自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理-文庫吧資料
2025-01-11 16:13本頁面
【正文】 信號(hào)的變化規(guī)律是事先不能確定的 隨機(jī)信號(hào) ，這類系統(tǒng)的任務(wù)是使輸出快速、準(zhǔn)確地跟隨給定信號(hào)的變化而變化，故稱作隨動(dòng)控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的狀態(tài)和性能一般用 差分方程 來描述，實(shí)際物理系統(tǒng)中，信息的表現(xiàn)形式為離散信號(hào)的并不多見，往往是控制上的需要，將連續(xù)系統(tǒng)離散化，即采樣。連續(xù)系統(tǒng)中各元件傳輸?shù)男畔⒃诠こ躺戏Q為模擬量，多數(shù)實(shí)際物理系統(tǒng)都屬于這一類，其輸入輸出一般用和來表示。由于非線性系統(tǒng)的多樣性，疊加原理也不成立，研究起來也不方便，所以只有在一定條件下用 近似分析 的方法來處理 。線性系統(tǒng)的一個(gè)突出的特點(diǎn)就是滿足 疊加定理 ，所以在判別系統(tǒng)是線性或非線性時(shí)，可運(yùn)用疊加定理來判斷。顯然，這種誤差越小，表示系統(tǒng)的輸出跟隨參考輸入的精度越高。如：上升時(shí)間、峰值時(shí)間、調(diào)整時(shí)間、超調(diào)量。 33 ? 過渡過程性能（快速性要求） ： 系統(tǒng)受到短暫的擾動(dòng)后其運(yùn)動(dòng)性能從偏差平衡點(diǎn)恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)的能力， 由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 參數(shù) 決定與外界因素?zé)o關(guān)。 （ 2）輸出響應(yīng)振蕩的強(qiáng)烈程度，稱為相對(duì)穩(wěn)定性。 系統(tǒng)穩(wěn)定性包括兩個(gè)方面的含義。 32 穩(wěn)定的控制系統(tǒng)在階躍信號(hào)或擾動(dòng)信號(hào)的作用下，其響應(yīng)的暫態(tài)過程應(yīng)該是 收斂 的。一切自動(dòng)控制系統(tǒng)必須滿足的最基本要求。 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。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)： 直接推動(dòng)被控對(duì)象，使其被控量發(fā)生變化。 如差動(dòng)放大器、自整角機(jī)。 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(duì)象 反饋校正元件 測(cè)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(hào)（量）（即參考量或期望值） 測(cè)量元件： 測(cè)量被控制的物理量（被控量），用于產(chǎn)生反饋信號(hào) 各種傳感器：測(cè)速發(fā)電機(jī)、電位計(jì)、熱電偶等。前向通路與主反饋通路共同構(gòu)成主回路。 ? 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(duì)象 測(cè)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(duì)象 測(cè)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(hào)代表比較元件，“ — ”號(hào)代表兩者符號(hào)相反。 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。 ? 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(dòng)（負(fù)載變化）對(duì)被控制量產(chǎn)生的影響，因此，控制精度高。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、成本低。當(dāng)爐溫因擾動(dòng)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(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，將調(diào)壓器電刷向上移動(dòng)，使電阻絲兩端電壓增大，從而使?fàn)t溫升高，趨于希望值。這樣就會(huì)使系統(tǒng)中的作用越來越劇烈。 例如，鈾－ 235在中子轟擊下，通常會(huì)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。目測(cè)距離，確定方向，移動(dòng)，不斷測(cè)距離，腦判斷以消除偏差 ?正反饋在自動(dòng)控制系統(tǒng)中主要是用來對(duì)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。控制器的控制策略是不停減小這個(gè)差值，以使差值變小。 反饋控制系統(tǒng)是自動(dòng)控制原理的主要研究對(duì)象 21 反饋在系統(tǒng)可以分正反饋和負(fù)反饋 ?負(fù)反饋主要通過輸入、輸出之間的差值作用于系統(tǒng)的其他部分。 20 ? 反饋控制系統(tǒng)是一種能對(duì)輸出量與參考輸入量進(jìn)行比較，并力圖保持兩者之間的既定關(guān)系的系統(tǒng)，它利用輸出量與輸入量的偏差來進(jìn)行控制。 17 熱力系統(tǒng)的人工反饋控制 蒸 汽冷 水熱 水溫 度 計(jì) 熱 力 系 統(tǒng) 的 人 工 反 饋 控 制排 水18 自 動(dòng) 控 制 器熱 水冷 水蒸 汽溫 度 測(cè)量 裝 置排 水熱 力 系 統(tǒng) 的 自 動(dòng) 反 饋 控 制控 制 閥熱力系統(tǒng)的自動(dòng)反饋控制 19 閉環(huán)控制的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 抑制干擾能力強(qiáng) 對(duì)參數(shù)變化不敏感 能獲得滿意的動(dòng)態(tài)特性和控制精度 缺點(diǎn)： 增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，如果參數(shù)選取 不恰當(dāng)，系統(tǒng)可能會(huì)振蕩。 ? 反饋控制 —— 采用 負(fù)反饋 (正反饋較少 )并利用偏差進(jìn)行控制的過程 （利用偏差修正偏差）。 控制器 對(duì)象或過
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