自动控制系统的基本元件与设备.pptVIP

南京大学工程管理学院控制与系统工程系南京大学工程管理学院控制与系统工程系*南京大学工程管理学院控制与系统工程系*/25《自动化导论》南京大学工程管理学院周献中zhouxz@nju.edu.cn《IntroductiontoAutomation》第五章自动控制系统的基本元件与设备01信息获取元件——传感器03信息处理设备——控制器02信息传输设备——信号转换与传输网络04信息应用设备——执行器5.1信息获取元件——传感器*南京大学工程管理学院控制与系统工程系*/25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：测量就是以同性质的标准量与被测量比较，并确定被测量对标准量的倍数。标准量称为单位量，测量的结果称为测量量。南京大学工程管理学院控制与系统工程系5.1信息获取元件——传感器**/25用什么来测量？在自动化系统中，实现测量任务的元器件被称为信息获取元件，主要是各种传感器。什么是传感器？5.1信息获取元件——传感器*南京大学工程管理学院控制与系统工程系*/25关于传感器的定义，有很多种说法，一般有广义和狭义之分，传感器广义上的定义是“能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置”；而传感器狭义上的定义是“一种将物理量转变为电量的机械电子装置”。01传感器的英文sensor，比中文更传神！顾名思义，就是可以像我们的身体器官一样感受周围环境的一种装置。025.1信息获取元件——传感器*南京大学工程管理学院控制与系统工程系*/25什么是传感器？具体来说，传感器就是一个具有输入和输出的系统。图(a)表示自激发式传感器系统，而图(b)则表示调制式传感器系统．5.1信息获取元件——传感器*南京大学工程管理学院控制与系统工程系*/25传感器的组成传感器通常由敏感元件和转换元件组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分，转换元件是指传感器中能将敏感元件输出转换为适于传输和测量的信号部分。5.1信息获取元件——传感器*南京大学工程管理学院控制与系统工程系*/251）按传感器测量原理分类，传感器可分为电阻式传感器、电容式传感器和超声波传感器2）按信号变换特征分类，传感器可分为物性型和结构型。3）按敏感元件与被测对象之间的能量关系，传感器可分为能量转换型与能量控制型。4）按被测量分类即按用途分类，传感器可分为三大类：(1)按传感器上所依据转换原理可分为：物理、化学、生物传感器等；(2)按传感器测量量的性质可分为：压力、加速度、气体浓度、离子浓度等；(3)按传感器应用可分为：汽车、医学、航天等。传感器的分类5.1信息获取元件——传感器*南京大学工程管理学院控制与系统工程系*/25几种常见的传感器5.1信息获取元件——传感器*南京大学工程管理学院控制与系统工程系*/25新型汽车主要传感器分布图5.2信息传输设备——信号转换与传输网络自动控制系统中信息传输自动控制系统的信息传输要求具有快速性、可靠性和准确性，但这些性能的保证要受信息传输环节的影响，传输网络结构的差异决定了系统信息传输的特点和性能。自动控制系统按照其信息传输的途径和特点可以分为“点对点控制系统”和“网络控制系统”两大类。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的系统大多是“点对点控制系统”，其结构也就是一般反馈控制系统的结构图所示，它认为系统中信息由一个元件向下一个元件的传输是立即发出并立即到达的，可以认为没有传输的时间延迟（时延）。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”的信息传输要经过通讯网络，其信号的传输相对比较复杂，如存在传输时延和数据包的丢失等现象。网络控制系统已被广泛应用于大型工业过程控制及小型局域系统（如航天器、船舶和新型高性能汽车等）中；由于将通讯网络引入了实际控制系统，系统的信号传输要经过实时网络，从而使系统的分析和设计变得比较复杂。5.2信息传输设备——信号转换与传输网络自动控制系统的信息传播网络的特点（1）高实时性要求（2）高可靠、高安全性要求（3）良好的确定性要求5.2信息传输设备——信号转换与传输网络控制网络要将现场运行的各种信息传送到远离现场的控制室，在将生产现场设备的运行参数、状态以及故障信息等送往控制室的同时，又将各种控制、维护、组态命令等送往位于现场的测量控制现场设备中，起着提供现场级控制设备之间数据联系与沟通的作用。同时控制网络还要在与操作终端、上层管理网络的数据连接和信息共享中发挥作用。近年来，随