自動控制系統人為增加的控制裝置

A. 自動控制系統的分類和組成是什麼

1分類

自動控制系統按其控制對象的不同分為兩大類。一類具有運動性質，需由電動機拖動來實現，稱為運動控制系統（或稱傳動控制系統），而將運動控制系統的工作過程稱為運動控制；另一類的控制對象是如溫度、壓力、流量、物料、成分、液位和酸鹼度等工業生產過程中的量，比如精餾塔中化工產品的生產控制、鍋爐中的蒸汽溫度的控制等，控制這類對象的自動控制系統稱為過程式控制制系統，而將過程式控制制系統的工作過程稱為過程式控制制。一般，過程式控制制中常常伴有物體的流動和能量的流動，控制好物量流和能量流的大小，可以達到過程式控制制目標的要求。運動控制的執行元件是電動機，過程式控制制的執行元件是調節閥。無論是運動控制還是過程式控制制，它們均適用於相同的自動控制理論。

但是，由於被控對象不相同的特點，兩類控制系統在響應特性上也呈現出不同的特徵。例如，運動控制系統的調節時間短、響應速度快；而過程式控制制系統中常常含有大慣性環節、大延時環節等，調節時間長，響應速度慢。在應用控制理論解決具體控制問題時，會存在一定的差異。在這兩大類控制系統中，根據控制對象的具體要求、輸入信號的特徵、信號傳輸過程是否連續、參數是否時變、系統中是否含有非線性元件等，還可將控制系統作進一步的分類。

2組成

為了描述自動控制系統的組成，常將系統中完成不同功能的部分用所謂的「環節」一詞來描述。一般的控制系統包括的環節如圖4-14所示。

1）給定環節

給定輸入量通過給定環節作用於系統。例如，有的控制系統用給定電位器將電壓信號作用於控制系統，為了減小給定電位器在開關閉合瞬間將一個恆值的電壓信號突然作用於控制系統而對控制系統造成較大的沖擊，有時給定環節還利用積分器逐漸增加作用信號。

圖4-14自動控制系統組成框圖

2）比較環節

比較環節完成將給定量與反饋量相比較的功能。完成給定量減反饋量運算的，須將反饋量與給定量接成相反的極性，使反饋量的作用削弱給定量，稱為負反饋比較。反之，若完成給定量加反饋量運算的，反饋量的極性須與給定量的極性相同，即反饋量的作用增大了給定量，則是正反饋比較。在多閉環控制系統中，為了得到好的響應性能，有時將某個內環接成正反饋，而外環則都接成負反饋。

3）放大環節

閉環控制系統是靠給定量與反饋量的差值信號實現對輸出量控制的。由於差值信號很小（無差系統為0），直接加在控制設備上不足以使系統工作，須經放大環節將信號放大。

4）執行環節

執行環節又稱執行機構，由它的動作使被控量得到控制，是控制系統的末端環節。運動控制系統中的執行元件常常是各類電動機，由電動機的旋轉或直線運動來拖動負載，過程式控制制系統中的執行元件一般是調節閥，自動調節閥門的開度能夠控制管道中流體的流量或壓力，實現對被控對象的控制。

5）控制環節

控制環節有時又稱校正環節或控制器、調節器等，是人為設置的環節。設置該環節的目的是為了取得好的控制效果。好的控制效果是指輸出量跟隨輸入量變化得更快、更穩、更精確。

6）被控對象

被控對象也稱控制對象，是指受系統控制的物理量。被控對象常被選為輸出量。例如，速度控制系統的被控對象應選為電動機的運行速度，溫度控制系統的控制對象應選為被控制的溫度。

7）反饋環節

反饋環節將檢測到的被控量反饋傳輸到輸入端，與給定量進行比較以實現閉環控制。有的系統將被測量直接接入比較環節，稱為單位反饋。

8）擾動環節

自動控制系統在運行過程中，不可避免會受到環境、設備自身等各種因素的影響、擾動。

B. 自動控制系統由哪些部分組成

由執行元件、測量元件和控制元件三部分組成。

執行元件用於改變被控量，如電機作為執行元件可以改變機械臂的角度；

測量元件用於測量被控量，如採用旋轉變壓器或者碼盤等角位置測量元件可以檢測機械臂的轉角；

控制元件用於實現閉環控制，改善被控系統性能，一般採用模擬電路、DSP、PLC或者計算機等部件實現，可以校正被控對象，改變系統開環傳遞函數，使閉環系統滿足一定的性能指標要求。

(2)自動控制系統人為增加的控制裝置擴展閱讀：

按控制原理的不同，自動控制系飢吵統分為開環控制系統和閉環控制系統。

1 開環控制系統

在開環控制系統中，系統輸出只受輸入的控制，控制精度和抑制干擾的特性都比較差。開環控制系統中，基於按時序進行邏輯控制的稱為順序控制系統；由順序控制裝置、檢測元件、執行機構和被控工業對象所組成。主要應用於機械、化工、物料裝卸運輸等過程的控制以及機械手和生產自動線。

2 閉環控制系統

閉環控制系統是建立在反饋原理基礎之上的，利用輸出量同期望值的偏差對系統進行控制，可獲得比較好的控制性能。閉環控制系統又稱反饋控制系統。

按給定信號分類，自動控制系統可分為恆值控制系統、隨動控制系統和程序控制系統。

3 恆值控制系統

給定值不變，要求系統輸出量以一定的精度接近給定希望戚輪值的系統。如生產過程中的溫度、壓力、流量、液位高度、電動機轉速等自動控制系統屬於恆值系統。

4 隨動控制系統

給定值按未知時間函數變化，要求輸出跟隨給定值的變化。如跟隨衛星的雷達天線系統。

5 程序高肢信控制系統

給定值按一定時間函數變化。如程式控制機床。

自動控制技術的研究有利於將人類從復雜、危險、繁瑣的勞動環境中解放出來並大大提高控制效率。自動控制是工程科學的一個分支。

它涉及利用反饋原理的對動態系統的自動影響，以使得輸出值接近我們想要的值。從方法的角度看，它以數學的系統理論為基礎。我們今天稱作自動控制的是二十世紀中葉產生的控制論的一個分支 。基礎的結論是由諾伯特·維納，魯道夫·卡爾曼提出的。

C. 自動控制原理

自動控制原理是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置（稱控制裝置或控制器），使機器、設備或生產過程（統稱被控對象）的某個工作狀態或參數（即被控制量）自動地按照預定的規律運行。

進一步促進並完善了自動控制理論的發展。到戰後，以形成完整的自動控制理論體系，這就是以傳遞函數為基礎的經典控制理論，它主要研究單輸入-單輸出，線形定常數系統的分析和設計問題。

自動控制系統：

為了實現各種復雜的控制任務，首先要將被控制對象和控制裝置按照一定的方式連接起來，組成一個有機的整體，這就是自動控制系統。

在自動控制系統中，被控對象的輸出量即被控量是要求嚴格加以控制的物理量，它可以要求保持為某一恆定值，例如溫度、壓力或飛行軌跡等；而控制裝置則是對被控對象施加控製作用的相關機構的總體，它可以採用不同的原理和方式對被控對象進行控制，但最基本的一種是基於反饋控制原理的反饋控制系統。

D. 簡單敘述自動控制的基本概念及控制裝置的基本組成！

自動控制（automaticcontrol）是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置，使機器、設備或生產過程的某個工作狀態或參數自動地按照預定的規律運行。自動控制是相對人工控制概念而言的。

E. 自動控制原理

自動控制原理是研究自動控制共同規律的技術科學，是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置稱控制裝置或控制器，使機器設備或生產過程統稱被控對象的某個工作狀態或參數即被控制量自動地按照預定的規律運行。

自動控制的特點

自動控制系統的任務被控量和給定值，在任何時候都相等或保持一個固定的比例關系，沒有任何偏差，而且不受干擾的影響，自動控制的性能指標反映系統控制性能優劣的指標，工程上常常從穩定性快速性准確性三個方面來評價。

自動控制系統的任務被控量和給定值，在任何時候都相等或保持一個固定的比例關系，沒有任何偏差，而且不受干擾的影響，開環控制系統是指無被控量反饋的系統，即在系統中控制信息的流動未形成閉合迴路。