自動控制系統(tǒng)的工作原理(編輯修改稿)
2025-02-01 16:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 對小的變化進(jìn)行 放大 ，從而可以使系統(tǒng)在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)下工作。而且正反饋可以與負(fù)反饋配合使用，以使系統(tǒng)的性能更優(yōu)。 例如，鈾－ 235在中子轟擊下，通常會產(chǎn)生兩個(gè)中等質(zhì)子數(shù)的核，并放出 2－ 3個(gè)中子和大量能量。放出的中子有的則繼續(xù)引起重核裂變。這樣就會使系統(tǒng)中的作用越來越劇烈。所以一般在核反應(yīng)堆中通過控制反應(yīng)堆中鉛棒與反應(yīng)物接觸的面積來控制核反應(yīng)的劇烈程度 22 閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖 輸入量 控制器 控制對象 測量元件 輸出量 反饋回路 被控量 干擾量 23 M給 定 裝 置放 大 器 電 機(jī) 減 速 器調(diào) 壓 器 2 2 0 ～熱 電 偶電 阻 絲－ ＋－ ＋放大器期 望 爐 溫電動機(jī)減速器調(diào)壓器恒溫爐熱 電 偶給 定 電 壓ee給定電壓 熱電偶 輸出電壓 24 當(dāng)爐內(nèi)實(shí)際溫度與給定電位計(jì)表征的希望高度一致時(shí)，熱電偶輸出電壓與給定電壓相等，電動機(jī)不轉(zhuǎn)動，系統(tǒng)相對平衡。當(dāng)爐溫因擾動出現(xiàn)偏差時(shí)（如爐溫低于希望值），偏差電壓經(jīng)放大后驅(qū)動電動機(jī)轉(zhuǎn)動，將調(diào)壓器電刷向上移動，使電阻絲兩端電壓增大，從而使?fàn)t溫升高，趨于希望值。 工作原理： 25 閉環(huán)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較 ? 開環(huán)控制：順向作用，沒有反向的聯(lián)系，沒有修正偏差能力，抗擾動性較差。結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便、成本低。在精度要求不高或擾動影響較小的場合，這種控制方式還有一定的實(shí)用價(jià)值（步進(jìn)電機(jī)，水泵，風(fēng)扇）。 ? 閉環(huán)控制：為偏差控制，可以抑制內(nèi)（系統(tǒng)參數(shù)變化）、外擾動（負(fù)載變化）對被控制量產(chǎn)生的影響，因此，控制精度高。但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高（價(jià)格成倍增加，車床、洗衣機(jī)、小轎車）；系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析麻煩。 26 復(fù)合控制系統(tǒng) Compound Control System ? 定義：開環(huán)控制和閉環(huán)控制相結(jié)合的一種控制方式。 是構(gòu)成高精度控制系統(tǒng)的一種有效控制方式， 使控制系統(tǒng)具有良好的控制性能。 ? 復(fù)合控制的兩種基本形式 按輸入前饋補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制 按干擾前饋補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制 27 圖 干擾補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制系統(tǒng)方塊圖 輸入量 控制器 控制對象 測量元件 輸出量 反饋回路 被控量 干擾量 前饋補(bǔ)償 按干擾前饋補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制 28 圖 輸入補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制系統(tǒng)方塊圖 輸入量 控制器 控制對象 測量元件 輸出量 反饋回路 被控量 干擾量 前饋補(bǔ)償 按輸入前饋補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制 29 ? 用“○”號代表比較元件，“ — ”號代表兩者符號相反。信號沿箭頭方向從輸入端到達(dá)輸出端的傳輸通路稱前向通路；系統(tǒng)輸出量經(jīng)測量裝置反饋到輸入端的傳輸通路稱主反饋通路。前向通路與主反饋通路共同構(gòu)成主回路。此外，還有局部反饋通路以及由它構(gòu)成的內(nèi)回路。 圖 閉環(huán)控系統(tǒng)基本組成 串聯(lián)校正 （補(bǔ)償）元件 放大元件 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 被控對象 反饋校正元件 測量元件 被控量 — — 閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成 輸入量 比較元件 給定裝置 負(fù)反饋 30 給定裝置： 產(chǎn)生給定值或輸入信號（量）（即參考量或期望值） 測量元件： 測量被控制的物理量（被控量），用于產(chǎn)生反饋信號 各種傳感器：測速發(fā)電機(jī)、電位計(jì)、熱電偶等。 比較元件： 把測量元件檢測的實(shí)際值（被控量）與給定元件 給出的參考量進(jìn)行比較，求出它們之間的偏差。 如差動放大器、自整角機(jī)。 放大元件： 將比較元件給出的偏差進(jìn)行放大，用來推動執(zhí)行元件 去控制被控對象，如放大器、晶閘管。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)： 直接推動被控對象，使其被控量發(fā)生變化。 如步進(jìn)電機(jī)，繼電器開關(guān)。 補(bǔ)償（校正）元件： 結(jié)構(gòu)或參數(shù)便于調(diào)整的元件或機(jī)構(gòu)，用串聯(lián)或反饋的方式連接在系統(tǒng)中，以改善控制系統(tǒng)性能。 31 14 自動控制系統(tǒng)的基本要求 自動控制系統(tǒng)性能的基本要求 （ 三個(gè)方面 ） ? 穩(wěn)定性 （ 先決條件 ） 系統(tǒng)受到短暫的擾動后其運(yùn)動性能從偏差平衡點(diǎn)恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)的能力。一切自動控制系統(tǒng)必須滿足的最基本要求。 由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 參數(shù) 決定與外界因素?zé)o關(guān)。 32 穩(wěn)定的控制系統(tǒng)在階躍信號或擾動信號的作用下，其響應(yīng)的暫態(tài)過程應(yīng)該是 收斂 的。如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)，則在階躍信號下或擾動信號的作用下，相應(yīng)的幅值振蕩可能成為 等幅振蕩 ，甚至成為振幅逐漸增大的 發(fā)散振蕩 ，發(fā)生這種情況的系統(tǒng)稱為 不穩(wěn)定系統(tǒng) 。
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