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自动控制基础知识自动控制系统的概念自动控制：在人不直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（自动控制装置）使整个生产过程或工作机械（被控对象）自动地按预定规律运行，或使某个参数（被控量）按预定要求变化。
（测量元件、比较元件、调解元件和执行元件）反馈控制（闭环控制）：据被控量与给定值的偏差进行控制，最终达到消除或减少偏差，反馈控制系统的优点是能缩小或消除偏差，无论偏差的根源何在，他们都可以工作，具有普遍的适应性。
缺点是比较被动。
（由负反馈构成闭合回路/有偏差产生控制）开环控制系统(按给定值控制)：受控对象是被控量，但控制装置仅接受给定值，信号只有倾向作用，无反向联系。
开环控制系统－按干扰补偿（前馈控制）：直接根据扰动进行工作，扰动是控制的依据，没有被控量的反馈，不构成闭合环路，属开环控制，优点是能针对扰动迅速改变被控量传递函数：用来描述环节或自动控制系统的特征. 传递函数：一个环节或一个自动控制系统输出拉氏变换与输入拉氏变换之比，称为该系统或该环节的传递函数。
自动控制系统的品质指标双位控制控制器只有最大与最小两个输出值。
被控对象处于严重的不平衡状态，被控变量剧烈震荡。
比例控制控制结束时余差不为零，为有差系统。
比例积分控制无差控制。
积分时间缩短则消除余差快、稳定程度下降、最大偏差减小。
比例积分微分控制当对象存在较大滞后容量时，采用微分控制规律。
不单独使用。
PID以比例作为基本控制规律，以微分的超前作用克服容量滞后、测量滞后，以积分作为最后消除余差。
（1）最大偏差A被控参数测量值与给定值的最大差值，最大偏差不能超过允许范围，希望最大偏差尽量小。
第一峰值与新稳定值的偏差又称超调量B。
（2）过渡时间ts从干扰到建立新平衡所经历的时间ts过渡时间越短，稳定过程越快，控制质量越高。
（3）余差C控制调节时间结束，被控参数新的稳定值与给定值的偏差，余差的大小反应了控制系统的控制精度。
（4）衰减比Ψ相邻两个波峰值的比值，B:B’＝Ψ，定值系统低一些，随动系统高一些，一般4:1~10:1。
给排水工程仪表与控制课件1. 课程介绍本课程旨在介绍给排水工程中涉及的仪表与控制技术。
通过学习本课程，学生可以了解仪表与控制技术在给排水工程中的应用，掌握仪表与控制系统的设计与运行原理，以及应对常见故障的解决方法。
2. 课程目标本课程的学习目标包括以下几个方面：•理解给排水工程中常用的仪表与控制设备的原理和功能。
•掌握仪表与控制系统的设计方法，包括选择合适的仪表设备、传感器布置、控制策略等。
•学会运用仪表与控制技术解决给排水工程中的常见问题和故障。
•培养良好的仪表与控制系统的维护和管理能力。
3. 课程大纲本课程内容包括以下模块：3.1 仪表与控制系统概述•仪表与控制系统定义和分类•仪表与控制系统在给排水工程中的应用3.2 仪表原理与技术•传感器原理与分类•测量信号的处理与传输•仪表的校准和维护3.3 控制系统设计与运行原理•控制策略与控制模式•控制系统的硬件组成•控制系统的编程与调试3.4 给排水工程中的仪表与控制应用•水泵与阀门控制•水位与流量测量与控制•污水处理与排放控制3.5 仪表与控制系统故障排除•常见故障的诊断与处理•仪表与控制系统的维护和保养4. 课程教学方法本课程将采用以下教学方法：•理论授课：讲解仪表与控制技术的基本原理和应用知识。
•实践操作：通过实验、案例分析等方式，让学生亲自操作仪表与控制系统，提升实际操作能力。
•讨论与交流：课程中设立讨论环节，学生可以针对课程内容进行思考和讨论，促进知识的深化理解。
5. 课程评估方式本课程的评估方式包括以下几个方面：•平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况等。
•实验报告：针对实践操作环节的实验报告。
•期末考试：对课程内容的综合考察。
6. 参考教材•《给水排水工程设计与施工》•《仪表与自动化控制技术》•《仪表与控制系统工程设计》以上为《给排水工程仪表与控制课件》的大纲，请学生们按照课程安排积极参与学习，掌握本课程所涉及的仪表与控制技术知识。
希望大家在学习过程中发现问题及时与老师沟通交流，共同提高学习效果。
人类有四种基本血型—A型、B型、AB型和O型。
O型血可以输给任意血型的人，而他自己只能接受O型；AB型可以接受任意血型，但只能输给AB型；A型能输给A型或AB型，可接受A型或O型；B型能输给B 型或AB型，可以接受B型或O型。
设计一个逻辑电路，其输入是一对要求“输送—接受”的血型，当符合上述规则时，电路给出对应的指示。
解：第一步：确定输入、输出变量个数。
在设计一个组合逻辑电路时，选定的变量多少，会影响结果的简易程度，一般而言，变量少，电路较简单。
当然，由于电路应用于实际，在确定变量时，编码应易于理解。
本例中，输入是一对输送——接受的血型，由于输送、接受的血型数为4
则各需2个变量，可用变量AB表示输送血型，CD表示接受血型。
输出表
示是否可以进行输血，则可用一个输出变量：F
可假设（编码）：
AB、CD取值为00表示O型；01表示A型；10表示B型；11表示AB型
F取值为1表示可以输血，符合以上的输血规则。
第二步：确定输入与输出的关系。
根据编码及上面的输血规则，可填写出真值表或直接用卡诺图表示。
表达逻辑关系，主要是要找出逻辑表达式，实际问题转换成真值表及卡诺
图都比较容易，为了得到表达式，用真值表表示后，还是要转换成卡诺图
表示，因此，在实际设计中，常直接填写卡诺图，并且在多数情况下，直
接用卡诺图表示更方便。
本逻辑函数的真值表如表3-14所示，卡诺图如图3-29(a)所示。
由于卡诺图中“0”块较少，且集中相邻，圈“0”块所得到的表达式要简
单一些，则可用反函数或者用或与式表达。
或
在本设计中，没有规定使用何种门电路，因此，表达式的形式选定比较灵
活，如果设计中有要求，则必须根据要求选择表达式的形式。
如果指定用与非门，则必须对卡诺图圈“1”，得与或式；如果指定用或非门，则必须对卡诺图圈“0”，得或与式。
01
图3-29 例3.10的卡诺图
第三步：变换表达式。
如果以上式去实现实际电路，要用到三种门电路：与、或、非，起码需要三种集成芯片，不太经济，实际应用中，应把表达式转换为只含一种运算（门电路）的表达式形式，常用与非—与非式或者或非—或非式。
本例表达式可转换成：
该逻辑电路可用五个2输入或非门完成。
可选用前面介绍的集成电路74LS02芯片两片。
第四步：画逻辑图并考虑工程问题。
（略）
讨论：
（1）74LS02内部有四个或非门，选用两片，有3个门没有使用。
从表达式看，和各用一个或非门，使门数正好超过4。
是否可以在设计时，进行一定的调整，使门数降到4或4以下呢？
（2）如果做成实际电路，通常需要用显示器件表示处理结果，如选用发光二极管。
TTL电路在输出高电平时的负载能力较弱，如果直接接发光二极管，不能正常发光。
为了解决上面问题，对设计的编码进行一下修改：
可假设血型编码为：
AB取值为00表示O型、01表示A型、10表示B型、11表示AB型；
CD取值为00表示AB型、01表示B型、10表示A型、11表示O型；
F取值为1表示可以输血，符合以上的输血规则。
即：输送约定没有变，接受约定变了。
卡诺图如图3-29(b)所示。
则
即：用四个2输入与非门（一片74LS00）即可。
再加上外围辅助电路，就可完成本设计，设计结果见图3-30。
图3-30中，单刀双掷开关A、B、C和D产生四个输入量的输入信号，绿色LED（发光二极管）及红色LED 显示结果。
绿LED发光，表示可以输血，红LED发光，表示不能输血；红绿都发光，电路工作不正常，红绿都不亮，电路没有工作。
电路的操作及原理请读者自己分析。
图3-30 例3.4的设计结果
从本例可以看出，对实际问题的分析，直接影响电路的设计，分析（表示）越成功，则电路越简单，即使按照同一思想设计，外围电路的安排不同，电路的使用效果也是不同的，因此，在设计一人电路时，对实
际问题的分析是首要问题，并对设计反复推敲。
读者可自己动手，修改编码，用不同的逻辑解决该实际问题。
（该逻辑可以只用三个2输入的同类运算实
现。
