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技术之源:重新学习过程控制的词汇和概念

作者:Saidas M. Ranade,Hector Salazar, 和Luis Andres Rodriguez2012.02.26阅读 2866

        过程控制识别系统的时候方式千差万别。过程控制是一个让人感兴趣的话题,无论是对工程师、科学家、经济学家甚至哲学家都是如此。由于术语的复杂性,在进行与过程控制相关的项目时,沟通容易出现问题。下面举几个易混淆的术语例子。
        相(Phase):就比如“phase”这样的一个词汇,对于不同的行业和不同的人就有着不同的意义。对于化学工程师来说,phase意味着固态、液态和气态;对于电气工程师来说,意味着交流电中的相位超前或者滞后;而对于机械工程师来说,则意味着计划、执行和审计。
        应激(Excitation):根据规则的不同,多个词汇都可能表达同一个意思。应激描述的是为了测量系统动态影像而对输入信号做出的改变。电气工程师和化学工程师将其称之为输入变 化,数学家称其为强制函数,而在机器人相关的领域它被称为命令信号变化。
        直流增益(DC gain):有时候一个领域中使用的词汇被迁移到另外的领域,但是在这些领域中已经有了其他的词汇描述相近的含义。比如说直流增益。如果问化学工程师如何解释直流增益的含义,他们可能会回答“不知道”,或者“我猜它是与直流电路有关”等等。
        直流增益是系统对于单位步长输入做出的稳态响应。一些常见的教科书使用直流增益这个词汇,但是却没有对“直流”代表的含义做出解释。直流增益指的是,当“s”变量在拉普拉斯域中接近零,或者说输入频率接近于零时系统转换函数的值。由于直流电流的频率为零,或者说它对于时间是一个常数,其计算的结果就称为直流增益。这个词汇来源于电气工程,化学工程的学生很少使用。它似乎是从使用直流电机对早期频率响应进行分析的工作中发展而来的。在新的教科书中控制工程网版权所有,这个词汇已经非常普遍,部分原因在于Mathworks公司的控制系统工具箱软件将其作为一个内部变量的名称。它在时间域中相对应的概念是稳态增益CONTROL ENGINEERING China版权所有,指的是在时间趋近于无穷的时候,系统影响输出值与单位输入步长变化的比值。直流增益和稳态增益分别在拉普拉斯变量和时间这两个不同的域和规则下使用。
        传感器变送器(Sensor/Transducer):有一些词汇含义不同,但是长期以来一直被混淆,比如说传感器和变送器。变送器是将一种形式的能量转化成另外一种,而传感器则是收集信号并对信号做出响应。在仪表行业,传感器指的是对信号做出响应、并将其转化为易于读取和理解的信息的设备。变送器并不会将转化的能量量化。变送器通常是传感器的一部分,但是变送器并不是传感器。
        为什么会发生混淆?在新设备的开发早期,每一个物理设备都需要能够执行某项功能。随着时间推进,由于创新的原因,这些设备开始兼容其他相近的功能。因此,一个物理名称开始代表多个逻辑层面。今天的智能传感器可能包括传感器、变送器甚至发射器。实际上控制工程网版权所有,敏感度和解析度也是一例。两个词汇的意义不同CONTROL ENGINEERING China版权所有,但是随着模拟测量和数字测量的集成控制工程网版权所有,这两个词汇越来越多的在一起使用。
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