浅析自动控制系统

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翻新时间：2023-05-26

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浅析自动控制系统

摘要:自动控制系统在现代化生产的各个领域越来越普及,作用也不断加大,文章介绍了现代化自动控制系统的基本概念,控制方式和整个系统的组成元件。

关键词:自动控制系统控制方式组成

1、自控系统的基本概念

1.1 自动控制的重要性

(1)自动控制技术水平的高低,标志着一个国家工业和科技先进与否。

(2)高水平的自动控制技术对一个国家的工业、国防和科学起着至关重要的作用。

(3)自动控制原的基本思想和基本方法可以用于各个领域。

(4)每个工程技术人员和高级管理人员必须具备自动控制原理的知识。

控制主要是指给一个运动过程施加约束,使运动过程按指定的路径,向期望的方向发展。自动控制的定义:是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置,使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。

2、自动控制系统基本控制方式

自动控制系统是指为自动达到某一目的,由相互制约的各个部分按一定规律组织成的、具有一定功能的整体。自动控制系统的组成主要包括控制器、被控对象、反馈环节、给定装置等。而自动控制系统基本控制方式主要有开环控制、闭环控制和复合控制三种。

2.1 开环控制如图1所示

其特点是在控制器和被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈作用,简单、控制精度低。

2.2 闭环控制如图2所示

闭环系统自动把输出量反送到输入端并与输入量进行比较,得到偏差信号,偏差越大,控制力度也越大。迫使输出量向输入量靠近。故控制精度高。反馈是指将检测出来的输出量送回到系统的输入端,并与输入量进行比较的过程。负反馈主要是指偏差量=输入量-反馈量。负反馈的自动调节原理可简单总结为输出量↓→反馈量↓→偏差量↑控制量↑→输出量↑反之,也一样。总之,能自动减小偏差,恒定输出。

2.3 闭环控制的特点包括以下两个方面

(1)自动检测偏差,不断调整控制量,克服前向通道上的各种干扰,控制精度高,稳定性好。

(2)对反馈通道上的干扰不能克服,对反馈设备要求高,价格贵,系统结构复杂。

2.4 复合控制如图3所示

该图为干扰补偿的开环控制和按偏差的闭环控制相结合,复合控制的效果也比单一的反馈控制或者单一的开环控制的效果都好。

3、自动控制系统的组成

图4为一个简单控制系统实例,主要包括:

给定环节——用于产生输入到控制系统的指令信号。指令信号通常称为输入量或给定量,常用r来表示。

比较环节——用于将给定量与反馈量进行比较,比较环节的输出量等于两输入量的代数和。箭头上的符号表示输入在此相加或相减。给定量与反馈量的差值,称为偏差,常用e来表示。

控制器——接受偏差信号,通过转换与运算,产生控制量u,以改善系统的性能。控制量常用u来表示。

中间环节—— 它的作用是将控制信号进行变换、功率放大等,以便对被控对象进行控制。达到纠正偏差的目的。

被控对象G——它是要求实现自动控制的设备。它接受控制量并输出被控制量。系统输出量常用c来表示。不希望的、影响系统输出的信号,称为扰动,常用n来表示。