制冷装置自动化模块一
制冷装置自动化
制冷装置自动化一、引言制冷装置自动化是指利用先进的控制技术和自动化设备，实现制冷系统的自动化操作和控制。
它可以提高制冷系统的效率、稳定性和安全性，减少人工操作的工作量，降低能耗和运行成本。
本文将详细介绍制冷装置自动化的标准格式文本。
二、背景随着科技的不断发展，制冷装置的自动化需求日益增加。
传统的手动操作制冷装置存在着操作繁琐、效率低下、易出错等问题。
为了解决这些问题，制冷装置自动化应运而生。
它通过引入先进的控制系统和自动化设备，实现对制冷系统的智能化控制和自动化操作。
三、制冷装置自动化的优势1. 提高工作效率：制冷装置自动化可以实现对制冷系统的远程监控和智能化控制，减少人工操作的工作量，提高工作效率。
2. 提高系统稳定性：自动化控制系统可以根据实时的温度、湿度等参数对制冷系统进行精确的控制，保持系统的稳定运行。
3. 降低能耗和运行成本：通过自动化控制系统的智能调节，可以有效降低制冷系统的能耗，减少运行成本。
4. 提高安全性：自动化控制系统可以实时监测制冷系统的工作状态，一旦出现异常情况可以及时报警，保障系统的安全运行。
四、制冷装置自动化的实施步骤1. 系统设计：根据实际需求，设计制冷装置自动化的控制系统。
包括选择合适的控制设备、传感器和执行器，确定系统的控制策略和参数设置。
2. 设备采购：根据系统设计的要求，采购所需的控制设备、传感器和执行器等自动化设备。
3. 系统安装：将采购的设备安装在制冷系统中，并进行必要的接线和连接。
4. 系统调试：对安装完成的制冷装置自动化系统进行调试和测试，确保各个设备和传感器的正常工作。
5. 系统运行：将制冷装置自动化系统投入正式运行，并进行实时监控和数据记录。
6. 系统维护：定期对制冷装置自动化系统进行维护和保养，确保系统的正常运行和稳定性。
五、制冷装置自动化的应用案例1. 商业冷库：利用制冷装置自动化系统，实现商业冷库的智能化控制和远程监控，提高冷库的工作效率和安全性。
制冷装置自动化习题
制冷装置自动化习题1. 简介制冷装置自动化是指通过自动控制系统来实现制冷装置的自动化运行和控制。
这种自动化系统可以提高制冷装置的效率、稳定性和安全性，减少人工操作的需求，提高生产效率和产品质量。
本文将针对制冷装置自动化的相关习题进行详细解答。
2. 习题一：制冷装置自动化的目的和优势制冷装置自动化的目的是提高制冷系统的效率和控制精度，降低能耗和操作成本，提高系统的可靠性和安全性。
其优势包括以下几个方面：- 自动化控制系统可以根据实际需求进行智能调节和优化，提高制冷系统的运行效率。
- 自动化控制系统可以实时监测制冷系统的运行状态和参数，及时发现故障并采取相应措施，提高系统的可靠性和安全性。
- 自动化控制系统可以减少人工操作的需求，降低劳动力成本，提高生产效率。
- 自动化控制系统可以提供数据记录和报警功能，方便运维人员进行故障分析和维护。
3. 习题二：制冷装置自动化的关键技术和控制策略制冷装置自动化涉及多种关键技术和控制策略，包括以下几个方面：- 传感器技术：通过安装温度、压力、流量等传感器，实时监测制冷系统的运行状态和参数，并将数据反馈给控制系统。
- 控制算法：根据传感器反馈的数据，控制系统可以采用PID控制算法、含糊控制算法等，实现对制冷系统的精确控制。
- 通信技术：制冷装置自动化系统可以通过网络通信技术，实现与上位机或者其他设备的数据交互和远程监控。
- 数据分析和优化技术：通过对制冷系统的数据进行分析和优化，可以提高系统的运行效率和能耗控制。
- 安全保护技术：制冷装置自动化系统应具备故障诊断和安全保护功能，以防止设备故障和事故发生。
4. 习题三：制冷装置自动化的应用案例制冷装置自动化广泛应用于各个领域，以下是一些应用案例：- 工业制冷：自动化控制系统可以实现对工业制冷设备的自动调节和监控，提高生产效率和产品质量。
- 商业制冷：自动化控制系统可以实现对商业冷藏柜、冷冻设备的精确控制，节约能源和降低运营成本。
矿用防爆制冷装置说明书
矿用防爆制冷装置说明书主要包括以下内容：
一、产品概述
矿用防爆制冷装置是为矿井下局部工作地段降温而设计的专用设备，具有防爆、防潮、防尘等特点，适用于含有爆炸性气体（ 甲烷、煤尘等）的矿井中使用。
二、产品特点
1.防爆性能：采用隔爆型制冷机组，全封闭式结构，运行稳定可
靠，安全性高。
2.高效制冷：采用高效的制冷系统，能够快速降温，满足矿井下
高温环境的降温需求。
3.智能控制：采用智能控制系统，可实现自动化控制和远程监控，
操作简便，降低人工成本。
4.节能环保：采用先进的节能技术，运行效率高，节能环保。
5.维护方便：采用模块化设计，方便拆卸和维修，提高维护效率。
三、使用说明
1.使用前应先检查设备外观是否完好，各部件连接是否紧固。
2.使用前应检查电源是否正常，并确保电源电压与设备要求相符。
3.使用前应检查制冷剂是否充足，如不足应及时补充。
4.启动设备前应先开启制冷系统，待制冷剂循环一段时间后再开
启送风机。
5.使用过程中应定期检查设备运行状况，如有问题应及时处理。
6.使用过程中应保持设备清洁，定期清理冷凝器和蒸发器。
7.使用结束后应先关闭制冷系统再关闭送风机，并断开电源。
四、注意事项
1.设备应存放在干燥、通风良好的地方，避免阳光直射和雨淋。
2.使用前应仔细阅读使用说明书，了解设备性能和使用方法。
3.严禁在设备运行过程中进行维修和保养工作，以免发生危险。
4.对于专业维修人员，应定期对设备进行全面检查和维护。
制冷装置自动化复习重点
制冷装置自动化第一章调节系统基本原理与调节对象特性1．自动调节系统定义：一个能够稳定工作的自动调节系统，都是在无人直接参与下，能使被调参数达到给定值或按照预先规定的规律变化的系统。
自动调节系统的任务：以预定的精度，确保被控量等于给定值，或与给定值保持确定的函数关系。
2、自动调节系统组成：调节对象、发信器、调节器和执行器组成的闭环系统。
（发信器、调节器和执行器的总和又可以称为自动调节设备。
自动调节系统是由调节对象和自动调节设备组成。
）3、调节对象（被控对象）：是指要求实现自动控制的装置，设备或生产过程。
例如，冰箱、冷库，冷凝器，融霜过程，冰淇淋的生产过程等。
被调参数（被控量）：是指调节对象中要求保持规定数值或按给定规律变化的物理量。
如库温、压力、液位等。
被调参数总是选择表征调节对象工作状态的主要参数。
4、自动调节：利用电磁阀代替手动调节阀。
冷藏间和自动化装置（自动调节设备）一起的全部设备就构成了一个自动调节系统.5、自动化装置由三部分组成。
第一部分是发信器，即敏感元件或称一次仪表，又叫测量元件，它是用来感受调节参数并发出信号的元件。
如果敏感元件所发出的信号与后面仪器所要求的信号不一致时，则需增加一个将敏感元件发出的信号转变成后面仪器所要求信号的装置，这个装置叫变送器。
第二部分是调节器：调节器接受敏感元件发出的信号与工艺上要求的参数加以比较，然后将比较结果用一特定的信号(气压、电流等)发送出去。
第三部分是执行调节机构：根据调节器送出的信号能自动地控制阀门开启度的部件。
当温度高于上限位数值时能自动开大阀门供液量增大，使冷藏间内温度降低；当温度低于下限位数值时自动关闭电磁阀停止供液，防止温度继续下降。
6、自动调节控制原理：温度发信器将测得的库房温度送到调节器，在调节器中与给定值进行比较，根据偏差大小，调节器发出信号，指挥执行器动作，控制制冷剂流量。
当温度达到上限值时，自动开启电磁阀，使制冷剂进入蒸发器，冷间温度随之下降；当温度达到下限值时，自动关闭电磁阀，停止向蒸发器供液，防止库房温度继续下降。
第四章 制冷装置的自动调节
回汽电磁主阀延时关闭的目的主要是： (1)在降温过程中制冷剂液体在管道内流动， 当库温降到下限值时，若突然同时把两端 阀门关闭，由于惯性作用，会引起“水锤” 现象。这是需要避免的。 (2)延时关闭回汽电磁主阀可使排管内的制 冷剂液体的存留量减少一些。这样在排管 停止工作期间，不会由于库温的升高而使 排管中的压力升得过高，以致造成阀门误 动作或使排管遭到破坏。
为了保证冷风机的制冷能力，当翅片管组 霜层增加到一定厚度时，必须进行冲霜操作。 冲霜方法有水冲霜以及热氨和水联合冲霜 两种。 全自动控制时，由微压差控制器或时间控 制器发出冲霜指令。微压差控制器测量空冷 器回风口与出风口空气压差，当翅片管上结 霜厚度增加，空气阻力增至预调值时(相当于 风机空气量减半时的阻力)，就发出冲霜指令。 采用时间控制器需求出除霜周期。
为了便于设计上选择制冷装置自动控 制的程度，结合目前我国的实际情况， 将自动控制内容分成五类：
第一类 安全保护装置 1．压缩机安全保护，一般应包括高、低 压和油压差保护。 2．超压安全旁通。 3．高液位保护。 4．氨泵保护。
第二类：局部自动控制 1．安全保护装置。 2．局部回路自控，如氨泵回路、库房回路等。
开始工作时，要进行的第一个工作一般是由 发讯元件发出指令或由操作人员按动按钮，接 通操纵本工序的继电器(或接触器)，它的一个常 开触点要自锁。一个工序完成后，下面的工序 有时也是按另外一个起动按钮或信号由另一个 发讯元件发出。 但比较多的情况是本工序完成时由它本身发 出信号来切断这个环节里的继电器(或接触器) 的线圈电路，这个信号可能是时间继电器或其 它电器(如中间继电器、压力继电器或温度继 电器等)的常闭触点的断开。本工序完成后， 又发出起动下一工序的信号。它可能是相应的 时间继电器、中间继电器等的常开触点的闭合。
制冷装置自动化-复习大纲
复习大纲问答题：1、制冷与空调装置自动控制的目的是什么？为什么要采用自动控制。
1、能量转换的需要：⑴、将电能转换成热能；⑵、将电能转换成机械能；2、控制功能的需要；⑴、高精度空气调节系统的需要；⑵、空调装置及设备工作顺序，逻辑判断的需要。
3、安全、正常工作的需要；4、提高工作与运行效率的需要；（1）提高制冷设备运行的稳定性（2）自动调节系统制冷剂的供液量，以维持被冷却物体所需要的低温。
（3）保证制冷设备的安全运转（4）全自动系统可按程序启动、自动调节、自动记录、自动显示，以减轻操作者的劳动。
（5）提高运行的经济性。
2、制冷与空调装置自动控制主要有哪些内容？请举例说明。
（1）对制冷装置的压力、温度、湿度、流量、液位、电流、电压等参数进行自动调节与控制。
（2）制冷装置的保护：当制冷装置工作异常、参数达到警戒值，使装置故障性停机或执行保护性操作，并发出报警信号以确保人机安全。
（3）由于制冷装置的型号、功能、容量、使用条件等不同，因此、制冷与空调装置的自动控制系统种类、控制方式及复杂程度也不同。
3、制冷自动控制系统的分类有哪些？请举例说明各类系统的应用领域。
若按给定值的给定变化规律来分定值控制系统——将被控制量保持在某一定值或很小的范围中的控制系统如冰箱程序控制系统——被控量的给定值按预定的时间程序而变化的控制系统如热泵烘干机随动控制系统——被控量的给定值随时间任意地变化的控制系统智能、灵活的系统：4、制冷与空调装置对控制系统的性能要求有哪些？详细说明一下。
5、制冷自动控制系统有哪几个组成部分？同时写出各部分在系统中的作用。
a)受控对象（过程）：制冷系统的压缩机、风扇或水泵过程等，从传感器到执行器之间b)被控量（热工参数、被控参数）：表征其工作状态的物理量如,湿度,流量,液位……c)传感器（测量变送）：对被控量进行测量（转换成标准信号）的装置，成比例地转变其他物理量d)控制器（调节器）：把测定值和设定值进行比较的装置e)执行器（调节阀）：把调节器的指令成比例地转换为直线或角位移地装置f)自动控制系统：受控对象和控制装置的总体，由控制对象和自动控制设备组成6、制冷自动控制系统的质量指标有哪些？分别写出各自的定义；1 干扰作用问题典型干扰形式：阶跃干扰脉冲等速变化周期性波动2 过渡过程及系统的静态特性3 稳定性和衰减率4 衰减比n：被调参数在过渡过程中第一个波峰值与第二个波峰值之比。
制冷装置自动化第二章(3)
1）水冷式冷凝压力控制
2）风冷式冷凝压力控制 从空气、水侧控制 即改变冷凝器的空气、水流量 从制冷剂侧控制 即改变冷凝器中制冷剂两 相流的有效传热面积
2. 采用冷却塔循环水的水冷式冷凝器
冷凝器的热传递过程是：制冷剂 热气——循环冷却水——环境空 气，因此控制冷却水温度进行冷 凝压力调节的方法有以下两类： （1）调节冷却塔的冷却能力： 通过改变冷却塔的通风量，使 经空气冷却后的水温升高，从而 避免冷凝压力过分降低。改变风量的办法有：在冷却塔的进风 口处设阻风阀、降低风机转速或者减少风机的运行台数(冷却塔 配多台风机的场合)。 （2） 调节冷却水的循环量，如图所示用三通水阀在冷却水的 进、出水管之间设旁通调节。三通水量调节阀可以用冷凝器出 水温度发信，也可以直接用冷凝压力发信，根据偏差成比例地 调节旁通水量，维持Pk在允许的范围。
大型风冷式冷凝器采用冷凝器回流法控制冷凝压力时，考虑 到大型机组的具体特点，高压调节阀采用导阀与主阀同组合 的形式(CVMH十PMl)安装在冷凝器入口处，而在冷凝出口处 增设一只单向阀NRV，用来防止经差压调节阀NRD旁通到贮 液器的热气向冷凝器倒流，调节原理与上述相同。
高压调节阀KVR和差压调节阀NRD的结构
吸气压力调节阀
a）结构图 b）在系统中的安装位置 1-调整杆 2-阀盘 3-保护盖 4-阀体 5-压力平衡波纹管 6-脉动阻尼器
吸气压力调节时吸气压力及流Fra bibliotek变化过程3. 导阀与主阀组合控制蒸发压力和吸气压力
运用主阀和导阀，可以起到 同时控制蒸发压力和吸气压力 的作用。 正常倩况下，左侧的定压阀 控制主阀动作，起调节蒸发压 力的作用。若由于高温、负荷 过大，造成吸气压力超过设定 值时，右侧的定压阀打开，由 左侧定压阀引导的蒸发压力气 体经过右侧的定压阀旁通到吸 气侧，而不施加于主阀活塞上， 于是，主阀关小，使吸气压力 降低。
模块化自动化设备
模块化自动化设备模块化自动化设备是一种高效、灵便的生产设备，它可以根据生产需求进行快速调整和组合，实现自动化生产线的模块化布局。
本文将详细介绍模块化自动化设备的定义、优势、应用领域以及相关技术。
一、定义模块化自动化设备是指由多个独立的模块组成的自动化设备系统。
每一个模块都具有特定的功能，可以根据生产需求自由组合和调整。
这种设备系统通常包括传感器、执行器、控制器和人机界面等组件，通过自动化控制系统实现生产过程的自动化。
二、优势1. 灵便性：模块化自动化设备可以根据生产需求进行快速调整和组合，适应不同产品的生产要求。
生产线的模块化布局可以根据产品种类和生产量的变化进行灵便调整，提高生产效率和适应性。
2. 可扩展性：模块化自动化设备具有良好的可扩展性，可以根据生产需求进行模块的增减和替换。
当生产需求增加时，可以通过增加模块来扩大生产能力；当产品种类变化时，可以通过替换模块来适应新的生产要求。
3. 故障隔离：由于模块化自动化设备是由多个独立的模块组成，当某个模块发生故障时，可以快速进行故障隔离和修复，不会影响整个生产线的正常运行。
4. 维护成本低：模块化自动化设备的维护成本相对较低。
由于每一个模块都具有独立的功能和控制系统，可以根据需要进行单独的维护和保养，不会对整个设备系统造成停机和维护延迟。
三、应用领域模块化自动化设备广泛应用于各个行业的生产线，特殊是那些需要频繁更换产品、生产规模波动大的行业。
以下是几个常见的应用领域：1. 汽车创造业：模块化自动化设备可以用于汽车生产线的焊接、装配、涂装等工艺环节，提高生产效率和产品质量。
2. 电子创造业：模块化自动化设备可以用于电子产品的组装、测试、包装等工序，实现高速、高精度的生产。
3. 食品加工业：模块化自动化设备可以用于食品加工线的清洗、切割、包装等工艺环节，提高生产效率和卫生标准。
4. 医药创造业：模块化自动化设备可以用于药品生产线的配料、混合、包装等环节，确保药品质量和生产效率。
最新制冷装置自动化-复习大纲
复习大纲问答题：1、制冷与空调装置自动控制的目的是什么？为什么要采用自动控制。
1、能量转换的需要：⑴、将电能转换成热能；⑵、将电能转换成机械能；2、控制功能的需要；⑴、高精度空气调节系统的需要；⑵、空调装置及设备工作顺序，逻辑判断的需要。
3、安全、正常工作的需要；4、提高工作与运行效率的需要；（1）提高制冷设备运行的稳定性（2）自动调节系统制冷剂的供液量，以维持被冷却物体所需要的低温。
（3）保证制冷设备的安全运转（4）全自动系统可按程序启动、自动调节、自动记录、自动显示，以减轻操作者的劳动。
（5）提高运行的经济性。
2、制冷与空调装置自动控制主要有哪些内容？请举例说明。
（1）对制冷装置的压力、温度、湿度、流量、液位、电流、电压等参数进行自动调节与控制。
（2）制冷装置的保护：当制冷装置工作异常、参数达到警戒值，使装置故障性停机或执行保护性操作，并发出报警信号以确保人机安全。
（3）由于制冷装置的型号、功能、容量、使用条件等不同，因此、制冷与空调装置的自动控制系统种类、控制方式及复杂程度也不同。
3、制冷自动控制系统的分类有哪些？请举例说明各类系统的应用领域。
若按给定值的给定变化规律来分定值控制系统——将被控制量保持在某一定值或很小的范围中的控制系统如冰箱程序控制系统——被控量的给定值按预定的时间程序而变化的控制系统如热泵烘干机随动控制系统——被控量的给定值随时间任意地变化的控制系统智能、灵活的系统：4、制冷与空调装置对控制系统的性能要求有哪些？详细说明一下。
5、制冷自动控制系统有哪几个组成部分？同时写出各部分在系统中的作用。
a)受控对象（过程）：制冷系统的压缩机、风扇或水泵过程等，从传感器到执行器之间b)被控量（热工参数、被控参数）：表征其工作状态的物理量如T,P,湿度,流量,液位……c)传感器（测量变送）：对被控量进行测量（转换成标准信号）的装置，成比例地转变其他物理量d) 控制器（调节器）：把测定值和设定值进行比较的装置e) 执行器（调节阀）：把调节器的指令成比例地转换为直线或角位移地装置f) 自动控制系统：受控对象和控制装置的总体，由控制对象和自动控制设备组成6、制冷自动控制系统的质量指标有哪些？分别写出各自的定义；1 干扰作用问题典型干扰形式：阶跃干扰脉冲等速变化周期性波动2 过渡过程及系统的静态特性3 稳定性和衰减率4 衰减比n ：被调参数在过渡过程中第一个波峰值与第二个波峰值之比。
模块化自动化设备
模块化自动化设备模块化自动化设备是一种高效、灵活和可靠的工业设备，它具有模块化设计和自动化控制的特点。
本文将详细介绍模块化自动化设备的定义、特点、应用领域、优势和发展趋势。
一、定义模块化自动化设备是指由多个独立的模块组成的自动化系统，每个模块具有特定的功能，通过自动化控制系统进行集成和协调工作。
这种设备能够实现高效的生产和操作流程，提高生产效率和质量。
二、特点1. 模块化设计：模块化自动化设备采用模块化设计，每个模块都具有独立的功能和控制系统。
这种设计使得设备易于维护和升级，同时也提高了设备的灵活性和可扩展性。
2. 自动化控制：模块化自动化设备通过自动化控制系统实现对设备的自动化控制和监测。
这种控制方式能够提高设备的稳定性和可靠性，减少人为错误和劳动力成本。
3. 高效生产：模块化自动化设备能够实现高效的生产流程和操作方式。
通过自动化控制和协调，设备能够自动完成生产任务，减少生产周期和能源消耗，提高生产效率和质量。
4. 灵活性和可扩展性：模块化自动化设备的模块化设计使得设备具有良好的灵活性和可扩展性。
可以根据生产需求和工艺变化，灵活调整和组合模块，实现不同产品的生产和加工。
5. 数据分析和优化：模块化自动化设备通过自动化控制系统收集和分析生产数据，实现对生产过程的优化和改进。
这种数据驱动的优化方式能够提高生产效率和质量，并降低能源和原材料消耗。
三、应用领域模块化自动化设备广泛应用于各个行业的生产和制造过程中。
以下是一些常见的应用领域：1. 汽车制造：模块化自动化设备在汽车制造过程中起到关键作用。
例如，在汽车装配线上，模块化设备能够自动完成车身焊接、零部件安装和质量检测等工作。
2. 电子制造：在电子制造行业，模块化自动化设备能够实现电路板组装、元器件安装和焊接等工艺。
这种设备能够提高电子产品的生产效率和质量。
3. 医药制造：在医药制造领域，模块化自动化设备能够实现药品生产和包装等工艺。
通过自动化控制和监测，设备能够确保药品的质量和安全性。
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自动控制系统其动态过程多属于图1-11（b）的情 况。控制系统的动态过程不仅要是稳定的，并且希 望过渡过程时间（又称调整时间）越短越好，振荡 幅度越小越好，衰减得越快越好。
预期行驶方向 实际行驶方向
图1.2 汽车驾驶控制原理框图
预期 路线
测量
大脑
手
方向盘
汽车
实际 路线
眼睛和其他 感觉器官
图1.3 汽车驾驶控制原理框图
案例2： 控制系统可以由人工控制，也可以采用自动控制。
1、人工控制：
进水
如图1－3 所示， 水 位保持系统。
要求水位
实际 水位 水 池
图1－3 水位人工控制原理图
1. 比例调节器 2. 比例积分调节器 3. 比例微分调节器 4. 比例积分微分调节器
1. 比例调节器
比例调节器的微分方程为：
y=KPe(t)
式中
y为调节器输出；Kp为比例系数； e(t)为调节
器输入偏差。
由上式可以看出，调节器的输出与输入偏差成 正比。因此，只要偏差出现，就能及时地产生
自动控制的分类二
一：按被控参数给定值的变化规律 1.定值控制系统 2.程序控制系统 3. 随动控制系统
二：按实现控制动作与时间的关系 1.连续控制系统 2.断续控制系统
一 系统的静态、动态和干扰作用
当自动控制系统受到干扰或者人为要求给定值改变，被 控量就会发生变化，偏离给定值。通过系统的自动控制作 用，经过一定的过渡过程，被控量又恢复到原来的稳定值 或者稳定到一个新的给定值。被控量在变化过程中的过渡 过程称为动态过程（即随时间而变的过程），被控量处于 平衡状态称为静态或稳态。
0 t
Q1
dG Q2
t
dh h()
t
四描述对象特性的三个参数： 放大系数： K1
时间常数：T1 延迟时间： t1
项目三 常用控制规律 控制器输入与输出之间的关系 一 双位控制
控制器的输出只有两个值，最大输出信号和 最小输出信号。即两个极限位置。
二 、PID控制： PID调节器之所以经久不衰，主要有以下优点。 1. 技术成熟 2. 易被人们熟悉和掌握 3. 不需要建立数学模型 4. 控制效果好
实际水位
<人>
测量
图1－4 水位人工控制系统方框图
第一章 自动控制概论
该水池若改为由自动控制装置代替操作人员：由 浮子测出实际水位，与要求的水位比较。然后得出偏 差再由调节元件根据偏差的大小和正负产生控制信号。 最后由执行元件根据信号产生控制作用。如图1-5所示。
进水
+
M 电机
连 -杆
<
实 际 水 位
二、自动控制的任务
r(t) 控制器
c(t) 被控对象
在没有人直接参与下，利用控制装置操 纵被控对象，使被控量按照给定值的规 律变化。或
c(t) r(t)
上式是自动控制任务的数学表达式。
三、反馈控制原理
在自动控制系统中，被控量是要求严格加以控 制的物理量；而作为对被控对象施加控制作用 的控制装置，可以采用不同的原理和方式完成 赋予的任务。其中，最基本的控制原理就是反 馈控制原理。基于反馈控制原理组成的控制系 统被称为反馈控制系统。
综上所述，对于一个自动控制的性能要求可以概括 为三方面：稳定性，快速性和准确性。
一、稳定性
稳定性是保证控制系统正常工作的先决条 件。 对于稳定的控制系统，被控量偏离期望值 后，经过一段过渡时间后，被控量应恢复 到原来状态。 对于不稳定的控制系统，其被控量偏离期 望值的偏差将会越来越大，最终发散。
c(t)
自动控制系统，是指能够对被控制对象的工作 状态进行自动控制的系统。
一技术术语：
1. 被控对象:是指要求实现自动控制的机器、设备 或生产过程。
2. 被控量：表征被控对象工作状态的物理参量(或 状态参量)，如转速、压力、温度、电压、位移 等。
3. 控制器：又称调节器、控制装置，由控制元件 组成，它接受指令信号，输出控制作用信号于 被控对象。
缺点是使用的元件多，线路复杂，系统的 分析和设计都比较麻烦。
二、开环控制 1. 按给定值控制
给定值
计算
执行
干扰
+
被控对象
被控量
图1.8 开环控制框图
2.按干扰补偿
测量
计算
执行
干扰
+
被控对象
被控量
图1.9 按干扰补偿框图
3.复合控制
给定值 计算
-
计算 执行
干扰 测量
+
被控对象
被控量
测量
图1.10 复合控制框图
1.系统组成及过渡过程 2.可在对象特性 3.常用控制规律 4.其他环节特性 5.自动化仪表和元件的质量特性
1.1 自动控制系统的基本知识
自动控制:是指在没有人直接参与的情况下， 利用外加的设备或装置（称为控制器或控 制装置），使机器、设备或生产过程（统 称被控对象）的某个工作状态或参数（统 称被控量）自动地按照预定的规律运行。
出水量
要求水位 电位器连杆比较
〉 电机
阀门
水池 实际水位
浮子 <控制器>
图1－6水位自动控制系统方框图
第一章 自动控制概论
(1) 自动控制—在没有人直接参与的情况下，利用外 加的设备或装置使整个生产过程或工作机械自动 的按预定规律运行、或使其某个参数按要求变化。
(2) 控制装置—外加的设备或装置，亦叫控制器。 (3) 受控对象—被控制的机器或物体。 (4) 被控量—表征被控对象工作状态的物理参量，也
(7) 反馈量：由系统输出端取出并反向送回系统输 入端的信号。反馈有主反馈和局部反馈之分。
(8) 偏差量：给定量与主反馈信号之差。
(9) 自动控制系统：由受控对象和控制器按一定方
式连接起来的、完成一定自动控制任务的总体。
如图1－7所示。
干扰量
给定量
控制器
被控量 受控对象
自控系统
图1－7 自动控制系统
第一章 自动控制概论
自动控制系统的基本组成及方框图
自动控制的任务—利用控制器操纵受控对象，使其
被控量按技术要求变化。若r(t)—给定量，c(t)—被
控量，则自控的任务之数学表达式为：使被控量满
足c(t) ≈r(t)。自控系统的组成如1-6图所示。
输入量
输出量
串联校正
放大
执行
受控对象
反馈校正
测量
图1－6 系统的组成方框图
浮子
图1－5 水位自动控制系统原理图
出水
自动控制（续）
第一章 自动控制概论
在此：浮子测水位，由连杆和电位器进行比较：
浮子低则电位器上得到正电压，经放大后使电机向进 水阀门开大的方向旋转；反之，当浮子高时，电位器 上得到负电压，电机向阀门关小的方向旋转；若水位 正好，则电位器上电压为零，电机不转，阀门不动。
与之成比例的调节作用，具有调节及时的特点。
比例调节器的特性曲线，如下图所示。
e(t) 0
y
0
t
KP e(t)
t
阶跃响应特性曲线
2. 比例积分调节器 所谓积分作用是指调节器的输出与输入偏差的积
基本组成（续）
第一章 自动控制概论
<4>放大元件：其职能是将比较元件给出的偏差 信号进行放大，用来推动执行元件去控制受 控对象。如：晶体管、集成电路、晶闸管等 组成的电压、功率放大器。
<5>执行元件：其职能是直接推动受控对象，使 其被控量发生变化。如：阀门、电机、液压 马达等。
基本组成（续）
第一章 自动控制概论
叫输出量。 (4) 给定量—要求被控量所应保持的数值。也叫输入
量或叫参考输入。 (5) 干扰量—系统不希望的外作用，也叫扰动输入。
如水位自动控制系统：
第一章 自动控制概论
进水
比较元件
+
M 电机
连 -杆
<
测量
元件
实 际 水 位
浮子
输出量
干扰 信号
出水
图1－6 水位自动控制系统原理图 受控对象
第一章 自动控制概论
4. 执行元件的职能是直接推动被控对象， 使被控量发生变化 。
自动控制的分类一 一、闭环控制
给定值
比较、计算
执行
-
测量干扰Leabharlann +被控对象
被控量
图1.7 闭环控制框图
闭环控制有三大特点：信号按箭头方向传 递是封闭的(闭环)、负反馈和按偏差控制。 因此，闭环控制也被称作反馈控制或按偏 差控制。
闭环控制的主要优点：控制精度高，抗干 扰能力强。
出水
人工控制（续）
第一章 自动控制概论
若要求在出水量随意的条件下，保持水位高 度不变：操作人员需先测实际水位，并在脑 子中与要求的水位进行比较。若低于要求的 水位，则需开大进水阀门。否则应关小进水 阀门。若两者正好相等，则进水阀门不动。
人工控制（续）
第一章 自动控制概论
要求水位 比较、计算
执行
出水量 水池
自动控制系统最基本的要求是被控量的稳态误差（偏 差）为零或在允许的范围内。对于一个好的自动控制系统 来说，一般要求稳态误差在被控量额定值的2％～5％之内
(a)单调过程 被控量y(t)单调变化（即没有“正”，
“负”的变化），缓慢地到达新的平衡状态 （新的稳态值）。如图1-11(a)所示，一般这种 动态过程具有较长的动态过程时间（即到达新 的平衡状态所需的时间）。