开影响。严重时会出现主副回路共振现象，系统不能正常工作。主副调节器的控制规律的匹配选择在串级控制系统中，主副调节器的作用是不同的。主调节器是定值控制，副调节器是随动控制。系统对二个回路的要求有所不同。主回路般要求无差，主调节器的控制规律应选取或控制规律副回路要求起控制的快速性，可以有余差，般情况选取控制规律而不引入或控制。如果引入控制，会延长控制过程，减弱副回路的快速控制作用也没有必要引入控制，因为副回路采用控制已经起到了快速控制作用，引入控制会使调节阀的动作过大，不利于整个系统的控制。主副调节器正反作用方式的确定个过程控制系统正常工作必须保证采用的反馈是负反馈，及其主通道各环节放大系数极性乘积必须为正值。串级控制系统有两个回路，主副调节器作用方式的确定原则是要保证两个回路均为负反馈。确定过程是首先判定为保证内环是负反馈副调节器应选用那种作用方式，然后再确定主调节器的作用方式。各环节放大系数极性的正负是这样规定的对于调节器，当测量值增加，调节器的输出也增加，则为负值即正作用调节器反之，为正即反作用调节器。调节阀为气开。则为正，气关为负。过程放大系数极性是当过程的输入增大时，即调节阀开大，其输出也增大，则为正，反之，为负。在图的串级控制系统框图中可以看到，由于副回路可以简化成个正作用方式环节，主对象作用方式为正，主测量变送环节为正。根据单回路控制系统设计中介绍的闭合系统必须为负反馈控制系统设计原则，即闭环各环节比例度乘积必须为正，故主调节器均选用反作用调节器，副调节器均选用反作用调节器。扩充临界比例度法实验经验法调整参数的方法中较常用的是扩充临界比例度法,其最大的优点是，参数的整定不依赖受控对象的数学模型，直接在现场整定简单易行。扩充比例度法适用于有自平衡特性的受控对象，是对连续时间控制器参数整定的临界比例度法的扩充。整定步骤扩充比例度法整定数字控制器参数的步骤是预选择个足够短的采样周期。般说应小于受控对象纯延迟时间的十分之。表临界振荡整定计算公式调节参数控制规律用选定的使系统工作。这时去掉积分作用和微分作用，将控制选择为纯比例控制器，构成闭环运行。逐渐减小比例度，即减小，直至系统对输入的阶跃信号的响应出现临界振荡稳定边缘，将这时的比例放大系数记为,临界振荡周期记为。根据表临界振荡整定计算公式代入的值，计算出调节器各个参数的值。根据上述计算结果设置调节器的参数值。观察系统的响应过程，若记录曲线不符合要求时，再适当调整整定参数值。三菱系列中指令的使用比例积分微分指令即指令其指令格式如下操作数全部用数据寄存器。存放设定值的地址。存放当前值的地址。存放控制回路调节值即输出值的地址。指定存放控制回路参数值的首地址，共占用个数据寄存器，其选用范围为，各元件存放的参数如下采样时间，取值范围为。动作方向，为正动作，为反动作。为无输入变化量报警，为输入变化量报警有效。为无输入变化量报警，为输出变化量报警有效。输入滤波常数，。比例增益，。积分时间常数为和时无积分。微分增益，。微分时间常数为时无微分。至运算占用。输入变化量增方报警设定值，。输入变化量减方报警设定值，。输出变化量增方报警设定值，。输出变化量减方报警设定值，。报警输出输入变化量增方超出。输入变化量减方超出。输出变化量增方超出。输出变化量减方超出。指令用的算术表达式为输出值上式中表示误差。该指令可以用中断子程序步进梯形指令和条件跳步指令，指令的应用如图所示。当时执行指令，把控制回路的设定值存放在这个数据寄存器中，对的当前值和的设定值进行比较，通过回路处理数值之间的偏差后计算出个调节值，此调节值存入目标操作数中。在中的控制的编程回路的输入输出变量的转换和标准化控制器调节输出，保证偏差为零，使系统达到稳定状态。偏差是设定值和过程变量的差。控制的原理基于下面的算式输出是比例项积分项和微分项的函数。输出比例项积分项微分项其中是作为时间函数的回路输出是回路增益是回路误差设定值和过程变量之间的差是回路输出的初始值为了能让数字计算机处理这个控制算式，连续算式必须离散化为周期采样偏差算式，才能用来计算输出值。数字计算机处理的算式如下输出比例项积分项微分项是在采样时刻，回路输出的计算值是回路增益图指令的应用是采样时刻的回路误差值是回路误差的前个数值在采样时刻是采样时刻的回路误差值是积分项的比例常数是回路输出的初始值是微分项的比例常数从这个公式可以看出，积分项是从第个采样周期到当行。设计中涉及到液位的检测和变送，以便系统根据检测到的数据来调节通道中的水流量，控制水箱的液位。液位变送器分为浮力式静压力式电容式应变式超声波式激光式放射性式等。系统中用到的液位变送器是浙江浙大中控自动化仪表有限公司生产的中控仪表压力变送器，属于静压力式液位变送器，量程为，精度为，由直流电源供电，可以从的电源中获得，输出为直流。执行单元执行单元是构成自动控制系统不可缺少的重要组成环节，它接受来自调节单元的输出信号，并转换成直角位移或转角位移，以改变调节阀的流通面积，从而控制流入或流出被控过程的物料或能量实现过程参数的自动控制。执行器的工作原理，由执行机构和调节机构调节阀两部分组成。执行机构首先将来自调节器的信号转变成推力或位移，对调节机构调节阀根据执行机构的推力或位移，改变调节阀的阀芯或阀座间的流通面积，以达到最终调节被控介质的目的。来自调节器的信号经信号转换单元转换信号制式后，与来自执行机构的位置反馈信号比较，其信号差值输入到执行机构，以确定执行机构作用的方向和大小，其输出的力或位移控制调节阀的动作，改变调节阀的流通面积，从而改变被控介质的流量。当位置反馈信号与输入信号相等时，系统处于平衡状态，调节阀处于开度。系统中用到的调节阀是智能型调节阀，所用到的执行机构为电动执行机构，输出为角行程，控制轴转动。电动执行机构的组成框图。来自的模拟量输出信号与位置反馈信号进行比较，其差值经放大后，控制伺服电动机正转或反转，再经减速器后，改变调节器的度，查得许用弯曲应力。按扭转强度估算轴径根据常用材料的值和值表，查得由轴的设计计算公式，得考虑该处轴径尺寸应大于高速轴轴径，即取轴承内径为设计轴的结构并绘制结构草图将中间轴布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在对齿轮两侧，即轴的最小直径处。确定轴上零件的位置和固定方式要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。首先，轴的两端均安装轴承，均为最小直径。齿轮从左端装入，左端用套筒固定，右端用轴肩定位，齿轮则与轴制成体。齿轮的周向固定采用平键连接，轴承对称安装于轴的两端，其轴向用轴肩固定，周向采用过盈配合固定。确定各轴段直径由于轴的两端需安装轴承，直径最小，则轴段取。为各轴段长度为水平支反力截面弯矩为截面弯矩为机械设计基础课程设计二级圆柱齿轮报告书第页共页了便于拆装轴承，初选圆锥滚子轴承型号为，其安装高度为,则轴段直径,轴段直径,轴段④直径为。确定各轴段长度齿轮轮毂宽度为,齿轮轮毂宽度为。为保证齿轮固定可靠，轴段的长度应略短于齿轮的轮毂宽度，取为。轴段的长度应大于齿轮轮毂宽度，而同时又必须满足轴承内端面到箱体内壁的间距，则取为轴段④的长度为轴段的长度为故轴段的长度可确定为。考虑到要在轴段上加工出键槽，则键槽的长度应比齿轮的轮毂宽度小约,键槽宽按轴段直径查手册得到键槽长,键宽,键高。④选定轴的结构细节，如圆角倒角退刀槽等的尺寸。按设计结果画出轴的结构草图如下图所示。按弯扭合成强度校核轴径。画出轴的受力图图作出水平面内的弯矩图。水平支反力平面平面图由绕点力矩和,得由绕点力矩和,得截面处的弯矩为截面处的弯矩为作垂直面的弯矩图图，求垂直面面支点反力。由平面平行力系，得机械设计基础课程设计二级圆柱齿轮报告书第页共页低速轴齿轮强度参数轴的材料为钢，并经正火处理，其强度极限为许用弯曲应力为低速轴最小直径为机械设计基础课程设计二级圆柱齿轮报告书第页共页转矩及转矩图附图低速轴的设计计算由前面的已知条件，知Ⅲ轴传递功率Ⅲ,低速轴上低速轴从动轮转速，分度圆直径。由斜齿圆柱齿轮的强度公式，得其中,则即低速轴上从动齿轮圆周力为,径向力为,轴向力为。选择轴的材料，确定许用应力由已知条件，知减速器低速轴传递的功率属于小功率，对材料无特殊要求，故选用钢并经正火处理。由轴的常用材料及其部分机械性能表，查得强度极限，再由轴的许用弯曲应力查得许用弯曲轴上零件齿轮采用实体式结构。各轴段直径轴承支点距离为其他参数如下机械设计基础课程设计二级圆柱齿轮报告书第页共页应力。按扭转强度估算轴径根据常用材料的值和值表，查得由轴的设计计算公式，得考虑到轴开影响。严重时会出现主副回路共振现象，系统不能正常工作。主副调节器的控制规律的匹配选择在串级控制系统中，主副调节器的作用是不同的。主调节器是定值控制，副调节器是随动控制。系统对二个回路的要求有所不同。主回路般要求无差，主调节器的控制规律应选取或控制规律副回路要求起控制的快速性，可以有余差，般情况选取控制规律而不引入或控制。如果引入控制，会延长控制过程，减弱副回路的快速控制作用也没有必要引入控制，因为副回路采用控制已经起到了快速控制作用，引入控制会使调节阀的动作过大，不利于整个系统的控制。主副调节器正反作用方式的确定个过程控制系统正常工作必须保证采用的反馈是负反馈，及其主通道各环节放大系数极性乘积必须为正值。串级控制系统有两个回路，主副调节器作用方式的确定原则是要保证两个回路均为负反馈。确定过程是首先判定为保证内环是负反馈副调节器应选用那种作用方式，然后再确定主调节器的作用方式。各环节放大系数极性的正负是这样规定的对于调节器，当测量值增加，调节器的输出也增加，则为负值即正作用调节器反之，为正即反作用调节器。调节阀为气开。则为正，气关为负。过程放大系数极性是当过程的输入增大时，即调节阀开大，其输出也增大，则为正，反之，为负。在图的串级控制系统框图中可以看到，由于副回路可以简化成个正作用方式环节，主对象作用方式为正，主测量变送环节为正。根据单回路控制系统设计中介绍的闭合系统必须为负反馈控制系统设计原则，即闭环各环节比例度乘积必须为正，故主调节器均选用反作用调节器，副调节器均选用反作用调节器。扩充临界比例度法实验经验法调整参数的方法中较常用的是扩充临界比例度法,其最大的优点是，参数的整定不依赖受控对象的数学模型，直接在现场整定简单易行。扩充比例度法适用于有自平衡特性的受控对象，是对连续时间控制器参数整定的临界比例度法的扩充。整定步骤扩充比例度法整定数字控制器参数的步骤是预选择个足够短的采样周期。般说应小于受控对象纯延迟时间的十分之。表临界振荡整定计算公式调节参数控制规律用选定的使系统工作。这时去掉积分作用和微分作用，将控制选择为纯比例控制器，构成闭环运行。逐渐减小比例度，即减小，直至系统对输入的阶跃信号的响应出现临界振荡稳定边缘，将这时的比例放大系数记为,临界振荡周期记为。根据表临界振荡整定计算公式代入的值，计算出调节器各个参数的值。根据上述计算结果设置调节器的参数值。观察系统的响应过程，若记录曲线不符合要求时，再适当调整整定参数值。三菱系列中指令的使用比例积分微分指令即指令其指令格式如下操作数全部用数据寄存器。存放设定值的地址。存放当前值的地址。存放控制回路调节值即输出值的地址。指定存放控制回路参数值的首地址，共占用个数据寄存器，其选用范围为，各元件存放的参数如下采样时间，取值范围为。动作方向，为正动作，为反动作。为无输入变化量报警，为输入变化量报警有效。为无输入变化量报警，为输出变化量报警有效。输入滤波常数，。比例增益，。积分时间常数为和时