自動(dòng)控制系統(tǒng)基本知識(shí)

自動(dòng)控制系統(tǒng)基本知識(shí)

電氣控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的主要手段，簡(jiǎn)稱自控系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)是指在無(wú)人直接參與下可使生產(chǎn)過(guò)程或其他過(guò)程按期望規(guī)律或預(yù)定程序進(jìn)行的控制系統(tǒng)，它是由被控對(duì)象和自動(dòng)控制裝置按一定方式聯(lián)結(jié)起來(lái)的、能自動(dòng)地完成一定控制任務(wù)的總體。其基本特征是控制系統(tǒng)中各個(gè)組成部件之間存在著控制和信息聯(lián)系，控制的目的是使被控對(duì)象的輸出能自動(dòng)地按預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行，并達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。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。

一般自動(dòng)控制裝置包括測(cè)量元件、比較元件、控制器、放大元件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。通常由以下7個(gè)部分組成，如下圖所示。

1. 按控制原理的不同，自動(dòng)控制系統(tǒng)分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。

一：開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制

1：開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)

開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)框圖

開(kāi)環(huán)控制描述：即系統(tǒng)的輸出端和輸入端之間不存在相反的影響，在自動(dòng)控制學(xué)科中稱之為無(wú)反饋回路，故把這種系統(tǒng)稱之為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。

2：人工控制

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程或生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行中，為了維持正常的工作條件。往往需要對(duì)某些物理量（如溫度、壓力、流量、液位、電壓、位移、轉(zhuǎn)速等）進(jìn)行控制，使其盡量維持在某個(gè)數(shù)值附近，或使其按一定規(guī)律變化。要滿足這種需要，就要對(duì)生產(chǎn)機(jī)械或設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的操作和控制，以抵消外界的擾動(dòng)和影響。這種操作和控制，即可用人工操作完成，又可用自動(dòng)裝置的操作完成，前者稱為人工控制或手動(dòng)控制，后者稱為自動(dòng)控制。

人工控制的過(guò)程是：測(cè)量→求偏差→控制→再測(cè)量→再求偏差→再控制這樣一種不斷循環(huán)的過(guò)程。其控制目的是要盡量減小偏差，使被控量盡可能地保持在期望值附近。

3、閉環(huán)控制系統(tǒng)

閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的基本組成主要有以下幾種：

（1）給定元件：給出與期望輸出對(duì)應(yīng)的輸入量。

（2）比較元件：求輸入量與反饋量的偏差，常采用集成運(yùn)算放大器（簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放）來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（3）放大元件：由于偏差信號(hào)一般較小，不足以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，故需要放大元件，包括電壓放大及功率放大。

（4）執(zhí)行元件：直接驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象，使輸出量發(fā)生變化。常用的有電動(dòng)機(jī)、調(diào)節(jié)閥、液壓馬達(dá)等。

（5）測(cè)量元件：檢測(cè)被控量并轉(zhuǎn)換為所需要的電信號(hào)。在控制系統(tǒng)中常用的有用于速度檢測(cè)的測(cè)速發(fā)電機(jī)、光電編碼盤等；用于位置與角度檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)變壓器、自整機(jī)等；用于電流檢測(cè)的互感器及用于溫度檢測(cè)的熱電偶等。這些檢測(cè)裝置一般都將被檢測(cè)的物理量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的連續(xù)或離散的電壓或電流信號(hào)。

（6）校正元件：也叫補(bǔ)償元件，是結(jié)構(gòu)與參數(shù)便于調(diào)整的元件，以串聯(lián)或反饋的方式連接在系統(tǒng)中，完成所需的運(yùn)算功能，以改善系統(tǒng)的性能。根據(jù)在系統(tǒng)中所處的位置不同，可分別稱為串聯(lián)校正原件和反饋校正元件。