自动控制原理视频（自动控制系统基本知识）

自动控制原理视频(自动控制系统基础知识)

一:开环控制和闭环控制

1.开环控制系统

开环控制系统框图

开环控制描述:即系统的输出端和输入端之间没有相反的影响。在自动控制学科中称为无反馈回路，所以这个系统称为开环控制系统。

2.人工控制

为了维持工业生产过程或生产设备运行中的正常工作状态。经常需要控制一些物理量(如温度、压力、流量、液位、电压、位移、转速等。)来使它们保持在某个值附近或者根据某个定律来改变它们。为了满足这种需求，需要及时操作和控制生产机器或设备，以抵消外部干扰和影响。这种操作和控制可以通过手动操作或自动装置来完成。前者称为手动控制或手动控制，后者称为自动控制。

手动控制的流程是:测量→偏差计算→控制→复测→偏差计算→复控。控制的目的是使偏差最小化，使被控量尽可能接近期望值。

3.闭环控制系统

闭环反馈控制系统的基本组成如下:

(1)给定要素:给出期望产出对应的投入量。

(2)比较元件:输入与反馈的偏差往往是由集成运算放大器(简称集成运放)来实现的。

(3)放大器:由于偏差信号一般很小，不足以驱动负载，所以需要放大器，包括电压放大器和功率放大器。

(4)执行器:直接驱动被控对象改变输出。常用的有电机、调节阀、液压马达等。

(5)测量元件:检测被控量，并转换成所需的电信号。在控制系统中，常用测速发电机和光电编码器进行速度检测。旋转变压器、自动机器等。用于位置和角度检测；电流检测用变压器和温度检测用热电偶等。这些检测装置通常将检测到的物理量转换成相应的连续或离散的电压或电流信号。

(6)校正元件:也叫补偿元件，是一种结构和参数容易调整的元件。它串联或反馈在系统中，完成所需的运算功能，以提高系统的性能。根据它们在系统中的不同位置，可以分别称为串联校正元件和反馈校正元件。

二。自动控制系统的组成:

1.自动控制系统功能框图

在控制系统中，反馈的概念非常重要。如果对反馈环节得到的实际输出信号进行处理，从输入信号中减去这样的反馈量，然后将结果输入到控制器中控制被控对象，我们把这种反馈称为负反馈；反之，如果将输入量和反馈量相加作为控制器的输入，则称为正反馈。

在一个实际的控制系统中，带有正反馈的系统一般不能提高系统的性能，而且容易恶化系统的性能，所以不采用。而且有负反馈的系统可以自动校正偏差，使系统趋于给定值，抑制系统回路内外部扰动的影响，从而最终达到自动控制的目的。通常，反馈控制是指负反馈控制。

与开环系统相比，闭环控制系统的最大特点是检测和纠正偏差。从系统结构上看，闭环系统有一个反向通道，即反馈；其次，从功能上看，

1)由于增加了反馈通道，提高了系统的控制精度。如果采用开环控制，则需要高精度的控制器才能达到同样的精度，从而大大增加了成本；

2)由于系统的反馈，可以很好地抑制系统各环节可能出现的扰动以及器件老化引起的结构和参数的不稳定；

3)反馈环节的存在可以提高系统的动态性能。当然，如果引入不适当的反馈，比如正反馈，或者参数选择不当，不仅不能提高系统性能，甚至会导致一个稳定的系统变得不稳定。

三。自动控制系统性能指标

在工程上，自动控制系统的基本要求概括为三个方面:稳定性、准确性和快速性来衡量自动控制系统。

稳定性(Stability)稳定工作是所有自动控制系统的基本要求，是一个系统能否工作的前提。不稳定的系统根本无法完成控制任务。考虑到实际系统工作环境或参数的变化可能导致系统的不稳定，除了系统的稳定性外，还需要有一定的稳定裕度。

2.精度(准稳态精度)是指系统过渡到新的平衡状态后，或系统重新平衡以对抗干扰后，最终保持的精度。稳态精度与控制系统的结构、参数和输入信号形式有关。

3.快速(Fast)控制系统不仅要求稳定，还要求被控量能按照输入信号指定的规律快速变化。也就是要求系统有一定的响应速度。

结论:目前工业控制设备中使用的控制系统大多不外乎开环和闭环控制系统。只有了解自动控制系统的原理，才能更好地理解设备是如何被控制的。