自动控制系统

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自动控制系统(Automatic Control System)

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什么是自动控制系统

  自动控制系统是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统。由控制装置与被 控对象结合起来的,能够对被控对象的一些物理量进 行自动控制的一个有机整体。

自动控制系统的组成

  一般包括三种机构:测量机构、比较机构、执行机构。自动控制系统的功能和组成是多种多样的,其结构有简单也有复杂。它可以只控制一个物理量,也可以控制多个物理量甚至一个企业机构的全部生产管理过程;它可以是一个具体的工程系统,也可以是比较抽象的社会系统、生态系统或经济系统。控制系统分析:已知系统的结构参数,分析系统的稳定性,求取系统的动态、静态性能指标,并据此评价系统的过程称为控制系统分析。控制系统设计(或综合):根据控制对象和给定系统的性能指标,合理的确定控制装臵的结构参数,称为控制系统设计。

  控制系统的基本组成控制系统的组成:输入部分、控制系统部分和输出部分。输入控制系统输出从物理角度上看,自动控制研究的是特定激励作用下的系统响应变化情况;从数学角度上看,研究的是输入与输出之间的映射关系。

自动控制系统的分类

  • 信号的传递路径来分类

  开环控制系统,特点:系统的输出端与输入端不存在反馈回路。

  • 按输系统的控制作用来分类

  1、恒值控制系统(或称自动调节系统、自动镇定系统),特点:输入信号是一个恒定的数值。工业生产中的恒温、恒压等自动控制系统都属于这一类型。

  2、过程控制系统(或称程序控制系统)。特点:输入信号是一个已知的函数。系统的控制过程按预定的程序进行,要求被控量能迅速准确地复现输入,如化工中的压力、温度、流量控制。恒值控制系统可看成输入等于常值的过程控制系统。

  3、随动系统(或称伺服系统)。特点:输入信号是一个未知函数。要求控制系统的输出量跟随输入信号变化。如:火炮自动跟踪系统。该系统要求有较好的跟踪能力。出量对系统的控制作用不发生影响的系统。

  • 按系统传输信号的性质来分类

  1、连续系统特点:系统各部分信号都是模拟的连续函数。目前工业中普遍采用的常规仪表PID调节器控制的系统。

  2、离散系统特点:系统的某一处或几处信号以脉冲序列或数码形式传递的控制系统。系统中用脉冲开关或采样开关,将连续信号转变为离散信号。其中离散信号以脉冲形式传递的系统又叫脉冲控制系统,离散信号以数码形式传递的系统又叫数字控制系统。

  线性系统特点:系统由线性元件构成,描述运动规律的数学模型为线性微分方程。

自动控制系统的应用

  自动控制系统已被广泛应用于人类社会的各个领域。

  在工业方面,对于冶金化工机械制造生产过程中遇到的各种物理量,包括温度、流量、压力、厚度、张力、速度、位置、频率、相位等,都有相应的控制系统。在此基础上通过采用数字计算机还建立起了控制性能更好和自动化程度更高的数字控制系统,以及具有控制与管理双重功能的过程控制系统。在农业方面的应用包括水位自动控制系统、农业机械的自动操作系统等。

  在军事技术方面,自动控制的应用实例有各种类型的伺服系统、火力控制系统、制导与控制系统等。在航天、航空和航海方面,除了各种形式的控制系统外,应用的领域还包括导航系统、遥控系统和各种仿真器。

  此外,在办公室自动化、图书管理 、交通 管 理乃至日常家务方面,自动控制技术也都有着实际的应用。随着控制理论和控制技术的发展,自动控制系统的应用领域还在不断扩大,几乎涉及生物、医学、生态、经济社会等所有领域。

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