【工业系统测量课件】工程训练是如何展开的？.pptVIP

绪论 工业系统的测量 陈永森 工程训练中心 2004年12月 绪论本讲我们要了解的内容 什么是工程训练？ 工程训练是如何展开的？ 什么是工业系统？ 什么是工程训练？ 工程训练的任务 不仅要知道“是什么”，还要知道“怎么做”！ 背景1：我国的教育长于传授事实性知识，但在传授过程性知识方面有欠缺。 工程训练是获取过程性知识的重要途径。 背景2：工业系统的研究、开发和运行、诊断往往要涉及多个学科和专业的知识。 通过工程训练，将以往孤立、分散开设的尽可能多的工程类课程联系起来，使尽可能多的学生在工业系统中找到相关课程知识的坐标。 什么是工程训练？ 工程训练的体系 什么是工业系统？ 人取书的过程 大脑： 控制 手臂、手： 执行 眼睛、触觉： 测量反馈 什么是工业系统？  直流伺服电机转速控制系统 什么是工业系统？ 工业系统的组成 什么是工业系统？ 工业系统的分类： 装置（生产机械）：各种运载工具、发动机、机床、机器人、转速控制系统…… 过程（生产过程 ）：冶炼、化工、制药等生产过程、转速控制系统的运行过程…… 工业对象：被控制的装置和过程 工业系统中不仅存在能量、物质传递和转换，更重要的是存在着信息的联系。 系统运动状态的信息：系统中的物理量 什么是工业系统？ 工业系统中的物理量 譬如： 在含有运动装置的工业对象中，会产生力/力矩、位移/角位移、速度/角速度、加速度/角加速度的连续变化 在工业过程中，会产生压力、流量、液位、温度、湿度的连续变化 此外，某些事件的发生，譬如某一个部件移动到指定位置、液位达到规定高度、油箱中剩余燃油少于一定量、炉温达到预定的报警温度、烟尘或有害气体达到报警浓度，或操作者按下了某一个控制按钮，会引起开关的通、断，导致某一信号的“有”、“无”或电平的“高”、“低”变化。 这些物理量和开关信号表达着系统运动状态的信息。 什么是工业系统？ 物理量测量的必要性 目的：对工业系统进行监测和控制 首先必须获取系统运行的状态信息，为此要检测系统中各种物理量的值。 状态信息获取是由测量系统完成的。 测量系统的组成：传感器和信号调理电路。 传感器的作用：将各种物理量转换成电信号，电信号是系统状态信息的表达形式 信号调理电路的作用：是对传感器输出的电信号进行初步的处理，信号调理电路由各种电子元器件组成。 信号的显示：获得系统状态信息后，要以适当的形式传达给人的感官，譬如指针、指示灯、数字、图形、图像、声响或振动。 测量系统的设计、调试和维修要用到各种电子仪器。 什么是工业系统？ 驱动装置的作用 问题：计算机输出的控制信号功率不够，不能直接用于控制执行器。 解决：在控制器和执行器之间，使用驱动装置。 驱动装置因执行器而异。 什么是工业系统？ 控制的作用 例如： 位置控制：使执行器运动的又快又准 速度控制：使执行器尽快达到所需的速度并稳定下来 控制的目的：使执行器按预定的规律运行，或者说使系统产生期望的行为。 几个好玩的控制系统（20’） 各种各样的机器人 机器人足球赛小型组比赛 SRD4X 机器人 智能轮椅 讨论：如果你来设计…… 你需要获取那些信号？ 你会选用什么执行器？ 你怎么控制这些执行器？ 机器人所包含的技术及要解决的问题 《工业系统的测量》所解决的问题 系统如何获取能源？直流稳压电源 现场物理量如何获取？传感器 对于含有噪声（不期望有的信号）的信号如何处理？信号调理 信号如何显示出来？信号显示 现场物理量?电信号 传感器：力、温度、速度、位移（方向） 信号调理：电桥、流压转换、F-V转换、整形 《工业系统的控制》要解决的问题 工业现场的信号如何送给控制器？数据通道 如何又快又准地到达目的地？位置控制 如何快速达到所需的速度并稳定运行？速度控制 根据现场物理量转换后的电信号，实现对执行器（电机、气动装置、液压装置）的控制——给系统安装“大脑” 主要以“异步交流电机”为控制对象，采用控制算法（PID算法、模糊控制），实现对它的速度控制、位置控制。 课程安排（共32课时） 绪论 1课时 常用仪器的使用 3课时 常用元件的认知 6课时 直流稳压电源的调试 4课时 测量系统 1课时 力的测量与差动放大 1课时 温度测量 2课时 转速测量及频压转换 4课时 位移测量 2课时 信号的输出与显示 1课时 鼠标器分析 课时 软驱分析 1课时 复习 1课时 本门课程的相关课程 《测量技术》 本门课程的学习方法 联系实际（生活所见、其它课程的知识） 精讲、多练、多想 从系统的角度认识问题 上课： 《工程训练》——* I