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第一篇 包装自动控制理论基础3

第一章 绪论3

第一节 基本概念3

一、包装过程自动化3

二、控制系统的组成及方块图4

三、自动控制系统分类6

第二节 对控制系统的基本要求7

第三节 包装过程控制的发展及本课程的任务8

一、包装过程控制发展8

二、本课程的任务8

第二章 物理系统的数学模型10

第一节 物理系统的运动微分方程10

一、建立元件及系统数学模型的一般步骤11

二、物理系统微分方程的列写11

第二节 微分方程的线性化15

第三节 传递函数17

一、传递函数的概念和定义18

二、典型环节及其传递函数18

第四节 系统函数方框图及其简化24

一、方框图的结构要素24

二、方框图的基本联接及其等效变换25

第五节 控制系统的传递函数31

一、系统开环传递函数31

二、在输入信号xi（t）作用下闭环系统的传递函数31

三、n（t）作用下系统的闭环传递函数32

四、系统的总输出和总偏差33

第六节 绘制实际物理系统的函数方块图33

第七节 系统信号流图及梅逊公式35

一、信号流图及其术语35

二、梅逊公式36

第八节 拉普拉斯变换与反变换37

一、拉普拉斯变换的定义37

二、几种典型时间函数的拉氏变换38

三、拉氏变换的主要定理42

四、拉普拉斯反变换44

第三章 控制系统的时域分析52

第一节 典型输入信号52

一、阶跃函数52

二、斜坡函数53

三、抛物线函数53

四、脉冲函数53

五、正弦函数54

第二节 一阶系统的响应分析54

一、一阶系统的单位阶跃响应55

二、一阶系统的单位斜坡响应56

三、一阶系统的单位脉冲响应57

四、一阶系统在加速度函数作用下的响应57

五、一阶系统对各种典型输入信号的响应之间的关系58

第三节 二阶系统的响应分析58

一、二阶系统的单位阶跃响应59

二、二阶系统的性能指标61

三、二阶系统的单位脉冲响应函数65

四、二阶系统的单位斜坡响应66

第四节 高阶系统67

第五节 控制系统的误差和误差系数69

一、误差和稳态误差69

二、静态误差系数73

三、减小和消除稳态误差的方法76

第六节 控制系统的稳定性79

一、稳定性的基本概念79

二、线性系统稳定的充要条件79

三、劳斯稳定判据80

第四章 频率响应分析法85

第一节 频率响应和频率特性85

一、频率响应85

二、频率特性87

三、频率特性的求取87

四、频率特性的图形表示法88

第二节 控制系统开环频率特性89

一、频率特性的极坐标图（奈魁斯特图）89

二、频率特性的波德图96

第三节 由开环频率特性来判别闭环系统的稳定性103

一、奈魁斯特稳定性判据104

二、对数频率稳定性判据110

第四节 系统的相对稳定性112

一、幅值裕度Kg112

二、相位裕度γ112

第五节 最小相位系统和实验法确定系统的传递函数114

一、最小相位系统114

二、传递函数的实验确定法115

第六节 闭环控制系统的频率特性118

一、等幅值轨迹（等M圆）图119

二、等相角轨迹（等N圆）图120

三、非单位反馈系统的闭环频率特性121

第七节 闭环频域性能指标及其与时域性能指标的关系121

一、闭环频域性能指标121

二、频域性能指标和时域性能指标间的关系124

第八节 系统校正环节设计125

一、校正的概念125

二、对数幅频特性的形状对系数性能指标的影响126

三、校正方法和校正装置127

四、校正环节设计138

第二篇 包装自动控制方法153

第五章 包装过程物理参数的自动检测与控制153

第一节 计量供给自动控制153

一、计重供给自动控制153

二、计数供给自动控制169

第二节 位置检测与控制172

一、卷筒包装材料商标图案定位控制172

二、卷筒包装材料边缘位置控制189

三、卷筒包装材料彩色印刷套准控制193

第三节 温度检测与控制195

一、电接点温度计温控系统196

二、热电偶温控系统197

三、热电阻温控系统202

第四节 压力检则与控制207

一、常用的压力检测传感器207

二、蒸汽压力检测与控制209

三、真空包装机中真空控制系统211

四、罐头真空度自动检测213

第五节 包装质量的自动检查与控制215

一、内装物、包装材料和容器的质量检查与控制216

二、废品剔除220

三、包装成品质量自动检查221

第六节 速度检测与控制229

一、几种常用的速度传感器229

二、包装机的电气调速230

三、晶闸管-直流电动机调速系统233

四、电磁调速异步电动机无级变速系统238

第六章 继电接触器控制系统243

第一节 常用低压电器简介243

一、接触器243

二、继电器244

三、手动切换电器和自动开关246

四、主令电器248

五、熔断器249

第二节 电气控制线路图的绘制原则249

一、绘制电气原理图应遵循的原则250

二、电器控制系统的符号251

第三节 包装机械电气控制线路的基本环节254

一、三相笼形异步电动机直接起动控制线路254

二、三相笼形异步电动机的正反转控制线路255

三、三相笼形异步电动机降压起动控制线路256

四、三相笼形异步电动机的制动控制线路257

五、三相笼形异步电动机的点动和多点控制线路259

六、三相笼形异步电动机调速控制线路260

第四节 组成电气控制线路的基本控制规律268

一、按联锁控制的规律268

二、按控制过程的变化参量进行控制的规律268

第五节 电气控制线路的设计方法270

一、一般设计法270

二、典型包装机械电气控制线路的一般设计法举例273

三、电气控制线路逻辑设计法简介276

国、典型包装机械电气控制线路的逻辑设计法举例277

第六节 典型包装机械电气控制线路分析举例277

一、自动颗粒包装机电气控制系统284

二、真空充气包装机电气控制系统284

第七章 可编程控制器原理及应用286

第一节 可编程控制器的原理291

一、可编程控制器的硬件系统291

二、可编程控制器的软件系统291

三、可编程控制器工作过程296

第二节 可编程控制器的编程及控制系统的设计297

一、PC的编程语言299

二、PC控制系统的设计304

第三节 可编程控制器在包装作业中的应用306

一、SR-20／21／22型PC简介307

二、可编程控制在包装作业中的应用320

第八章 计算机控制系统328

第一节 计算机控制系统的基本概念328

一、计算机控制系统的一般组成328

二、计算机控制系统的基本类型329

三、计算机控制系统的特点331

第二节 采样与输出331

一、引言331

二、采样过程与采样定理332

三、线性离散系统的数学描述333

四、脉冲传递函数342

五、数字滤波343

六、信号复原344

七、模拟量的输入、输出通道346

第三节 计算机控制系统的控制规律及结构349

一、概述349

二、数字PID控制规律350

第四节 计算机逻辑量控制358

一、开关量输入通道358

二、开关量输出通道362

第五节 计算机控制系统的设计步骤364

一、系统设计的基本要求364

二、系统设计的特点365

三、微型计算机控制系统的设计步骤365

第六节 计算机控制系统在包装作业中的应用367

一、微型计算机温度检测控制系统367

二、卷筒包装材料在制袋过程中的计算机纠偏控制系统简介375

第九章 包装自控系统的可靠性与技术经济问题分析378

第一节 可靠性的基本概念378

一、可靠性的特征量378

二、可靠性的数学描述379

三、系统的可靠度381

四、冗余技术382

五、可靠性预测382

六、可靠性分配382

第二节 包装自动控制系统的故障类型383

一、硬件逻辑故障383

二、常见软件故障383

三、干扰故障384

第三节 提高包装控制系统可靠性方法385

一、容错技术385

二、控制系统的干扰抑制与处理387

第四节 包装控制系统设计的技术经济问题分析390

附录一 电气制图常用图形符号392

附录二 电气制图常用基本文字符号398

后记400

参考文献401