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1.2 自动控制系统的基本组成

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2022-09-05 / 0 评论 / 562 阅读 / 0 点赞

1.2 自动控制系统的基本组成

任何一个自动控制系统都是由被控对象和控制装置组成的,控制装置又由测量元件比较元件、放大元件、执行机构、校正装置、给定元件组成,其中测量元件、比较元件、执行机构是每个闭环控制系统必不可少的组成部分。自动控制系统根据系统被控对象和具体用途不同,可以有各种不同的结构形式,但是概括起来,一般由下述基本环节组成。

典型的反馈控制系统结构图
典型的反馈控制系统结构图

被控对象: 一般是指生产过程中需要进行的工作机械、装置或生产过程。描述被控对象工作状态的、需要进行控制的物理量就是 被控量或输出量 。闭环控制系统的任务就是控制这些系统输出量的变化规律,以满足生产工艺的要求。

给定元件: 主要用于产生给定信号或控制输入信号。给定环节的精度对被控量的控制精度有较大的影响,在控制精度要求高时,常采用数字给定装置。

测量元件: 用于检测被控量或输出量,产生反馈信号。测量(检测)装置的精度和特性直接影响控制系统的品质,它是构成自动控制系统的关键性元件,所以一般应要求测量装置的 测量精度高、反应灵敏、性能稳定等。

比较元件: 比较元件将所测量的被控量与给定量进行比较,它可以是一个差动电路,也可以是一个物理元件(如电桥电路、差动放大器、自整角机等)。确定两者之间的偏差量。该偏差量由于功率较小或者由于物理性质不同,还不能直接作用于执行机构,所以在执行机构和比较元件之间还有中间元件,比如下面介绍的放大元件,校正元件等。

放大元件: 用来放大偏差信号的幅值和功率,使之能够推动执行机构调节被控对象。例如功率放大器、电液伺服阀等。

执行机构: 用于直接对被控对象进行操作,调节被控量,使被控量达到所要求的数值。如阀门、伺服电动机等。

校正元件: 用来改善或提高系统的性能。常用串联或反馈的方式连接在系统中。例如RC网络、测速发电机等。

在控制系统中,常把比较环节、放大装置、校正环节合在一起称为控制器。

应该注意的是: 在系统结构图中,各环节的信号传递是有方向性的

在正向通道里 ,总是前一环节的输出影响后一环节,而后面环节的输出量不影响前面的环节。

如果在实际的环节中存在输出对输入的影响,那么这一影响可以用反馈的形式表示出来,这种反馈称为 局部反馈 ,而系统输出量的反馈称为主反馈。

为了改善系统中某些环节的特性,如改善环节非线性特性,减少环节的延迟等,在部分环节之间附加局部反馈。

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