自动控制系统的基本组成和设备_Other_高等教育_教育区
“自动化入门”“自动化入门”南京大学工程管理学院周宪忠2020年5月19日，星期二南京大学工程管理学院控制与系统工程系1/25第5章基础自动控制系统的组件和设备5. 1信息获取元素-传感器5. 2信息传输设备-信号转换和传输网络5. 3信息处理设备-控制器5. 4信息应用设备-执行器5月19日， 2020年2月25日，星期二，南京大学工程管理学院控制与系统工程系2/25 5. 1信息获取组件-传感器自动控制系统的信息获取是通过测量实现的。什么是测量？定义：测量是将相同性质的标准数量与测量数量进行比较，并确定测量数量与标准数量的倍数。标准量称为单位量，测量结果称为测量量。 2020年5月19日，星期二，南京大学工程与管理学院控制与系统工程系3/25 5. 1信息采集组件传感器用于测量的是什么？在自动化系统中，实现测量任务的组件称为信息获取组件，主要是各种传感器。 2020年5月19日，星期二，南京大学工程与管理学院控制与系统工程系4/25 5. 1信息获取元素-传感器什么是传感器？关于传感器的定义，存在很多意见，通常分为广义和狭义。传感器的广义含义是“可以感测规定的测量值并根据特定规则将其转换为可用的输出信号的设备和设备”；和传感器的狭义意义的定义是“将物理量转换为电能的机电设备”。
传感器的英文传感器比中文传感器更生动！顾名思义，它是一种可以像人体器官一样感觉周围环境的设备。 2020年5月19日，星期二，南京大学工程与管理学院控制与系统工程系5/25 5. 1信息获取元素-传感器什么是传感器？ ϵͳ输入和输出传感器x（t）y（t）外置驱动器yd输入传感器x（t）输出y（t）yd具体来说，传感器是具有输入和输出的系统。图（a）显示了自激传感器系统，而图（b）显示了调制传感器系统。 2020年5月19日，星期二，南京大学工程与管理学院控制与系统工程系，南京大学6/25 5. 1信息采集元件-传感器传感器的组成被测敏感元件转换元件测量量辅助功率传感器通常由敏感元素和转换成分组成。其中，敏感元件是指传感器中可以直接感应的部分，转换元件是指传感器中可以将敏感元件的输出转换为适合于传输和测量的信号的部分。 2020年5月19日，星期二，南京大学工程与管理学院控制与系统工程系，7/25 5. 1信息获取组件-传感器的分类1）根据传感器测量的原理，传感器可以电容传感器和超声波传感器2）根据信号转换特性进行分类，传感器可以分为物理和结构类型。 3）根据敏感元件与被测物体之间的能量关系，可以将传感器分为能量转换型和能量控制型。
4）根据测量分类，即根据分类的目的，传感器可以分为三类：（1)根据传感器的转换原理，可以分为：物理，化学，生物传感器等；（2)根据传感器测量的性质，可分为：压力，加速度，气体浓度，离子浓度等；（3)根据传感器2020年5月19日，星期二南京大学工程管理学院控制与系统工程系，学院8/25 5. 1信息采集组件-传感器几种常见的传感器2020年5月19日，星期二，南京大学工程管理学院控制与系统工程系9/25 5. 1信息获取组件-传感器新车中主要传感器的分布2020年5月19日，星期二，连续汽车系南京大学工程与管理学院石油与系统工程10/25 5. 2传输网络自动控制系统中的信息传输设备-信号转换与信息传输自动控制系统的信息传输需要快速，可靠和准确性，但这些性能的保证会受到信息传输链路的影响。传输网络结构的不同决定了系统信息传输的特性和性能。自动控制系统符合它。信息传输的渠道和特征可以分为两类：“点对点控制系统”和“网络控制系统”。 2020年5月19日，星期二，南京大学工程管理学院控制与系统工程系11/25 5. 2信息传输设备-信号转换与传输网络点对点控制系统传统控制理论研究系统是主要是“点对点控制系统”，其结构如通用反馈控制系统的结构图所示，它认为系统中的信息是从一个元素到下一个元素。立即到达。可以认为传输没有时间延迟（时间延迟）。
2020年5月19日，星期二，南京大学工程与管理学院控制与系统工程系12/25 5. 2信息传输设备-信号转换与传输网络网络控制系统“网络控制系统”信息通过通信传输在通信网络中，信号传输相对复杂，例如传输延迟和数据包丢失。网络控制系统已广泛用于大规模工业过程控制和小型本地系统（例如航天器，轮船和新型高性能汽车等）；由于将通信网络引入到实际的控制系统中，因此系统的信号传输必须经过实时网络，这使得系统的分析和设计更加复杂。广义受控对象执行器受控对象传感器ca（k）通信网络sc（k）2020年5月19日，星期二u（k）z（k）控制器南京大学工程管理学院控制与系统工程系13/25 5. 2信息传输设备-信号转换和传输网络自动控制系统信息传输网络特性（1）实时性要求高（2）高可靠性，安全性要求高（3）确定性高））要求5月19日，星期二2020年，南京大学工程与管理学院控制与系统工程系14/25 5. 2信息传输设备-信号转换与传输网络控制网络任务控制网络，用于传输现场运行的各种信息远离现场的控制室，同时将生产现场设备的运行参数，状态和故障信息发送到控制室， lso向站点上的测量和控制现场设备发送各种控制，维护和配置命令。 ，起着在现场级控制设备之间提供数据连接和通信的作用。
同时，控制网络还必须在与操作终端和上级管理网络的数据连接和信息共享中发挥作用。近年来，随着Internet技术的发展，现场设备对网络浏览和参数的远程监控的要求已经开始提出。 2020年5月19日，星期二，南京大学工程与管理学院控制与系统工程系，15/25 5. 3信息处理设备-控制器控制器的作用控制器的作用是输出实际值与受控对象的参考输入（参数）进行比较以获得偏差，并根据偏差产生控制信号，以将偏差减小所需的范围。自动控制以这种方式生成控制信号，称为控制动作。简而言之自动测量设备，控制器是指基于控制算法在控制系统中做出决策的设备。在自动控制系统中，控制器是其核心，控制系统设计的主要任务是设计合适的控制器以达到控制目的。 2020年5月19日，星期二，南京大学工程与管理学院控制与系统工程系，16/25 5. 3信息处理设备-控制器控制器的分类，如果根据控制器使用的控制方法进行分类，主要包括：PID控制器（当前在工程中最常用的模拟控制器），智能控制器，模糊控制器，专家系统控制器，神经网络控制器等。在这里，控制器的分类是一个发展中的概念。随着控制方法的迅速发展，新的控制器将继续出现。 2020年5月19日，星期二，南京大学工程与管理学院控制与系统工程系，17/25 5. 4信息应用设备-执行器的作用执行器是控制系统中的动力组件，是对象对于直接驱动装置，控制器的指令通常由执行器来实现，执行器的驱动输出取决于控制器的控制功能。
从信息传输和处理的角度来看，执行器是信息处理的立足点。它是信息流向能量流和物质流的转换设备。执行器可以实现信息的应用，并将控制信号转换为控制所需的能量或材料的数量，以根据需要进行更改。 2020年5月19日，星期二，南京大学工程与管理学院控制与系统工程系，南京大学18/25 5. 4信息应用设备-执行器常用的工业执行器电磁铁和电磁继电器2020年5月19日，星期二南京大学管理学院工程与控制系统工程系19/25 5. 4信息应用设备-常用的执行器，工业执行器变压器，2020年5月19日，星期二，南京大学工程管理学院，控制与系统工程系20/25 5. 4信息应用设备-执行器常用的工业执行器直流电动机2020年5月19日，星期二，南京大学工程管理学院控制与系统工程系21/25 5. 4信息应用设备-执行器常用的工业执行器交流电动机2020年5月19日，星期二，学校控制与系统工程系南京大学工程与管理学院22/25 5. 4信息应用设备-致动器常用工业致动器步进电机电源工作机构脉冲发生器脉冲分配放大器2020年5月19日，星期二南京大学工程管理系23/25本章总结了具有反馈结构的自动控制系统。它的本质是信息处理和控制，其功能必须通过一系列基本组件和设备来完成。要完成，最关键的基本组件和设备是传感器，控制器和执行器。
自动控制系统的信息获取主要通过感测各种传感器来实现。在复杂的控制系统中，通常会有多个具有不同特性的传感器。因此，学习和掌握不同传感器的原理和特性以完成自动控制系统的设计非常重要。控制器是整个自动控制系统的“大脑”，也是整个控制系统的核心。控制器的组成将根据控制要求和设计要求而变化。复杂的智能控制器需要由单片微计算机（一种微计算机）组成，该单片机不仅包括硬件，还包括包含复杂控制算法的软件。执行器是控制系统中一系列动作和驱动组件的总称。其主要功能是执行控制器的控制指令，并将控制信号转换为所需能量或物料，以使受控量根据需要进行更改。 2020年5月19日，星期二，南京大学工程管理学院控制与系统工程系24/25本章中的作业P137 T1，T2，T3，T7自动测量设备，T8 2020年5月19日，星期二南京大学工程管理学院，25/25
