經(jīng)典隨動(dòng)控制系統(tǒng)方案(已修改)
2025-05-16 18:15 本頁(yè)面
【正文】 . . . .. .經(jīng)典控制系統(tǒng)——隨動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1，概述控制技術(shù)的發(fā)展使隨動(dòng)系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于軍事工業(yè)和民用工業(yè)，隨動(dòng)系統(tǒng)是一種帶反饋控制的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中輸出量一般是機(jī)械量，例如：位移，速度或者加速度等等。反饋裝置將輸出量變換成與輸入量相同的信號(hào)，然后進(jìn)行比較得出偏差。系統(tǒng)是按照偏差的性質(zhì)進(jìn)行控制的，控制的結(jié)果是減少或消除偏差，使系統(tǒng)的輸出量準(zhǔn)確地跟蹤或復(fù)現(xiàn)輸入量的變化。系統(tǒng)中的給定量和被控制量一樣都是位移（或代表位移的電量），可以是角位移，也可以是直線位移。根據(jù)位置給定信號(hào)和位置反饋反饋信號(hào)以及兩個(gè)信號(hào)的綜合比較來分類，可分成模擬式隨動(dòng)系統(tǒng)和數(shù)字式隨動(dòng)系統(tǒng)。由于隨動(dòng)系統(tǒng)的輸出量是一種機(jī)械量，故其輸出常常以機(jī)械軸的運(yùn)動(dòng)形式表示出來。該機(jī)械軸稱為輸出軸。通常輸出軸帶動(dòng)較大的機(jī)械負(fù)荷而運(yùn)動(dòng)，在隨動(dòng)系統(tǒng)中，如果被控量是機(jī)械位置或其導(dǎo)數(shù)時(shí)，這類系統(tǒng)稱之為伺服系統(tǒng)。位置隨動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用例子如:(1)機(jī)械加工過程中機(jī)床的定位控制和加工軌跡控制是位置隨動(dòng)系統(tǒng)的典型實(shí)例(2)冶金工業(yè)中 軋剛機(jī)壓下裝置以及其它輔助設(shè)備的控制 在軋制鋼材的過程中，必須使上、下軋輥之間的距離能按工藝要求自動(dòng)調(diào)整；焊接有縫鋼管或鋼板；要求焊機(jī)頭能準(zhǔn)確地對(duì)正焊縫的控制。(3)儀表工業(yè)中各種記錄儀的筆架控制，如溫度記錄儀、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備中的xy記錄儀，各種繪圖機(jī)以及計(jì)算機(jī)磁盤驅(qū)動(dòng)器的磁頭定位控制。(4)制造大規(guī)模集成電路所需要的制圖機(jī)、分布重復(fù)照相機(jī)和光刻機(jī)，機(jī)器人或機(jī)械手的動(dòng)作控制等。(5)火炮群跟蹤雷達(dá)天線或電子望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)目標(biāo)的控制:艦船上的自動(dòng)探艙裝置使位于船體尾部的艙葉的偏角模仿復(fù)制位于駕駛室的操作手輪的偏轉(zhuǎn)角,以便按照航向要求來操縱船舶的航向:陀螺儀慣性導(dǎo)航系統(tǒng),各類飛行器的姿態(tài)控制等,也都是位置隨動(dòng)系統(tǒng)的具體應(yīng)用。2結(jié)構(gòu)原理位置隨動(dòng)系統(tǒng)是一種位置反饋控制系統(tǒng),因此,一定具有位置指令和位置反饋的檢測(cè)裝置，通過位置指令裝置將希望的位移轉(zhuǎn)換成具有一定精度的電量，利用位置反饋裝置隨時(shí)檢測(cè)得到的偏差信號(hào)放大以后，控制執(zhí)行電機(jī)向消除偏差的方向旋轉(zhuǎn)，直到達(dá)到一定的精度為止。這樣被控制機(jī)械的實(shí)際位置就能跟隨指令變化，構(gòu)成一個(gè)位置隨動(dòng)系統(tǒng)。原理框圖可描述如圖1所示。因?yàn)榭刂拼嬖趹T性，當(dāng)輸入X(t)變化時(shí)，輸出Y(t)難以立即復(fù)現(xiàn)，此時(shí)Y(t)≠X(t)，即：e(t)= Y(t)X(t)≠0，——測(cè)量元件將偏差e(t)轉(zhuǎn)換成電壓輸出——經(jīng)小信號(hào)放大器放大，功率放大器——執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)——減速器——使被控對(duì)象朝著消極誤差的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，只要X(t)≠Y(t)，就有e(t)≠0，執(zhí)行電機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，一直到偏差e(t)=0，執(zhí)行電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了輸出Y(t)對(duì)輸入量X(t)的復(fù)現(xiàn)。當(dāng)X(t)隨時(shí)間變化時(shí)，Y(t)就跟著X(t)作同樣變化，這種現(xiàn)象就稱為隨動(dòng)。 圖1 位置隨動(dòng)控制系統(tǒng)原理框圖隨著機(jī)電產(chǎn)品及電子元件的不斷發(fā)展與完善，圖1中各個(gè)環(huán)節(jié)均可采用多種不同的元器件來實(shí)現(xiàn)。組成系統(tǒng)的元部件按職能分類主要有以下幾種。測(cè)量元件：是用來檢測(cè)被控制的物理量，如果這個(gè)物理量是非電
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