开度才能稳定在某一值上而不变化。微分作用超前控制的原理：P.21调节阀的开度的变化与偏差的变化速度成de/dt比例。微分作用能预示扰动量的大小。当扰动很大时，他能超前于当前的偏差，提前改变调节阀的开度，因此微分作用有超前控制的能力，能及时客服扰动，使被控量不会出现较大的偏差。5．比例、比例积分、比例积分微分气动调节器的工作原理及其参数的调整方法P.74~77常用工程整定方法：（1）经验法：经验法又称现场凑试法，它根据经验总结出来的整定参数范围先确定一个调节器的参数值PB和Ti,通过改变给定值对系统施加一个扰动，现场观察判断动态过程曲线形状。若曲线不够理想，可改变PB或Ti，再观察动态过程曲线，经反复凑试直到控制系统符合动态过程品质要求为止，这时的PB和Ti就是最佳值。经验法参数表被控量控制对象特点及PID使用要点PB（%）Ti（min）Td（min）流量对象T较小，PB应大，Ti要小，不用微分40--1000.1--1温度对象T较大，PB应小，Ti要大，需用微分20—603—100.5--3压力对象T和τ都不大，较小，不用微分30—700.4--3液位在允许有静差时，不用积分、微分20--80（2）衰减曲线法衰减曲线法是以衰减比为4：1的衰减震荡过程作为整定要求的。它先用纯比例作用进行整定，然后再加积分和微分作用。其整定步骤是：在闭环系统中，先切除积分和微分作用（即把微分旋钮置于最小值、积分旋钮置于最大值），然后将比例带置于较大值，在系统达到稳定状态后，逐渐减小PB，每减小依次PB后观察在施加阶跃信号时的动态过程曲线，直到出现4：1的衰减震荡过程为止，记下此时的比例带PBs和振荡周期Ts。再按下表给出的经验公式进行计算，求出不同控制作用时的PB、Ti和Td。使系统投入运行后再根据曲线对整定的参数进行适当的微调。衰减曲线法经验公式表控制规律PB（%）Ti（min）Td（min）PPBsPI1.2PBs0.5TsPID0.8PBs0.3Ts0.1Ts（3）临界比例带法临界比例带法又称临街振荡法或稳定边界法。其整定步骤是：在闭环系统中，先切除调节器的积分和微分作用，然后将比例带置于较大值，在系统达到稳定状态后，逐渐减小PB，每减小依次PB后观察在施加阶跃信号时的动态过程曲线，直到出现等幅震荡过程为止，记下此时的比例带（临界比例带法）PBk和振荡周期Tk。再按下表给出的经验公式进行计算，求出不同控制作用时的PB、Ti和Td。使系统投入运行后再根据曲线对整定的参数进行适当的微调。临界比例带法经验公式表控制规律PB（%）Ti（min）Td（min）P2PBkPI2.2PBk0.85TkPID1.7PBk0.5Tk0.125Tk4在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。参数整定找最佳，从小到大顺序查先是比例后积分，最后再把微分加曲线振荡很频繁，比例度盘要放大曲线漂浮绕大弯，比例度盘往小扳曲线偏离回复慢，积分时间往下降曲线波动周期长，积分时间再加长曲线振荡频率快，先把微分降下来动差大来波动慢。微分时间应加长理想曲线两个波，前高后低4比1一看二调多分析，调节质量不会低6．调节器的正作用与反作用的概念正作用：若输入信号是从膜片上部进入，当输入信号增加时阀杆下移，这种形式成为正作用式。反作用：若输入信号是从膜片下部进入，当输入信号增加时阀杆上移，这种形式成为反作用式。三．传感器和变送器1．船舶机舱常用传感器的种类温度传感器：热电阻式、热敏电阻式、热电偶式压力传感器：电阻式、电磁感应式、金属应变片式液位传感器：浮子式、静压式、电极式、电阻式、电容式、超声波式流量传感器：容积式、电磁式、压差式转速传感器：测速发电机、磁脉冲式扭矩传感器：相位差式2．温度传感器的种类热电阻式、热敏电阻式、热电偶式3．热电阻温度传感器的接线问题在实际系统中，为减小误差往往把“两线制”接法改接为“三线制”6．电动差压变送器和气动差压变送器的标准输出信号气动：0.02~0.1Mpa电动：4~20mA7．气动差压变送器零点和量程的调整及量程迁移的原理和方法5通过调整调零弹簧的（迁移弹簧）的拉力，来改变喷嘴和挡板之间的初始开度，直到P出=0.02MPa。沿主杠杆上下移动反馈波纹管的位置。上移反馈波纹管，l2增大，K单减小，则量程增大；下移反馈波纹管，l2减小，K单增大，量程减小。4．热电偶传感器要进行冷端的原因及冷端补充方法原因：为了消除冷端温度变化对测量精度的影响方法：补偿电桥法-----在电桥中接入铜丝绕制的补偿电阻Rcu，其电阻值随温度的升高而增大。温度补偿电桥的输出为Uab与热电偶输出的热电势e串联，这时热电偶传感器的输出电压Uo=e-Uba5．磁脉冲传感器的转速检测原理及转向判断原理磁头产生脉冲信号的频率与转速成比例，在主机的主轴或凸轮轴上装一个齿轮，把磁头对准齿顶固定，磁头与齿顶保持一个较小的间隙。当齿轮转动时，磁头将交替对准齿顶和齿槽，即可输出脉冲信号。从而在磁头的感应线圈内产生感应电动势，电动势大小与转速成比例。实际中用用电动势的变化频率来表示转速，f=ZN/60(Hz)。为了检测主机转向，需要装两个磁脉冲传感器，且它们之间在相位上要相差1/4或3/4个周期。这两个磁头所获得的脉冲信号经整形放大后，分别送往D触发器的D端和时钟脉冲CP端，由触发器输出端Q和Q端的形状来表示主机的转向。其原理如下图，当齿轮如图正车方向转动时，D触发器的D端的正脉冲总比CP端超前1/4或3/4个周期，即CP端来正脉冲时，D端总是“1”信号，故触发器Q端保持1信号，Q端为0.表示主机在正车方向运行；当主机在倒车方向运行时，D触发器的CP端的正脉冲总比D端超前1/4或3/4个周期，即CP端来正脉冲时，D端必是“0”信号，故触发器Q端保持0信号，Q端保持1信号，表示主机在倒车方向运行。8．采用差压变送器（电动或气动）对锅炉水位进行测量的原理及调整方法可以采用对差压变送器负迁移的方法来测量锅炉水位。把把参考水位管接到变送器的正压室，测量水管接到负压室变送器的输出与锅炉水位变化方向一致，对变送器进行负迁移，如水位最大变化范围是600mm水柱，那么就把变送器零点从△p=0迁移到△p=—600mm，输入信号是—600mm时，输出为0.02MPa，输入信号是0时，输出为0.1MPa。四．执行机构1．执行机构在反馈控制系统中的作用6执行机构的输入量是调节机构的输出控制信号，执行机构的输出量是阀的开度。调节机构的控制信号经执行机构直接改变调节阀的开度，从而可以改变流入被控对象的物质或能量流量，使之符合控制对象的负荷要求，被控量会逐渐回到给定值或给定值附近，系统将达到一个新的平衡。2．气动调节阀中阀门定位器的作用把调节器输出的控制信号进一步扩大，以更大的推力作用在气动调节阀上。当阀杆移动时，通过负反馈作用实现阀芯的精确定位。因此，加阀门定位器能加快气动调节阀的动作速度，减小系统的传输延迟。3．阀门定位器的定位原理调节器输出的控制信号送入阀门定位器的波纹管，若控制信号增大，杠杆绕支点逆时针转动，挡板靠近上喷嘴，背压增高，经功率放大器放大后使P出1增大。同时挡板离开下喷嘴背压降低，经功率放大器使P出2降低。这时气缸中的活塞在压差的作用下向下移动，关小调节阀的开度。在活塞连同活塞杆下移时，将拉动反馈弹簧，使杠杆绕支点顺时针转动。当反馈弹簧对杠杆产生的反馈力矩与波纹管对杠杆产生的输入力矩相平衡时，调节阀就稳定在一个新的开度上，所以阀门定位器是按力矩平衡原理工作的。4．气动调节阀关于气开式和气关式的概念气开式：没有输入信号时，调节阀处于全关状态；当输入信号增大时，调节阀的开度增大气关式：没有输入信号时，调节阀处于全开状态；当输入信号增大时，调节阀的开度减小5．根据控制任务和调节器的作用形式正确判断气动调节阀的类型燃油黏度调节：正作用调节器与气开式调节阀配合；反作用调节器与气关式调节阀配合，以此类型为主五．柴油机气缸冷却水温度自动控制系统1．MR—Ⅱ系统测量电路板MRB的作用MRB是输入和指示电路板。输入电路的作用是，将其刚冷却水温度的测量值与给定值比较，输出一个偏差值信号ε；指示电路的作用是显示冷却水温度的测量值和给定值。2．MR—Ⅱ系统测量电路的零点和量程的调整方法对温度表G可进行调量程和调零。W2是调零电位器，在表头G调零前要把UA调准，即冷却水温度为零度时，UA=3.5V。这时可在TU2的同相端加一个3.5V的电位信号，观察表头温度是否为零，如果不是零，通过电位器W2进行调整。若G大于零，则减小其阻值。即通过改变T1发射极电位，也就是TU2的反馈强度来实现的；调量程是通过调整电位器W3来实现的。在TU2的同相端加一个1.48V的电位信号，观察温度表读数是否为100℃。如果低于100℃，这时要减小W3的阻值，即减小其限流作用，使T