自动化专业概论与职业发展――第3章

1、第三章 自动控制系统 的类型和组成,3.1 恒（定）值自动调节系统,图3.1 炉温自动控制系统,图3.1所示为一工件加热用电炉炉温自动控制系统。由给定环节给出的电压ur代表所要保持的炉温，它与表示实际炉温的测温热电偶的电压uf相比较，形成误差电压u=ur-uf。,u经过放大器放大后带动电动机M向一定方向转动，并使调压器提高或降低加热电压，以使uf达到ur并使u=0。这时，电动机不再转动，自动调节系统达到新的平衡点。这里，电动机有一个正确的旋转方向问题。,当uruf ，即u0，此时表示炉温低于所要求保持的恒值，则电动机的旋转方向应该使调压器的滑动触点向上以增加加热电压。反之u0，则滑动触点应向下

2、移动以减少加热电压。,这里可以看到，系统的作用是闭合的，即形成闭环系统，也即说明有反馈回路。恒值自动调节系统(Automatic Regulating System)的功能就是要克服各种对被调节量的扰动而保持被调节量为恒值。 恒值控制系统输出稳定在给定值上,3.2 程序自动控制系统,当自动控制系统的给定信号（相当于上节中的ur）是已知的时间函数时，称这类系统为程序控制系统(Programmed Control System)。,图3.2表示一个仿模铣床的原理示意图。这是一个闭环控制系统。但是制做一个精确的立体木模是一个精细、费工的工作。,图3.2 仿模铣床原理示意图,程序自动控制系统的功能，就

3、是要按照预定的程序来控制被控制量。即自动控制系统给定环节给出的给定作用为一个预定的程序。 程序控制系统输出跟踪已知变化,3.3 随动系统（伺服系统）,在反馈控制系统中，若给定环节给出的输入信号是预先未知的随时间变化的函数，这种自动控制系统称为随动系统(Servo-echanism)。 随动控制系统输出跟踪未知变化,3.4 自动控制系统的组成,根据上节的各类系统的示意图，并参照图2.5，则自动控制系统由下列几部分组成，如图3.3所示。,输出,图3.3 自动控制系统的各环节功能, 给定环节：产生给定的输入信号； 反馈环节：对系统输出（被控制量）进行测量，将它转换成反馈信号； 比较环节：将给定的输入

4、信号和反馈信号加以比较，产生误差(Error)信号；, 控制器（调节器）：根据误差信号，按一定规律，产生相应的控制信号，控制器是自动控制系统实现控制的核心部分； 执行环节（执行机构）：将控制信号进行功率放大，并能使被控对象的被控量变化；, 被控对象：控制系统所要控制的设备或生产过程，它的输出就是被控量； 扰动：除输入信号外能使被控量偏离输入信号所要求的值或规律的控制系统内、外的物理量。,3.5 自动化仪表, 传感器(Transducer) 变送器(Transducer) 控制器(Controller) 放大器(Amplifier) 执行机构(Actuator),3.6 控制器控制和计算机控制,图3.3上的各个信号：输入信号、误差、控制器输出和输出量等都是模拟信号，即随时间连续变动的信号。,在一些现代的控制系统中常用微型计算机来代替控制器，这对于实现复杂的控制性能很有必要，如最优控制、自适应控制等等。这时计算机控制系统(Computer Control System)的框图如图3.4所示。,图3.4 计算机控制系统框图,连续 输出,图3.5 模拟信号采样示意图,3.7 自动控制和远距离控制,图3.6 遥测系统框图,图3.7 遥测遥控系统框图,遥 控 指 令 发 生