2014年安裝工程專業(yè)講義：自動控制系統(tǒng)

2014年安裝工程專業(yè)講義：自動控制系統(tǒng)百手整理起駕為您第五節(jié)自動控制系統(tǒng)一、自動控制系統(tǒng)基本概念（一）自動控制系統(tǒng)的組成典型反饋控制系統(tǒng)的原理框圖如圖8.5.1所示。Ik-J十型助訃 Ik-J十型助訃 j-|w^?[-;團(tuán)富釵i自動控tC攝竦原理庭團(tuán)fl-KR止（1）被控對象。（2）控制器。（3）放大變換環(huán)節(jié)。（4）校正裝置。（5）反饋環(huán)節(jié)。（6）給定環(huán)節(jié)。（二）自動控制系統(tǒng)的常用術(shù)語二、開、閉環(huán)及復(fù)合控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和復(fù)合控制系統(tǒng)。（一）開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制是指控制裝置與被控對象之間只有順向作用，而沒有反向聯(lián)系的控制過程，即需要控制的是被控對象的某一量（被控量），而測量的只是給定信號，被控量對于控制作用沒有任何影響的系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好，但不能自動補(bǔ)償擾動對輸出量的影響。當(dāng)系統(tǒng)擾動量產(chǎn)生的偏差可以預(yù)先進(jìn)行補(bǔ)償或影響不大時，采用開環(huán)系統(tǒng)控制是有利的。當(dāng)擾動量無法預(yù)計(jì)或控制系統(tǒng)的精度達(dá)不到預(yù)期要求時，則采用閉環(huán)控制。（二）閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制是有被控量反饋的控制系統(tǒng)，從系統(tǒng)中信號流向看，系統(tǒng)的輸出信號沿反饋通道又回到系統(tǒng)的輸入端，構(gòu)成閉合通道，故稱閉環(huán)控制系統(tǒng)或反饋控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)是利用偏差來糾正偏差，使系統(tǒng)達(dá)到較高的控制精度。但與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造比較復(fù)雜，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)將會使系統(tǒng)無法正常和穩(wěn)定地工作。（三）復(fù)合控制系統(tǒng)三、自動控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)考慮動態(tài)過程在不同階段中的特點(diǎn)，工程上通常從穩(wěn)、準(zhǔn)、好三個方面來衡量自動控制系統(tǒng)。穩(wěn)定性（穩(wěn)）穩(wěn)定工作是對所有自動控制系統(tǒng)的基本要求，是一個系統(tǒng)能否工作的前提。不穩(wěn)定的系統(tǒng)根本無法完成控制任務(wù)?？紤]到實(shí)際系統(tǒng)工作環(huán)境或參數(shù)的變動，可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此除要求系統(tǒng)穩(wěn)定外，還要求其具有一定的穩(wěn)定裕量。穩(wěn)態(tài)精度（準(zhǔn)）穩(wěn)態(tài)精度是指系統(tǒng)過渡到新的平衡狀態(tài)以后，或系統(tǒng)對抗干擾重新恢復(fù)平衡后，最終保持的精度。穩(wěn)態(tài)精度與控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)及輸入信號形式有關(guān)。動態(tài)過程（好）動態(tài)過程是指控制系統(tǒng)的被控量在輸入信號作用下隨時間變化的全過程。衡量動態(tài)工程的品質(zhì)好壞常采用單位階躍信號作用下過渡過程中的超調(diào)量、過渡過程時間等性能指標(biāo)。對不同的被控對象，系統(tǒng)對穩(wěn)、準(zhǔn)、好的要求有所側(cè)重。四、自動控制系統(tǒng)的類型自動控制系統(tǒng)的種類很多，其結(jié)構(gòu)性能和完成的任務(wù)各不相同，因此有多種分類方法，下面介紹幾種常見的分類。（一）按信號流向劃分開環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)。（二）按系統(tǒng)輸入信號劃分恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)這種系統(tǒng)的特征是輸入量為一恒值，通常稱為系統(tǒng)的給定值?？刂葡到y(tǒng)的任務(wù)是盡量排除各種干擾因素的影響，使輸出量為給定值（期望值）如工業(yè)工程中恒溫、恒壓、快速等控制系統(tǒng)。隨動系統(tǒng)該系統(tǒng)的控制輸入量是一個事先無法確定的任意變化量，要求系統(tǒng)的輸入量能迅速平穩(wěn)地復(fù)現(xiàn)或跟蹤輸人信號的變化。如雷達(dá)天線的自動跟蹤系統(tǒng)和高炮自動瞄準(zhǔn)系統(tǒng)就是典型的隨動系統(tǒng)。程序控制系統(tǒng)系統(tǒng)的控制輸入信號不是常值，而是事先確定的運(yùn)動規(guī)律，編成程序裝在輸入裝置中，即控制輸入信號的是事先確定的程序信號，控制的目的是被控對象的控制量按照要求的程序動作。如數(shù)控機(jī)床就屬此類系統(tǒng)。（三）按數(shù)學(xué)特性劃分（四）按信號連續(xù)性劃分五、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（一）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一般概念（二）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成它由廣義對象（被控對象+傳感變送器+執(zhí)行器）和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩部分組成，而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)又包括硬件和軟件兩部分。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)主要包括主機(jī)、過程輸入輸出通道和人機(jī)聯(lián)系裝置三部分。（1） 主機(jī)。主要包括處理器（CPU）和內(nèi)存（RAM和ROM）兩部分。（2） 過程輸入輸出通道。過程通道又分為模擬過程通道和開關(guān)過程通道。模擬過程通道主要用來傳輸模擬信號。對象的各種連續(xù)變化的物理量經(jīng)傳感器變送器轉(zhuǎn)換成連續(xù)的電信號，通過模擬輸入通道輸入給計(jì)算機(jī)。而計(jì)算機(jī)的控制信號需經(jīng)模擬輸出通道傳給執(zhí)行器，以實(shí)現(xiàn)對被控對象的控制。開關(guān)過程通道主要用來傳送計(jì)算機(jī)與對象之間的開關(guān)信號和數(shù)字量。開關(guān)過程通道也分為開關(guān)量輸入通道和開關(guān)量輸出通道兩種。（3）人機(jī)聯(lián)系裝置。主要包括鍵盤、顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、操作臺、硬盤、光盤等輸入及輸出設(shè)備。計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)程序的總和。主要分為以下兩種：（1）系統(tǒng)軟件。（2）應(yīng)用軟件。（三）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的類型通常根據(jù)計(jì)算機(jī)參與控制方式、特點(diǎn)以及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，可以將計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分為以下四種類型。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)監(jiān)督控制