新一代湿度传感器测量的方法及智能汽车竞赛光电组绿影队技术报告

新一代湿度传感器测量的方法摘要-在当下自控和湿度传感器在不同的应用领域从测量方法到控制技术中收获了越来越多的收益。另外，除了兴趣的传感器特性以外，除了对传感器的性能，如精度和长期漂移，它现在还注重耐久性在不同的环境中，元件尺寸，数字化，简单而快速的系统整合，最后但并非最不重要，价格。本文介绍的几种测量湿度的措施及其方法，舒适度指数将应用新一代湿度某某传感器。SHTxx传感器是新一代的完全集成，数字化和校准湿度和温度传感器。影响到乘客舒适度指数的空间因素可以分为环境及个人因素。环境因素：温度，热辐射，湿度，风速。个人因素：活动，服装。使用结合湿度和温度传感器可以大大提高人在室内环境的舒适度，因为它是一个科学的标准，一个舒适空间存在各种因素，但主要取决于湿度和温度。关键词：舒适度，湿度传感器，SHTxx传感器，测量，数据采集和处理。I.研究背景湿度传感器是新一代的完全集成的相对湿度和温度传感器系统的校准的数字输出。这种一体化的传感器和输出电路在一个芯片上导致无与伦比的性价比和高可靠性。此外，该传感器系统的特点综合了相对湿度和温度测量。其数字输出提供了一种简单的存取传感器信号-即插即用。完全校准的线性输出信号和允许传感器系统进行互换和额外的校准。硬件是包括所有湿度传感器的发展进行的评价总结和参考设计。新一代湿度传感器-在当今时代的自动化和控制，湿度传感器在不同领域的测量和控制技术获得越来越多的应用。此外，有兴趣的传感器特性，如精度和长期漂移，现在还侧重于耐用性在不同的环境中，组件的大小，数字化，简单，快速的系统集成，以及最后但并非不重要的价格。为了能够把这些所有要求做成一个传感器，完全新的技术是必要的。短语“智能传感器”获得了越来越多的含义。除了电阻法，电容测量法原理，总之是建立并证明了自己在过去是作为一个标准的。对于这一原则，传感器组成部分是建立在一个薄膜电容器的不同基板-玻璃，陶瓷等介质或聚合物在环境湿度下吸收或释放水的相对比例不同，从而改变了电容的电容值。这一变化在电容可以通过电子电路测量。使得相对湿度可测。弱点电容模拟系统是：。标准普尔长期稳定-由于湿度传感器受到某些外部影响。。复杂的校准-使用前，电容式湿度传感器必须接受一个复杂的校准过程。最终用户必须有复杂的，昂贵的校准和参考系统，以及外部的电子元件，如内存组件。。模拟技术：直接从模拟测量原理出现了另一个问题，例如，稳定的工作电压密不可分、传感器的精度等。这个问题只能是增加开支以消除但不可避免地导致较高的整合成本。新一代基于CMOSens。CMOS芯片技术与传感器技术相结合，协同统一的新标准。其结果是一个高度集成和面积非常小的湿度传感器。一个“微机械”指状电极系统有着不同的保护和聚合物覆盖的电容形式的传感器芯片，此外提供传感器属性，同时保护传感器免受干扰以前没有实现。浸泡在液体中目前没有什么问题的。温度传感器和湿度传感器构成一个的单位。这也使可以准确和点精确测定露点，不产生错误，由于温度梯度之间的湿度和温度传感器。这种系统的优势是显而易见的：该信号振幅接近传感器使聚合物层最优化而不是靠高信号强度，而是长期稳定，这是许多应用最重要。-模拟数字转换，这也是执行“现场”，使信号对噪音非常敏感-自身校验使芯片本身可靠性增加。-装上标定数据的传感器芯片保证湿度传感器具有相同的规格，从而可以100％还原。-在很短的响应时间：4秒1/e，精度高：1.8％至4.5％，根据配置-非常低的功耗：<0.3μA待机功耗-该传感器芯片可以通过两根数字线接口直接连接到任何微处理器系统，最大限度地减少系统开发时间，节省成本，这是这芯片的显着优势，特别是为大批量应用。SHTxx传感器的主要应用：..暖气，通风和空调技术（空调）：智能楼宇控制..测量和控制技术：高精度传感器模块的“智能”的传输..自动化和过程控制..汽车：数字化，可用于表面贴装的智能空气调节传感器模块..数据记录：更小空间..消费电子II.科学和技术说明系统湿度传感器在各种测量环境以及自动传导技术中具有越来越大的意义。一：通过串行接口RS-232连接的SHTxx组合湿度和温度传感器与变送器应用工业CMOS工艺，用获得专利的微加工CMOSens。技术确保最高的可靠性和卓越的长期稳定性。两串行接口和内部电压调节可以轻松快速的系统集成设计。其小尺寸和低功耗使其成为最佳选择，即使最苛刻的应用方面。图1是一个测量系统。该系统包括：ö计算机;öMAX232芯片;ö微型控制器89S51单片机;öSHTxx数字湿度和温度传感器。它包括代码：。从SHTxx读取经过基本的错误处理的湿度（RH）或温度（T）;。计算对湿度和温度线性补偿;。进入状态寄存器;。RH和T进行露点计算;

。异步处理（发送最后的数据到PC）。MAX232型的线路驱动器/接收器适用于所有EIA/TIA-232E和V.28/V.24通信接口，尤其适合在±12V的应用程序使用，[1]。这些部件在都是用电池供电的系统特别有用，因为其低功耗的停机模式，功耗损耗小于5μW。MAX232应用有：

..便携式计算机..低功耗调制解调器..接口转换..电池供电的RS-232接口系统..多支路RS-232接口网络MAX232芯片包含以下几个部分：ö双电荷泵型DC-DC电压转换器。MAX232芯片有两个内部电荷泵转换5V至±10V（卸载）为RS-232驱动程序供电;öRS-232接口驱动器-在接5千欧电阻下RS-232接口接收器典型的驱动器输出电压摆幅为±8V。VCC=+5伏öRS-232接口接收器。该接收器输入迟滞通常是0.5V，以保证最低的0.2V。这使缓慢移动的输入信号产生了明显的输出转换，即使有少量的噪声和振铃。接收器传输延迟通常是600ns和独立的输入摆动的方向。“标准的伟大之处是有很多选择”，这也许让RS-232串行数据传输接口成为电脑和电信最有用的数据传输接口。图2：89S51型微控制器微控制器编程器和目标89S51：Atmel编程器将编程AT89S51，AT89S52，AT89S53，和AT89S8252后准备运行;包含易于使用的Windows编程软件;连接到标准的计算机并行端口，其中包括连接电缆。微控制器工作需要5VDC电源，[2]。微控制器的特点是：..编程大多数MCS–51AT系列单片机微控制器..小型和轻型单元..包括Windows软件..连接到标准的计算机并行/LPT端口..全I/O引脚连接到接头，方便外部连接。..包含软件下载和示例代码..包含原理电路SHTxx是一个同时测量相对湿度和温度的芯片新产品，一体化的允许简单和高速输出的多传感器弹性模量与数字校准系统。SHT10是完全校准和提供了很好的长期稳定性和易用性，成本最低的数字湿度和温度传感器。SHT11是首个提供精确计算露点的数字湿度和温度传感器。..绝对湿度精度：±3％相对湿度;标准数字输出（2线接口）;..专为大批量应用设计;..两个传感器在一个单芯片，完全校准和随时可以使用，[3]。这是的应用范围：高容量消费电子产品;数据记录;变送器;自动化和过程控制;汽车;测试和测量;加湿器和除湿机，医疗等。湿度和温度传感器SHT75是一种温度相对多传感器模块组成的校准数字输出单芯片[4]。SHTXX传感器的特点：..集成相对湿度和温度传感器;..充分校准，数字输出;..露点;..体积小;..长期稳定性好;..超低功耗;..无需任何外部元件;..表面安装或4针可以完全互换;自动断电。每个SHTXX都是一个校准精度单独湿度传感器。图3：SHT1X和SHT7X湿度传感器衡量舒适度指数舒适度指数的因素，中午的温度，湿度和风速，以确定一个舒适的因素。该指数用于去别的旅游的人不习惯气候的地方。舒适区还指出什么样防范措施，如果有的话，建议您免受户外长期暴露。许多指标制定多年，已经形成人身体在气候条件的舒适指标，有6个因素影响一个人在外面的感觉。他们是阳光，风，蒸发产生的降温，温度，湿度和服装。这六个因素的结合决定一个人是否感到寒冷，温暖，舒适或不舒服。所有提到的六个因素将决定一个人的感觉如何。所有这些因素加在一起是如此复杂，已经研制成功如何利用这些因素。这两个是今天普遍使用的风寒热指数。风寒指的是风和温度，而热指数指的是温度和湿度。这两项指标没有考虑到一些其他因素的影响对感觉的决定性。热指数不考虑风和阳光直射。总之，如果你觉得冷，您可以接受阳光，减少风，提高温度，增加湿度，并增加衣物。如果您觉得热，你可以走出阳光直射，增加风，降低温度，降低湿度和脱掉衣服。温度在居住的空间应该是：。冬季：20度至24度;。夏季：23度至26度。冬季夏季相对湿度应在30％和70％。设置限制，以降低潮湿或皮肤干燥，眼睛不适，静电，微生物生长和呼吸道疾病。舒适的环境如图4所示。图4：RH/T图-舒适空间图5是一个测量舒适指数的系统。该系统包括：oSHT11型数字湿度和温度传感器办公自动化系统;o信号调节系统（SCS）;o奔腾800兆赫处理器（PC）;o电源（PS）;o液体液晶显示器（LCD）。使用湿度和温度结合传感器可以大大提高人的室内环境舒适度，因为它是科学的标准，一个空区是否舒适取决于各种因素的存在，但主要取决于湿度和温度。还有一个使用湿度传感器在供热通风与空调工程系统在环境和财政方面的应用，因为简单的温度控制系统就能保存能源和资金。瑞士盛世瑞恩的SHTxx一系列的湿度和温度传感器是一个很好的选择，可以满足暖通空调在家庭，商业楼宇或其他室内环境的应用要求，如汽车。为了测量温度，SHT11产品的相对湿度和露点已经进行了调整。III.结论在现代的自动化和控制中，湿度传感器在不同领域的测量和控制技术获得越来越多应用。此外，有兴趣的传感器特性，如精度和长期漂移，现在还侧重于在不同的环境中的耐用性，组件的大小，数字化，简单，快速的集成系统，以及最后但并非不重要的价格因素。本文介绍的几种使用新一代湿度传感器SHTXX传感器测量湿度和舒适度指数的方法。SHTxx是新一代的集成湿度和温度数字校准的传感器。它是由一个小的封装，却集成了精确的模拟信号到数字信号接口和一个相同的单位，单位校准系统。所有微控制器要做的事就是读取湿度和温度值，通过两个数字串行接口。剩下需要做的是一个简单数学抵消和温度补偿。使用集成湿度和温度的传感器可以大大提高人在室内环境的舒适度，因为它是一个科学的标准，一个舒适空间存在各种因素，但主要取决于湿度和温度。参考文献[1]“MAX220-249，MaximIntegratedProducts(美信公司)。5V-电压驱动多路RS-232接口驱动器/接收器.[2]“微控制器开发套件：编程器和89S51目标板”.[3]“湿度传感器SHT11：第一个数字湿度＆温度传感器”.http://[4]“SHT1X网络/SHT7X湿度及温度传感器：数据表”.

对称和非对称多处理机的比较研究菲律宾大学，迪利曼摘要-本文讨论无论采用对称或不对称多处理系统的优势。多处理芯片解决使用单一的处理器所造成的瓶颈实现大规模能量墙计算能力的做法。本文将讨论不同的设计和性能，以及可行性。I.导言有很多方法可以提高微处理器的性能。在过去，一块芯片提升时钟频率以得到更强劲的性能是一种方式。在过去几十年“摩尔定律”是适用于该行业的。然而，最近，我们遇到了所谓的“能量墙”。增加时钟速度，通常转化为芯片更多的电力消耗。先进的制造工艺可以降低特征尺寸，从而使能在同一芯片面积上安装更多的晶体管。我们不能增大与日益增加的微处理器芯片尺寸。是功耗的制约，而不是制造问题。正在寻找代替传统提高微处理器性能的方法。[1]低功耗的电路和微技术，二级缓存技术，单指令多数据扩展指令集架构，多线程技术，提升了微处理器的性能。这些方法大多数已经应用在目前的微处理器架构。最新的计算机设计趋势有三个方面[3]。首先，越来越多的CPU芯片在每个内核中采用多芯片处理器（CMPs）是常见的。第二，目前正在努力进行多芯片处理器多线程应用优势的研究，并将很快流行。Amdahl定律指出，程序代码是连续的，这是加速程序并行执行的最大的限制[2]。第三，越来越多的芯片上集成功耗调节电路，速度慢时电压供应降低，使功耗在微处理器的设计和生产上不再是制约因素。实现芯片多处理器有两种方法。一个办法是对称多处理芯片技术。这涉及到按几何级数增加的内核使每个芯片外形尺寸增大。这意味着要么重复，或成倍的使用同一个核心，互连他们以得到更强大的核心。在Sun公司的Niagara芯片中我们可以看到这样的架构，其中八个内核用交叉开关式互连。另一种方式是做非对称多处理芯片。用几个低功耗内核联合成一个更大的核心[4]。本文将对两个方案的优势进行讨论。II.分析与设计一.单芯片处理器在单芯片处理器的时代，高性能处理器和高性能的处理器互连得到高性能的系统。一份1967年的文件[2]显示，有一个现实问题使多处理器在多方面的应用带来缺陷。结果表明，肯定一小部分的计算量将是有联系的顺序计算。这是不可能充分利用附加的硬件。结果表明，这将大大浪费并行处理高效率，除非有相同幅度的顺序处理率。也有人说，共享内存架构记忆体冲突会导致多处理器架构性能下降。两倍提高一个微处理器，却只能得到0.8倍的性能提升。这已经是过去的了。新计算机体系结构的研究，解决了这类瓶颈问题。预读取技术可以为微处理器提供所有数据。而且研究正在进行，以便最大限度地利用并行软件编程[5]。内存没有足够的带宽提供处理器的瓶颈引进了片上集成内存控制器采用AMD双向传输总线技术(HyperTransport)专利技术方案。即使新技术允许跳转到多处理器，提高单处理器的性能仍是最佳选择。这些年来通过增加执行单位的核心，超标量执行和并行指令集提高了单核心处理器的性能。单指令多数据处理有助于提高内部并行的单一核心。尽管多核心是未来趋势，因此没有必要完全跳转到这一潮流。也许很多但并非所有程序都可以充分利用更多的处理器内核。单芯片处理器系统必将蚕食这的一部分市场，即使是在未来。二、对称多处理器芯片对称多处理器芯片，顾名思义，是连接两个或更多类似内核成一个芯片。举一个例子，这种芯片如图1所示。CPU2CPU2CPU3CPU1CPU0图1。一个对称微处理芯片图软件应用包含两种类型的阶段。串行和并行类型的阶段。串行阶段只能单一处理器执行，而并行阶段可以一个处理器以上执行。一份T.Morad,et.Al论文中在Amdahl定律基础上给出了性能方程[6]。它侧重于实现最高性能的对称多处理器芯片。这个方程意味着，当对称多处理器最高性能时的执行时间，并行和串行阶段是相等的。这种陈述在1967年的文件中已经得到赞同。最高性能时单芯片多处理器总性能函数，如下：PerfSCMP,max(P)=Perf(aopt(P))1/[2(1-)](完整的性能公式推导过程，请参阅T.Morad,et.Al论文)多处理器运行在较低的时钟频率时和一个单一处理器运行在一个更高时钟频率时性能表现等同。但它的耗电量低于对应的单处理器。“缓慢但全面”概念特别适用于多处理器技术。商业评估表明在视频编码，计算机辅助设计，数学计算和基于服务器的运算方面使用多个处理器更适合。目前芯片制造商已经接受对称多处理器技术。今天利用这种计算机体系结构的主要商用台式机和服务器处理器名称，如英特尔至强处理器，AMD皓龙处理器，Sun公司的Niagarat1都遵寻这微处理器架构。这些商业处理器相比对应的单处理器在多线程应用方面性能有了质的飞跃。三、非对称多处理器芯片在微处理器芯片中，宇宙中并不只是存在单核芯微处理器。利用互异质性原则，非对称多处理器芯片或者称为异构多处理器芯片，构成高低层次复杂内核。许多服务器的应用主要集中在单位成本和功耗下的吞吐量。台式机用户更感兴趣的是同时运行一个应用程序或几个应用程序。使用台式机用户可能喜欢数量少但功能强大的单线程性能更好的非对称多处理器。Kumaret.al.认为异构微处理器分为高低层次复杂内核是最好的选择[4]。图二、非对称多处理器芯片图二展示的是非对称多处理器芯片样本平面图。在左侧是两个高性能的内核，右下是四个中型性能内核，右上角地区是九个简单内核。非对称多处理器芯片引入了位置电子指示器[6]。位置电子指示器用来显示能耗。如前所述，应用软件包括串行阶段以及并行的阶段。有人建议，最低串行阶段执行时间是用最高性能的单处理器获得的，因为串行阶段只能用一个处理器运行。并行阶段可以在许多处理器上进行并行运算。并行阶段是通过对许多简单的处理器执行并行代码以得到最低和最优化的执行时间。最佳化是以应用程序中串行和并行阶段不同的要求来选择对称内核还是使用不对称内核。在Kumaret.Al论文中，他们引用阿尔法内核升级到0.10m时的功耗及相对性能，如表一。它们各自的功耗和性能都是阿尔法EV4芯片正常的情况。阿尔法芯片是RISC指令64位微处理器设计，是为VAX客户提供的高性能处理品。虽然该处理器被惠普淘汰了，但通过比较来看它仍然是一个非对称多处理器的功率和性能的完美榜样。我们可以看到，EV4芯片功率消耗最低，以及每个时钟周期功耗(IPC)最低。CPI是一个时钟周期执行的指令。核心峰值功耗(瓦特)平均功耗(瓦特)性能(IPC)EV44.973.731.0EV59.836.881.3EV617.810.681.87EV892.8846.442.14表1。阿尔法芯和EV4性能芯片性能比较和对照随着处理器变得越来越强大和复杂，其峰值功率和平均功率都急剧增加。但是它的IPC却和有些比较简单内核相当。它可以实现提供更强大的单线程性能，它具有成本-损失的地区和效率。有些应用程序需要指令层并行，也可以利用这个核心每个周期执行多条指令。但是不同的指令层并行应用程序在相同的芯片下也会出现非常低效率的。而较简单的核心却可能更符合要求。使用单一的工业标准结构总线(ISA)的异构多芯片处理器可显着降低处理器功耗。能耗和散热已经成为设计高性能处理器关键挑战。最近，业界提出了降低功耗技术。时钟门控和电压/频率调节功能得到应用。这些都是单核心设计时非常有益和有效方法。至于多核心，这些技术受到了限制。数据必须在处理器的不同区域转移，但未使用和未通过的部分不能关闭，这消耗了大量的功耗。门控只降低了动态功耗。芯片中大量没使用部分的消耗还是以泄漏功率泄漏了。电压/频率调节技术也存在相同的问题。关键是能够在非对称多处理芯片中能够动态切换不同的核心，和把闲置内核断电。研究表明，典型的使用了两个处理器核心的非对称多处理和核心面积相同的其它处理器相比有多达百分之六十三的性能改进[4]。非对称多处理器更好地覆盖了负荷范围。根据Amdahl定律，在执行串行阶段，大型核心可以让串行阶段执行得很快。而并行阶段通过芯片的功率预算更有效的利用较小面积和功耗效率高的核心进行并行运算。这就是最大比例搞高每个单位面积的功耗和降低总功耗。III.工业在过去，行业焦点在于提升的处理器的时钟速度。在90年代，功耗还不是那么受关注，因此芯片消耗一般小于20W。然而，那时候处理器性能表现似乎完全由时钟速率来评价。最后的尝试则是英特尔的Northwood和Prescott核心处理器。英特尔声称，他们的芯片主频能够达到或高达10GHz。不幸的是，他们碰到了能量墙，性能没有提高，最后他们停止了销售。他们的同行，AMD公司，更关注的是并行计算的指示，从而又导致了较低的时钟速度，反过来却弥补了它的性能表现。英特尔推出的CoreDuo和Core2Duo处理器对商业微处理器市场产生了重大影响。它偏离了传统的“频率”家族，“多核心”家族标志着一个新的处理器时代的来临。该路线图的微处理器公司表示将有双核至八个内核处理器集成在一个芯片上。至于服务器和工作站，对称多处理器也适用。可以看出，在Sun的Niagara芯片中，它拥有8个或6个处理器集成在一个单一的芯片上。他们侧重于每次执行更多指令。非对称多处理器芯片还有待商业考验。他们只能在片上系统的集成电路看到它们[6]。IV.未来我们看到多处理器的性能有一个光明的未来。优化是必需的，以便在现有的技术下获得新的进展。研究表明为了得到最高性能，软件程序在串行和并行阶段的必须是相等。必须要有大量工作性能才会有一个质的飞跃。有人在“指令层并行的限制”文件中指出并行运算的好处将取决于有多少工作做到并行处理。我想这也适用于设计多个线程的多处理器。另外，有人指出，多处理器芯片设计是一个系统级优化问题。一些人相信如果不需要互连费用时是可取的。一个例子就是如果认真考虑成本，共享缓存和独立缓存相比并不理想。未来取决于非对称多处理器芯片认真和智能的设计。非对称多处理器芯片对于对称多处理器芯片有明显的优势。我们跨跃到新的技术趋势将只是一个时间问题，就像从单一到多处理器跨跃。有谁知道，我们以前用来衡量微处理器的“晶体管数量”将变成“处理器数量”。

基本控制行动和工业自动化控制

控制器把对象的实际输出与期望值进行比较，确定偏差，并产生一个使误差为零或微小值的控制信号。所谓控制行动是指以何种方式生产自动控制器的控制信号在这里，我们应采取的行动是基本控制中常用的工业自动化，我们将介绍第一控制的原则的方法来产生各种控制信号并且运作自动控制器，如使用的导数和积分产生错误信号.那么我们将讨论错误产生的影响，特别是控制模式和外部干扰对系统的影响接下来我们将简要地讨论了减少影响的方法，最后我们将引入流体放大器和目前射流的基本原则，并讨论应用射流装置。

根据分类工业自动化的控制，工业自动控制器可能被归类根据其控制的行动：

（1）双位置或开关控制器;

（2）比例控制;

（3）积分控制器;

（4）按比例加积分控制器;

（5）按比例加微分控制器;

（6）的比例加微分加积分控制器。大多数工业自动化控制器使用电力或加压液体，如石油、空气、电力作为来源.自动控制器也可能是按一定的方式操作，如气动控制、液压控制或电子控制，无论哪种种控制器的使用，必须在植物和操作条件下决定性质的前提下，这些因素包括安全性、可用性、可靠性、准确性、重量和大小。工业自动化控制的要素有单个自动控制器必须通常是在一个非常低的功耗水平条件下检测启动错误的信号，并扩大到了足够高的水平。因此，放大器需要输出自动控制器是电力设备，如汽车或气动阀，液压马达，或一个电动马达。控制器通常由放大器来检测错误和进行测量，转换器的输出变量到另一个合适的变量，如位移，压力或电信号，可用于比较输出参考输入.这个内容是在反馈路径闭环系统设置的。控制器必须转换为参考输入的同样单位的反馈信号，测量放大器放大电信号.它的作用是启动错误信号，在反过来控制致动器.致动器是其中一个要素的投入，改变了原来的控制信号，使反馈信号可带进通信与参考输入信号。自营控制是工业自动化控制的一种，不同的单位使用不同测量元件和致动器.它是一个很简单的控制，但是，如自营控制器，这些因素都聚集在一个来自单位操作的控制器，利用制定的衡量因素，并且非常简单，便宜.这些设置有一点是确定的就是调整弹簧压力.这个控制可以测量隔膜.把错误的启动信号隔离.并且决定了阀门开度。运行的自营控制器如下：假设输出压力低于参考压力，就确定的一点.向下施加弹力，造成向下的力大于上升的力，于是向下运动.这样增加流量并提高了上升压力.当力平衡，阀芯保持平稳和流速不变.如果如果输出压力高于参考压力，阀开变小，降低流速通过阀门.这种自我经营控制器，广泛用于水和气体压力控制。这种控制器，流速通过阀门开度大约是成正比关系。控制运动.由以下六个基本控制行动是来进行的工业自动控制器：双位置或关闭、比例、积分、比例加积分、比例加微分，和比例加微分加积分控制器.应当说明的是，为了方便控制工程师选择一种最适于特定用途的控制作用，因而了解各种控制作用的基本特性是十分必要的。双位置开关控制是两个位置控制系统，启动内容只有两个固定的位置是，在许多情况下，只要和开和关.两位置开关控制相对简单，价格低廉，为此，非常广泛地应用于工业和家庭控制系统。输出信号从控制器是米（T）和误差信号的启动电子商务（吨）。用双位置控制时，信号米（吨）是不是最高或最低值，这取决于是否启动错误信号是大作用还是小作用，因此其中M1和M2是常数.最小值M2是通常是零或-M1。双位控制器，一般用于电器设备，如电动电磁操作阀被广泛的应用.气动比例控制器是非常具有经济效益的作为双位控制器。考虑液位控制系统的双位控制，要么打开或关闭阀门。水流速是一个固定的常数或者是0.输出信号在两个要求的极限位置之间连续变化，使执行元件从一个固定位置运动到另一个固定位置。请注意，输出曲线有两个指数曲线，一个是相应的填充曲线另一个是胃排空曲线.这样的输出振荡在两个曲线之间，并且限制是一个典型的响应特性的一个制度，两个位置控制。我们可能会发现，振幅输出振荡可减少降低误差但是差动间隙的大小必须根据要求的精度和元件的寿命等因素来确定。比例控制行动.这种控制器与比例控制行动输出之间的关系：控制器米（T）和启动错误的信号é（t）是或在拉普拉斯转化数量在金伯利进程又被称为比例灵敏度或增益。无论实际的机制可能和任何形式的经营权力，比例控制器基本上是一个放大器的可调增益。积分控制运动.I控制器与积分控制行动，等同与控制器输出米（t）是变化的速度成正比启动错误信号é（T）类。也就是说，或者在克拉是一个可调控制.其传递函数的积分控制器如果该值电子（t）是增加了一倍，那么，价值米（吨）是两倍增加.对于不同零启动错误的价值米（吨）仍然适应.这种积分控制行动有时被称为重置控制。

比例加积分控制运动.这个管制行动的比例，加上积分控制器是指下列公式：或传递函数控制器在金伯利进程代表比例灵敏度或增益，和TT代表组成时间.无论金伯利进程还是TT都是可调的.这个积分时间可调整整体控制作用，而改变金伯利进程的价值都产生影响的比例和不可分割的组成部分控制运动.这种可逆积分时间总温称为重置率重置率是多少次，每分钟比例部分的控制行动是重复的.重复率是衡量每分钟重复多少的。比例加微分控制运动.这种控制行动的比例加微分控制器是指下列公式：在金伯利进程代表比例的敏感性和TD代表微分时间，微分控制作用有时也叫作速率控制，是控制器输出值中和误差信号变化的速率成正比的部分。衍生时间离散度的时间间隔是该行动的进展速度的影响的比例控制运动.这种衍生管制行动具有预见性.当然这是理所当然的，然而，衍生管制行动永远不能预测尚未发生的任何行动。虽然衍生管制行动有一个优点是防患未然，它有缺点，有很大噪声，并可能导致饱和效应的驱动器。请注意，衍生管制行动永远不能单独使用，因为这是控制行动有效期是短暂的。比例加微分加积分控制相结合的比例运动.这种控制行动即衍生控制行动，以及综合防治行动称为比例加微分加积分控制运动.这种联合行动的优点是每一个可以控制三个人的控制运动.这种方程的控制器，这是联合行动由或传递函数在金伯利进程代表比例的敏感性，白喉代表微分时间，和TT代表组成的时间。由于测量元件的动态和静态特性影响输出变量的实际测量值，因而在决定控制系统的整体性能时，测量元件具有很重要的作用。测量元件通常决定了传递函数的自由路线.如果的时间常数的测量元件是微乎其微的那么其他时间常数的控制系统，传递函数的测量元件只需成为常数.这种反应热测量元件通常的过阻尼二阶类型。简单的自动控制系统的方块图可以通过把对象与控制器连接起来而得到，如图7.1所示。反馈的输出信号是通过测量电信号。方程与输出变量的c（s）的参考输入变量（s）和干扰变量ñ（s）可如下：在过程控制系统，我们通常的反应感兴趣的负载扰动ñ（S）伺服，但是，针对不同的输入变量（s）是最感兴趣。后来，我们应说明一个事实，即利用比例控制器的原则，否定反馈伺服.我们应详细讨论了其中的原则比例控制器操作考虑气动。我们随后应表明，同一原则也适用于液压和电控制。通过这次讨论，我们应把重点放在基本原则，而不是细节的运作情况的实际的情况。

直流发电机1.介绍对于所有实际目的来说，直流发电机仅用于特殊场合和地方性发电厂。这个局限性是由于换向器要把发电机内部的电压整流为直流电压，因此使大规模直流发电不能实行。结果，所有大规模生产的电能都以三相交流电的形式生产和分配。今天固态转换器的应用使交流变直流成为可能。而且，直流发电机的操作特性一直重要，因为大部分的理论能被应用到所有其它机器上。2.励磁绕组连接对于一个有四个电极的机器其电刷和励磁绕组的一般布置如图1所示。四个电刷安在换向器上，正极电刷和A1端子相连，负极电刷和A2端子相连。正如在草图中所示，电刷被放置在电极下接近中间的位置，它们与线圈相接触，这些线圈产生很少或不产生电动势，因为它们边被安在电极之间。图1四极发电机模型四个励磁磁极通常串联在一起，并且它们的末端与标注F1和F2的端子相连。它们这样连接是为了交替产生N,S极。直流发电机的类型以励磁绕组提供的方式来划分。一般来说，用来连接励磁绕组和电枢绕组的方式可归结为以下几组（看图2）：图2直流发电机励磁连接：(a)它励发电机；(b)自励，自并励；(c)串励发电机；(d)复励发电机，短并励连接；(e)复励发电机，长并励连接。它励发电机，励磁绕组被连接到一个独立的直流供电源上。自励发电机，它们可以进一步划分为：并励发电机，励磁绕组和转子端部相连。串励发电机，励磁绕组以串联方式和转子绕组相连。复励发电机，励磁由一个并联和串联的复合绕组提供。并联绕组包括很多匝相对较细的细线，它们只能承载一个较小的电流，仅为额定电流的很小一个百分比。另一方面，串联绕组有很少匝粗线，因为它和转子串联，因而承载较重的电流。在讨论直流发电机端部特性之前，让我们测试一下发电机在空载时的电压和励磁电流之间的关系。发电机电动势和每个电极的磁通及发电机给定的转速成正比，即，EG=knφ,通过控制让转速为定值，可以显示出电势EG直接依赖于磁通，在实际的发电机上测试这种依赖关系并不是非常实际的，因为它要牵涉到磁通的测量。磁通由励磁线圈的安培匝数产生；磁通必需依赖于励磁电流的大小，因为励磁线圈的匝数是恒定的。这种关系并不是线性的，因为在励磁电流达到某一个值后将出现磁饱和，EG对励磁电流If的变化关系可以磁化曲线或开路特性曲线来表示，对于这台给定以恒速运转的发电机，没有带负载电流，并且它的励磁是它励方式。If从0逐渐增大到一个适宜的值，使发电机机端电压达到额定电压以上，并测量相对应If的每个机端电压EG的值，产生的曲线入图3所示，当If=0时，即励磁回路为开路，由于剩磁，测量到一个很小的电压Er，随着励磁电流的增大，产生的电动势线性地增大到磁化曲线的拐点处，过了这个点以后，增大励磁电流逐渐引起磁路饱和。图3它励支直流发电机的磁化曲线或开路特性曲线这意味着使电压达到一定值时需要一个更大的励磁电流。因为产生的电压EG也直接与转速成比例，因此一旦这条曲线确定，对于任何其它速度，这条磁化曲线能被描出来，这仅仅要求依照EG‘=EG*n’/n在这条曲线上所有点进行调整。3.电压调整让我们进一步考虑在发电机上增加一个负载的情况。因为电枢绕组上有电阻，所以机端电压将要下降，除非采取一些措施保持它恒定，显示机端电压随负载电流变化关系的曲线被叫做负载特性曲线或外特性曲线。图4（a）直流它励发电机负载特性；(b)电路图图4显示了它励发电机的外特性，机端电压下降主要是因为电枢电阻RA,即Vt=EG-IARA此处Vt是机端电压，IA是发电机带负载时的电枢电流（或负载电流）。另一个导致机端电压下降的因素是由于电枢反应而导致磁通的减少。电枢电流建立一个磁动势，这个磁动势使主磁通发生畸变，导致弱磁效应，这种情况尤其在无附加磁极机器上表现更为突出，这种效应叫做电枢反应。正如图4所示，因为铁心的非线形，机端电压对于负载电流并没有成线形下降。由于电枢反应依赖于电枢电流，使得曲线呈下倾特性。四.并励或自并励并励发电机的并励励磁绕组电枢绕组平行连接，以便机器本身提供它的自己的励磁，正如图5所示。电压的建立正如所说的，在励磁磁极中要有剩磁。通常，假如发电机以前已经用过，将会有剩磁存在。我们已经在第三部分中看到假如励磁没连上的话如果发电机已经以某速度运转，因为有剩磁将要有小的电压Er产生，这个小的电压将提供给并励绕组并驱动一个小的电流从励磁回路中流过，假如在并励绕组中的这个小的电流的方向正好使剩磁减弱，则这个电压将接近于零，机端电压不能建立。这种情况下这个弱化主磁极的磁通与剩磁抵消。图5并励发电机：（a）电路；(b)负载特性假如关系是这样：弱化主磁极的磁通助增了剩磁通，导致电压变的更大，这反过来意味着更大的电压提供给了主励磁，机端电压快速增大一个常值，这个建立的过程易看成是渐增的，然后更大的增大了励磁电流，它反过来又增大了电压，等。这个过程终止于一个有限的电压值的原因是磁路的非线性。这个电路仅有直流电流，以致励磁电流仅依赖于励磁回路的电阻Rf,这可能由励磁绕组电阻加上与它相串联的可变电阻Rin组成。对于一给定值的励磁回路电阻Rf，按照欧姆定律，励磁电流依赖于所产生的电压。应该是明显的，在一台新机器上或一台闲置了很常时间已经失去剩磁的机器上，必须要建立磁场，通常做法是通过连接励磁绕组到一独立直流电源上几秒钟，这个过程正是快速建立励磁。总之，阻止电压建立有四种条件，发电机电压极性取决于转动的方向，假如一台发电机在其它条件都满足的情况下不能建立电压，那肯定是电刷的极性反了，可以通过颠倒转动方向来解决，颠倒方向后关于剩磁通的主磁极性也将颠倒，假如现在电压还不能建立，它意味着主励磁和剩磁是对立的。串励发电机正如前面提到的，串励发电机的励磁绕组和电枢绕组串联因为它承载负荷电流，因此励磁线圈仅由几匝细导线。空载时，仅有剩磁，机端电压小，当加上负载时，磁通增加，机端电压也增加，图7显示了串励发电机在某转速运转时的负载特性，虚线指示同台机器电枢开路且它励情况下所产生的电动势，这两条曲线的差值简直就是在串励绕组和电枢绕组上的IR的压降，例如，Vt=EG-IA(RA+RS)此处，RS是串励绕组电阻图7串励发电机：（a）电路图；（b）负载特性复励发电机复励发电机有一个并励和一个串励励磁绕组，后者在并励绕组的顶部，图8显