相对于开环控制而言,闭环控制是控制论的一个基本概念。指作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端,并对输入端施加控制影响的一种控制关系。在控制论中,闭环通常指输出端通过“旁链”方式回馈到输入,所谓闭环控制。输出端回馈到输入端并参与对输出端再控制,这才是闭环控制的目的,这种目的是通过反馈来实现的。

  在讨论控制系统的时候,I/O点是最经常听到的一个术语。它是指输入/输出点,I代表INPUT,指输入,O代表OUTPUT,指输出。输入/输出都是针对控制系统而言,输入指从仪表进入控制系统的测量参数,输出指从控制系统输出到执行机构的参量,一个参量叫做一个点。一个控制系统的规模有时按照它最大能够控制的I/O点的数量来定的。

  在控制系统中,另一个常见的术语就是模拟量和开关量。不论输入还是输出,一个参数要么是模拟量,要么是开关量。模拟量指控制系统量的大小是一个在一定范围内变化的连续数值,比如温度,从0-100度,压力从0-10MPA,液位从1-5米,电动阀门的开度从0-100%,等等,这些量都是模拟量。而开关量指该物理量只有两种状态,如开关的导通和断开的状态,继电器的闭合和打开,电磁阀的通和断,等等。对控制系统来说,由于CPU是二进制的,数据的每位有“0”和“1”两种状态,因此,开关量只要用CPU内部的一位即可表示,比如,用“0”表示开,用“1”表示关。而模拟量则根据精度,通常需要8位到16为才能表示一个模拟量。最常见的模拟量是12位的,即精度为2-12,最高精度约为万分之二点五。当然,在实际的控制系统中,模拟量的精度还要受模拟/数字转换器和仪表的精度限制,通常不可能达到这么高。

  通常是针对模拟量的控制来说,一个根据一个输入量,按照一定的规则和算法来决定一个输出量,这样,输入和输出就形成一个控制回路。控制回路有开环和闭环的区别。开环控制回路,指输出是根据一个参考量而定,输入和输出量没有直接的关系。而闭环回路则将控制回路的输出再反馈回来作为回路的输入,与该量的设定值或应该的输出值作比较。闭环回路控制又叫反馈控制,是控制系统中最常见的控制方式。下面介绍几种常规的反馈控制的模式。

  这是最简单的反馈控制,有时也叫开关控制。这种控制是当被测量达到最高值或最低值的时候,就给出一个开关的信号。虽然被测量可能是模拟量,但控制输出是开关的,所以叫两位控制。在工业现场,有许多温控器和液位开关控制是采用这种方式的。

  的输出值与被控参数的测量值和设定值或某个参考点的偏差是一个比例关系。比例控制比二位控制要平滑一些,消除了二位控制时会产生的被控量上下振荡的情形。比如,对一个反应罐的液位,如果设定的液位值是2700毫米,当液位降低时,进料管道上的阀门就要增加开度,而液位偏高时,则要将开度减小。增加和减小的比例与液位和设定值的偏差大小成比例关系。

  在积分控制中,被控变量的值的变化与控制系统输出控制到实际生效的时间有一个预先设定的关系。执行机构的输出是渐渐地达到设定的值的。这种控制方式的产生是由于实际的控制元件和执行机构从给出输出信号到使被控变量达到设定值往往需要一段时间。最常见的例子是温度控制,比如,假定我们知道到煤气阀门的开度到60%的时候,热水器的水温能够达到适宜洗澡的45度,但是,当你把阀门一下子拧到60%的位置时,水依然是凉的,你必须等一下,水温升到45度左右的时候,就会稳定。如果控制系统不用积分控制,而只用比例控制,那么当阀门输出为60%时,这是输入的温度值可能依然只有20度,那么按照比例控制,既然偏差依然存在,则阀门的开度会继续加大,这样,当水温升到45度时,阀门的开度可能会达到了90%甚至更高,这时,虽然控制系统会通知阀门保持不动,但水温会继续升高,可能到了50甚至60度,这时,阀门的开度会减小,但在减小到60%之前,水温都会继续上升,当阀门开度减到60%时,水温依然可能70度,一直当阀门的开度变成20%时,水温才会变成45度,这时阀门运动会停止,但水温却会继续下降,直到变成凉水,如果这时是冬天,可能你的情形还要糟糕。这就是没有积分控制的温度会发生的情况。如果你有小孩,当孩子第一次操作热水器的阀门的时候,发生的情形就很像这种情况。

  微分控制通常与比例和积分控制同时使用,由于积分控制有一个滞后,微分控制可以让控制对偏差的反应提前,以免控制系统的反应过于迟钝。微分控制与比例和积分控制同时使用,可以使被控状态更迅速地达到稳定状态,而又不会出现上文出现的振荡现象。

  在实际的控制系统中,根据实际变量的情况,上述三种控制方式有时只有一种,有时是两种,有时三种同时采用。比例控制用P表示,积分控制用I表示,微分控制用D表示,根据采用的方式,分别称为P控制,PI控制,PID控制。其中,PID控制是控制系统最常见的控制模式。

  通常应用在开关量控制的场合,当一个开关状态变化时(比如由“开”变“关”时),的输出动作要延时一段时间才会给出。比如,在生产线常用的接近开关,当工件就位时,接近开关给出信号,下一个滚筒由于和接近开关安装的位置有一段距离,所以通常要延迟几秒才开始滚动。

  也是常用于开关控制的场合,比如有三个开关,A、B和C,C开关必须在A和B同时打开的时候,才能够打开;或者当A打开时,C必须打开;这种关系就是连锁控制。在工业现场中,尤其是在涉及安全控制的场合,连锁控制方式是很常见的。比如反应釜中的放散阀,当压力达到一定值时,压力开关的信号发生变化,则放散阀门必须立刻打开。

  指控制系统的输出是通过电气量或电子信号来进行的,所控制的对象是电动执行元件,比如继电器、步进开关、电磁阀、伺服驱动器和变频器等等,绝大部分的自动控制多多少少都会有电动控制元件。

  在机器与设备的操作中,许多控制是用液压控制机构来进行的。在连续速度控制的场合,液压控制通常比较方便和便宜,当能量转换效率较高的时候,液压控制往往和电动控制中的伺服控制同时使用。这时,就形成了效率和精度较高的电液执行机构。

  有三种情形用到气动执行机构,一,运动的线路上有标准的单向气动阀门组合来完成控制逻辑功能;二,在气体管道中采用一些没有移动部件的元件,这些元件是依靠流过的气体的特性而进行开关动作的;三,运动的逻辑控制系统,采用模块化的内置隔膜、绕线或套筒式。这三种气动元件都是采用压缩空气作为传输信号或执行机制的动力。在工厂中,由于压缩空气容易获得,干净、无污染,又安全,控制的功能和设计都十分简单,因此,现在许多生产线、插补

  插补(Interpolation),即机床数控系统依照一定方法确定刀具运动轨迹的过程。也可以说,已知曲线上的某些数据,按照某种算法计算已知点之间的中间点的方法,也称为“数据点的密化”;数控装置根据输入的零件程序的信息,将程序段所描述的曲线的起点、终点之间的空间进行数据密化,从而形成要求的轮廓轨迹,这种“数据密化”机能就称为“插补”。

  控制电流的目的,还是为了控制电压,电压传输过程中会有损耗、压降、燥音,我们用电流传输信号,来控制所需电压。

  速度和位置的关系: 路程=速度*时间;延伸连续变化的速度在一个时间段的积分,就是这段时间的路程(位置)。

  速度和电流的关系:速度=加速度*时间;加速度取决给定电流,延伸连续变化的加速度在一个时间段的积分,就是即时的速度。

  转矩控制模式,就是让伺服电机按给定的转矩进行旋转就是保持电机电流环的输出恒定。如果外部负载转矩大于或等于电机设定的输出转矩则电机的输出转矩会保持在设定转矩不变,电机会跟随负载来运动。如果外部负载转矩小于电机设定的输出转矩则电机会一直加速直到超出电机或驱动的最大允许转速后报警停在。

  速度模式下就是电机速度设定和电机上所带编码器的速度反馈形成闭环控制;以伺服电机实际速度和和设定速度一致。

  速度环的控制输出就是转矩模式的下的电流环的力矩给定。位置控制模式是上位机给到电机的设定位置和电机本身的编码器位置反馈信号或者设备本身的直接位置测量反馈。

  进行比较形成位置环,以保证伺服电机运动到设定的位置。位置环的输出给到速度环作为速度环的设定。所以说,转矩控制模式是利用了伺服电机控制最基层的电流控制环 速度控制环是建立在电流环之上的, 位置控制环又是建立在速度环之上的还有底层的电流环。

  3、电力系统——由发电机、配电装置、升压和降压变电所、电力线路及电能用户所组成的整体称为电力系统。中性点位移:在三相电路中,电源电压三相负载对称的情况下,如果三相负荷也对称,那么不管有无中性点,中性点的电压均为零。但如果三相负载不对称,且无中性线或中性线阻抗较大,那么中性点就会出现电压,这种现象称为中性点位移现象;

  5、谐振过电压——因断路器操作引起电网回路被分割或带铁芯元件趋于饱和,导致某回路感抗和容抗符合谐振条件,可能引起谐振而出现的电压升高,称为谐振过电压;

  6 、电气主接线——主要是指在发电厂、变电所、电力系统中,为满足预定的功率传送方式和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路;

  7、双母线接线——它具有两组母线:工作母线I和备用母线l。每回线路都经一台断路器和两组隔离开关分别接至两组母线,母线之间通过母线连络断路器(简称母联)连接,称为双母线 、一个半断路器接线——每两个元件(出线或电源)用三台断路器构成一串接至两组母线,称为一个半断路器接线、厂用电——发电厂在启动、运转、停役、检修过程中,有大量以电动机拖动的机械设备,用以保证机组的主要设备和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理等辅助设备的正常运行。这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明等用电设备都属于厂用负荷,总的耗电量,统称为厂用电;

  10、厂用电率——厂用电耗电量占发电厂全部发电量的百分数,称为厂用电率。厂用电率是发电厂运行的主要经济指标之一;

  16 、电动机的自起动——厂用系统中正常运行的电动机,“当其供电母线电压突然消失或显著降低时,若经过短时间(一般在0.5—1.5s)在其转速末下降很多或尚未停转以前,厂用母线电压又恢复正常(如电源故障排除或备用电源自动投入),电动机就会自行加速,恢复到正常运行,这一过程称为电动机的自起动;

  18、励磁控制系统——由励磁调节器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个系统称为励磁控制系统;

  19、自并励静止励磁系统——采用接于发电机出口的变压器。(称为励磁变压器’)作为励磁电源,经硅整流后供给发电机励磁。因励磁变压器并联在发电机出口,故这种励磁方式称为则称为自并励方式,励磁变压器、整流器等都是静止元件,故又称其为自并励静止励磁系统;

  20、互感器——是电力系统中测量仪表、继电保护和自动装置等二次设备获取电气一次回路信息的传感器。互感器作用是将高电压、大电流按比例变成低电压和小电流;

  21、六氟化硫断路器——采用具有优良灭弧性能和绝缘性能的SFe气体作灭弧介质的断路器,称为SF 6断路器。它具有开断能力强、体积小等特点,但结构较复杂,金属消耗量大、价格较贵;

  22 、真空断路器——利用真空的高介质强度来灭弧的断路器,称真空断路器。此种断路器具有灭弧速度快、触头材料不易氧化、寿命长、体积小等特点;

  23、工作接地——是为了保证电力系统正常运行所需要的接地。例如中性点直接接地系统中的变压器中性点接地,其作用是稳定电网对地电位,从而可使对地绝缘降低;

  24、防雷接地——是针对防雷保护的需要而设置的接地。例如避雷针(线)、避雷器的接地,目的是使雷电流顺利导入大地,以利于降低雷过电。


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