自动控制系统的概述「自动控制和自动控制系统的概念」

时间：2022-11-20 10:47:09来源：搜狐

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所谓自动控制，就是采用控制装置使被控对象自动地按照给定的规律运行，使被控对象安全的一个或数个物理量能够在一定的精度范围内按照给定的规律变化。

将自动控制技术用于生产，可以提高劳动生产率，改进产品质量，降低生产成本，改善环境

劳动条件。将自动控制技术用于国防领域，可以提高部队的战斗力，促进国防现代化。自动

控制技术在探索新能源、发展空间技术、改善人们生活乃至处理经济、社会问题等方面都起

着日益重要的作用。

第一节开环控制与闭环控制

为达到某一目的，由相互制约的各个部分找一定的规律组织而成的、具有一定功能的阵地

体称为系统。它一般由控制装置（控制器）和被控对象所组成。

自动控制系统有两种最基本的形式，即开环控制和闭环控制。

一开环控制

开环控制是指控制装置与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用的控制过程。换言之，在系统的输出端和输入端之间，不存在反馈回路，控制系统的输出量对于控制作用没有任何影响的系统。在控制过程中，对于控制结果可能出现的偏差，没有进行自动修正的能力。开环控制是一种最简单的控制方式。现在举例加以说明。

开环控制的直流调速系统如图所示

它的工作原理如下：直流电压 Ur经电位器 RP 分压后电压 Ur送入放大器，放大器输出电压Uc给触发器，改变Uc即可改变触发器的脉冲相位，从而改变晶闸管控制角，使晶闸管整流器输出电压发生相应的变化，因此直流电动机的转速n随之变化。

在开环控制中，对于每一个参考输入量，就有一个与之相对应的工作状态和输出量。另

外，系统中也存在扰动的作用，即除了输入量之外，也能对系统的输出量产生影响的那些因素素作用。

当扰动作用是由系统内部引起时，称为内扰；由于外部条件变化而引起的扰动，称

为外扰。

在图1的直流调速系统中，在扰动（电动机的负载变化、晶闸管整流器的电源电压的变化）的作用下，直流电动机的转速n发生变化，使 Ur所对应的期望转速值出现了偏

差，为了维持原来的转速值，就必须人为地改变电位器的分压，使电动机的转速恢复到扰动

前的数值。如果在这种扰动作用下，没有人的干预，输出量将不能按照给定数量输入所期望的状态

态去工作。

由于开环控制系统不具有自动修正由于扰动而出现的被控对象的输出量与期望值之间偏差的能力，所以开环控制的缺点是抗扰动能力差。系统的精度取决于元器件的精度和特性调整的精度。当系统的内扰和外扰影响不大，并且控制精度要求不高时，可采用开环控制方式。

开环控制可用图 2的框图来表示

二闭环控制

闭环控制是指控制装置与被控对象之间既有正向控制作用，又有反馈控制作用的控制过程。也就是在系统的输出端，通过反馈回路，能使输出量对系统输入端施加影响的系统。将检测出来的输出量送回到系统的输入端，以增强或减弱输入信号的效应称为反馈。若反馈信号使输入信号增强，则称为正反馈，反之，若反馈信号使输入信号减弱，则称为负反馈。输入信号与反馈信号之差，称为偏差信号。闭环控制系统实质上是一个反馈控制系统，是一个按偏差调节的负反馈控制系统。

闭环控制的框图如图3所示

反馈控制是一种基本的控制规律，它具有自动修正被控对象输出量偏离期望值的作用，因而可以抑制内扰和外扰所引起的误差，达到自动控制的作用。

图4是闭环控制的直流调速系统。

图 4 电动机轴上连接一台永磁式直流测速发电机 TG。此测速发电机输入转速，输出电压经电位器 RP2 分压后的电压为 Uf ，Uf与反极性 Ur串联。当Uf不变时，突然增加负载转矩，使n及Uf相继下降，从而使 Ue、Uc相继增加，被控对象直流电动机的转速n回升，使n趋向期望值。上述突加扰动量后，转速回升的过程称为抗干扰过程，

可以说闭环控制系统增强了抗扰动能力。