自動控制系統

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自動控制系統(Automatic Control System)

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什麼是自動控制系統

  自動控制系統是指能夠對被控對象的工作狀態進行自動控制的系統。由控制裝置與被 控對象結合起來的,能夠對被控對象的一些物理量進 行自動控制的一個有機整體。

自動控制系統的組成

  一般包括三種機構:測量機構、比較機構、執行機構。自動控制系統的功能和組成是多種多樣的,其結構有簡單也有複雜。它可以只控制一個物理量,也可以控制多個物理量甚至一個企業機構的全部生產管理過程;它可以是一個具體的工程系統,也可以是比較抽象的社會系統、生態系統或經濟系統。控制系統分析:已知系統的結構參數,分析系統的穩定性,求取系統的動態、靜態性能指標,並據此評價系統的過程稱為控制系統分析。控制系統設計(或綜合):根據控制對象和給定系統的性能指標,合理的確定控制裝臵的結構參數,稱為控制系統設計。

  控制系統的基本組成控制系統的組成:輸入部分、控制系統部分和輸出部分。輸入控制系統輸出從物理角度上看,自動控制研究的是特定激勵作用下的系統響應變化情況;從數學角度上看,研究的是輸入與輸出之間的映射關係。

自動控制系統的分類

  • 信號的傳遞路徑來分類

  開環控制系統,特點:系統的輸出端與輸入端不存在反饋迴路。

  • 按輸系統的控製作用來分類

  1、恆值控制系統(或稱自動調節系統、自動鎮定系統),特點:輸入信號是一個恆定的數值。工業生產中的恆溫、恆壓等自動控制系統都屬於這一類型。

  2、過程式控制制系統(或稱程式控制系統)。特點:輸入信號是一個已知的函數。系統的控制過程按預定的程式進行,要求被控量能迅速準確地復現輸入,如化工中的壓力、溫度、流量控制。恆值控制系統可看成輸入等於常值的過程式控制制系統。

  3、隨動系統(或稱伺服系統)。特點:輸入信號是一個未知函數。要求控制系統的輸出量跟隨輸入信號變化。如:火炮自動跟蹤系統。該系統要求有較好的跟蹤能力。出量對系統的控製作用不發生影響的系統。

  • 按系統傳輸信號的性質來分類

  1、連續系統特點:系統各部分信號都是模擬的連續函數。目前工業中普遍採用的常規儀錶PID調節器控制的系統。

  2、離散系統特點:系統的某一處或幾處信號以脈衝序列或數位形式傳遞的控制系統。系統中用脈衝開關或採樣開關,將連續信號轉變為離散信號。其中離散信號以脈衝形式傳遞的系統又叫脈衝控制系統,離散信號以數位形式傳遞的系統又叫數字控制系統。

  線性系統特點:系統由線性元件構成,描述運動規律的數學模型為線性微分方程。

自動控制系統的應用

  自動控制系統已被廣泛應用於人類社會的各個領域。

  在工業方面,對於冶金化工機械製造生產過程中遇到的各種物理量,包括溫度、流量、壓力、厚度、張力、速度、位置、頻率、相位等,都有相應的控制系統。在此基礎上通過採用數字電腦還建立起了控制性能更好和自動化程度更高的數字控制系統,以及具有控制與管理雙重功能的過程式控制制系統。在農業方面的應用包括水位自動控制系統、農業機械的自動操作系統等。

  在軍事技術方面,自動控制的應用實例有各種類型的伺服系統、火力控制系統、制導與控制系統等。在航天、航空和航海方面,除了各種形式的控制系統外,應用的領域還包括導航系統、遙控系統和各種模擬器。

  此外,在辦公室自動化、圖書管理 、交通 管 理乃至日常家務方面,自動控制技術也都有著實際的應用。隨著控制理論和控制技術的發展,自動控制系統的應用領域還在不斷擴大,幾乎涉及生物、醫學、生態、經濟社會等所有領域。

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