专业介绍-自动控制及测控方向

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1、自动化专业电气工程及其自动专业专业介绍电子信息工程学院自动化系谭健敏2011年11月自动控制系统(测控)方向2一、自动控制系统的类型和组成炉温自动控制系统可以看到，系统的作用是闭合的,有反馈回路，即形成闭环系统。(一)控制系统的分类专业概论自动化系谭健敏3反馈的性质使炉温回复到给定的恒值；而不是炉温Uf大于Ur时，反馈使得炉温更大，或者Uf小于Ur时反馈使炉温更小。这说明自动调节（控制）系统，一定要有“负反馈”恒（定）值控制系统的主要功能是克服各种扰动，保持被控变量为恒定值。1恒值自动调节系统专业概论自动化系谭健敏2程序自动控制系统4运算控制器变换放大器电动机工作机床切削刀具控制脉

2、冲脉冲指令位移反馈测量元件专业概论自动化系谭健敏5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（ProgramControlSystem）。程序控制系统一个可以是开环的，消除误差用闭环控制系统。程序控制系统的功能是按照预定的程序来控制被控变量。2程序自动控制系统运算控制器变换放大器电动机工作机床切削刀具控制脉冲脉冲指令位移反馈测量元件专业概论自动化系谭健敏3随动系统（伺服系统）6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-mechanism）。国防上的炮跟踪系统、雷达

3、导引系统和天文望远镜的跟踪系统等都属于随动系统。专业概论自动化系谭健敏（二）自动控制系统的组成7（1）给定环节:产生给定的输入信号；（2）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；（3）比较环节:将给定的输入信号和反馈信号加以比较，产生“误差”信号；（4）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；给定输入给定环节控制器放大环节执行环节被控对象误差反馈信号输出扰动+_反馈环节专业概论自动化系谭健敏（二）自动控制系统的组成8（5）执行环节（包括信号放大和执行机构）:将控制信号进行功率放大，并能使被控对象的

4、被控量变化；（6）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；（7）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。给定输入给定环节控制器放大环节执行环节被控对象误差反馈信号输出扰动+_反馈环节专业概论自动化系谭健敏控制系统中的常用名词9系统输入量xi：又称给定值，期望值；是对系统输出量的预订要求。控制输入信号r：又称给定信号；是与反馈信号具有同一能量形式的信号。系统输出量xo：又称被控量；是对被控系统中加以控制的运动参数或状态物理量。反馈信号xb：利用测量和变送装置将系统的输出量检测出来，送到系统的比较单元去，与输入信号进行比

5、较。误差信号e：控制输入信号与反馈信号之差。扰动量ni：指对系统输出有影响的量，使被控量偏离给定的方向变化。专业概论自动化系谭健敏（三）自动化仪表10传感器实现对信号的检测并将被测的物理量变换为另一个物理量(通常是电量)，例如热电偶；变送器与传感器配套，使输出成为标准信号。例如对DDZⅢ电动单元组合仪表，标准信号为4–20mA；控制器（调节器）采用模拟信号的调节器使用较多，它接受来自被控对象的测量值和给定值或它们的误差，并根据一定的控制（调节）规律产生输出信号以推动执行机构（执行器）。控制器起给定环节、比较环节和控制器三者的作用；放大器用以增加信号的幅度或(和)功率，如如晶体管放大

6、器，也可以由电信号放大到气动信号（如电-气转换器）；执行机构接受控制器来的信息并对被控对象施加控制作用，如电动机M。工业控制常用的执行机构是气动薄膜调节阀、液压伺服马达、电动调节阀等。专业概论自动化系谭健敏(四)控制器控制和计算机控制11以上系统的各个信号：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（ComputerControlSystem）的框图如图所示。其特点是系统中一处或几处的信号具有数字代码，此外还有离散信号（采

7、样信号）的出现如图。计算机控制系统的另一个特点是以计算机程序来实现PID控制规律或更复杂的控制规律。专业概论自动化系谭健敏12模-数转换器计算机中央处理器数-模转换器保持器被控对象连续偏差离散偏差数字偏差数字控制量连续控制量离散控制量连续输出输入给定值+_计算机控制系统框图模拟信号采样示意图专业概论自动化系谭健敏(五)自动控制和远距离控制13在一个自动化系统中各设备和自动化仪表之间的距离往往是较短的专业概论自动化系谭健敏远距离测量（遥测）系统14发送单元发送端接收端有