【正文】 給定值 被控量 (b)按擾動(dòng)前饋補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)方法較多，常見(jiàn)的有以下幾種。 3）定常系統(tǒng)和事變系統(tǒng) 從系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型來(lái)看，若微分方程的系數(shù)不是時(shí)間變量的函數(shù)則稱(chēng)此類(lèi)系統(tǒng)為定常系統(tǒng)。 若系統(tǒng)既是線性的又是定常的，則稱(chēng) 之為線性定常系統(tǒng)。若系統(tǒng)中既有模擬量也有離散信號(hào)，則又稱(chēng)為采樣系統(tǒng)。若系統(tǒng)給定值按照事先不知道的時(shí)間函數(shù)變化，并要求被控量跟隨給定值 的變化，則此類(lèi)系統(tǒng)稱(chēng)為隨動(dòng)系統(tǒng)。 此外，根據(jù)組成系統(tǒng)的物理部件的類(lèi)型，可分為機(jī)電控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)以及生物系統(tǒng)等。 對(duì)控制系統(tǒng)性能的要求 一個(gè)理想的控制系統(tǒng)，在其控制過(guò)程中應(yīng)始終使被控量等于給定值。所以，當(dāng)給定值變化時(shí)，被控量不可能立即等于給定值，而需要經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，即瞬態(tài)過(guò)程。 瞬態(tài)過(guò)程可以反映系統(tǒng)內(nèi)在性能的好壞，而常見(jiàn)的評(píng)價(jià)系統(tǒng)優(yōu)劣的性能指標(biāo)也是從瞬態(tài)過(guò)程定義出來(lái)的。 i. 穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是這樣來(lái)表述的：系統(tǒng)受到外作用后，其瞬態(tài)過(guò)程的震蕩傾向和系統(tǒng)恢復(fù)平衡的能力。 2） 快速性 快速性是通過(guò)瞬態(tài)過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)表征的，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間 越短，表明快速性越好，反之亦然。系統(tǒng)響應(yīng)越快，說(shuō)明系 統(tǒng)的輸出復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)的能力越強(qiáng)。若系統(tǒng)的最終誤差為零， 則稱(chēng)為無(wú)差系統(tǒng)，否則稱(chēng)為有差系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)與調(diào)試過(guò)程中，若過(guò)分強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，則可能會(huì)造成系統(tǒng)響應(yīng)遲緩和控制精度較低的后果；反之，若過(guò)分強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，則又會(huì)使系統(tǒng)的震蕩加劇，甚至引起不穩(wěn)定。它是研究自動(dòng)控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)，其主要內(nèi)容涉及受控對(duì)象、環(huán)境特征、控制目標(biāo)和控制手段以及它們之間的相互作用。麥克斯韋對(duì)它的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，于 1868年發(fā)表的論文當(dāng)屬最早的理論工作。 60年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和航天等高科技的推動(dòng) ，又產(chǎn)生了基于狀態(tài)空間模型的“現(xiàn)代”控制理論。 當(dāng)對(duì)象或環(huán)境特性變化時(shí)，為了使系統(tǒng)能自行調(diào)節(jié)，以跟蹤這種變化并保持良好的品質(zhì)，又出現(xiàn)了自適應(yīng)控制。 真正優(yōu)良的設(shè)計(jì)必須允許 模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不精確并可能在一定范圍內(nèi)變化，即具有魯棒性。另外，使理論實(shí)用化的一個(gè)重要途徑就是數(shù)學(xué)模擬和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。近年來(lái)，在非線性系統(tǒng)理論、離散事件系統(tǒng)、大系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)理論等方面均有不同程度的發(fā)展。 總之，自動(dòng)控制理論正隨著技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展而不斷發(fā)展，而它反過(guò)來(lái)又成為高新技術(shù)發(fā)展的重要理論根據(jù)和推動(dòng)力。 第四章自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)是自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要分支科學(xué)，是在儀器儀表的使用、研制、生產(chǎn)、的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)綜合性技術(shù)。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)可以提高自動(dòng)化水平和程度，減少人為干擾因素和人為差錯(cuò)，可以提高生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備的可靠性及運(yùn)行效率。 2. 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)主要的研究?jī)?nèi)容： 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的主要研究?jī)?nèi)容包括測(cè)量原理、測(cè)量方法、測(cè)量系統(tǒng)、及數(shù)據(jù)處理。目前的測(cè)量系統(tǒng)從信息的傳輸形式看，主要有模擬式和數(shù)字式兩種。 2）數(shù)字式測(cè)量系統(tǒng) 數(shù)字式測(cè)量系統(tǒng)目前 主要是帶微機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)，是由傳感器、信號(hào)調(diào)理器、輸入接口、中央處理器組件、輸出接口和顯示記錄等外圍設(shè)備組成。 廣義的講，檢測(cè)技術(shù)是自動(dòng)化技術(shù)四個(gè)支柱之一，從信息科學(xué)角度考察，檢測(cè)技術(shù)任務(wù)尋找與自然信息具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的種種表現(xiàn)形式的信號(hào)，以及確定二者間的定性 、定量關(guān)系；從反映某一信息的多種信號(hào)表現(xiàn)中挑選出在所處條件下最為合適的表現(xiàn)形式，以及尋求最佳采集、變換、處理、傳輸、存貯、顯示等方法和相應(yīng)的設(shè)備。 信息變換是將所提取出的有用信息進(jìn)行電量形式幅值、功率等的轉(zhuǎn)換。 信息傳輸?shù)娜蝿?wù)是在排除干擾的情況下經(jīng)濟(jì)的、準(zhǔn)確無(wú)誤的把信息進(jìn)行遠(yuǎn)、近距離的傳遞。提高自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)分辨率、精度、穩(wěn)定性和可靠性是本門(mén)技術(shù)的研究課題和方向。 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)是自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)計(jì)量、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)診斷、自動(dòng)信號(hào)等諸多系統(tǒng)的總稱(chēng) .在上述系統(tǒng)中，都包含有被測(cè)量，敏感元件和電子測(cè)量電路，它們之間的區(qū)別僅在于輸出單元。 傳感器與傳感器的分類(lèi) 一、傳感器 傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測(cè)量裝置。 2）它的輸入量是某一被測(cè)量，可能 是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量。 4）輸出輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確程度。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成。 2. 轉(zhuǎn)換元件 敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)量。 實(shí)際上，有些傳感器很簡(jiǎn)單，有些則較復(fù)雜，也有些是帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，沒(méi)有轉(zhuǎn)換電路，如壓電式加速度傳感器，其中質(zhì)量塊是敏感元件，壓電片是轉(zhuǎn)換元件。 由于傳感器空間限制等其他原因，轉(zhuǎn)換電路常裝入電箱中。 三、傳感器的分類(lèi) 目前傳感器主要有四種分類(lèi)方法：根據(jù)傳感器工作原理分類(lèi)方法；根據(jù)傳感器能量轉(zhuǎn)換情況分類(lèi)法；根據(jù)傳感器轉(zhuǎn)換原 理分類(lèi)法和按照傳感器的使用分類(lèi)法。這種測(cè)量方法。 二、 間接測(cè)量 在使用儀表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先對(duì)與被測(cè)物理量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)量進(jìn)行測(cè)量， 將測(cè)量值代入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到所需結(jié)果，這種測(cè)量稱(chēng)為間接測(cè)量。 三、 聯(lián)立測(cè)量 在應(yīng)用儀表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，若被測(cè)物理量必須經(jīng)過(guò)求解聯(lián)立方程才能得到最后的結(jié)果，則稱(chēng)這樣的測(cè)量為聯(lián)立測(cè)量。它只是用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)或特殊場(chǎng)合。應(yīng)用這種方法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)量具不裝在儀表 內(nèi)，而是事先用標(biāo)準(zhǔn)量具對(duì)儀表刻度進(jìn)行校準(zhǔn)；在測(cè)量時(shí)，輸入被測(cè)量，按照儀表指針在標(biāo)尺上的示值，決定被測(cè)量的數(shù)值。但是，測(cè)量結(jié)果的精度低。 五、 零位式測(cè)量 在側(cè)來(lái)那個(gè)過(guò)程中，用指零位儀表的零位指示檢測(cè)測(cè)量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)；在測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，用已知的基準(zhǔn)量決定被測(cè)未知量的測(cè)量方法，稱(chēng)為零位式測(cè)量法。微差式測(cè)量法的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)快，而且測(cè)量精度高，特別適用于在線控制參數(shù)的檢測(cè)。 1）精密度 它說(shuō)明測(cè)量傳感器輸出值的分散性，即對(duì)某一穩(wěn)定的被測(cè) 量，由同一個(gè)測(cè)量者，用同一個(gè)傳感器，在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi) 連續(xù)重復(fù)測(cè)量多次，其測(cè)量結(jié)果的分散程度。 C，即表示多次測(cè)量結(jié)果的分散程 度不大于 176。精密度是隨機(jī)誤差大小的標(biāo)志，精密度 越高，意味著隨機(jī)誤差小。 2）準(zhǔn)確度 它說(shuō)明傳感器輸出值與真值的偏離程度。/s。同樣，準(zhǔn)確度高不一 定精密度高。在最簡(jiǎn)單的情況下，可取兩者的代數(shù)和。 二、穩(wěn)定性 傳感器的穩(wěn)定性有兩個(gè)指標(biāo)。以穩(wěn)定度表示；二是傳感器外部環(huán)境和工作條件變化引起輸出值的不穩(wěn)定，用影響量表示。一般用精密度和觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)短表示。稱(chēng)為影響量。說(shuō)明影響量時(shí)，必須將影響因素與輸出值同時(shí)表示。 1）線性度 2）靈敏度 3）靈敏度和分 辨力 4）遲滯 5）重復(fù)性 溫標(biāo)及測(cè)溫方法 溫度是表征物體或系統(tǒng)的冷熱程度的物理量。 1）溫標(biāo) 為了保證溫度量值的統(tǒng)一，必須建立一個(gè)用來(lái)衡量溫度高低的標(biāo)準(zhǔn)尺度，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺度稱(chēng)為