自动控制系统中常见比值控制系统
将多种流体按比例混合时，使用比值控制系统（Ratio Control）。比值运算的例子请参照流量的比值运算示例。
自动控制原理选择题（48学时） 1．开环控制方式是按 进行控制的，反馈控制方式是按 进行控制的。 （A ）偏差；给定量 （B ）给定量；偏差 （C ）给定量；扰动 （D ）扰动；给定量 （ B ） 2．自动控制系统的 是系统正常工作的先决条件。 （A ）稳定性 （B ）动态特性 （C ）稳态特性 （D ）精确度 （ A ） 3．系统的微分方程为 222 )()(5)(dt t r d t t r t c ++=,则系统属于 。 （A ）离散系统 （B ）线性定常系统 （C ）线性时变系统 （D ）非线性系统 （ D ） 4．系统的微分方程为)()(8)(6)(3)(2233t r t c dt t dc dt t c d dt t c d =+++,则系统属于 。 （A ）离散系统 （B ）线性定常系统 （C ）线性时变系统 （D ）非线性系统 （ B ） 5．系统的微分方程为()()()()3dc t dr t t c t r t dt dt +=+,则系统属于 。 （A ）离散系统 （B ）线性定常系统 （C ）线性时变系统 （D ）非线性系统 （ C ） 6．系统的微分方程为()()cos 5c t r t t ω=+,则系统属于 。 （A ）离散系统 （B ）线性定常系统 （C ）线性时变系统 （D ）非线性系统 （ D ） 7．系统的微分方程为 ττd r dt t dr t r t c t ?∞-++=)(5)(6 )(3)(,则系统属于 。 （A ）离散系统 （B ）线性定常系统 （C ）线性时变系统 （D ）非线性系统 （ B ） 8．系统的微分方程为 )()(2t r t c =,则系统属于 。 （A ）离散系统 （B ）线性定常系统 （C ）线性时变系统 （D ）非线性系统 （ ） 9. 设某系统的传递函数为：,1 2186)()()(2+++==s s s s R s C s G 则单位阶跃响应的模态有： （A ）t t e e 2,-- （B ）t t te e --, （C ）t e t sin - （D ）t t te e 2,-- （ ） 10. 设某系统的传递函数为：,2 2186)()()(2+++==s s s s R s C s G 则单位阶跃响应的模态有：
综采工作面自动化系统技术方案 北京天地玛珂电液控制系统有限公司
二零零五年一月
目录 0. 公司介绍 (01) 1. 系统目标 (02) 工作面生产自动化 .......................................... .... ..... 在线监测工作面状态 .............................................. 2. 控制系统结构方 案 (04) 系统网络结构…… 控制网络技术指标 监控子系统……… 3. 系统功能及其实现......................................................... .. (09) 工作面顺槽控制功能……………………………………….. ….……… . … 工作面设备监测控制功能………………………………………………………… 监测内容显示……………………………………………………………………… 控制系统软件功能…………………………………. ………… . …………… 4?系统监测控制数据点........ .?… .............. . ....... . ... 16
0. 公司介绍 北京天地玛珂电液控制系统有限公司是天地科技股份有限公司与德国Marco 系统分析与开发有限公司合资经营的以液压支架电液控制系统的研究开发、生产、销售和相关技术服务为主业的专业自动化公司。 天地科技是煤炭科学研究总院以其部分优良资产为基础发起成立并控股的上市公司，具有四十多年专业从事煤炭科技研发工作的基础、经验、技术储备和人才优势；德国Marco 公司（总部在德国慕尼黑）是专门从事液压支架电液控制系统研发和生产经营的高科技专业公司，具有20多年的历史，是国际市场 3 大液压支架电液控制系统供应商之一，在德国占有80%以上的市场份额，技术水平处于国际领先地位。 天玛公司于2001年7 月注册成立，获得了“高新技术企业证书” ，并通过了 ISO9001：2000 版的质量体系认证。公司位于煤炭科学研究总院内，设有市场部、研发部、生产部、综合部、备件库和维修服务中心。公司现有员工40 多人，其中博士 2 人、硕士9 人、大学本科12 人，这些技术人员具有长期进行煤矿电子自动化、液压技术研究的专业基础和开发经验。 公司装备了进口数控双主轴切削中心、全套进口的专用电缆加工设备和各种机床，具有良好的生产高技术产品的条件。公司拥有装备了高精度“标准源” 、逻辑分析仪、记忆示波器、开发系统等上百台仪器仪表的电气开发实验室和装备了三台乳化液泵、两台液压支架和液压试验台等的液压系统研究试验室，具有科学、规范、完善的检测手段和极好的研究开发、试验条件。 公司的主导产品PM31型液压支架电液控制系统在引进德国Marco公司的成熟技术的基础上，结合我国煤矿的技术条件进行了改进提高，通过采取关键部件引进、逐步提高国产化率、按中国的法规通过“煤安标志”检验（已取得证书）并由中方技术人员进行系统设计配套、技术支持和售后服务等措施，在保证产品质量和服务水平的前提下，最大程度地降低了系统的价格，使得该系统适合在我国的煤矿推广应用。目前，该系统已经有 3 个工作面分别成功应用于兖州矿业集团和开滦矿业集团。 公司还有KS2液压支架快速移架系统、KGJ-B型综采工作面综合监测系统、手动液压支架操作系统、综采工作面喷雾系统等相关技术和产品。 公司将以提供产品、系统设计、设备配套、技术支持、售后服务和工程承包等多种方式，坚持“精益求精，供电液控制系统精品；优质服务，树煤炭行业一流品牌”的质量方针，竭诚为我国煤矿用户服务。
1、为什么说转矩控制是运动控制的根本？试用负载特性曲线比较恒转矩、恒功率和风 机、泵类负载的区别。 2、简]述直流PWM 变换器-电动机系统（直流斩波器）原理（画图说明）？ 3、试述晶闸管触发整流器为何有失控时间？频率为50Hz 情况下，三相半波整流器的平 均失控时间是多少？ 4、对于恒转矩负载，为什么调压调速的调速范围不大？电动机机械特性越软，调速范 围越大吗？ 1、某调速系统，min /1500max 0r n =，min /150min 0r n =，额定负载时的速降min /15r n N =?，若不同转速下额定速降不变，则系统能达到的调速范围是多少？系统允许的静差率是多少？ 2、某闭环系统开环放大倍数是15时，额定负载下的速降是8r/min ；如果开环放大倍数是30时，速降是多少？同样静差率下，调速范围扩大多少？ 3、有一V-M 系统，电动机参数：额定功率2.2kW ，额定电压220V ，额定电流12.5A ，额定转速为1500r/min ，电枢电阻1.2Ω，整流装置内阻1.5Ω，触发整流环节放大倍数为35，要求系统满足调速范围D=20，静差率小于10%。若采用转速负反馈闭环系统，若主电路电感L=50mH ，系统的转动惯量1.6N.m 2，整流采用三相半波，试判断系统是否稳定？如要稳定，闭环系统的开环放大系数应调整为多少？ 4、旋转编码器光栅数为1024，倍频系数为4，高频时钟脉冲频率1MHz ，旋转编码器输出脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16位计数器，M 法和T 法测速时间均为0/01s ，求转速为1500r/min 和150r/min 时的测速分辨率和误差率最大值。 一个转速、电流双闭环调速系统。 已知：1）电动机：kW P N 555=，V U N 750=，A I N 760=，min /375r n N =，电动势系数r V C e min/82.1?=； 2）主回路总电阻Ω=14.0R ，允许电流过载倍数5.1=λ，触发整流环节放大倍数75=S K ，整流装置为三相桥式； 3）电磁时间常数s T l 031.0=，机电时间常数s T m 112.0=，电流反馈滤波时间常数s T oi 002.0=，转速反馈滤波时间常数s T on 02.0=，
快思聪灯光控制系统 设计方案
一、系统概述 现代化的建筑对照明的要求越来越高，不仅要求提供舒适、绿色的光照，同 时不同的场合需要不同的照明环境。 传统的照明控制一般采用开关手动控制，对于上述要求很难实现，而且线路十分复杂，操作非常繁琐。随着用户要求的提高和技术的进步，传统的照明控制由于许多问题无法解决而逐步被智能照明控制取代，这已成为一种趋势。 快思聪以其绝佳的地理环境位置、一流的软硬件设施、高档的服务吸引五湖四海的贵宾、商务人士。快思聪按照二十一世纪商务快思聪标准，不仅在建筑结构、配套设施、装潢布局达到国内领先水平，同时在设备控制、计算机网络通讯、智能灯光控制、现代化商务快思聪管理达到国际水准。为了满足快思聪内大堂、会客厅、贵宾餐厅、酒吧、走廊等不同使用功能区域对照明环境的需求，营造特殊的灯光环境气氛，使各区域使用功能发挥的淋漓尽致，拟采用智能照明控制系统。 因此，我司凭借以往的工程经验，设计采用智能照明控制系统，对不同区域、不同使用功能的照明通过智能化照明控制系统营造有层次、变化的灯光环境、美化生活；减少人力工作疏忽，节约能源和人力资源；降低人力工作强度，增强控制的灵活性和可靠性。 二、设计依据 ●《民用电气设计规范》 JGJ/T16－92 ●《建筑电气安装工程质量检验评定标准》 GYJ1253－88 ●《民用建筑照明标准规范》 GBJ133－90 ●《智能建筑评估标准》 DG/TJ08－602－2001 J10105－2001 ●强电厂家提供灯光控制图纸 三、设计目的 通过智能化照明控制，给快思聪各功能区域以焕然一新的风格！ 智能化照明控制技术是计算机技术、通讯技术、控制技术相结合、相渗透的 产物，是现代高新技术的结晶。与以往的照明控制相比，它从人工控制、单机控制过渡到整体性控制，从普通开关过渡到智能化开关，其最突出的特点是能够预置场景的变化，不同的照明回路强度组合形成不同的“场景”，场景可预置并存储在控制器里，调用时只需按一键就能选择场景和通过预设的程序自动变换场景（可按时顺序、时间、事件等），操作十分方便。就像人们通常在舞台上看到变化的灯光环境一样，在日常生活和工作的空间中营造有层
我国首个煤矿综采无人工作面自动化系统研制成功（图） 文字说明 山西科达自控工程技术有限公司成立于2000年11月，是一家提供煤矿自动化系统整体解决方案、煤矿大型关键设备自动化控制装置及物业式自动化专业服务的高新技术企业主要服务行业有：煤矿自动化和城市公共设施自动化（市政自动化）。 煤矿自动化方面，科达自控一贯以煤矿安全为己任，致力于打造“三无”煤矿为我公司奋斗的目标，“三无”煤矿即煤矿生产无人值守、矿井无线全覆盖、无重大人员伤亡事故。我们认为要彻底改变我国煤矿安全事故频发的状况，除了在政策上加强煤炭资源整合的力度，为煤矿生产创造一个良好的政策环境以外，在煤矿生产方面，实施以无人值守和全矿井无线全覆盖网络系统为核心的技术改造，才能从根本上实现煤矿无人员伤亡重大事故。煤炭作为我国主要能源，它的规模化、集约化生产决定了其对大型设备的依赖较强，其中煤矿生产中的关键设备的自动化水平很大程度上决定了矿山生产的总体效率和安全水平。本公司生产的煤矿井下无人值守提升机自动控制系统、无人值
守大型皮带输送机控制系统、无人值守矿井主扇智能节能控制系统及无人值守矿井水情预警系统等产品都是公司独立研制成功并推向市场，在国内具有领先的技术水平，上述产品已成功应用于“西山煤电”、“晋城煤业”、“潞安环能”、“大同煤业”、“中煤平朔煤业”等大型煤炭企业，并取得良好效果。随着节能减排和数字矿山概念的不断推进，这些产品必将成为市场上的主流产品。本公司除提供上述采掘、运输、提升、排水等煤矿关键设备的单机控制系统之外，还提供全矿井综合自动化平台。 我国大中型煤矿在煤矿生产的大部分关键环节实现了自动化的改造，但是在设备最多，难度最大的采煤环节还是一个空白，采煤环节必须在现场进行人工操作。由我公司研发并负责技术总承包的国内首个煤矿综采无人工作面已在晋煤集团古书院矿运行。该系统负责对200多台设备的进行集中控制，代表了采煤控制的世界先进水平。无人工作面的主要特点如下： 1、在顺槽控制中心，实现工作面的控制υ 2、采煤机自动记忆切割υ 3、液压支架自动定位，推移υ 4、三机自动联动υ 5、皮带系统及泵站的自动控制υ 6、视频监视自动跟踪υ 相关资料：煤矿综采工作面由机械化向自动化的飞跃-----综采无人工作面整体构想与实现 山西科达自控董事长付国军 煤矿是国民经济必不可少的基础性行业，然而它在民众的心目中却是一个管理混乱、技术落后、事故频发的代名词。与国外发达国家的煤矿相比，百万吨死亡率要高出很多。一些重大的恶性事故在国际上极大的破坏了国家形象，也影响了我党的执政能力。提高煤矿的安全水平，减少人员伤亡一直是国家政府，尤其是煤炭大省领导不断努力的大事。我认为一方面要求行业相关领导提高认识水平，加大
绪论 随着社会经济和科学技术的发展，人类社会的进步越来越依赖于资源的开发与利用，然而与日俱增的能源需求和有限的资源数量形成了巨大的矛盾,能源短缺问题日益突出，成为一个国家经济发展的“瓶颈”。在寻找替代品、提高能源利用率和节约能源等几种缓解能源危机的途径中，节能无疑是符合可持续发展要求。英国城市大型彻夜灯光照明现象很少见，无论公司和政府部门，都没有虚浮华丽的所谓“照明工程”[14]。夜晚漫步在伦敦街头，看不到大面积光华淌泻与楼体通明的景观，所有照明都基本以不影响人们的正常生活节奏为准。许多店铺橱窗的灯光在打烊后会全部关闭，有些店铺还采用定时关灯装置。在政府住宅楼和公寓楼内，楼道里的公用灯也大多采用自动断电装置。作为提高能源使用效率最重要的途径之一，德国政府努力推动能源公司实施“供热供电结合”，鼓励能源公司将发电的余热尽可能用于供暖。2002年，德国颁布了促进“供热供电结合”的法规，根据这一法规，政府向实施该措施的能源公司，尤其是小型能源公司提供补助，帮助他们置办相应设备。中国城市每年用于公共照明的能源支出高达280多亿，节能空间巨大。其中路灯照明能耗占30%以上。发展城市道路照明的同时，路灯以供街道照明以外，还大力兴建了不少景观照明工程，美化城市的夜景，但同时也带来了能耗的极大浪费。据统计2005年，我国全社会的总用电量约为24000亿kW〃h，照明用电量约为3000亿kW〃h，且每年以13%～14%的速度递增，预计到2010年，照明用电量将超过5000亿kW〃h，新增照明用电2000亿kW〃h[1]。对高等院校，据测算，其照明耗电占本单位所有耗电的40%左右，可见在保证照明质量的前提下，对教室灯光进行自动控制，其节能效益和经济效益都是相当可观的[10]。目前对灯光的智能控制，国内外已经开始采用，但
水泵自动化控制系统使用说明书 一、························概述 乌兰木伦水泵自动化控制系统是由常州自动化研究所针对乌兰木伦矿井下排水系统的实际情况设计的自动控制系统。通过该系统可实现对水泵的开停、主排水管路的流量、水泵排水管的压力、水仓的水位等信号的实时监测，并能通过该系统实现三台主水泵的自动、手动控制并和KJ95监控系统的联网运行，实现地面监控。 基本参数： 水泵： 200D43*3 3台（无真空泵） 扬程120米流量288米3/小时 主排水管路直径 200mm 补水管路直径 100mm 水仓： 3个 水仓深度分别为： 总容量： 1800米 3 主电机： 3*160KW 电压：AC660V 启动柜控制电压： AC220V 220变压器容量： 1500VA 二、系统组成 本控制系统主要由水泵综合控制柜，电动阀门及传感器三大部分组成。参见“水泵控制柜内部元件布置图：。 1、水泵综合控制柜是本系统的控制中心，由研华一体化工控机、数据采集板、KJ95分站通讯接口、中间继电器、控制按钮及净化电源及直流稳压电源组成。 其中，净化电源主要是提供一个稳定的交流220V电压给研华一体化工控机，以保证研华一体化工控机的正常工作，直流稳压电源主要提供给外部传感器、中间继电器及数据采集板的工作电源。 控制按钮包括方式转换按钮、水泵选择按钮及手动自动控制按钮，分别完成工作方式的转换、水泵的选择及水泵的手动和自动控制。本控制柜共有40个按钮，从按钮本身的工作形式来说这些按钮有两种，一种为瞬间式，即按钮按下后再松开，按钮立刻弹起，按钮所控制的接点也不保持；另外一种为交替式，即按钮按下后再松开按钮，按钮并不立刻弹起，而是再按一次后才弹起，按钮所控制的接点保持（如方式转换按钮、水泵选择按钮等）。 中间继电器采用欧姆龙公司MY4型继电器，主要完成信号的转换和隔离。另外，还对
1-3自动控制系统的分类 本课程的主要内容是研究按偏差控制的系统。为了更好的了解自动控制系统的特点，介绍一下自动控制系统的分类。分类方法很多，这里主要介绍其中比较重要的几种： 一、按描述系统的微分方程分类 在数学上通常可以用微分方程来描述控制系统的动态特性。按描述系统运动的微分方程可将系统分成两类： 1．线性自动控制系统描述系统运动的微分方程是线性微分方程。如方程的系数为常数，则称为定常线性自动控制系统；相反，如系数不是常数而是时间t的函数，则称为变系数线性自动控制系统。线性系统的特点是可以应用叠加原理，因此数学上较容易处理。 2．非线性自动控制系统描述系统的微分方程是非线性微分方程。非线性系统一般不能应用叠加原理，因此数学上处理比较困难，至今尚没有通用的处理方法。 严格地说，在实践中，理想的线性系统是不存在的，但是如果对于所研究的问题，非线性的影响不很严重时，则可近似地看成线性系统。同样，实际上理想的定常系统也是不存在的，但如果系数变化比较缓慢，也可以近似地看成线性定常系统。 二、按系统中传递信号的性质分类 1．连续系统系统中传递的信号都是时间的连续函数，则称为连续系统。 2．采样系统系统中至少有一处，传递的信号是时间的离散信号，则称为采样系统，或离散系统。 三、按控制信号r(t)的变化规律分类 1．镇定系统() r t为恒值的系统称为镇定系统(图1-2所示系统就是一例)。 2．程序控制系统() r t为事先给定的时间函数的系统称为程序控制系统(图1-11所示系统就是一例)。 3．随动系统() r t为事先未知的时间函数的系统称为随动系统，或跟踪系统，如图1-7所示的位置随动系统及函数记录仪系统。
智能化(自动化)采煤工作面介绍 智能化采煤工作面自动化系统主要由液压支架电液控制系统、智能集成供液系统、综采自动化控制系统等组成，可提高煤矿综采自动化水平，改善煤矿开采安全条件，降低煤矿工人的劳动强度、提高生产效率。 一、液压支架电液控制系统 液压支架电液控制系统是对液压支架实施多功能、高效率、自动化控制的成套设备，能够有效提高液压支架的动作速度，减轻工人的劳动强度，确保生产安全。可接入煤矿信息化系统，实现井上下综采设备信息的实时共享和分析，为用户的科学生产管理和决策提供有力保障。 电液控换向阀：是电磁换向阀和液控换向阀的组合，具有200L/min、320L/min、500L/min等多种规格，通过电信号控制乳化液流向的电液转换装置。
控制器：由微处理器、存储器、型式多样的输入输出接口、通信接口等硬件和系统程序、应用程序等软件组成。通过存储并运行程序，指挥液压支架的所有动作，并监测支架的关键姿态和数据。 传感器：感知支架各种姿态和参数，变换成为电信号传递给控制器，以满足支架信息的处理、存储、显示和控制等要求。 二、智能集成供液系统 智能集成供液系统为煤矿用户提供一套完整的综采工作面支架液压系统供液方案，集泵站、电磁卸载、智能控制、变频控制、乳化液自动配比、多级过滤及系统运行状态记录与上传为一体，为综采工作面提供恒压、清洁、配比稳定的
高质量乳化液，是煤矿综采工作面高产、高效、节能环保、长时间稳定工作的值得信赖的后备保障系统。 自动配液站：能够实现乳化液的自动配比和工作面乳化液浓度的自动调节，具有动态调节，浓度配比及调整精确的优点。该系统通过对CONFLOW混合器吸油部分增加电控节流阀来实现配液浓度的调节，控制机构调节精确、具有电气保护系统和机械保护结构，使用最稳定的原装进口机械式的混合器与自动化控制系统相结合，且以最经济可靠的方式实现乳化液配比的自动调节与工作面乳化液系统的浓度调节。 乳化液泵：该产品工作压力40MPa，公称流量630L/min，采用电控、液控双卸荷冗余系统设计且可实现自动切换；三支撑、中分人字齿传动系统，优化曲轴受力状态和提高负载能力；高耐磨陶瓷柱塞及进口盘根密封，摩擦力小、寿命高；模块化设计，便于维修，具有稳定可靠、寿命持久、高效节能及维护方便等优点。
@~@ 自动控制原理知识点总结 第一章 1.什么是自动控制？（填空） 自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。 2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空） 开环控制和闭环控制 3.开环控制和闭环控制的概念？ 开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系 特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。 闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。 主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。 掌握典型闭环控制系统的结构。开环控制和闭环控制各自的优缺点？ （分析题：对一个实际的控制系统，能够参照下图画出其闭环控制方框图。） 4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断） （1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力 （2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的 e来表征的 （3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值 ss 第二章 1.控制系统的数学模型有什么？（填空） 微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性 2.了解微分方程的建立？ （1）、确定系统的输入变量和输入变量 （2）、建立初始微分方程组。即根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并建立微分方程组 （3）、消除中间变量，将式子标准化。将与输入量有关的项写在方程式等号的右边，与输出量有关的项写在等号的左边 3.传递函数定义和性质？认真理解。（填空或选择）
自动控制系统管理 控制系统主要包括DCS控制系统、PLC可编程控制器、闭路控制计算机系统、汽车装车站以及在先进过程控制中使用的上位计算机等。 一、电仪工段应加强对系统的日常维护检查，根据责任区划分进行点检和定期维护。 二、系统周检发现的问题，应及时填写缺陷记录，并立刻组织人员处理解决。 三、由电仪工段专业人员按照实际进行备品备件储备，并定期对软件进行备份。 四、岗位操作人员必须认真执行操作规程，爱护机器设备,严禁任何人运行与系统无关的软件，计算机必须专人操作，严禁串用或随意调整,操作人员和其他非电脑维护人员不得更换
电脑硬件和软件，严禁使用来历不明的软件、光盘和其它有可能带来病毒的工具，严禁使用系统电脑进行上网。 五、工艺参数、联锁设定值的修改，要由生产部门提出申请或办理联锁工作票后（申请和工作票要由生产部审批），由电仪专业人员或厂家人员进行修改并做好记录。 六、非工作人员未经批准严禁进入控制室，控制室人员应按规定着装。进入控制室作业人员必须采取静电释放措施，消除人身所带的静电 七、控制室内严禁吸烟，严禁带入易燃易爆和有毒物品，不得在控制室吃东西，机柜上下不得堆放杂物。 八、控制室内必须经常清扫，消防、安全设施要齐全，并定期进行检查。 九、系统供电及接地系统必须符合标准，UPS电源是过程控制计算机系统的专用电源，室内的维修用电、吸尘器、电风扇、空调机用电及其他临时性用电一律不得接入计算机电源系统。
十、非专业人员不得私自运行其他与生产无关的操作。操作人员和其他非电脑维护人员不得私自退出监控系统，未经许可，任何人不得随便支用电脑设备。 十一、工控电脑是我公司生产控制和管理的核心，凡因个人原因所造成的事故，要严格追究其责任事故。
编号：2 自习室灯光自动控制系统 作者：张博泓、陈梦醒、邹小亮、方晓璐 指导老师：陆道纲 目录 一、摘要 (1) 二、概述 (2) 三、自动控制系统框架 (3) 3.1自动光控模式 (4) 3.2正常模式 (4) 四、自习室灯光自动控制系统结构 (4) 4.1微控制系统 (4) 4.2 红外线扫描 (8) 4.3智能光控系统 (9) 4.3.1电路原理 (9) 4.3.2光敏电阻的工作原理 (9) 4.3.3 LM324 (11) 4.4室内灯光控制 (12) 4.4．1 电路原理 (12) 4.4．2 元器件说明 (12) 五、后记 (14) 六、参考文献 (15)
一摘要 校园水电的浪费，特别是用在电上的浪费特别严重。如有时中午大家都去吃饭了，教室里空无一人，灯却没有关；有时候，天气特别晴朗，可是大家依然灯火通明。专门针对此种现象，我们设计了本自习室灯光自动控制系统。 本设计采用位单片机AT89C51对室内正常灯光和智能光控灯光进行控制，通过I/O接口输出的信号来控制灯泡的亮灭情况。 我们设计的课题主要分为四个部分：红外线扫描部分，微控制部分，室内灯光控制部分和智能光控部分。我们通过人工操作单刀双掷开关来给灯泡一个模式，光控模式和正常模式。在光控模式中，通过光敏电阻感受光的强度，来给比较器一个高低电压，与我们之前设定的基准电压作比较。再由微控制部分接收、判断并输出信号来控制整体日光灯或单个日光灯的亮灭情况，来完成整个工作过程。 我们的系统稍加改进的话还可以应用到办公室、实验室以及卧房等房间，具有很强的普适性与现实意义。 二概述 在生活中我们常会因为天气较亮的时候经常忘记关灯，有时为了局部需要又往往不得不大面积的开灯，因此致使大量电能被浪费。这种现象在大学自习室内特别明显，而解决这一问题较好的办法通常是采用照明自动控制系统。如采用超声波开关系统或微机自动控制系统及优化开关控制路数，以满足灯开、关的数量和事先设定的照度要求，以期合理用电，例如楼道、厕所、门厅等地方的光控、声控自动开关。在大学自习室内，有时候天气很好、室内光线充足或者是自习室仅有1个或两个人在自习，然而全部的灯都在紧张地做着无用的工作，照亮教室的每一个空洞的角落；或者几位同学零零星星的占据了各个方位，使得教室的任何一盏灯都没法休息；更令人感到心痛的是有些自习室空无一人，而电灯却在明亮的照着...这种现象造成了电能的大量浪费。根据自动灯光控制理论，我们设计了这个专门针对大学自习室的自习室灯光自动控制系统，它融合了我们日常的照明装置系统，而且更人性化的添加了自动光控系统和人体红外线扫描系统。并且还可以根据不同的环境来设置它不同的模式，例如检修的时候和上课的时候选用检正常模式。 在我们设计的课题中包括：红外线扫描部分，微控制部分，室内灯光控制部
中南大学现代远程教育课程考试（专科）复习题及参考答案 《自动控制工程基础》 一、单项选择题： 1． 线性系统和非线性系统的根本区别在于 ( C ) A ．线性系统有外加输入，非线性系统无外加输入。 B ．线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入。 C ．线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理。 D ．线性系统不满足迭加原理，非线性系统满足迭加原理。 2．令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的 ( B ) A ．代数方程 B ．特征方程 C ．差分方程 D ．状态方程 3． 时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是 （ D ） A ．脉冲函数 B ．斜坡函数 C ．抛物线函数 D ．阶跃函数 4．设控制系统的开环传递函数为G(s)= ) 2s )(1s (s 10 ++，该系统为 （ B ） A ．0型系统 B ．I 型系统 C ．II 型系统 D ．III 型系统 5．二阶振荡环节的相频特性)(ωθ，当∞→ω时，其相位移)(∞θ为 ( B ) A ．-270° B ．-180° C ．-90° D ．0° 6. 根据输入量变化的规律分类，控制系统可分为 (? A ) A.恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统 B.反馈控制系统、前馈控制系统前馈—反馈复合控制系统 C.最优控制系统和模糊控制系统 D.连续控制系统和离散控制系统 7．采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则其等效传递函数为 ( C ) A ．)s (G 1) s (G + B ．) s (H )s (G 11+ C ． ) s (H )s (G 1) s (G + D ． ) s (H )s (G 1) s (G - 8． 一阶系统G(s)= 1 +Ts K 的时间常数T 越大，则系统的输出响应达到稳态值的时间 ( A ) A ．越长 B ．越短 C ．不变 D ．不定
北京联合大学 实验报告 课程（项目）名称：过程控制 学院：自动化学院专业：自动化 班级：0910030201 学号：2009100302119 姓名：张松成绩：
2012年11月14日 实验一交通灯控制 一、实验目的 熟练使用基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，掌握交通灯控制的多种编程方法，掌握顺序控制设计技巧。 二、实验说明 信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，按以下规律显示：按先南北红灯亮，东西绿灯亮的顺序。南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒；到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。东西红灯亮维持25秒，南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮……如此循环，周而复始。如图1、图2所示。 图 1
图 2 三、实验步骤 1．输入输出接线 输入SD 输出R Y G 输出R Y G I0.4 东西Q0.1 Q0.3 Q0.2 南北Q0.0 Q0.5 Q0.4 2.编制程序，打开主机电源编辑程序并将程序下载到主机中。 3.启动并运行程序观察实验现象。 四、参考程序 方法1：顺序功能图法 设计思路：采用中间继电器的方法设计程序。这个设计是典型的起保停电路。
方法2：移位寄存器指令实现顺序控制 移位寄存器位（SHRB）指令将DATA数值移入移位寄存器。S_BIT指定移位寄存器的最低位。N指定移位寄存器的长度和移位方向（移位加=N，移位减=-N）。SHRB指令移出的每个位被放置在溢出内存位（SM1.1）中。该指令由最低位（S_BIT）和由长度（N）指定的位数定义。
作业本 姓名： 班级： 10电本 科目：自动控制系统 黑龙江煤炭职业技术学院成人教育系
作业1 一、简答题 1、过程控制系统按其基本结构形式可分为几类?其中闭环系统中按设定值的不同形式又可分为几种? 答： 2、试述热电阻测温原理，常用热电阻的种类有哪些？ R各为多少？ 答： 3、试述过程控制系统中常用的控制规律及其特点。 答： 4、下图为异步电动机矢量变换与电流解耦数学模型，A，B分别为坐标变换模块，请指出它们分别表示什么变换？（8分）这些变换的等效原则是什么（2分）？
二、分析与计算题 1如下图，转速、电流双闭环调速系统中，ASR 、ACR 均采用PI 调节器。已知参数：电动机：KW P N 7.3=， V U N 220=，A I N 20=，min /1000r n N =，电枢回路总电阻Ω=5.1R ，设V U U im nm 10* * ==，电枢回路最大电流 为 A I dm 30=，电力电子变换器的放大系数40=s K 。 试求： （1） 电流反馈系数β和转速反馈系数α；（5分） （2） 突增负载后又进入稳定运行状态，则ACR 的输出 电压c U 、变流装置输 出电压d U ，电动机转速n ，较之负载变化前是增加、减 少，还是不变？为什么？（5分） （3） 如果速度给定* n U 不变时，要改变系统的转速， 可调节什么参数？（5分） （4） 若要改变系统起动电流应调节什 么参数？此时，设 *n U 为正电压信号，在右图ASR 中应调节中 哪个电位器？（5分） （5） 当电动机在最高转速发生堵转时 的c i i d U U U U ,,,* 值；（10分）
1-2 仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。 题1-2图仓库大门自动开闭控制系统 解当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机反转带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如下图所示。 1-4 题1-4图为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方块图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么？ 题1-4图水温控制系统原理图 解工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。 其中，热交换器是被控对象，实际热水温度为被控量，给定量（希望温度）在控制器
中设定；冷水流量是干扰量。 系统方块图如下图所示。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。 1-5 题1-5图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量及各部件的作用，画出系统方框图。 题1-5图 炉温自动控制系统原理图 解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程,控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。系统方框图见下图。
智能照明系统在控制上的多种模式介绍时代引领潮流，智能家居已经进入到我们生活中，带给我们不一样的生活体验。现在的家居已经不再是传统模式，而是采用了新型的智能模式，让人们体验到科技化的应用。智能家居设备应用了多样化的智能家居控制系统，实现多样化的功能，满足应用需求。 智能家居中最特别的又最重要的是照明系统，灯光是生活中最不可缺少的，智能灯光照明系统在控制上有多种模式，让我们的生活舒适方便，在以下几个特点中尤为突出智能家居带来的生活改变。
1、自动化 智能家居照明控制系统是自动化操作，不需要人工手动操作，因此在实际应用中，人们不需要关注其开关。灯光控制系统可以采用感应或者红外线等技术，实现感应化操作。这样不仅能让灯光随时为人们服务，同时也在一定程度上节省能源，做到环保节能。 2、节能
节能是灯光控制系统中最显著优势。很多人在使用灯光的时候，都会因为一时的忽视，导致灯光长期处于工作状态，大大浪费了很多资源。为了避免这样的情况，智能家居照明控制系统的出现，实现了节能的功能。因此，大家要想减少能源的浪费，在家庭中应该使用智能家居灯光控制系统。 3、方便快捷 现在的人们生活水平提高，对于生活品质要求也逐渐提升。智能家居的出现，让众多人能享受到优质的生活，同时也方便人们。如今人们的重心都放置在工作中，对于家庭生活的关注度低，要想享受舒适的家庭生活，智能家居不可忽视，利用先进的智能家居设备，在一定程度上能给人们带来生活的便利，从而提升人们所需的生活品质。 主要效果
1.照明的自动化控制 系统最大的特点是场景控制，在同一室内可有多路照明回路，对每一回路亮度调整后达到某种灯光气氛称为场景;可预先设置不同的场景，切换场景时的淡入淡出时间，使灯光柔和变化。时钟控制，利用时钟控制器，使灯光呈现按每天的日出日落或有时间规律的变化。利用各种传感器及遥控器达到对灯光的自动控制。 2.美化环境 室内照明利用场景变化增加环境艺术效果，产生立体感、层次感，营造出舒适的环境，有利人们的身心健康，提高工作效率。 3.延长灯具寿命
自动控制原理常用名 词解释
词汇 第一章 自动控制 ( Automatic Control) ：是指在没有人直接参与的条件下，利用控制装置使被控对象的某些物理量（或状态）自动地按照预定的规律去运行。 开环控制 ( open loop control )：开环控制是最简单的一种控制方式。它的特点是，按照控制信息传递的路径，控制量与被控制量之间只有前向通路而没有反馈通路。也就是说，控制作用的传递路径不是闭合的，故称为开环。 闭环控制 ( closed loop control) ：凡是将系统的输出量反送至输入端，对系统的控制作用产生直接的影响，都称为闭环控制系统或反馈控制 Feedback Control 系统。这种自成循环的控制作用，使信息的传递路径形成了一个闭合的环路，故称为闭环。 复合控制 ( compound control ）：是开、闭环控制相结合的一种控制方式。 被控对象：指需要给以控制的机器、设备或生产过程。被控对象是控制系统的主体，例如火箭、锅炉、机器人、电冰箱等。控制装置则指对被控对象起控制作用的设备总体，有测量变换部件、放大部件和执行装置。 被控量 (controlled variable ) ：指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的物理量。被控量又称输出量、输出信号。 给定值 (set value ) ：是作用于自动控制系统的输入端并作为控制依据的物理量。给定值又称输入信号、输入指令、参考输入。 干扰 (disturbance) ：除给定值之外，凡能引起被控量变化的因素，都是干扰。干扰又称扰动。 第二章 数学模型 (mathematical model) ：是描述系统内部物理量（或变量）之间动态关系的数学表达式。 传递函数 ( transfer function) ：线性定常系统在零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比，称为传递函数。 零点极点 (z ero and pole) ：分子多项式的零点（分子多项式的根）称为传递函数的零点；分母多项式的零点（分母多项式的根）称为传递函数的极点。 状态空间表达式 (state space model) ：由状态方程与输出方程组成，状态方程是各状态变量的一阶导数与状态、输入之间的一阶微分方程组。输出方程是系统输出与状态、输入之间的关系方程。 结构图 (block diagram) ：将传递函数与第一章介绍的定性描述系统的方框图结合起来，就产生了一种描述系统动态性能及数学结构的方框图，称之为系统的动态结构图。 信号流图 (signal flow diagram) ：是表示复杂控制系统中变量间相互关系的另一种图解法，由节点和支路组成。 梅逊公式 (Mason's gain formula) ：利用梅逊增益公式，可以直接得到系统输出量与输入变量之间的传递函数。 第三章 时域 (time domain) ：一种数学域，与频域相区别，用时间 t 和时间响应来描述系统。 一阶系统 ( first order system) ：控制系统的运动方程为一阶微分方程，称为一阶系统。 二阶系统 ( s econd order system) ：控制系统的运动方程为二阶微分方程，称为二阶系统。 单位阶跃响应 ( unit step response) ：系统在零状态条件下，在单位阶跃信号作用下的响应称单位阶跃响应。 阻尼比ζ (damping ratio) ：与二阶系统的特征根在 S 平面上的位置密切相关，不同阻尼比对应系统不同的运动规律。 性能指标 (performance index) ：系统性能的定量度量。 上升时间 (rise time)t r ：响应从终值 10% 上升到终值 90% 所需时间；对有振荡系统亦可定义为响应从零第一次上升到终值所需时间。上升时间是响应速度的度量。 峰值时间 (peak time)t p ：响应超过其终值到达第一个峰值所需时间。 调节时间 (response time) t s ：响应到达并保持在终值内所需时间
综采工作面综合自动化系统技术规格书 一、控制设备： 1、主控系统 2、顺槽皮带子系统 3、乳化液泵站子系统 4、喷雾泵站子系统 5、VOITH软启动设备子系统 6、工作面三机（转载机、破碎机、刮板运输机）子系统 7、视频监控子系统 二、通讯连接 综采工作面综合自动化系统包括： ●三机通讯控制子系统 ●顺槽胶带机通讯控制子系统 ●泵站控制系统 ●工作面供电系统 ●采煤机控制系统（采煤机系统和支架电液控系统进行通讯，采煤机的数据信息 由支架电液控系统传给主控制器） ●液压支架自动控制系统 各子系统网络连接结构如图 综采工作面集成系统图 三、各系统通讯功能 1、由中央控制器对各个子系统进行信息检测、控制、显示、报警、上传等功能。 2、采煤机控制系统与液压支架控制系统之间进行通讯。 采煤机控制系统和液压支架控制系统两个子系统的全部数据经液压支架控制系统通过光缆汇报给地面监控系统，实现地面采煤机和液压支架联动控制的远程操作。 3、液压支架控制系统同中央控制器之间的通讯。 液压控制系统与中央控制器之间通过协议连接，支架控制系统将采煤机位置及支架控制系统的主要技术数据传给中央控制器，通过中央控制器上传地面。 4、供电系统和中央控制器之间的通讯
监控设备为：采煤机开关、运输机开关、破碎机开关、转载机开关、喷雾泵开关、乳化泵开关、皮带机CST。 5、泵站和中央控制器之间的通讯。 泵站子系统控制器带有监控接口与中央控制器进行连接直接通讯。 四、工作面主要设备规格型号、数量见下表： 1、综采工作面供电系统。 （1）监控设备 负荷开关：采煤机开关、运输机开关、破碎机开关、转载机开关、喷雾泵开关、乳化泵开关。 变压器： 3150KVA/10KV/3.6KV 2台、1600KVA/10KV/1.2KV 1台。 （2）综合自动系统能调用各个组合开关的运行参数、整定参数、故障参数；并能对供电系统实现远距离控制，具有与工作面设备综合自动化系统的其他子系统的联网功能。 2、采煤机控制系统