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自動(dòng)控制系統(tǒng)

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1.什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)

  自動(dòng)控制系統(tǒng)是指能夠?qū)Ρ豢貙?duì)象的工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)控制的系統(tǒng)。由控制裝置與被 控對(duì)象結(jié)合起來的,能夠?qū)Ρ豢貙?duì)象的一些物理量進(jìn) 行自動(dòng)控制的一個(gè)有機(jī)整體。

2.自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成

  一般包括三種機(jī)構(gòu):測(cè)量機(jī)構(gòu)、比較機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能和組成是多種多樣的,其結(jié)構(gòu)有簡(jiǎn)單也有復(fù)雜。它可以只控制一個(gè)物理量,也可以控制多個(gè)物理量甚至一個(gè)企業(yè)機(jī)構(gòu)的全部生產(chǎn)管理過程;它可以是一個(gè)具體的工程系統(tǒng),也可以是比較抽象的社會(huì)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)或經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。控制系統(tǒng)分析:已知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù),分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性,求取系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)性能指標(biāo),并據(jù)此評(píng)價(jià)系統(tǒng)的過程稱為控制系統(tǒng)分析。控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(或綜合):根據(jù)控制對(duì)象和給定系統(tǒng)的性能指標(biāo),合理的確定控制裝臵的結(jié)構(gòu)參數(shù),稱為控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

  控制系統(tǒng)的基本組成控制系統(tǒng)的組成:輸入部分、控制系統(tǒng)部分和輸出部分。輸入控制系統(tǒng)輸出從物理角度上看,自動(dòng)控制研究的是特定激勵(lì)作用下的系統(tǒng)響應(yīng)變化情況;從數(shù)學(xué)角度上看,研究的是輸入與輸出之間的映射關(guān)系。

3.自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類

  開環(huán)控制系統(tǒng),特點(diǎn):系統(tǒng)的輸出端與輸入端不存在反饋回路。

  • 按輸系統(tǒng)的控制作用來分類

  1、恒值控制系統(tǒng)(或稱自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、自動(dòng)鎮(zhèn)定系統(tǒng)),特點(diǎn):輸入信號(hào)是一個(gè)恒定的數(shù)值。工業(yè)生產(chǎn)中的恒溫、恒壓等自動(dòng)控制系統(tǒng)都屬于這一類型。

  2、過程控制系統(tǒng)(或稱程序控制系統(tǒng))。特點(diǎn):輸入信號(hào)是一個(gè)已知的函數(shù)。系統(tǒng)的控制過程按預(yù)定的程序進(jìn)行,要求被控量能迅速準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)輸入,如化工中的壓力、溫度、流量控制。恒值控制系統(tǒng)可看成輸入等于常值的過程控制系統(tǒng)。

  3、隨動(dòng)系統(tǒng)(或稱伺服系統(tǒng))。特點(diǎn):輸入信號(hào)是一個(gè)未知函數(shù)。要求控制系統(tǒng)的輸出量跟隨輸入信號(hào)變化。如:火炮自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)要求有較好的跟蹤能力。出量對(duì)系統(tǒng)的控制作用不發(fā)生影響的系統(tǒng)。

  • 按系統(tǒng)傳輸信號(hào)的性質(zhì)來分類

  1、連續(xù)系統(tǒng)特點(diǎn):系統(tǒng)各部分信號(hào)都是模擬的連續(xù)函數(shù)。目前工業(yè)中普遍采用的常規(guī)儀表PID調(diào)節(jié)器控制的系統(tǒng)。

  2、離散系統(tǒng)特點(diǎn):系統(tǒng)的某一處或幾處信號(hào)以脈沖序列或數(shù)碼形式傳遞的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)中用脈沖開關(guān)或采樣開關(guān),將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散信號(hào)。其中離散信號(hào)以脈沖形式傳遞的系統(tǒng)又叫脈沖控制系統(tǒng),離散信號(hào)以數(shù)碼形式傳遞的系統(tǒng)又叫數(shù)字控制系統(tǒng)。

  線性系統(tǒng)特點(diǎn):系統(tǒng)由線性元件構(gòu)成,描述運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)模型為線性微分方程。

4.自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

  自動(dòng)控制系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。

  在工業(yè)方面,對(duì)于冶金、化工機(jī)械制造生產(chǎn)過程中遇到的各種物理量,包括溫度、流量、壓力、厚度、張力、速度、位置、頻率、相位等,都有相應(yīng)的控制系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上通過采用數(shù)字計(jì)算機(jī)還建立起了控制性能更好和自動(dòng)化程度更高的數(shù)字控制系統(tǒng),以及具有控制與管理雙重功能的過程控制系統(tǒng)。在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用包括水位自動(dòng)控制系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)操作系統(tǒng)等。

  在軍事技術(shù)方面,自動(dòng)控制的應(yīng)用實(shí)例有各種類型的伺服系統(tǒng)、火力控制系統(tǒng)、制導(dǎo)與控制系統(tǒng)等。在航天、航空和航海方面,除了各種形式的控制系統(tǒng)外,應(yīng)用的領(lǐng)域還包括導(dǎo)航系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)和各種仿真器。

  此外,在辦公室自動(dòng)化、圖書管理 、交通 管 理乃至日常家務(wù)方面,自動(dòng)控制技術(shù)也都有著實(shí)際的應(yīng)用。隨著控制理論和控制技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷擴(kuò)大,幾乎涉及生物、醫(yī)學(xué)、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等所有領(lǐng)域。

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