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    安裝工程專業(yè)內(nèi)部資料:自動控制系統(tǒng)

    來源:233網(wǎng)校 2015-02-16 00:00:00

    第五節(jié) 自動控制系統(tǒng)

      一、自動控制系統(tǒng)基本概念
      (一)自動控制系統(tǒng)的組成典型反饋控制系統(tǒng)的原理框圖如圖8.5.1所示。
      
     ?。?)被控對象。
      (2)控制器。
     ?。?)放大變換環(huán)節(jié)。
     ?。?)校正裝置。
     ?。?)反饋環(huán)節(jié)。
     ?。?)給定環(huán)節(jié)。
      (二)自動控制系統(tǒng)的常用術(shù)語
      二、開、閉環(huán)及復合控制系統(tǒng)
      控制系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和復合控制系統(tǒng)。
     ?。ㄒ唬╅_環(huán)控制系統(tǒng)
      開環(huán)控制是指控制裝置與被控對象之間只有順向作用,而沒有反向聯(lián)系的控制過程,即需要控制的是被控對象的某一量(被控量),而測量的只是給定信號,被控量對于控制作用沒有任何影響的系統(tǒng)。
      開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好,但不能自動補償擾動對輸出量的影響。當系統(tǒng)擾動量產(chǎn)生的偏差可以預先進行補償或影響不大時,采用開環(huán)系統(tǒng)控制是有利的。當擾動量無法預計或控制系統(tǒng)的精度達不到預期要求時,則采用閉環(huán)控制。
      (二)閉環(huán)控制系統(tǒng)
      閉環(huán)控制是有被控量反饋的控制系統(tǒng),從系統(tǒng)中信號流向看,系統(tǒng)的輸出信號沿反饋通道又回到系統(tǒng)的輸入端,構(gòu)成閉合通道,故稱閉環(huán)控制系統(tǒng)或反饋控制系統(tǒng)。
      閉環(huán)控制系統(tǒng)的突出優(yōu)點是利用偏差來糾正偏差,使系統(tǒng)達到較高的控制精度。但與開環(huán)控制系統(tǒng)相比,閉環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造比較復雜,如果設(shè)計不當將會使系統(tǒng)無法正常和穩(wěn)定地工作。
      (三)復合控制系統(tǒng)
      
      
      三、自動控制系統(tǒng)的性能指標
      考慮動態(tài)過程在不同階段中的特點,工程上通常從穩(wěn)、準、好三個方面來衡量自動控制系統(tǒng)。
      1.穩(wěn)定性(穩(wěn))
      穩(wěn)定工作是對所有自動控制系統(tǒng)的基本要求,是一個系統(tǒng)能否工作的前提。不穩(wěn)定的系統(tǒng)根本無法完成控制任務??紤]到實際系統(tǒng)工作環(huán)境或參數(shù)的變動,可能導致系統(tǒng)不穩(wěn)定,因此除要求系統(tǒng)穩(wěn)定外,還要求其具有一定的穩(wěn)定裕量。
      2.穩(wěn)態(tài)精度(準)
      穩(wěn)態(tài)精度是指系統(tǒng)過渡到新的平衡狀態(tài)以后,或系統(tǒng)對抗干擾重新恢復平衡后,最終保持的精度。穩(wěn)態(tài)精度與控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)及輸入信號形式有關(guān)。
      3.動態(tài)過程(好)
      動態(tài)過程是指控制系統(tǒng)的被控量在輸入信號作用下隨時間變化的全過程。衡量動態(tài)工程的品質(zhì)好壞常采用單位階躍信號作用下過渡過程中的超調(diào)量、過渡過程時間等性能指標。
      對不同的被控對象,系統(tǒng)對穩(wěn)、準、好的要求有所側(cè)重。
      四、自動控制系統(tǒng)的類型
      自動控制系統(tǒng)的種類很多,其結(jié)構(gòu)性能和完成的任務各不相同,因此有多種分類方法,下面介紹幾種常見的分類。
     ?。ㄒ唬┌葱盘柫飨騽澐?BR>  1.開環(huán)控制系統(tǒng)。
      2.閉環(huán)控制系統(tǒng)。
     ?。ǘ┌聪到y(tǒng)輸入信號劃分
      1.恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)
      這種系統(tǒng)的特征是輸入量為一恒值,通常稱為系統(tǒng)的給定值??刂葡到y(tǒng)的任務是盡量排除各種干擾因素的影響,使輸出量為給定值(期望值)如工業(yè)工程中恒溫、恒壓、快速等控制系統(tǒng)。
      2.隨動系統(tǒng)
      該系統(tǒng)的控制輸入量是一個事先無法確定的任意變化量,要求系統(tǒng)的輸入量能迅速平穩(wěn)地復現(xiàn)或跟蹤輸人信號的變化。如雷達天線的自動跟蹤系統(tǒng)和高炮自動瞄準系統(tǒng)就是典型的隨動系統(tǒng)。
      3.程序控制系統(tǒng)
      系統(tǒng)的控制輸入信號不是常值,而是事先確定的運動規(guī)律,編成程序裝在輸入裝置中,即控制輸入信號的是事先確定的程序信號,控制的目的是被控對象的控制量按照要求的程序動作。如數(shù)控機床就屬此類系統(tǒng)。
     ?。ㄈ┌磾?shù)學特性劃分
     ?。ㄋ模┌葱盘栠B續(xù)性劃分
      五、計算機控制系統(tǒng)
     ?。ㄒ唬┯嬎銠C控制系統(tǒng)的一般概念
     ?。ǘ┯嬎銠C控制系統(tǒng)的組成
      計算機控制系統(tǒng)的組成它由廣義對象(被控對象+傳感變送器+執(zhí)行器)和計算機系統(tǒng)兩部分組成,而計算機系統(tǒng)又包括硬件和軟件兩部分。
      1.計算機硬件系統(tǒng)
      計算機硬件系統(tǒng)主要包括主機、過程輸入輸出通道和人機聯(lián)系裝置三部分。
     ?。?)主機。主要包括處理器(CPU)和內(nèi)存(RAM和ROM)兩部分。
     ?。?)過程輸入輸出通道。過程通道又分為模擬過程通道和開關(guān)過程通道。
      模擬過程通道主要用來傳輸模擬信號。對象的各種連續(xù)變化的物理量經(jīng)傳感器變送器轉(zhuǎn)換成連續(xù)的電信號,通過模擬輸入通道輸入給計算機。而計算機的控制信號需經(jīng)模擬輸出通道傳給執(zhí)行器,以實現(xiàn)對被控對象的控制。
      開關(guān)過程通道主要用來傳送計算機與對象之間的開關(guān)信號和數(shù)字量。開關(guān)過程通道也分為開關(guān)量輸入通道和開關(guān)量輸出通道兩種。
     ?。?)人機聯(lián)系裝置。主要包括鍵盤、顯示器、打印機、繪圖儀、操作臺、硬盤、光盤等輸入及輸出設(shè)備。
      2.計算機軟件系統(tǒng)
      軟件系統(tǒng)是計算機程序的總和。主要分為以下兩種:
     ?。?)系統(tǒng)軟件。
      (2)應用軟件。
     ?。ㄈ┯嬎銠C控制系統(tǒng)的類型
      通常根據(jù)計算機參與控制方式、特點以及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),可以將計算機控制系統(tǒng)分為以下四種類型。
      1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
      2.直接數(shù)字控制系統(tǒng)
      3.監(jiān)督控制系統(tǒng)
      4.集散控制系統(tǒng)
      集散控制系統(tǒng)(DCS)是根據(jù)分散控制、集中操作、分級管理的原則設(shè)計的多級控制系統(tǒng),一般自下而上可分為三級。
      DCS以其可靠性、靈活性、人機界面友好性和通信的方便性等特點日益被廣泛應用。

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