自动控制原理与应用韩全立第1章.ppt

图1-5烘烤炉温度控制系统原理图根据图1-5可以知道，控制系统的任务是保持炉膛温度的恒定；系统的被控对象为烘烤炉；系统被控量为烘烤炉的炉膛温度；干扰量有工件数量、环境温度和煤气压力等；调节煤气管道上阀门开度可改变炉温；系统的检测元件是热电偶，它将炉膛温度转变为相应的电压量Ut；系统的给定装置为给定电位器，其输出电压Ug作为系统的参考输入，对应于给定的炉膛温度；系统的偏差为ΔU，为炉温与给定温度的偏差，由Ug和Ut计算得到（ΔU=Ug-Ut），两电压极性反接，就可完成减法运算；系统的执行机构为电动机、传动装置和阀门。炉温既受工件数量及环境温度的影响，又受由混合器输出的煤气流量的影响，因此，调整煤气流量便可控制炉温。01烘烤炉温度控制系统的控制原理如下：02假定炉温恰好等于给定值，这时Ug=Ut，(即ΔU＝0)，故电动机和调节阀都静止不动，煤气流量恒定，烘烤炉处于给定温度状态。03如果增加工件，烘烤炉的负荷加大，则炉温下降，温度下降将导致Ut减小，由于给定值Ug保持不变，则使ΔU0，产生Ua使电动机转动，开大煤气阀门，增加煤气供给量，从而使炉温回升，直至重新等于给定值(即Ug=Ut)为止。这样在负荷加大的情况下仍然保持了规定的温度。如果负荷减小或煤气压力突然加大，则炉温升高。Ut随之加大，ΔU0，故电动机反转，关小阀门，减少煤气量，从而使炉温下降，直至等于给定值为止。由此看出，系统通过炉温与给定值之间的偏差来控制炉温，所以此控制系统是按偏差调节的自动控制系统。系统中除烘烤炉及供气设备外，其余统称温度控制装置或温度调节器。表示系统各功能部件之间相互联系的框图如图1-6所示。图中每个功能部件用一个方框表示，箭头表示信号的输入、输出通道。最右边的方框习惯于表示被控对象，其输出信号即为被控量，而系统的总输入量包括给定值和外部干扰。图1-6烘烤炉温度控制系统方框图图1-7机床工作台位置随动系统原理图位置随动系统在图1-7所示的系统中，控制系统的任务是控制工作台的位置，使之按指令电位器给出的规律变化；系统的被控对象为工作台；被控量为工作台的位置；检量元件是反馈电位器W2，它将工作台的位置xc转变为相应的电压量uc；系统的给定装置为指令电位器W1，其输出电压ur作为系统的参考输入，以确定工作台的希望位置；系统的偏差为Δu，为工作台的希望位置与实际位置之差，由ur和uc计算得到（Δu=ur-uc）；系统的执行机构为直流伺服电动机、齿轮减速器和丝杠副。机床工作台位置随动系统的工作原理是：通过指令电位器W1的滑动触点给出工作台的位置指令xr，并转换为控制电压ur。被控制工作台的位移xc由反馈电位器W2检测，并转换为反馈电压uc，两电位器接成桥式电路。当工作台位置xc与给定位置xr有偏差时，桥式电路的输出电压为Δu=ur-uc。设开始时指令电位器和反馈电位器滑动触点都处于左端，即xr=xc=0，则Δu=ur-uc=0，此时，放大器无输出，直流伺服电动机不转，工作台静止不动，系统处于平衡状态。当给出位置指令xr时，在工作台改变位置之前的瞬间，xc=0，uc=0，则电桥输出为Δu=ur-uc=ur-0=ur，该偏差电压经放大器放大后控制直流伺服电动机转动，直流伺服电动机通过齿轮减速器和丝杠副驱动工作台右移。随着工作台的移动，工作台实际位置与给定位置之间的偏差逐渐减小，即偏差电压Δu逐渐减小。当反馈电位器滑动触点的位置与指令电位器滑动触点的给定位置一致，即输出完全复现输入时，电桥平衡，偏差电压Δu=0，伺服电动机停转，工作台停止在由指令电位器给定的位置上，系统进入新的平衡状态。当给出反向指令时，偏差电压极性相反，伺服电动机反转，工作台左移，当工作台移至给定位置时，系统再次进入平衡状态。如果指令电位器滑动触点的位置不断改变，则工作台位置也跟着不断变化。第1章自动控制系统概论第1章自动控制系统概论第1章自动控制系统概论1.1概述1.2自动控制系统的组成和术语1.3自动控制系统的分类1.4自动控制系统示例1.5对自动控制系统的基本要求习题11.1概述图1-1所示为小球离心调速器的原理图，此调速器是利用飞锤、弹簧和杠杆系统来调节阀门的开度，从而达到控制蒸汽机转速的目的的。其工作原理为：如果负载增加，则蒸汽机转速下降，飞锤(1)下降，滑套(2)将通过杠杆(3)使蒸汽阀门开大，蒸汽供给量增加，从而使蒸汽机转速上升。反之若负载减小，蒸汽机转速上升，则通过调节可使转速下降。这样，离心调速器可自动地抵制负载的变化，使蒸汽机转速保持稳定。图1-1小球离心调速器原理图可以说，现代控制理论已经综合了控制技术、通