自動(dòng)控制原理緒論30版(編輯修改稿)
2025-05-27 08:27 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 和連桿組合代替人的大腦計(jì)算出液位偏差值； 校正元件 ：杠桿機(jī)構(gòu)代替人的大腦對(duì)偏差的大小和性質(zhì)作出判斷（作為決策機(jī)構(gòu)作出如何校正的決定）； 執(zhí)行元件： 帶動(dòng)進(jìn)水閥代替人手打開或關(guān)閉閥門調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)閥門的水量大小。 由此可見，組成自動(dòng)控制裝置的元件一般應(yīng)包括： 給定元件，測(cè)量元件，比較元件，校正元件和執(zhí)行元件， 而上述 液位自動(dòng)控制系統(tǒng) 就是由這些元件和被控對(duì)象（水池）組成的有機(jī)整體。 制作 羅家祥 審校 胥布工 自動(dòng)控制的基本原理 假設(shè)水池液位處于期望值。 以用戶用水量突然增加為例，圖 12所示的簡(jiǎn)單液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程如下： 當(dāng)用戶用水量突然增加，出水量增加到一個(gè)新值，此時(shí)水池液位下降導(dǎo)致浮子下降，浮子、連桿與杠桿機(jī)構(gòu)測(cè)出液位期望值與實(shí)際值之間的偏差值，然后由杠桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)進(jìn)水閥打開閥門增大進(jìn)水量。 由于 新的出水量增加了 ，為了使進(jìn)水量與出水量相等，浮子必須維持在比液位期望值更低的位置， 只有通過(guò)使實(shí)際液位值低于期望值形成的落差才能使杠桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)進(jìn)水閥維持閥門在新的開度，以便增加進(jìn)水量達(dá)到進(jìn)水與出水的新平衡。 制作 羅家祥 審校 胥布工 可消除誤差的液位自動(dòng)控制系統(tǒng) 工作原理如下： （ 1）用電位器和杠桿機(jī)構(gòu)記下液位期望值的電位器給定值（電位器中點(diǎn)）； （ 2）浮子作為傳感器測(cè)量實(shí)際液位； （ 3）電位器和杠桿機(jī)構(gòu)計(jì)算出電位器上對(duì)應(yīng)于期望值的給定值與對(duì)應(yīng)于實(shí)際值的測(cè)量值之間的偏差值（電壓值）； （ 4）放大器與電動(dòng)機(jī)組成的校正環(huán)節(jié)對(duì)偏差的大小和性質(zhì)進(jìn)行判斷，并據(jù)此決定電動(dòng)機(jī)如何轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)閥門（打開或關(guān)閉閥門）去調(diào)節(jié)水量的大小。 （ 5）只要電位器和杠桿機(jī)構(gòu)比較所得的偏差不為零，則放大器與電動(dòng)機(jī)組成的校正環(huán)節(jié)連續(xù)不斷地產(chǎn)生控制作用，即進(jìn)一步打開或關(guān)閉閥門，甚至使閥門達(dá)到全開或全閉狀態(tài)，使液位上升或下降，直到液位恢復(fù)到期望值為止。 自動(dòng)控制的基本原理 制作 羅家祥 審校 胥布工 自動(dòng)控制的基本原理 開環(huán)控制與閉環(huán)控制 開環(huán)控制系統(tǒng)： 系統(tǒng)的輸入與輸出之間只有前向的信號(hào)傳遞，而沒有反向的信號(hào)回傳。 缺點(diǎn) ：開環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度和抑制干擾能力較差。 Mc恒定： ur?, ua?, n? ur?, ua?, n? ur 恒定： Mc?, n? Mc?, n? 制作 羅家祥 審校 胥布工 自動(dòng)控制的基本原理 反饋 ：系統(tǒng)從輸出到輸入的反向信息傳遞，這種反向信息傳遞稱為反饋。 閉環(huán)控制系統(tǒng) ：具有反饋的系統(tǒng)因信息在系統(tǒng)內(nèi)的傳遞形成了閉合環(huán)路，稱為閉環(huán)系統(tǒng)。 Mc恒定： ur?, ue? u1? ua?, n?, uf?, ue?, u1? ua?, n? ur 恒定： Mc?, n? uf?, ue?, u1? ua?, n? 制作 羅家祥 審校 胥布工 開環(huán)： 單向控制，輸入和輸出間沒有聯(lián)系，系統(tǒng)輸入與輸出間沒有反饋回路。但受外界干擾小時(shí)，仍被大量使用。 閉環(huán)： 將輸出量返回到輸入端，形成偏差，基于偏差產(chǎn)生控制以減少或消除偏差。相對(duì)來(lái)看，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本增加、存在穩(wěn)定性問題，但 具有開環(huán)控制無(wú)法替代的自動(dòng)糾偏功能和較高控制精度。 自動(dòng)控制的基本原理 制作 羅家祥 審校 胥布工 自動(dòng)控制的基本原理 對(duì)反饋控制系統(tǒng)的基本要求 1．穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是指系統(tǒng)受擾動(dòng)后重新恢復(fù)平衡的能力。 不穩(wěn)定的系統(tǒng)一旦失去平衡就無(wú)法重新恢復(fù)，由于實(shí)際應(yīng)用中擾動(dòng)是不可避免的，因此不穩(wěn)定的系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。 穩(wěn)定衰減過(guò)程 臨界穩(wěn)定（也稱為臨界不穩(wěn)定）振蕩過(guò)程 不穩(wěn)定發(fā)散過(guò)程 制作 羅家祥 審校 胥布工 自動(dòng)控制的基本原理 2．快速性 快速性主要是用時(shí)間衡量一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)對(duì)平衡狀態(tài)的恢復(fù)或跟隨的速度。 影響系統(tǒng)平衡狀態(tài)的因素： 擾動(dòng)使系統(tǒng)偏離平衡， 因控制任務(wù)的需要而改變系統(tǒng)的平衡狀態(tài)。 過(guò)渡過(guò)程越短，說(shuō)明系統(tǒng)恢復(fù)平衡或跟隨新的平衡狀態(tài)的能力越強(qiáng)，快速性就越好。 制作 羅家祥 審校 胥布工 3．準(zhǔn)確性 過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后系統(tǒng)就進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，此時(shí) 系統(tǒng)輸出量的期望值與實(shí)際值之差稱為穩(wěn)態(tài)誤差 。 穩(wěn)態(tài)誤差越小，控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度越高。 無(wú)差系統(tǒng) 、 有差系統(tǒng) 。 自動(dòng)控制的基本原理 上述 穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性三個(gè)方面往往是相互制約的 。穩(wěn)定裕度過(guò)大可能引起系統(tǒng)的快速性變差、過(guò)渡過(guò)程變長(zhǎng)；而單純追求快速性，則可能加劇振蕩，甚至引起不穩(wěn)定。 制作 羅家祥 審校 胥布工 反饋控制系統(tǒng)的組成 按構(gòu)成系統(tǒng)的基本元件劃分 測(cè)量元件
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