《过程控制装置》课程PPT教学课件（控制仪表及装置）第三章 运算器和执行器

控制仪表及装置第三章运算器和执行器

控制仪表及装置 第三章 运算器和执行器

第一节运算器一、乘除器二、开方器第二节执行器电动执行机构气动执行机构三、 阀门定位器四、调节机构五、执行器的选型

第一节 运算器 一、乘除器 二、开方器 第二节 执行器 一、电动执行机构 二、气动执行机构 三、阀门定位器 四、调节机构 五、执行器的选型

第一节运算器运算器接受来自变送器或转换器的统一标准信号，可对一个或几个输入信号进行加、减、乘、除、开方、平方等多种运算，以实现各种算法，满足自动检测和控制系统的要求。本章介绍两种典型的运算器：乘除器和开方器

❖ 运算器接受来自变送器或转换器的统一 标准信号，可对一个或几个输入信号进 行加、减、乘、除、开方、平方等多种 运算，以实现各种算法，满足自动检测 和控制系统的要求。 ❖ 本章介绍两种典型的运算器： 乘除器和开方器 第一节 运算器

乘除器1,概述(1)可对两个或三个1～5V的直流电压信号进行四种运算,结果以1～5V直流电压或4～20mA直流电流输出。乘除运算关系式为：(Uii-1)(Ui2 + K2)+ 1U = NUis + K3式中：Uil、Ui2、Ui3 一乘除器的输入信号：Uo一乘除器的输出信号：N一运算系数；K2、K3一 可调偏置电压另可实现乘后开方、乘法和除法三种运算

（一）概述 一、乘除器 可对两个或三个1～5V的直流电压信号进行四种运 算, 结果以1～5V 直流电压或4～20mA 直流电流输 出。乘除运算关系式为： U0 = N (Ui1–1)(Ui2 + K2) Ui3 + K3 + 1 式中：Ui1、Ui2、Ui3 — 乘除器的输入信号； U0 — 乘除器的输出信号； N — 运算系数； K2、 K3 — 可调偏置电压。 另可实现乘后开方、乘法和除法三种运算

乘法运算的实现方法图3-1）对于单向矩形脉冲其直流分量为：直流分量矩形脉冲宽度m(3-1)m矩形脉冲周期矩形脉冲幅值图3-1单向矩形脉冲

对于单向矩形脉冲（图3-1）， 其直流分量为： 矩形脉冲周期 矩形脉冲幅值 直流分量 矩形脉冲宽度 = 3-1 P D m t U U T （ ） Um T t 0 tp U 图3-1 单向矩形脉冲 乘法运算的实现方法

P-T表征矩形脉冲的高电位与低电位持续时间的不对称程度，于是称为占空比，用S表示，即S=国U,=SUD调高电路调宽电路Xi一滤波电路kk2设 S=kx，Um=kzx2，则M控制矩形脉冲的宽度（调宽）图3-2简单乘法电路方框图U,=k,k,xx控制矩形脉冲的幅值直（调高）滤波取直流分量，完成乘法运算

1 1 2 2 1 2 1 2 , P P D m m D t T t S S T U S U S k x U k x U k k x x = = = = = ， 表征矩形脉冲的高电位与低电位持续时间的不对称程度， 称为占空比，用 表示 即 ，于是 设 ， 则 滤波取直流分量，完成乘法运算 控制矩形脉冲的宽度（调宽） 控制矩形脉冲的幅值（调高） 调宽电路 k1 滤波电路 调高电路 k2 x1 s UD x2 M 图3-2 简单乘法电路方框图

乘除器的构成原理一负反馈X2放大器调宽电路调高电路UD滤波电路Kkik2XfM调高电路滤波电路k3X3M2图3-3乘除器构成方框图

x2 滤波电路 调高电路 k2 调宽电路 k1 S UD M1 放大器 K x3  调高电路 k3 滤波电路 xf M2 － x1 图3-3 乘除器构成方框图 乘除器的构成原理－负反馈

Xi -Xf =8S = Kk,8Kk,k2XjX2=Ud =1+Kk,kgx3Up = k,Sx2Xf = kgSx3当 Kk,kgx >l,k2xjx2放大器Up调宽电路调高电路滤波电路X1Ud :Kkik2kgX3Xf设k2=k,则M调高电路滤波电路←k3UD=XX3X3M2

1 1 1 2 1 2 2 2 1 3 3 3 3 1 3 3 2 1 2 3 3 2 3 1 2 3 - 1 1 , f D D f D D x x S Kk Kk k x x U U k Sx Kk k x x k Sx Kk k x k x x U k x k k x x U x    =   =   = = +   =  = = = 当 ， 设 则 x2 滤波电路 调高电路 k2 调宽电路 k1 S UD M1 放大器 K x3  调高电路 k3 滤波电路 xf M2 － x1

工作原理(二)附加偏置电路的作用：提供偏压输入电路的作用：减1，电平移动（0→UUa=Uo2+Up2=N(Ui2-1)+Up2Uu=N(U,-1),Uo=N,(U2-1)U=U+U=N(U3-1)+UP3U03=N(U3-1)U2比例放大电路作用：调量程U02附加偏置输入电路2电路1N2U23=N.U22UUU23UL输入电路1J:22比例放大to比较器输出电路乘法鬼路1电路No1U输出电路的作用：乘法电路2加1U31电平移动U→0）自激振荡时间分割器U303输入电路3附加偏置1功率放大U22=UU21/U31N3电路2Uo=U+1=NU2+1U, = N(-1)(U, +K,)+1图3-4乘除器方框图Uis + K

11 1 1 02 2 2 03 3 3 1 0 ( -1) ( -1) ( -1) B i i i U U N U U N U U N U → = = = 输入电路的作用：减 ，电平移动（ ） ， 输入电路1 N1 比较器 乘法电路1 比例放大 电路N0 输出电路 输入电路2 N2 附加偏置 电路1 乘法电路2 附加偏置 电路2 输入电路3 N3 Ui1 Ui2 Ui3 Uo3 + － Uf  S U22 Uo2 Uo U11 U31 U21 U23 图3-4 乘除器方框图 自激振荡时间分割器 U22＝U11U21/U31 2 21 2 2 2 2 31 3 3 3 3 3 ( -1) ( -1) o P i P o P i P U U U N U U U U U N U U = + = + = + = + 附加偏置电路的作用：提供偏压 U N U 23 0 22 = 比例放大电路作用：调量程 23 0 22 1 0 1 1 UB Uo U N U → = + = + 输出电路的作用： 加 电平移动（ ） 功率放大 1 2 2 3 3 ( 1)( ) 1 i i o i U U K U N U K − + = + + （二）工作原理