中北大学测量与控制知识点总结Word格式.docx
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7.程序信号RC延时法:
一个直流电源在开关K合上后,经过电阻R1,R2,电源正电压+Vcc就向电容C充电,电容达到某一电压数值Vc需要一段时间,而固定C,调节电阻R1的数值,就可以调节达到Vc的时间。
8.比较时基脉冲计数延时法与程序信号RC延时法的区别:
(时间)可产生比较准确的延时时间,不仅在一段程序控制电路中使用,也是计算机产生延时普遍采用的方法;
程序信号RC延时法产生延时的电路非常简单,由于一般电阻器件的电阻值和电容器件的电容量的精度不可能很高,造成延时不准确。
9.程序转换电路:
将四个“计数到”脉冲信号PD,即程序时间到脉冲信号,转换为四个程序电平信号P,四个程序信号在时间上按顺序无间隔地产生,而四个程序信号的延时时间即信号脉冲的宽度是由计数器电路中的拨码器预先设置的。
包括:
程序选通门电路、程序转换脉冲延时电路、程序计数器和译码器。
10.位移控制系统中常见电传动结构类型和机电传动结构的功能:
类型:
螺杆-螺母副传动机构、齿轮-齿条副传动机构、凸轮-顶杆副传动机构、磁性轮-靠模副传动机构;
功能:
将电动机的角位移转换为工作台或加工头的线位移。
;
11.位移控制系统的类型:
按位移控制系统的维数分为一维、二维、三维和多维;
按位置给定量的性质分为位移程序控制系统和位移随动控制系统。
12.位移程序控制系统:
动点的移动轨迹的实现,如果是预先由程序给定的,则称该位移伺服系统为称为位移程序控制系统。
13.位移随动控制系统:
如果动点的移动轨迹是在动点移动过程中,根据随机的位置给定,及时驱位移伺服系统跟随位置给定实现的,则称该位移伺服系统为位移随动控制系统。
14.电源内阻对电源vac的影响:
电源内阻远小于负载电阻时,电源具有恒压输出特性的性质,电源内阻远大于负载内阻时,电源具有恒流输出特性的性质。
15.转角—数字编码器:
分类:
按结构:
接触式、光电式和电磁式;
按编码原理:
绝对式和增量式;
绝对式编码盘:
按某种码制确定码盘图形,再通过电刷接触方式或光电方式或电磁方式读取图形对应的数码,来直接测量出角度值。
常用码制有二进制的8421码制和循环码制。
增量式编码盘:
由一个脉冲发生器(与转轴硬性连接)及其变换电路和一个可逆计数器组成。
利用变换电路得到的转向信号控制可逆计数器,对P脉冲进行向上、向下计数。
16.位移随动控制系统与位移程序控制系统的区别:
随动的组成(倒环控制系统):
环节1(位移检测环节)功能:
随时检测位移执行机构的实时位移量ΔL。
环节2(比较器环节),将两个输入量比较大小,然后输出二者的偏差量。
环节3(放大与调节器环节)环节4(电动机驱动电路)环节5(伺服电动机M)按控制信号的大小和正负对其驱动电路的控制而输出角位移。
环节6(机械传动装置)功能一是将电动机的角位移量+Δα变换为最终系统要求输出的线位移量ΔL;
二是出于对输出位移量(包括角位移)的速度与大小的考虑而进行位移量的比例变换。
区别仅在于:
位移程序控制系统没有实际位移检测与反馈环节。
17.平面焊缝位移跟踪:
是指焊接电弧的中心在焊接时始终跟踪焊缝的中心线。
18.电弧弧长:
焊条端部与熔池底部距离。
19.弧长偏差:
焊条端部与熔池底部的实际距离与给定弧长的偏差。
20.直流调速系统的类型:
(一)发动机—电动机调速系统:
改变电动机电枢回路内的附加电阻RF、改变发动机的电枢电压US:
改变发电机的电枢转速、改变发电机的励磁绕组中的励磁电流。
(二)晶闸管变流器调速系统:
将电网交流电能转化为直流电能,然后向直流电动机的电枢提供所要求的电压US;
向晶闸管整流器主电路中的晶闸管提供晶闸管触发器电压;
输出的电平信号电压UC使2输出的晶闸管触发位移相脉冲电压UT能移相;
(三)晶体管脉宽调制(PWM)调速系统:
21.检测与反馈环节的类型:
转速负反馈调速系统、电枢电压负反馈调速系统、附加电枢电流正反馈的电枢电压负反馈调速系统、转速(负反馈)电流(负反馈)双闭环调速系统。
22.电阻点焊与电阻焊缝脉冲电源数字控制计数的区别:
在结构上,电阻点焊脉冲电源数字控制电路大多数组成部分与电阻焊缝的相同,主要是程序时间计数器电路有区别:
焊缝使用“间歇周期”、“通电周期”两程序时基脉冲计数器电路;
而点焊使用“加压”、“焊接”、“维持”、“休止”四程序时基脉冲计数电路。
23.以椭圆环缝自动焊机电控制系统为例,简述三维控制量的各自控制原理:
椭圆形工件的环缝曲线是一条椭圆曲线,而椭圆曲线上任一点i的线速度方向为点i处与瞬时转动半径Pi的垂线方向,而瞬时线速度的大小为νi=ωi(t)ρi(t)。
(1)由于瞬时转动半径p较大,焊接的速度的垂直速度分量νvn往往可以忽略,所以用νi代替焊接速度νn,然后由焊接工艺知焊接速度νn在焊接过程中保持常数,所以νn=ωi(t)ρi(t)=常数,为控制原理之一。
(2)虽然瞬时转动半径ρi是变化的,但在整个焊接过程中Ln不能改变,要满足Ln等于给定常数的条件,为此引入电弧弧长反馈系统,满足其条件使Ln发生变化的主要原因是椭圆形工件瞬时转动半径的变化,所以dρ/dt=νz为焊枪在纵向的位移速度为控制原理之一。
(3)焊枪的轴线在整个焊接过程中要与工件椭圆曲线的切线相垂直,为此,必须设置焊枪的位置装置,将其安装焊枪的纵向驱动滑板机构上,在焊枪随机偏置时,焊枪偏置速度在z(垂直)向位移速度的函数。
24.传递函数的推导、形式、解释:
推导:
在运算放大器的负输入端:
II(s)=IF(s)+IE(s),由于运算放大器的高输入阻抗:
IE(s)≈0,则II(s)=IF(s)
25.PI(比例-积分)调速器:
比例(P)控制器作用:
按控制偏差的大小,迅即(没有任何延时)地输出一个电压信号,这个过程便是“偏差大,调节作用大;
偏差小,调节作用小“。
积分控制器作用:
根据偏差的大小逐渐的改变,即“偏差大,调节作用速度块;
偏差小,调节作用速度慢”。
只有当偏差消除时才停止调节作用。
26.比例-积分-微分(PID)调节器:
微分(D)控制作用能反应误差信号变化的速度,因此一有偏差出现,调节器立即大幅度的改变调节作用,以使偏差快速消除。
D控制作用可增大系统的阻尼,因此容许系统采用较大的增益值KP,从而改善了稳态精度。
微分控制作用从不单独使用。
27.直流电动机晶闸管调速系统控制电路主要组成及各自的输入输出信号、控制过程:
系统调速器:
输入信号是比较器输出的偏差信号UE,输出信号是经过PID控制规律处理后的系统控制电压信号UC;
晶闸管整流器的触发电路:
输入信号是系统控制电压信号UC,输出信号是带有本相电网电压“同步”信息,且触发脉冲移相控制电压信号UC受控于晶闸管触发电压UI;
直流电动机被控制量(一般主要指电动机转速、电枢电流、电枢电压)的检测与反馈电路以及比较器:
检测反馈电路将反映各种反馈特性的物理量变换成反馈(电压)量UB后送控制系统的计较环节,比较器环节的功能就是将输入的信号按正负值进行代数的相加后给出偏差量UE。
28.“1”电平信号是指程序控制电路的输出端的有效信号高于“0”电位(也就是电路的线路地的电位)。
“0”电平信号是指程序控制电路的输出
29.温度:
是定量描述物体冷热程度的状态参数,以热平衡为基础,是分子平均动能的量度,BT=1/2mv2。
温标:
关于测量参数,参数点及测温单位“度”的不同规定,便形成了各种“温标“是温度传递的标准,是温度传感器与温度检测仪表的依据。
温标分类:
经验温标:
以物质的某种特性做介质而定制的温标,热力学温标:
取卡诺机换热量Q为测量参数的一种温标,国际实用温标:
为了实用而建立起来的国际协议性温标。
30.实用国际温标应具备的三个条件:
要有定义温度的固定点;
要有复线温度的标准器;
定义点之间的计算温度的内插方程式。
31.温度测量方法是利用某些物质的物理特性与温度的关系,制成各种各样的感温器件——温度传感器,并通过它们随温度的变化量间接获得温度值。
32.温度测量法分接触测量法和不接触测量法:
(1)接触:
测量方法比较简单直观,准确度和可靠性也较高,应用非常广泛,但实际接触被测介质难免会影响介质的温度场,而带来测量误差,另外测量过程会受被测对象特性及传热方式的影响出现测量误差,介质有腐蚀性会使感温元件寿命下降。
(2)不接触:
根据光和热辐射原理,将被测对象的辐射能量,通过适当方式聚集并投射在光敏感热敏元件上,热能转换为电信号输出以测定温度,温度响应快,测温范围广,可远距离或对运动物体进行测量,此类测温仪器结构复杂,使用方法较严格,测量结果有一定准确性。
33.温度传感器分类:
经典的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器/控制器、数字集成温度传感器/控制器。
34.热电效应:
由两种导体或半导体A,B组成的闭合回路中,如果对接点1加热,使1和2的温度不同,那么回路中就会有电流产生,接在回路中的电流表指针会发生偏转,这一现象称为温差效应或赛贝克效应。
35.热电偶:
利用热电动势随温度的变化的特性来测量温度的感温元件。
36.稳定工作点的定义;
电源负载系统在外界干扰下,其系统工作点就会偏离原有位置工作点,电源vac曲线与负载vac曲线的交点。
外界干扰因素一旦消失,若系统本身能将工作点到原有位置,则称工作点是稳定的,否则不稳定,判据:
dUF/dIS-dUS/dIS>
0.
37.热电偶按用途和结构的分类:
普通热电偶、铠装热电偶、表面热电偶、快速微型热电偶。
表面热电偶;
表面热电偶是用来测量各种固体表面温度,如压铸模,金属型的表面温度
38.快速微型热电偶;
这是消耗式热电偶,专为测量液钢,铁液或其他熔融金属温度而设计的
39.普通热电偶;
主要用于测量气体,蒸汽,液体等介质温度
40.铠装热电偶;
优点是动态响应快,工作端热容量小,安装机动灵活方便,测温准确,强度好使用寿命长
41.热电偶的冷端温度补偿:
冷端恒温发、冷端温度校正发T=T指+KTn、补偿导线发,延长热电极、补偿热电偶:
在热电偶测量回路中反向串联一只同型号的热电偶、冷端温度补偿器:
实质为产生一个毫伏发生器,将它串联在热电偶的测量线路中,就可以在测量时使读数得到自动补偿补偿导线法;
测温时,热电偶长度受一定限制,使得冷段温度直接受到被测介温度和周围环境温度的影响,难以处于0度而且不稳定,根据中间温度定律,当热电极AB与A”B”相连接后仍然可以看做仅友热电极AB组成的回路,一般在低温范围内,用补偿导线作为A"B"。
此时其热电特性与热电偶AB的热电特性很近似,它的作用是把热电偶参考端移至离热电源较远及环境温度较恒定的地方。
42.热电阻:
基于导体或半导体的电阻阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的感温元件,一般由感温元件、套管和接线盒等组成。
。
工作原理:
Rt=R0(1+At+Bt2+Ct3+…)。
43.热敏电阻(温度特性及应用、主要参数):
是其电阻随电阻温度变化而显著变化的的半导体电阻。
分为:
正温度系数热敏电阻PTC、负温度系数热敏电阻NTC、临界温度系数热敏电阻CTR。
RT、RT0分别为温度T、T0时的电阻值,BP为PTC的材料常数,B为NTC的材料常数。
(1)PTC:
具有在工作温度范围内电阻值随温度升高而增大的特性,具有以下特点,具有恒温,调温和精确自动控制温度的功能,无明火,安全可靠,对电源无特殊要求,热交换率高,节约能源,相应时间快,寿命长等。
(2)NTC:
稳定性好,体积小,功耗小,价格低廉。
(3)CTR:
是指在某一特定温度下电阻值发生突变的临界温度电阻,是一种氧化物烧结的固溶体。
44.金属热电阻与半导体热电阻区别与特点:
45.法拉第效应:
很多晶体遇到磁场时偏转面就旋转的现象。
46.传感器类元件接触测温方法种类:
热电偶、热电阻、PN结温度传感器、热敏磁性温度传感器、弹性温度传感器、变色示温温度传感器、法拉第等效温度传感器、电容温度传感器、
47.PN结温度传感器的分类:
热敏二极管温度传感器、热敏晶体管温度传感器、热敏晶闸管温度传感器。
48.非接触法测温——辐射测温法:
全辐射测温、单色辐射式光学测温、比色辐射法测温、红外辐射测温、光导纤维测温。
49.辐射温度:
温度为T的物体全辐射能量E等于温度为TP的绝对黑体全幅射E0时,则温度TP为被测物体的辐射温度。
50.亮度温度:
在波长为λ的单色辐射中,若物体温度T时的亮度Bλ和绝对黑体的温度TS时的亮度B0λ相等,则把绝对黑体温度Ts称为被测物体在波长为λ时的亮度温度。
51.辐射式温度计种类:
硅辐射温度计,PBS辐射温度计,热电堆辐射温度计。
辐射温度:
温度为T的物体全辐射能力E等于温度Tp的绝对黑体全辐射E0时,则温度Tp称为被测物体的辐射温度。
52.单辐射式光学测温原理:
物体在高温状态下会发光,当温度高于700度时就会明显的发出可见光,具有一定的亮度,物体在波长下的亮度Bλ和他的Eλ成正比,Bλ=CEλ。
53.热加工电源主电路结构类型:
工频交流电抗器类电源、磁饱和电抗器类电源、晶闸管工频交流调压器类电源、晶闸管整流器类电源、晶闸管逆变器与大功率晶体管逆变器类电源、大功率晶体管开关类电源、电容器放电器类电源。
54.静态量:
负载VAC中的电流和电压,表达的使稳态量,亦称静态量。
55.电弧负载VAC的性质:
电弧的U形VAC曲线表明它本身是非线性函数曲线,不能用一数学函数表达式表示;
VAC曲线分成三个阶段,下降段AB,水平段BC,上升段CD,三段有不同特性;
电弧VAC曲线上的点具有不同的静态电阻Ra;
电弧VAC曲线上的点具有不同的微分电阻Rw1,且Ra可正、可负、可为零。
56.静态电阻:
以电流为横坐标,电压为纵坐标的平面上通过坐标原点向电弧VAC曲线作一射线,则两线交点纵坐标与横坐标的比值具有电阻量纲。
57.电源VAC:
一台电源不论内部结构形式如何,也不论其输出电压、电流波形如何,如果只从电源的两个输出端看去,该电源额定工作时,静态输出电压和静态输出电流间的函数关系就称为电源的静态VAC。
58.电源VAC曲线的类型:
恒压VACI、横流VACI、直线下降VACI、分段直线下降VACI、椭圆方程VACI、非规则二次曲线型VACI。
57稳定工作电源恒压,恒流,下降直线输出vac对应的反馈形式;
(1)若要得到恒压输出vac,必须引入输出电压负反馈。
(2)若要得到恒流输出vac,引入输出电流负反馈,(3)若要得到下降直线,引入二者的复合负反馈。
58电源控制技术中,电源输出电压和输出电流的负反馈技术是电源vac形状控制,恒压特性,恒流特性及二者的组合特性的基础,而负反馈对电源内阻的影响是决定电源vac形状的根本原因。
58热加工电负载对供电电源的基本要求:
(1)构成的电源负载系统能正常工作,即电源负载系统有工作产生
(2)电源负载系统能稳定工作,即电源负载系统的工作点是稳定的工作点,所谓稳定工作点是指,能克服任何外界干扰因素的影响,保持原有设定的参量不变的工作点,(3)构成电源负载系统能满足负载的功率调节要求,本质上是电源负载系统的工作点的有交文范围(4)材料热加工工程中,某些类型的电负载要求同一供电电源有电压电流波形输发热体的端电压出,也就是要求电源有电压电流波形控制功能。
59负载伏安特性:
定义;
当一电源向一负载供电时,就形成了电源负载系统,在这个系统中如果能稳定工作,则在电源输出电压的作用下有电流流过负载,并在负载上产生电压降uf.
60空载电压us:
负载开路时,电源输出的电压值,也就是负载电流i=0时电源输出的最大值。
61短路电流Isd:
负载短路时,电源输出的电流值,也就是电源可能输出电流的最大值。
62反馈电源是指:
单独将电源输出电压us作为信号,经过放大,滤波以及其他方式的信号交换,电路的处理成为反馈信号,再反馈到电源控制路并参与控制,或是单独将输出电流Is当做信号,也经过输出电压相似的电路处理成为反馈信号,再反馈到电源控制电路并参与控制,或是复合上述两种反馈信号再反馈到电源控制路并参与控制的电源。
63炉温斯续连续调节方式类型:
断续调节:
指加在一炉发热体的端电压恒定不变,通过改变在单位时间内通电或断电的时间长短来控制供给电炉的实际平均功率,以达到调节温度的目的。
连续调节:
电炉启动后,就始终有电流通过电炉发热体微变电炉发热体的线电压来控制供给电炉的实际平均功率以达到调节温度的目的,而发热体的端电压在一定范围内可以连续变化的。
位式调节:
二位式,超前位式,三位式。
64热电偶的基本定律:
(1)均匀导体定律:
如果热电偶回路中的两个热电级材料相同,无论接点的温度如何,热电动势均为0,反之,如果有热电动势产生,两个热电极的材料则一定是不同的。
根据这一定律,可以检验两个热电极的材料的成分是否相同,也可以检查热电极材料的均匀性。
(2)中间导体定律:
在热电偶测温回路中,回路接入第三根中间导体,只要按点的温度相同,就不影响热电偶中产生的总热电势。
(3)中间温度定律:
热电偶回路的特点,温度为T1T0间的热电势等于热电偶在温度为T1Tn时的热电势在与温度为TnT0的热电势的代数和。
T0为中间温度。
65热电偶的基本性质:
(1)电动势只与电极材料两按点温度有关
(2)两种不同材料产生热电偶(3)两端温度不同才产生热电势。
66光导纤维温度传感器分类:
晶体光纤温度传感器,半导体吸收光纤温度传感器,双折射光纤温度传感器,光路遮断式光纤温度传感器,荧光光纤,标准器光纤,辐射式,分布参数式等8种。
67材料加工数字控制概念;
在材料加工中,操作指令以数字形式表示机器设备按预定程序进行工作。
控制优点;
1提高被控制量的控制精度;
2有了控制的参照值,容易保持被控制量的稳定;
3数字控制系统设有反映被控制量给定值或实际工作值大小显示装置。
根据操作上的便利时时监控系统的工作状态;
4控制系统容易与计算机结合在一起,形成功能更加全面的控制系统,功能性包括,构成被控制量的直接数字控制,可对系统被控制量进行实时检测,可对系统进行故障检测。
材料加工按物理划分;
1,时间变量的数字控制系统
2,温度变量的数字控制系统
3,速度变量的数字控制系统
4,加热电源系统中电压,电流变量的数字控制系统
【68】频率电压转换器调节直流电动机的转速控制原理;
频率电压转换器中,一般都包括频率可调节的脉冲发生器,若选定较高的频率,则经频率电压转换器变换后输出的控制电压比较大,从而使直流电动机的频率增加,反之直流电动机转速降低
传统交流电动机和直流电动机原理工作与模拟电压状态,也就是连续变化的电压量,但由于变频技术,脉冲调制技术以及脉冲编码技术的发展,使二者成为可进行数字控制的执行机构【69】热加工电源输出电流;
核心电源输出电流数字式给定电路;
脉冲电源的数字控制技术;
1,电阻缝焊脉冲电源数字控制技术
2,电阻点焊脉冲电源数字控制技术
3,电弧焊脉冲电源数字控制技术
70.热电阻是基于导体和半导体的电阻值岁温度变化而变化的特性来进行温度测量的感温元件,常用的有铂电阻,铜电阻,猛碳等热电阻,热敏电阻。
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