自动控制系统的基本组成结构及分类介绍在线视频

现在进行第二讲

自动控制系统的基本组成结构

从大的角度来说

控制系统呢可以分为

开环控制和闭环控制

先来看开环控制

比如我们用到的

洗衣机和抽水马桶

看看它们是怎么工作的呢

当我们把衣物和洗衣液

放入洗衣机后 按启动键

洗衣机就开始按照

预先设定的程序进行工作

首先是要灌水 漂洗 甩干

再灌水 再漂洗 再甩干等等

对于抽水马桶呢

同样是按一个键以后

它通过放水把桶内的脏物冲掉

然后再灌入新的水

我们可以用这样一个方框图

来描述这两个设备的运行过程

从这个方框图上

我们可以看到被控量

并没有被检测

也没有被反馈到控制器的输入

因此我们把这样的一个系统

称为开环控制

开环控制呢它是按照时间段

或者是按事件

或者是按条件划分来进行操作

衡量开环控制系统的控制品质

就是只要它能按照程序步

运行就好

开环控制适合于

一般的自动化设备

我们也把它称为程序控制

下面是几个程序控制的例子

数控机床 啤酒生产线

轨道交通 大型设备的启停

第二类控制系统的结构

就是闭环控制

还是来看洗澡水温的控制例子

这个方框图在上一讲里边

已经讲到这是一个闭环控制系统

这个控制系统的任务是

不管是内部发生扰动

还是外部发生扰动

都要通过控制器和执行器

使这些扰动消除

维持被控量不变

如果是发生了定值扰动

我们也是要通过控制器和执行器

对被控对象施加作用

使被控量达到我的设定值

那么我们把这样的控制系统

称为负反馈系统

所谓的负反馈

就是当系统受到内部外部

或希望值的扰动

而使偏差增大时

控制器输出一个

使偏差减小的控制信号

下面是几个闭环控制系统的例子

先看一下过热器汽温控制系统

这是过热器的外形

这是它里边的结构

该控制系统的控制任务是

控制过热器出口蒸汽的温度

它的控制系统方框图

与我们所讲的洗澡水温度控制是

相同的

这里所不同的是

它的控制手段不同

洗澡水是通过改变冷热水阀门的

开度来调节最后的洗澡水温度

而我们这里呢是通过改变喷水量

达到维持蒸汽温度恒定的目的

下面是一个飞机俯仰姿态

自动控制的例子

飞机在上升或者下降时

我们会给它一个希望爬升的角度

飞机上升或下降时

通过陀螺仪测量出飞机的姿态

把这个姿态与希望的姿态

进行比较

通过控制器和机翼伺服机构

使得飞机爬升或者是下降

它的控制系统结构

与刚才我们讲到的

过热器温控制系统结构是相同的

这里头的机翼伺服机构

就是执行器 陀螺仪就是传感器

在做理论分析时

我们往往是把我们的

自动控制系统方框图进行简化

我们再看一下系统的方框图

这个方框图的四部分的作用是

执行器是把弱电量

或者是数字量转化成

非电量的物理量

所以说这个环节

可以放入被控对象

而传感器是把非电量的物理量

转化成弱电量或者是数字量

所以说也可以把它放入被控对象

这样一个控制系统四部分

就可以合并成两部分

被控对象含了执行器和传感器

所以我们可以把它称作

广义被控对象

控制器没有变化

那么还是控制器

所以说这个方框图

就是我们以后做理论分析时

常用的方框图

闭环控制适合于

什么样类型的系统呢

最常用的是生产过程

生产过程我们也称作过程控制

另一类呢是运动过程

我们把它称作运动控制

我们来看一下生产过程

控制系统的实例

上面两幅图是发电过程

左边这幅图是火力发电厂的外观

右边这幅图

是火力发电厂的主控室

下面这两幅图是石化过程

左边是一个化工厂的外观

右边是主控室

我们再来看一下

运动过程控制系统的实例

运动控制就是对运动体

实施的控制

第一幅图的运动体是飞机

第二幅图是机器人

第三幅图是火箭

第四幅图是轮船

通过前面所列举的

自动控制系统的实例

我们可以看到

根据被控对象特性的不同

可以把控制系统分为三类

第一是程序控制

第二是过程控制

第三是运动控制

但是在现代工程系统当中

系统是庞大的复杂的

所以说呢往往存在着程序控制

和过程控制相混杂的情况

所以说我们把这三类系统的综合

称为混杂控制

它需要的控制系统结构

也往往是由开环和闭环

共同存在的