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电控基础知识培训

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目录

CONTENTS

01

电控系统概述

02

电路基础原理

03

传感器与执行器

04

控制策略与方法

05

系统设计与分析

06

维护与安全规范

01

电控系统概述

控制系统基本概念

定义与功能

控制系统是指通过对被控对象进行信息检测和传递，利用控制算法进行信号处理，实现对被控对象的控制，使其达到预期状态的系统。

分类

基本组成

按控制方式不同，可分为开环控制系统和闭环控制系统；按控制信号类型不同，可分为连续控制系统和离散控制系统。

控制系统由输入、控制、执行和反馈等四个基本环节组成。

1

2

3

电控系统组成要素

电控系统组成要素

传感器与检测元件

执行器

控制器

电源与信号传输

用于将被控对象的非电学量（如温度、压力、位移等）转换为电学量，以便进行信息处理。

接收传感器输出的电信号，根据控制要求进行信号处理，输出控制指令。

接收控制器的控制指令，将其转换为被控对象的控制量（如电机的转速、电磁阀的开关等）。

为传感器、控制器和执行器等提供电能，同时传输控制信号和反馈信号。

包括制造业、过程工业和能源等领域，如数控机床、自动化生产线、化工过程控制等。

包括铁路、公路、水路和航空等领域，如交通信号控制、车辆自动驾驶、船舶自动航行等。

包括农田灌溉、温室环境控制、食品加工自动化等领域，提高农业生产效率和食品质量。

包括智能楼宇、家居自动化、安防系统等领域，提高居住和工作环境的舒适性和安全性。

典型应用领域

工业自动化

交通运输

农业与食品

民用与商用建筑

02

电路基础原理

基本电路元件功能

产生电阻作用，消耗电能并转化为热能，具有限流和分压作用。

电阻器

电容器

电感器

二极管

储存电荷并在电路中释放电能，具有滤波、耦合和延时等作用。

储存磁场能量，对电路中的电流变化起稳定作用，常用于滤波和振荡电路。

具有单向导电性，可将交流电转化为直流电，常用于整流和检波。

电路定律与分析方法

欧姆定律

描述电流、电压和电阻之间的关系，是电路分析的基础。

02

04

03

01

叠加原理

用于分析多电源电路，通过将各个电源分别作用，再将各结果叠加得到总解。

基尔霍夫定律

包括基尔霍夫电流定律和电压定律，用于分析复杂电路中的电流和电压关系。

戴维南定理与诺顿定理

用于简化复杂电路，将电路中的一部分看作一个电源，从而简化计算。

常见电路故障诊断

开路故障

元件失效故障

短路故障

连接故障

电路中的某处断开，导致电流无法流通，可通过测量电阻或电压来定位故障。

电流不经过负载直接从电源正极流向负极，导致电路过载或设备损坏，可通过测量电阻或电流来检测。

电路元件损坏或性能下降导致电路工作异常，可通过替换元件或测量元件参数来诊断。

元件之间连接不良或接线错误导致的故障，可通过检查连接处是否牢固、接触良好以及接线是否正确来排查。

03

传感器与执行器

传感器类型及工作原理

温度传感器

利用物质热胀冷缩原理或热电效应测量温度，输出模拟信号或数字信号。

压力传感器

通过测量压力变化转换为电信号，如压阻式、电容式、电感式等。

光电传感器

利用光电效应将光信号转换为电信号，包括光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管等。

磁传感器

利用霍尔效应或磁阻效应检测磁场，用于测量位移、速度、电流等参数。

执行器选型与控制逻辑

利用电磁原理实现电路的通断，具有控制简单、成本低廉的特点。

电磁继电器

电机执行器

气动执行器

控制逻辑

将电能转换为机械能，通过电机驱动负载，如步进电机、伺服电机等。

利用气压驱动执行器运动，具有响应速度快、动力大的特点。

根据控制要求选择合适的执行器，设计控制逻辑，实现自动化控制。

信号采集与处理技术

对传感器输出的微弱信号进行放大和滤波，以提高信号的稳定性和精度。

信号放大与滤波

将模拟信号转换为数字信号，以便计算机进行处理和存储。

对采集到的数据进行处理和分析，提取有用信息，为控制决策提供依据。

模拟信号与数字信号转换

选择合适的信号传输方式，如串行通信、并行通信等，并设计接口电路。

信号传输与接口技术

01

02

04

03

数据处理与分析

04

控制策略与方法

经典控制理论（PID）

反馈控制原理

通过反馈机制调整控制器的输出以消除误差。

01

比例（P）控制

根据误差的大小调整控制器的输出，但会产生稳态误差。

02

积分（I）控制

根据误差的累积调整控制器的输出，可以消除稳态误差，但可能增加超调。

03

微分（D）控制

根据误差的变化率调整控制器的输出，可以减小超调，但对噪声敏感。

04

基于状态空间模型，描述系统的动态行为并进行性能分析。

通过优化性能指标，确定最优的控制策略。

根据系统的变化自动调整控制器参数，以适应外界干扰和内部变化。

基于模糊逻辑，处理不确定性和非线性问题，适用于难以建立精确数学