第12章 简单控制系统
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自动化复习资料第一章1、描述对象特性的参数:放大系数、时间常数、滞后时间。
A、放大系数:K越大,表示对象输入量有一定变化时,对输出量的影响越大。
B、时间常数:T越大,表示对象受到干扰后,被控变量变化得越慢,到达新的稳态值所需的时间越长(系统的质量越低)C、滞后时间:对象在受到输入作用后,被控变量却不能立即而迅速地变化的现象,可分为:纯滞后(也叫传递滞后),容量滞后(也叫过度滞后)纯滞后产生的原因:①由于介质的输送需要一段时间而引起的。
②从测量方面来说、由于测量点选择不当、测量原件安装不适合等原因也会造成传递滞后。
容量滞后:对象受到阶跃输入作用后,被控变量开始缓慢变化,后来才逐渐变快,最后又变慢直至逐渐接近稳定值。
产生原因:一般是由于物料或能量的传递需要通过一定阻力而引起的。
2、评价控制系统的质量指标(1)最大偏差和超调量(B):超调量=第一个峰值与新稳态值之差。
(2)衰减比:是第一个超调量和第二个超调量的比值。
(B:B’=n:1 如果n接近1,则说明越接近等幅震荡。
N很大,接近非震荡过程。
一般去n=4~10)(3)余差(C):新稳态值与给定值的差(大小的好坏要看实际情况而定)(4)过渡时间:干扰开始到新稳态值的±5% 的时间。
过度时间越短,系统控制质量就高,反之就越低。
(5)振荡周期和频率:振荡周期=两个波峰之间的时间间隔。
第三章1、控制器的作用:将被控变量的测量值与给定值相比较,产生一定的偏差,并将运算结果以一定的信号形式传送给执行器,以实现对被控变量的自动控制。
2、简单控制系统的方块图:3、基本的控制规律:位式控制、比例作用(P)、积分作用(I)、微分作用(D)4、工业上最常用的控制规律:双位控制、纯比例控制(P)、比例积分控制(PI)、比例微分控制(PD)、比例积分微分控制(PID)。
5、一个控制系统主要包括两个基本环节:控制器和广义对象(广义对象属于固定因素,设计好系统之后就不变了)。
基于物联网的智能家居控制系统设计与实现摘要智能家居是网络繁华的这个家庭网络化时代的体现,已成为网络信息社会发展的一个重要组成部分,然而,物联网是各种信息结合的枢纽,是智能家居行业发展的伟大突破,对于智能家居行业具有非常重大的意义。
本文系统构造容易实现,容易操作,是现在化的大众设计理念,本设计采用STC89C52单片机为核心,一个控制端,控制多个模块,包括蓝牙,按钮,网络接口等模块来控制家电。
本文描述的硬件设计和软件设计两个部分来具体实现,第五章最后根据设计好的功能,搭建一个建议模型模块。
关键词:物联网、智能家居、蓝牙、STC89C52、多模块控制based on IOT Home FurnishingAbstractSmart Home as the implement mode of Family Information has become an important part of the social information development .The networking because of its huge prospect to develop .It will be a real way during the Smart Home`s development .Networking means a lot to the Smart Home .This article base on the design concept of trying to use easiest way to deliver handle and closing to use .We take the STC89C52 as the control core of the design .The relay as the control terminal mean .While we also use the trared remote control key webpage etc to control the home appliances . Two to four chapters of this paper describes the design of software and hardware to achieve the specific. Chapter V is based on features designed to build a specific environment instance.Keywords: Networking、Intelligent、Home、Microcontroller、STC89C52、multi-source control目录第1章绪论 (5)1.1物联网的发展过程 (5)1.1.1 国外物联网发展历程 (6)1.1.2 国内物联网发展的历程 (6)1.2智能家居的概念 (6)1.3物联网智能家居在一些领域上面的应用 (8)第二章总体设计 (9)2.1整体介绍 (9)2.2系统设计方案选择 (10)2.2.1 WIFI 模块来实现这样一个无线传输功能 (10)2.2.2 GPRS(短信控制)模块来实现这样一个无线传输功能 (10)2.2.3 蓝牙模块来实现这样一个无线传输功能 (10)2.2.4 总结 (11)2.3功能设计 (11)2.3.1 多源控制 (11)2.3.2 温湿度控制 (12)2.3.4 灯光控制 (13)2.3.5 气体检测控制 (14)第3章硬件设计 (1)3.1系统的整体硬件设计电路图 (1)3.2最小系统模块 (1)3.3串口模块 (2)3.4温湿度传感器模块 (3)3.5气体检测模块 (4)3.6灯光模块 (7)3.7、LCD模块 (7)第4章软件系统设计 (8)4.1系统的组成和结构 (8)4.1.1主控单片机系统软件设计 (8)4.1.2 分机模块的系统设计 (9)第5章系统的组装与测试 (11)5.1本次调试用到的工具 (11)5.2成品的组装 (11)5.3硬件的调试 (12)5.4软件编程调试 (13)5.5.1 硬件方面遇到的问题 (14)5.5.2 联机测试时发生的问题 (14)5.6实时数据检测 (14)5.7总结 (15)第6章环境实例搭建 (15)6.1实例环境选择 (15)6.2实例环境布置 (16)6.2.1 所控电器 (16)6.2.2 布线 (16)6.2.3控制模式 (17)第七章总结 (18)参考文献 (19)谢辞 (20)第1章绪论1.1物联网的发展过程物联网是在信息社会发达的今所衍生的产品,他是基于互联网的模块上,利用射频识别技术、无线网等技术,打造一个联系世界不同物体,不同模块的“Internet of Things”。
第一章测试1.过程控制针对生产过程的主要参数包括:A:压力B:流量C:物位D:温度答案:ABCD2.过程控制技术的发展中,控制策略与算法也经历了由简单控制到复杂控制、先进控制的发展历程。
A:对B:错答案:A3.过程控制系统按照设定值的形式不同划分为:A:随动控制系统B:定值控制系统C:随机控制系统D:程序控制系统答案:ABD4.过程控制系统按照系统结构特点分为:A:前馈控制系统B:反馈控制系统C:复合控制系统D:微分控制系统答案:ABC5.稳定系统的过渡过程包括:A:单调衰减过程B:振荡衰减过程C:等幅振荡过程D:振荡发散过程答案:AB6.衰减比和衰减率是衡量过渡过程稳定程度的动态指标。
A:对B:错答案:A7.最大动态偏差和超调量是衡量过渡过程稳定程度的动态指标。
A:错B:对答案:B8.偏差积分性能指标是系统阶跃响应的综合性能指标。
A:错B:对答案:B9.采用不同的偏差积分性能指标意味着对过渡过程评价的侧重点不同。
A:错B:对答案:B10.过程控制系统中性能指标要求越高越好。
A:对B:错答案:B第二章测试1.数字仪表的分辨率用来表征仪表的灵敏程度。
A:对B:错答案:A2.温度不能直接测量,只能间接测量,其测量方法可以归结为两类:A:接触式测量方法B:红外感应式测量方法C:膨胀式测量方法D:非接触式测量方法答案:AD3.热电偶使用时需要进行冷端温度补偿。
A:对B:错答案:A4.金属热电阻测温精度高,测温范围宽,在工业温度测量中得到了广泛应用。
A:对B:错答案:A5.弹性式压力计的测压敏感元件是:A:记录机构B:电气变换装置C:控制元件D:弹性元件答案:D6.差压式流量计是基于流体流动的节流原理,利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。
A:错B:对答案:B7.电气式物位测量是利用敏感元件将物位的变化转换为电量参数的变化,通过测出电量的变化而得知物位的。
A:错B:对答案:B8.超声波液位计的测量精度不高,要提高其测量精度,必须采取措施消除声速变化的影响。
第一篇过程控制系统第一章单回路反馈控制系统简称:单回路控制系统、简单控制系统在所有反馈控制系统中,单回路反馈控制系统是最基本、结构最简单的一种。
在生产过程控制中应用得最为广泛的、并能解决大量控制问题的系统(70%)。
研究单回路系统的分析和设计方法,是研究复杂控制系统的基础。
1.1 单回路系统的结构组成一、系统的组成举例:如图所示的水槽,流入量F1、流出量F2,为了控制水槽的液位1不变,选择相应的变送器、控制器、控制阀,并按左图组成单回反馈控制系统。
图1-1水槽图1-2水槽液位控制系统注:LC表示液位控制器,sp代表控制器的给定值。
假定控制阀为气闭,控制器为反作用。
偏差:测量信号与给定值之差。
当测量值大于给定值时,偏差为正,反之为负。
第一种情况(初始状态:平衡状态F1=F2 )入口阀突然开大一F1>F2 f Lf -正偏差f 输出减小f 控制阀t f F2 ff L |fF1=F2 f系统达到新的平衡入口阀突然开小f F1<F2 fL | f负偏差f输出增大f控制阀I f F2 1f L f f F1=F2 f系统达到新的平衡第二种情况初始状态:平衡状态F1=F2 )出口阀突然开大fF2>F1fL |f 负偏差f 输出增大f控制阀IfF2 1f Lff F1=F2 f系统达到新的平衡出口阀突然关小f F1>F2 f L f -正偏差f 输出减小f 控制阀t f F2 f f L | f F1=F2 f 系统达到新的平衡几点说明:(1)图中的各个信号值都是增量初始状态为零;图中箭头表示的是信号流向,而 不是物料或能量的流向。
(2)各环节的增益有正、负之别:控制器:正作用时增益为负”反作用时增益为正” 控制阀:气开阀增益为正” 气闭阀增益为负”变送器:一般为正”控制对象:根据操纵变量Q(S)的变化引起被控变量丫 (S)的变化来确定Q(S) ffY(S) f 增益为正”反之为负,上例中当控制阀装在出口处时,对象增益为 负”; 当控制阀装在人口处时,对象增益为正整个系统必须是一个负反馈系统,因此自R(S) 至X(S)的各个环节增益的乘积必须是正值。
第四章控制与设计〔一〕本章重点知识阐述:(1)控制是人们根据自己的目的,通过一定的手段,使事物沿着某一确定的方向发展。
这里所说的手段就是控制技术。
(2)简单的控制系统由两部分组成,即被控对象和控制装置。
其中的控制装置,包括传感器、控制器、执行器等环节,对于闭环系统来说,还包括反馈环节和比较环节。
(3)闭环控制系统是信息流经一个闭合环路,在其系统中将输出信息反传给比较环节的做法,称之为反馈。
开环控制系统是信息总是自输入端单向传至输出端,不存在信息逆向流动,也就不存在闭环。
(4)干扰就是控制系统的外部环境或条件对系统的工作准确性产生的影响,这种影响越小越好。
分析一个控制系统的干扰因素要分析控制系统易受到其外部环境或条件中的哪些因素的影响。
(5)控制系统的运行调试通常有以下几方面的内容,即:系统的试运行、系统参数的调整、其他问题的发现与解决。
〔6〕控制系统的评价与优化通常有以下几个方面内容,即系统方案的评价与优化,系统制作水平的评价与优化,系统的总体评价与优化等。
〔二〕基础知识再现:1、信息流经一个闭合环路,这类系统称之为。
此系统中将输出信息反传给比较环节的做法,称之为。
2、闭环控制系统与开环控制系统,是两类不同的系统。
从构成形式上看,二者的不同表现为。
从本质上讲,二者的不同在于。
3、简单的控制系统由两部分组成,即和。
其中的控制装置,包括传感器、控制器、执行器等环节,对于闭环系统来说,还包括环节与环节。
4、开环控制系统的结构和原理比较简单,信息从输入端传到输出断,仅有一条路径。
它的最大缺点是不高;闭环控制系统的结构较为复杂,信息流经的路径有两条,它可以有较高的和较强的性能。
5、控制系统框图中,信息流经的路径叫做,对于闭环控制系统来说,有两个基本通道,那就是和。
6、在控制系统中,将控制器的信号转换成能影响被控对象的信号的装置,称为。
7、在人体温度控制系统中,皮肤相当于。
8、就是控制系统的外部环境或条件对系统的工作准确性产生的影响。
目录第1章系统总体方案选择 (5)第2章系统结构框图与工作原理 (7)2.1 系统机构框图 (7)2.2 工作原理 (8)第3章各单元软硬件 (9)3.1 模拟控制对象系统 (9)3.2 控制台 (9)3.3 上位机及控制软件系统 (9)3.4 模拟量输入模块ICP-7017 (10)3.5 模拟量输出模块ICP-7024 (11)3.6 电动调节阀 (11)3.7 液位传感器 (12)第4章软件设计与说明 (13)4.1 用户窗口 (13)4.2 实时数据库 (16)第5章系统调试 (17)5.1 设备连接 (17)5.2 系统调试 (17)5.3 调试结果 (18)5.3 注意事项 (19)第6章总结 (20)附录程序清单 (21)第1章系统总体方案选择随着工业生产的迅速发展,工艺条件越来越复杂。
对过程控制的要求越来越高。
过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。
由于工业过程的复杂、多变,因此其特性多半属多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等等。
为了满足上述特点与工艺要求,过程控制中的控制方法是十分丰富的。
通常有单变量控制系统,也有多变量控制系统,有复杂控制系统,也有满足特定要求控制系统。
在工业生产过程中,液体贮槽设备如进料罐、成品罐、中间缓冲容器、水箱等应用十分普遍,为保证生产正常进行,物料进出需均衡,以保证过程的物料平衡,因此工艺要求贮槽内的液位需维持在某个给定值上下,或在某一小范围内变化,并保证物料不产生溢出,要求设计一个液位控制系统。
对分析设计的要求,生产工艺比较简单要求并不高,所以采用管道流量控制系统进行设计。
管道流量控制系统又称简单控制系统,是指由一个被控系统、一个检测元件及变送器、一个调节器和一个执行器所构成的闭合系统。
管道流量控制系统是最简单、最基本、最成熟的一种控制方式。
管道流量控制系统根据被控量的系统、液位管道流量控制系统等。
管道流量控制系统的结构比较简单,所需的自动化装置数量少,操作维护也比较方便,因此在化工自动化中使用很普遍,这类系统占控制回路的绝大多数。