材料成型控制工程基础.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date材料成型控制工程基础1材料成型主要金属材料的铸造、锻压、焊接和热处理等需要材料被加热才能够完成的材料成型工艺过程。1. 反馈：将被控对象输出的量经测量装置返回到输入端，经预给定量进行比较后，最终将影响过程控制系统的输出结果。2. 过程控制系统的动态特性:(1) 稳定系统 (2)非稳定系统 (3) 临界系统3. 过程控制系统的基本要求：(1) 稳 稳定性要求是过程控制系

2、统正常工作的首要条件，必须指出，实际控制系统不仅首先要满足稳定性要求，而且还要考虑系统必须要由一定的富余量，以便照顾到系统工作时参数可能会发生变化或有更严重的干扰侵入等。(2) 准 系统在调节过程结束后，系统的被调量与稳态量之间的偏差称为稳态误差或静态误差，它是衡量系统稳定精度的一项指标。(3) 快 快表示动态性能指标要符合要求，它是衡量形态好坏的依据。4. 衰减比: 是衡量一个振荡过程的衰减程度的指标，等于两个相邻的同向波峰值之比即 n=y1/y25. 过程输入/输出通道：计算机经过计算、处理后，将结果以数字量的形式输出，同时将数字量转化为适合生产过程控制的量。因此在计算机和生产过程之间，必

3、须设置信息的传递和变换装置，这个装置就成为6. 计算机输入/输出通道与cpu交换信息的类型（1） 数据信息 (2)状态信息 (3)控制信息7. 模拟输入通道各部分电路的作用：（1） 传感器：将过程量转换为电信号（2） 放大电路：对微弱的电信号进行放大 （3） 多路转化开关：将多路模拟信号按要求分时输出（4） 采样保持：对模拟信号进行采样，在模/数转换期间对采样信号进行保持（5） A/D转换：即模/数转换，将模拟信号转化为二进制数字量（6） 接口电路：提供模拟量输入通道与计算机之间的控制信号和数据传送通道8. 模拟量输入通道设计应考虑的问题：（1） 信号的拾取方式（2） 信号的调节（3） 模/数

4、转换方式的选择（4） 电源配置（5） 抗干扰测试9. 放大器的类型（特点）（1） 测量放大器：具有高输入阻抗，低失调电压、低温度漂移系数和稳定的放大倍数、低输出阻抗的特点。（2） 小信号双线变送器：解决远距离可靠传送微弱电信号的问题，并实现信号和电源一起传送。（3） 隔离放大器：A.测量处于高共模电压下的低电平信号 B消除由于信号源地网络的干扰所引起的误差 C避免形成地回路及其寄生拾取问题 D. 保护应用系统电路不致因输入端或输出端大的共模电压造成损坏 E. 为仪器仪表提供安全接口(4) 程控增益运算放大器：解决在多通道或多参数的模拟输入通道中，多个通道或多个参数公用一个测量放大器，由于各通道

5、送入放大器的信号电平不同，但都要放大至A/D转换器输入要求的标准电压，因而对不同通道或参数，测量放大器的增益是不同的问题。11.采样保持器的原理：当控制信号为高电平时，开关S闭合，输入信号通过电阻R向电容充电，通常要求充电时间越短越好，以使电容电压迅速达到输入电压值。当控制信号为低电平时，S断开，电容的放电回路断开，因而电容电压下降速度很慢。A/D转换器就可根据此时的电容电压进行量化。12. 选择A/D转换器的一般原则：在ppt上13. 开关量输入通道的结构形式(1) 信号变换器：将过程的非电量开关量转换为电压或电流的双值逻辑值。(2) 整形电路：将混有毛刺之类的干扰输入双值逻辑信号或其信号前

6、后沿不和要求的输入信号整形为接近理想状态的方波或矩形波，而后再根据系统要求变换为相应形状的脉冲信号。(3) 电平变化电路：将输入的双值逻辑电平转换为cpu兼容的逻辑电平(4) 总线缓冲器：暂存数字量信息并实现与cpu数据总线的连接(5) 接口电路：协调通道的同步工作，想cpu传递状态信息并控制开关量到cpu的输入14. 传感器：能够感受规定的被测量，并按一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置15. 信号变换的形式 图3.116. 从传感器的概念来看，其主要的内涵特征：（1） 从传感器输入端来看，一个指定的传感器只能感受或响应规定的物理量，即传感器对规定的被检测量具有最大的灵敏度和最好的选择性

7、（2） 从输出端来看，传感器的输出信号为可用信号，即输出信号不但载运原始信息而且能被远程传送（3） 从输入和输出关系来看，这种关系具有一定的规律性，它们之间具有确定的静态和动态特性。规律是可复现的17. 传感器的组成：（1） 敏感元件：直接感受被测量的变化并输出与被测量成确定关系的某一物理量的原件，是传感器的核心（2） 转换元件：将敏感元件输出的物理量转换为适于传输或测量的电信号（3） 测量电路：将转换元件输出的电信号进行进一步的转换和处理，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制功能18. 灵敏度：传感器输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比19. 分辨率与阈值：传感器能检测到输入量最小变

8、化量的能力成为分辨力；当分辨力以满量程输出的百分数表示时，成为变化率；阈值是指能使传感器的输出端产生可测变化量的最小被测输入量及零点附近的分辨力。20. 重复性：传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线间不一致的程度21. 迟滞：传感器在正反行程中输入/输出曲线不重合的程度22. 传感器的构成和工作原理：传感器由电阻应变片、弹性元件和粘接剂构成。在外力作用下，弹性元件将产生一定应变，使粘接其上的应变片也产生相应的应变，从而使电阻应变片的阻值也发生变化，阻值大小反应了力的大小(金属的电阻应变效应)23. 电阻应变片的特性: (1) 机械滞后(2) 零点漂移(3) 蠕变(4)

9、温度效应(5) 应变极限和疲劳寿命(6) 绝缘电阻和最大工作电流(7) 应变片的电阻值24. 电涡流：根据法拉第电磁感应定律，块状金属导体至于变化的磁场或在磁场中做切割磁力线运动时，导体内将产生呈旋涡状流动的感应电流，成为电涡流25. 压电效应：某些电介质物体在某方向受压力或拉力作用产生形变时，表面会产生电荷；外力撤销后，又回到不带电状态。这种现象，称为压电效应。当作用力方向改变时，电荷极性随之改变，把这种机械能转化为电能的现象称为正压电效应。反之，当在电介质极化方向施加电场时，这些电介质会产生几何变形，这种现象称为逆压电效应。26. 压磁效应：某些铁磁性物质在外界机械力的作用下，其内部产生机

10、械应力，从而引起磁导率的变化。27. 赛贝克效应：在由两种导体A、B组成的闭合电路中，如果对接点1加热，是接点1与2 的温度不同，那么回路中就会有电流产生，在回路中的电流表指针会发生小偏转，这一现象称为温差效应或赛贝克效应 图3.8828. 热电偶的特性（1） 必须由两种不同材料的热电极组成（2） 两接点必须有不同的温度（3） 当热电极的材料固定以后，热电动势的大小是温度的函数29. 调节器：按照偏差的比例、积分和微分进行控制的调节器，是连续系统中技术成熟、应用最广泛的一种常规调节器30. 位置式算法和增量式算法的控制简图和特点：ppt 图4.231. 参数整定的概念：通过改变调节器的参数使其

11、特性和过程特性相匹配，以改善系统的动态和静态指标，以取得最佳控制效果。32. PID参数整定方法（1） 工程整定法（2） 经验法（3） 测试法确定PID调节参数33. 专家系统：利用存储在计算机内的某一特定领域内人类专家的知识，来解决过去需要人类专家才能解决的现实问题的计算机系统。34. 专家系统的功能:（1） 存储问题求解所需的知识（2） 存储具体问题求解的初始数据和推理过程中涉及的各种信息（3） 根据当前输入的数据利用已有知识，按照一定的推理策略去解决当前问题，并能控制和协调整个系统（4） 能够对于推理过程、结论或系统自身行为做出必要的解释（5） 提供知识获取、机器学习以及知识库的修改、扩

12、充和完善等维护手段（6） 提供一种用户接口，既便于用户使用又便于分析和理解用户的各种需求和请求35. 专家系统的基本特征（1） 具有专家水平的专门知识（2） 符号处理（3） 一般问题的求解能力（4） 复杂度与难度（5） 具有解释功能（6） 具有获取知识的能力（7） 知识与推理机构相互独立显著特征：(1) 启发性(2) 透明性(3) 灵活性36. 神经网络控制的优越性:（1） 神经网络可以处理那些难以用模型或规则描述的过程或系统（2） 神经网络采用并行分布式信息处理方式，具有很强的容错性（3） 神经网络是本质的非线性系统（4） 神经网络具有很强的信息综合能力（5） 神经网络的硬件实现愈趋方便（6

13、） 自学习和自适应能力（7） 等变量系统37. 干扰的分类(1) 来自电网的干扰(2) 来自微机控制系统外的控件干扰(3) 系统自身内部的干扰(4) 从信号传输线传入的干扰(5) 其他类型的干扰38. 接地的概念：让电子、电器设备的基准电位点与大地保持同电位39. 电磁屏蔽的技术原理：用金属屏蔽材料将电磁干扰封闭起来，使其外部电磁场强度低于允许值得一种措施，或用金属屏蔽材料将电磁敏感电路封闭起来，使其内部电磁场强度低于允许值得一种措施。40. 软件陷阱：用引导指令强行将捕获的“跑飞”程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序，使“跑飞”的程序纳入正轨。41. 数字滤波：通过一定的计算或判断，减少程序干扰在有用信号中比重的算法42. 软件滤波的方法：（1） 平滑滤波（2） 中值滤波（3） 限幅滤波（4） 限速滤波（5） 一阶递推数字滤波43. P297 图7.66-