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自动控制系统的分类和组成是什么?

发布时间:2019-06-27 05:30 来源:未知 编辑:admin

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  自动控制系统按其控制对象的不同分为两大类。一类具有运动性质,需由电动机拖动来实现,称为运动控制系统(或称传动控制系统),而将运动控制系统的工作过程称为运动控制;另一类的控制对象是如温度、压力、流量、物料、成分、液位和酸碱度等工业生产过程中的量,比如精馏塔中化工产品的生产控制、锅炉中的蒸汽温度的控制等,控制这类对象的自动控制系统称为过程控制系统,而将过程控制系统的工作过程称为过程控制。一般,过程控制中常常伴有物体的流动和能量的流动,控制好物量流和能量流的大小,可以达到过程控制目标的要求。运动控制的执行元件是电动机,过程控制的执行元件是调节阀。无论是运动控制还是过程控制,它们均适用于相同的自动控制理论。

  但是,由于被控对象不相同的特点,两类控制系统在响应特性上也呈现出不同的特征。例如,运动控制系统的调节时间短、响应速度快;而过程控制系统中常常含有大惯性环节、大延时环节等,调节时间长,响应速度慢。在应用控制理论解决具体控制问题时,会存在一定的差异。在这两大类控制系统中,根据控制对象的具体要求、输入信号的特征、信号传输过程是否连续、参数是否时变、系统中是否含有非线性元件等,还可将控制系统作进一步的分类。

  为了描述自动控制系统的组成,常将系统中完成不同功能的部分用所谓的“环节”一词来描述。一般的控制系统包括的环节如图4-14所示。

  给定输入量通过给定环节作用于系统。例如,有的控制系统用给定电位器将电压信号作用于控制系统,为了减小给定电位器在开关闭合瞬间将一个恒值的电压信号突然作用于控制系统而对控制系统造成较大的冲击,有时给定环节还利用积分器逐渐增加作用信号。

  比较环节完成将给定量与反馈量相比较的功能。完成给定量减反馈量运算的,须将反馈量与给定量接成相反的极性,使反馈量的作用削弱给定量,称为负反馈比较。反之,若完成给定量加反馈量运算的,反馈量的极性须与给定量的极性相同,即反馈量的作用增大了给定量,则是正反馈比较。在多闭环控制系统中,为了得到好的响应性能,有时将某个内环接成正反馈,而外环则都接成负反馈。

  闭环控制系统是靠给定量与反馈量的差值信号实现对输出量控制的。由于差值信号很小(无差系统为0),直接加在控制设备上不足以使系统工作,须经放大环节将信号放大。

  执行环节又称执行机构,由它的动作使被控量得到控制,是控制系统的末端环节。运动控制系统中的执行元件常常是各类电动机,由电动机的旋转或直线运动来拖动负载,过程控制系统中的执行元件一般是调节阀,自动调节阀门的开度能够控制管道中流体的流量或压力,实现对被控对象的控制。

  控制环节有时又称校正环节或控制器、调节器等,是人为设置的环节。设置该环节的目的是为了取得好的控制效果。好的控制效果是指输出量跟随输入量变化得更快、更稳、更精确。

  被控对象也称控制对象,是指受系统控制的物理量。被控对象常被选为输出量。例如,速度控制系统的被控对象应选为电动机的运行速度,温度控制系统的控制对象应选为被控制的温度。

  反馈环节将检测到的被控量反馈传输到输入端,与给定量进行比较以实现闭环控制。有的系统将被测量直接接入比较环节,称为单位反馈。

  自动控制系统在运行过程中,不可避免会受到环境、设备自身等各种因素的影响、扰动。

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