第一章_船舶反馈控制系统基础.ppt

* * * * * * * * * §1-2-2 气动仪表的元部件及组成原理 psr阶跃上升的瞬间，R通道流量为零。波纹管E立即伸长，排挤气室的气体使psc立即升高，即比例过程； 之后经R不断向弹性气室充气，psc继续升高，直到psc ＝ psr，波纹管恢复原状，即惯性环节的充气过程 利用比例惯性环节作为反馈环节，可实现比例微分作用，而改变气阻R值就可调整微分时间 E R E’ Psr Psc 比例惯性环节结构示意图 比例惯性环节充放气过程曲线 惯性环节输出部分 比例环节输出部分 §1-2-2 气动仪表的元部件及组成原理 (4) 气动仪表的比较环节 只有输入信号与反馈信号始终进行比较，仪表才能有稳定的输出 输入信号突变→平衡破坏→输出信号暂未变化→比较环节将输出不平衡信号→喷嘴挡板开度变化→仪表输出变化经反馈回路送至比较环节→平衡了输入信号→新的稳定状态 比较环节根据平衡原理的不同，可分为如下三种： 位移平衡原理：输入输出以位移的形式在比较环节上进行比较 力平衡原理：输入输出以力的形式在比较环节上进行比较 力矩平衡原理：输入输出以力矩的形式在比较环节上进行比较 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 1.自动化仪表的主要品质指标 机舱中自动化仪表应用最为广泛，用于各种控制系统中实现参数的测量、调节与显示等 按所用能源分类 气动仪表 压缩空气作为能源 、气源压力是0.14MPa 气动仪表输入、输出信号为标准的气压信号，0.02～?0.1MPa 电动仪表 电能作为能源，24V 输入和输出信号是标准的0～10mA或4～20mA §1-2 1.自动化仪表的主要品质指标 按仪表的结构形式分类 1、单元组合仪表：将控制系统的各个单元分别制成一台独立的仪表，彼此之间用标准的统一信号联系起来。 2、基地式仪表：若把测量单元、调节单元和显示单元组装在一个壳体内，这种仪表则叫做基地式仪表。 各单元已是不可分割的整体 彼此之间不用标准信号加以联系。 本章主要介绍气动单元组合仪表的结构、工作特性及管理要点 §1-2 1.自动化仪表的主要品质指标 在机舱自动控制与监视过程中，人们总希望仪表所检测的参数与测量值完全相符，但是无论品质多好的仪表，所测结果与参数真值总有一定的差别，称之为“误差”： (1) 基本误差：由于仪表结构中间隙、摩擦、刻度不均或分度不准等原因造成的误差，即仪表自身缺陷所致，在制造过程中通过加密加工可降低 (2) 附加误差：仪表在使用过程中受外界如温度、湿度、震动、压力等影响所引起的误差。一般采用相应的补偿措施加以降低，如热电偶温度传感器冷端温度补偿法，但无法彻底消除 §1-2 1.自动化仪表的主要品质指标 (3) 绝对误差 ?A ：又称指示误差。 ?A = A-A0 A为测量值，A0为被测参数的绝对真值，一般用高精度标准仪表所测的平均值获得。 ?A不能完全反应仪表的精度，要与仪表的量程进行综合考量 (4) 相对误差 δ：仪表的绝对误差所占该仪表指示值的百分数。 δ不能够反应仪表的精度。 δ = ?A / A ×100% (4) 精度δ0 ：最大指示误差?Amax占仪表最大测量范围（量程） A’的百分数。常用去掉%，即= ?Amax / A’的精度等级来衡量，如0.1、2.0、2.5等 δ0 = ?Amax / A’ ×100% §1-2 1.自动化仪表的主要品质指标 (5) 灵敏度 S ：仪表开始对输入信号开始有反应的灵敏程度，若仪表的输入变化量为?x，相对应的输出量变化为 ?y ，则： S = ?y / ?x 可见，S越大，越能测出微小的输入变化 §1-2 1.自动化仪表的主要品质指标 (6) 不灵敏区 d由于仪表活动部件的摩擦、间隙、弹性元件滞后等现象存在，当输入信号有一微小变化时，仪表输出仍然不变，该微小变化区的绝对值称为不灵敏区 (7)灵敏限 ?0 （或称灵敏阈） 引起仪表输出有一微小变化?Ymin时，所需要输入量的最小值?Xmin称为灵敏阀或灵敏限 指测量装置能够区分被测量最小变化量的能力 一般认为不灵敏限等于1／2不灵敏区 §1-2 1.自动化仪表的主要品质指标 (8) 变差（又称滞环误差、回程误差）δn ： 变差表示在外界条件不变的情况下，仪表的输入作增大与减小变化时，对于同一真值，其输出指示值之间的最大误差。 即仪表的正向特性与反向特性不一致的程度 注：仪表的不灵敏区是由输入量的变化来表示，而变差是以输出量的变化来表示的，而这皆为仪表结构不完善度的标志 §1-2 §1-2 自动化仪表的基本知识 1-2-2：气动仪表的元部件及组成原理 1、气动仪表的主要元部件及分类 弹性元件 节流元