自动化毕业论文 - 图文

黄河水院自动化工程系毕业论文

2.1.5 反馈控制系统的基本组成

反馈控制（闭环控制）是自控系统最基本的控制方式，应用最广。除此之外，还有开环控制方式.和复合控制方式。

反馈(闭环) 控制：指控制器与控制对象之间既有顺向作用又有反向联系的控制过程。反馈控制方式是按偏差进行控制的，其特点是不论什么原因使被控量偏离期望值而出现偏差时，必定会产生一个相应的控制作用去减小或消除这个偏差，使被控量与期望值趋于一致。反馈控制系统，具有抑制内、外扰动对被控量产生影响的能力，有较高的控制精度。但这种系统使用元件较多，结构复杂，系统的性能分析和设计也较麻烦。

开环控制：指控制器与控制对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程。特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响。开环控制系统可以按给定量控制方式组成，也可以按扰动控制方式组成。

按给定量控制的开环控制系统，其控制作用直接由系统的输入量产生，给定一个输入量，就有一个输出量与之相对应，控制精度完全取决于所用的元件及校准的精度。没有自动修正偏差的能力，抗扰动性较差。但其结构简单、成本低，适用于在精度要求不高或扰动影响较小的场合。

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自动控制技术在客车里的应用

按扰动控制的开环控制系统，是利用可测量的扰动量，产生一种补偿作用，以减小或抵消扰动对输出量的影响，这种控制方式也称顺馈控制。

复合控制：综上，较合理的一种控制方式是把按偏差控制与按扰动控制结合起来，对于主要扰动采用适当的补偿装置实现按扰动控制，同时，再组成反馈控制系统实现按偏差控制，以消除其余扰动产生的偏差。这样，系统的主要扰动已被补偿，反馈控制系统就比较容易设计，控制效果也会更好。这种按偏差控制和按扰动控制相结合的控制方式称为复合控制方式。下图表示一种同时按偏差和扰动控制电动机速度的复合控制系统原理线路图和方块图。

2.2自动控制系统的分类

按控制方式可分为：开环控制、反馈控制、复合控制等

按元件类型可分为：机械系统、电气系统、机电系统、液压系统、气动系统、生物系统等

按系统功用可分为：温度控制系统、压力控制系统、位置控制系统等

按系统性能分类：1）线性自动控制系统：线性定常自动控制系统；线性时变自动控制系统；2）非线性自动控制系统

按系统中传递信号的性质分类：1）连续系统；2）采样系统（离散信号） 按控制信号变化规律分类：1）镇定系统（恒值控制系统或调节器）； 2）程序控制系统；3）随动系统

2.3 自动控制系统性能的基本要求

2.3.1 基本要求的提法

尽管自控系统有不同的类型,对每个系统也都有不同的特殊要求,但在已知系统的结构和参数时,我们感兴趣的都是系统在某种典型输入信号下,其被控量变化的全过程,且对全过程提出的共同基本要求都是一样的，即稳定性、快速性和准确性

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⑴ 稳定性：稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件.一个稳定的控制系统,其被控量偏离期望值的初始偏差应随时间的增长逐渐减小或趋于零. 不稳定系统输出量的过渡过程随时间而增长或表现为持续震荡，无法完成预定的控制任务。

线性自动控制系统的稳定性是由系统的结构所决定,与外界因素无关.

⑵ 快速性：控制系统不仅要稳定,还必须对其过渡过程的形式和快慢提出要求,一般称为动态性能,其中包括过渡过程时间(即快速性)和最大振荡幅度(即超调量). 如对于稳定的高射炮射角随动系统，虽炮身最终能跟踪目标，但若目标变动迅速，而炮身跟踪目标所需过渡过程时间过长，就不可能击中目标。

⑶ 准确性：理想情况下,当过渡过程结束后,被控量达到的稳态值(即平衡状态)应与期望值一致.但实际上,由于系统结构、外作用形式以及摩擦、间隙等非线性因素的影响,被控量的稳态值与期望值之间会有误差存在,称为稳态误差.它是衡量控制系统控制精度的重要标志,在技术指标中一般都有具体要求. 2.3.2 典型外作用

在工程实践中，自动控制系统承受的外作用形式多种多样，对不同形式的外作用，系统被控量的变化情况（即响应）各不相同，为了便于用统一的方法研究和比较控制系统的性能，通常选用几种确定性函数作为典型外作用。阶跃、斜坡、脉冲、正弦函数。

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3 传感器知识

3.1 传感器简介

传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

3.2 主要作用

人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。

新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到fm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到 s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

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