自动控制系统人为增加的控制装置

A. 自动控制系统的分类和组成是什么

1分类

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。

2组成

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。

1）给定环节

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。

图4-14自动控制系统组成框图

2）比较环节

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。

3）放大环节

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。

4）执行环节

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。

5）控制环节

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。

6）被控对象

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。

7）反馈环节

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。

8）扰动环节

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。

B. 自动控制系统由哪些部分组成

由执行元件、测量元件和控制元件三部分组成。

执行元件用于改变被控量，如电机作为执行元件可以改变机械臂的角度；

测量元件用于测量被控量，如采用旋转变压器或者码盘等角位置测量元件可以检测机械臂的转角；

控制元件用于实现闭环控制，改善被控系统性能，一般采用模拟电路、DSP、PLC或者计算机等部件实现，可以校正被控对象，改变系统开环传递函数，使闭环系统满足一定的性能指标要求。

(2)自动控制系统人为增加的控制装置扩展阅读：

按控制原理的不同，自动控制系饥吵统分为开环控制系统和闭环控制系统。

1 开环控制系统

在开环控制系统中，系统输出只受输入的控制，控制精度和抑制干扰的特性都比较差。开环控制系统中，基于按时序进行逻辑控制的称为顺序控制系统；由顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成。主要应用于机械、化工、物料装卸运输等过程的控制以及机械手和生产自动线。

2 闭环控制系统

闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的，利用输出量同期望值的偏差对系统进行控制，可获得比较好的控制性能。闭环控制系统又称反馈控制系统。

按给定信号分类，自动控制系统可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。

3 恒值控制系统

给定值不变，要求系统输出量以一定的精度接近给定希望戚轮值的系统。如生产过程中的温度、压力、流量、液位高度、电动机转速等自动控制系统属于恒值系统。

4 随动控制系统

给定值按未知时间函数变化，要求输出跟随给定值的变化。如跟随卫星的雷达天线系统。

5 程序高肢信控制系统

给定值按一定时间函数变化。如程控机床。

自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。自动控制是工程科学的一个分支。

它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支 。基础的结论是由诺伯特·维纳，鲁道夫·卡尔曼提出的。

C. 自动控制原理

自动控制原理是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。

进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后，以形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入-单输出，线形定常数系统的分析和设计问题。

自动控制系统：

为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的整体，这就是自动控制系统。

在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度、压力或飞行轨迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的相关机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。

D. 简单叙述自动控制的基本概念及控制装置的基本组成！

自动控制（automaticcontrol）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。自动控制是相对人工控制概念而言的。

E. 自动控制原理

自动控制原理是研究自动控制共同规律的技术科学，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置称控制装置或控制器，使机器设备或生产过程统称被控对象的某个工作状态或参数即被控制量自动地按照预定的规律运行。

自动控制的特点

自动控制系统的任务被控量和给定值，在任何时候都相等或保持一个固定的比例关系，没有任何偏差，而且不受干扰的影响，自动控制的性能指标反映系统控制性能优劣的指标，工程上常常从稳定性快速性准确性三个方面来评价。

自动控制系统的任务被控量和给定值，在任何时候都相等或保持一个固定的比例关系，没有任何偏差，而且不受干扰的影响，开环控制系统是指无被控量反馈的系统，即在系统中控制信息的流动未形成闭合回路。