自動控制系統(tǒng)舉例

空調(diào)——自動調(diào)節(jié)房間溫度：以取暖為例，空調(diào)通過溫度傳感器檢測房間的溫度高低，空調(diào)控制器將檢測的溫度與設(shè)定值進(jìn)行比較，若溫度低于設(shè)定值的下限，則使壓縮機(jī)運(yùn)行，溫度上升，溫度上升到設(shè)定值的上限時(shí)則停止運(yùn)行。

空調(diào)運(yùn)行基于反饋信息（溫度測量值），屬于“反饋控制”，最為常見。全自動洗衣機(jī)：

按照設(shè)定的程序自動完成洗衣任務(wù)。這是另一種典型的自動化工作方式——程序控制。高檔的還能檢測出洗衣量的多少、臟的程度、衣料的質(zhì)地等，并根據(jù)這些信息自動進(jìn)行分析計(jì)算，決定洗滌劑用量、水位高低、洗衣強(qiáng)度和洗衣時(shí)間等，從而實(shí)現(xiàn)“智能型”的全自動洗衣。數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工中心：自動完成零部件的加工和處理

數(shù)控機(jī)床——計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)械技術(shù)相結(jié)合，相當(dāng)于給機(jī)床添加了“大腦”和“感覺器官”，賦予了“智慧”，可以完成難度更大的任務(wù)。數(shù)控加工中心——帶有刀具庫和自動換刀裝置的多功能數(shù)控機(jī)床，能自動完成多種工序和復(fù)雜形狀的產(chǎn)品加工。一種數(shù)控加工中心戰(zhàn)機(jī)對目標(biāo)的自動化攻擊：

現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)在攻擊目標(biāo)時(shí)，可以在幾十、甚至幾百公里以外就將導(dǎo)彈發(fā)射出去，新型的導(dǎo)彈可以做到“發(fā)射后不管”，即在發(fā)射后能夠自動搜尋、跟蹤和擊毀目標(biāo)，是一種高度自動化的攻擊方式。戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)射導(dǎo)彈戰(zhàn)機(jī)的武器系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（簡稱CAD，ComputerAidedDesign）：

綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟、硬件及網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的自動化。設(shè)計(jì)者只要輸入相關(guān)數(shù)據(jù)（如產(chǎn)品的規(guī)格、功能、要求等），計(jì)算機(jī)就能完全自動地進(jìn)行分析、計(jì)算和設(shè)計(jì)，并自動輸出設(shè)計(jì)的結(jié)果。

CAD廣泛應(yīng)用于服裝、紡織、建筑、汽車、機(jī)械、造船、電子、航空航天等。廣義的CAD還包括虛擬裝配、計(jì)算機(jī)輔助制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等內(nèi)容。第1章自動控制系統(tǒng)概述1.1導(dǎo)言1.2自動控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)與基本原理1.3控制系統(tǒng)的分類與性能要求1.1導(dǎo)言

在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用早已從最初的工業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)展到了非工業(yè)和非工程領(lǐng)域，滲透到包括工程、社會、經(jīng)濟(jì)、管理等我們生產(chǎn)生活的所有領(lǐng)域，構(gòu)成了諸如辦公自動控制系統(tǒng)、樓宇自動控制系統(tǒng)、交通自動控制系統(tǒng)、醫(yī)療自動控制系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)自動控制系統(tǒng)、家庭自動控制系統(tǒng)、商業(yè)自動控制系統(tǒng)、管理自動控制系統(tǒng)、社會與經(jīng)濟(jì)控制系統(tǒng)等等。1.2自動控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)與基本原理

所謂自動控制，就是在無人直接參與的情況下，利用控制裝置使被控對象或過程自動地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)動或變化。其中，被控對象是指控制系統(tǒng)的主體，是在系統(tǒng)中要求對其參數(shù)進(jìn)行控制的設(shè)備或過程。如溫度控制系統(tǒng)中的加熱爐，轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中的拖動電機(jī)，過程控制系統(tǒng)中的化學(xué)反應(yīng)爐等。自動控制系統(tǒng)是指用以完成一定任務(wù)的一些部件（或稱元件）的組合。我們將系統(tǒng)中需要控制的物理量定義為被控量或輸出量，用來使系統(tǒng)具有預(yù)期性能或預(yù)期輸出的激勵信號稱為系統(tǒng)的控制量或輸入量，將使被控量偏離預(yù)期值的各種因素稱為擾動量，設(shè)法消除擾動因素影響從而保持被控量按預(yù)期要求變化的過程稱為控制過程。1.2.1自動控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖1-1自動控制系統(tǒng)一般組成結(jié)構(gòu)框圖1.2.2幾種典型自動控制系統(tǒng)原理分析1．烘烤爐溫度控制系統(tǒng)圖1-2烘烤爐溫度控制系統(tǒng)圖1-3烘烤爐溫度控制系統(tǒng)方框圖2．鍋爐自動上水系統(tǒng)圖1-4鍋爐自動上水系統(tǒng)圖圖1-5鍋爐自動上水系統(tǒng)方框圖3．位置隨動控制系統(tǒng)圖1-6位置隨動控制系統(tǒng)圖1-7位置隨動系統(tǒng)方框圖4．直流電動機(jī)速度控制系統(tǒng)圖1-8自動調(diào)速系統(tǒng)原理圖圖1-9自動調(diào)速系統(tǒng)方框圖1.3控制系統(tǒng)的分類與性能要求1.3.1控制系統(tǒng)的分類1．按照結(jié)構(gòu)上是否有反饋環(huán)節(jié)來分類2．按照輸入信號的特征分類3．按照系統(tǒng)元件的特性來分類4．按信號傳輸過程是否連續(xù)來分類5．按系統(tǒng)傳輸信號數(shù)量來分類1.3.2性能要求1．穩(wěn)定性:系統(tǒng)的穩(wěn)定性指的是系統(tǒng)動態(tài)過程的振蕩傾向和系統(tǒng)重新恢復(fù)平衡工作狀態(tài)的能力。(a)穩(wěn)定系統(tǒng)

(b)不穩(wěn)定系統(tǒng)圖1-10自動控制系統(tǒng)穩(wěn)定性示意圖2．快速性快速性指的是系統(tǒng)動態(tài)過程進(jìn)行的時(shí)間長短。圖1-11自動控制系統(tǒng)快速性示意圖3．準(zhǔn)確性

準(zhǔn)確性是指系統(tǒng)過渡到新的平衡工作狀態(tài)以后，或系統(tǒng)受擾重新恢復(fù)平衡以后，系統(tǒng)最終保持的精度。習(xí)題11-1什么是自動控制？比較開環(huán)控制與閉環(huán)控制的特征、優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場合。1-2請列舉出三個(gè)以上生活中自動控制系統(tǒng)的實(shí)例，說明它們的組成結(jié)構(gòu)、控制對象、控制任務(wù)和工作原理分別是什么？它們分別屬于哪一類控制系統(tǒng)？1-3組成閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)有哪些？它們各自起什么作用？1-4請查閱資料回答：直流自動調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用在哪些控制設(shè)備中？1-5衡量一個(gè)自動控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要有哪些？它們是如何定義的?1-6設(shè)熱水器溫度控制系統(tǒng)如圖1-12所示，為了保持希望的溫度，由溫控開關(guān)接通或斷開電加熱器的電源，在使用熱水時(shí)，水箱中流出熱水補(bǔ)充冷水。試說明系統(tǒng)工作原理并畫出系統(tǒng)原理方框圖。圖1-12題1-6圖1-7數(shù)字計(jì)算機(jī)控制的機(jī)床道具進(jìn)給系統(tǒng)方框圖如圖1-13所示，要求將工件的加工過程編制成程序預(yù)先存入計(jì)算機(jī)，加工時(shí)，步進(jìn)電動機(jī)按照計(jì)算機(jī)給出的信息工作，完成加工任務(wù)。試說明該系統(tǒng)的工作原理。圖1-13題1-7圖1-8圖1-14為倉庫大