机电控制工程基础课程辅导2013秋-1

《机电控制工程基础课程辅导2013秋-1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、机电控制工程基础课程辅导-1一.自动控制的基本概念自动控制是相对于人工控制而言的，就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使生产过程或被控对象的某一物理量(输出量)准确地按照给定的规律(输入量)运行或变化。自动控制系统指能够对被控制对象的工作状态进行自动控制的系统。它一般由控制装置和被控制对象组成。被控制对象(简称被控对象)是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。例如，飞机、锅炉、机床以及化工生产过程等。二.自动控制的实例恒温控制系统在这个控制系统中，恒温箱的温度是由给定信号电压u1控制的。当外界

2、因素引起箱内温度变化后，作为测量元件的热电偶，将与温度相对应的电压信号u2测出，并反馈回去与给定信号u1进行比较，所得的结果即为温度的偏差信号Δu。经过电压、功率放大器放大后，以控制电动机的旋转速度与方向，并通过传动装置拖动调压器动触头。当恒温箱内温度偏高时，使调压器减小加热电流，反之加大电流，直到温度达到给定值为止。此时偏差信号Δu＝0，电机停止。这样，就完成了所要求的控制任务。而所有这些装置便组成了一个自动控制系统。5反馈控制有两个最主要的特点：一是有反馈存在，二是按偏差进行控制。实现自动控制的装置

3、可以各不相同，但反馈控制原理却是相同的。自动控制的优点自动控制技术具有以下优点：⑴极大地提高了劳动生产率；⑵提高了产品的质量；⑶减轻了人们的劳动强度，使人们从繁重的劳动中解放出来，去从事更有效的劳动；⑷由于近代科学技术的发展，许多生产过程依靠人们的脑力和体力直接操作是难以实现的，还有许多生产过程因人的生理所限而不能由人工操作，如原子能生产，深水作业以及火箭或导弹的制导等等。在这种情况下，自动控制更加显示出其巨大的作用。三.自动控制的基本方式控制系统按其结构型式可分为开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系

4、统三种。开环控制系统如果系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用就没有影响，这样的系统就称为开环控制系统。如果系统不存在内部扰动和外部扰动，并且元件参数比较稳定的情况下，开环控制系统是比较简单并且可以保证足够的精度的。但在系统存在扰动的情况下，如果被控制的输出量偏离给定量时，开环系统就没有纠正的能力了。闭环控制系统凡是系统的输出端与输入端间存在反馈回路，即输出量对控制作用具有直接影响的系统，称为闭环控制系统。所以，反馈系统也就是一个闭环控制系统。换句话说“闭环”的含意，就是应用反馈

5、作用来减小系统的误差。闭环控制系统的突出优点是精度高，只要被控制量的实际值偏离给定值时，闭环控制就会产生控制作用来减少这一偏差。但是，闭环系统也有它的缺点。由于闭环系统是以偏差消除偏差的，即系统要工作就必须有偏差存在，因此这类系统的精度也是有限制的。（三）复合控制系统复合控制是闭环控制和开环控制相结合的一种方式。实质上是在闭环控制的基础上，附加一个输入信号（给定或扰动）的顺馈通路，对该信号带来的干扰进行补偿。它与仅用负反馈的控制系统相比，具有反应快、精度高，而且工作可靠等优点。四．自动控制系统的基本环节

6、控制元件：主要用于产生控制信号。引起控制信号变化的原因则称为控制作用。反馈元件5：它产生与被控制量有一定函数关系的反馈信号。这种反馈信号可以是被控制量本身，也可以是它的函数或导数。比较元件：它用来比较控制信号和反馈信号并产生反映两者差值的偏差信号的元件.放大变换元件：把偏差信号放大并进行能量形式(电气、机械、液压)转换使之达到足够的幅值和功率的元件。执行元件：它根据控制信号的运动规律直接对控制对象进行操作的元件.控制对象：简称对象。就是控制系统所要操纵的对象，即负载。它的输出量即为系统的被控制量。校正元

7、件：或称校正装置。它是为了改善系统的控制性能而加入系统里的。串联接在系统前向通路内的校正装置称为串联校正装置。接成反馈形式的校正装置称为并联校正装置(或称为局部反馈)。五.名词输入信号(又称输入量、控制量或给定量)：它是控制输出量变化规律的信号。而输入量则又广义地泛指输入到控制系统中的信号，如扰动信号，也包括给定信号。输出信号(又称输出量、被控制量或被调整量)：它的变化规律是要加以控制的，应保持与输入信号之间有一定的函数关系。反馈信号(或称反馈)：从系统(或元件)输出端取出信号，经过变换后加到系统(或元

8、件)输入端，这就是反馈信号。当它与输入信号符号相同，即反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫正反馈。反之，符号相反抵消输入信号作用时叫负反馈。偏差信号(或称偏差)：它是控制信号与主反馈信号之差。有时也称为作用误差。误差信号(或称误差)：它是指系统输出量的实际值与希望值之差。在很多情况下，希望值就是系统的输入量。扰动信号(又称扰动或干扰)：除控制信号以外，对系统输出量产生影响的因素都叫扰动。如果扰动产生在系统内部，称为内扰动；产生在系统外部，则