1、窗體頂端自動控制系統*概述自動控制系統( automatic control systems )簡稱自控系統，是在無人直接參與下可使生產過程或其他過程按期望規律或預定程序進行的控制系統。自動控制系統是實現自動化的主要手段。自動控制系統已被廣泛應用于人類社會的各個領域。在工業方面，對于冶金、化工、機械制造等生產過程中遇到的各種物理量，包括溫度、流量、壓力、厚度、張力、速度、位置、頻率、相位等，都有相應的控制系統。在此基礎上通過采用數字計算機還建立起了控制性能更好和自動化程度更高的數字控制系統，以及具有控制與管理雙重功能的過程控制系統。在農業方面的應用包括水位自動控制系統、農業機械的自動操作系統等

2、。在軍事技術方面，自動控制的應用實例有各種類型的伺服系統、火力控制系統、制導與控制系統等。在航天、航空和航海方面，除了各種形式的控制系統外，應用的領域還包括導航系統、遙控系統和各種仿真器。此外，在辦公室自動化、圖書管理、交通管理乃至日常家務方面，自動控制技術也都有著實際的應用。隨著控制理論和控制技術的發展，自動控制系統的應用領域還在不斷擴大，幾乎涉及生物、醫學、生態、經濟、社會等所有領域。自動控制系統*組成自動控制系統主要由：控制器，被控對象，執行機構和變送器四個環節組成。在自動控制系統的組成中,除必須具有前面所述的自動化裝置外,還必須具有控制裝置所控制的生產設備在自動控制系統中,將需要控制其

3、工藝參數的生產設備、機器、一段管道或設備的一部分叫做被控對象,簡稱對象。自動控制系統*常用術語被控對象：需要實現控制的設備、機械和生產過程被控變量：對象內要求保持一定數值的物理量，即輸出量控制變量：受執行器控制，用以使被控變量保持一定數值的物料和能量干擾：除控制變量以外，作用于對象并引起被控變量變化的一切因素給定值：工藝規定被控變量所要保持的數值偏差：設定值與測量值之差自動控制系統*分類自動控制系統有幾種分類方法按控制原理的不同，自動控制系統分為開環控制系統和閉環控制系統。開環控制系統在開環控制系統中，系統輸出只受輸入的控制，控制精度和抑制干擾的特性都比較差。開環控制系統中，基于按時序進行邏輯

4、控制的稱為順序控制系統;由順序控制裝置、檢測元件、執行機構和被控工業對象所組成。主要應用于機械、化工、物料裝卸運輸等過程的控制以及機械手和生產自動線。閉環控制系統閉環控制系統是建立在反饋原理基礎之上的，利用輸出量同期望值的偏差對系統進行控制，可獲得比較好的控制性能。閉環控制系統又稱反饋控制系統。2.按給定信號分類，自動控制系統可分為恒值控制系統、隨動控制系統和程序控制系統。1)恒值控制系統給定值不變，要求系統輸出量以一定的精度接近給定希望值的系統。工藝生產中，若要求控制系統的作用是使被控制的工藝參數保持在一個生產指標上不變，或者說要求被控變量的給定值不變，就需要采用定值控制系統。如生產過程中的

5、溫度、壓力、流量、液位高度、電動機轉速等自動控制系統屬于恒值系統。特點：設定值是固定不變的閉環控制系統作用：克服擾動的影響，使被控變量保持在工藝要求的數值上2)隨動控制系統給定值按未知時間函數變化，要求輸出跟隨給定值的變化。該系統的目的就是使所控制的工藝參數準確而快速地跟隨給定值的變化而變化。如跟隨衛星的雷達天線系統。特點：設定值是一個未知的變化量的閉環控制系統作用：以一定的精度跟隨設定值的變化而變化3)程序控制系統給定值變化，但它是一個已知的時間函數，即生產技術指標需按一定的時間程序變化。這類系統在間歇生產過程中應用比較普通。如程控機床。程序控制系統可以看成是隨動控制系統的特殊情況，其分析研

6、究方法與隨動控制系統相同。特點：設定值是變化的，且按一定時間程序變化的時間函數作用：以一定的精度跟隨設定值的變化而變化3.按系統的結構形式可以分為簡單控制系統和復雜控制系統;4.按描述系統運動的微分方程可將系統分成兩類：1).線性自動控制系統 描述系統運動的微分方程是線性微分方程。如方程的系數為常數，則稱為定常線性自動控制系統;相反，如系數不是常數而是時間t的函數，則稱為變系數線性自動控制系統。線性系統的特點是可以應用疊加原理，因此數學上較容易處理。2).非線性自動控制系統 描述系統的微分方程是非線性微分方程。非線性系統一般不能應用疊加原理，因此數學上處理比較困難，至今尚沒有通用的處理方法。嚴

7、格地說，在實踐中，理想的線性系統是不存在的，但是如果對于所研究的問題，非線性的影響不很嚴重時，則可近似地看成線性系統。同樣，實際上理想的定常系統也是不存在的，但如果系數變化比較緩慢，也可以近似地看成線性定常系統。5.按系統中傳遞信號的性質分類1).連續系統 系統中傳遞的信號都是時間的連續函數，則稱為連續系統。2).采樣系統 系統中至少有一處，傳遞的信號是時間的離散信號，則稱為采樣系統，或離散系統。自動控制系統*系統運行的基本要求1. 自動控制系統的基本要求是系統運行必須是穩定的，并應保證滿足一定的精度要求和規定的性能指標。2.要實現自動控制，系統必須是閉環，閉環控制系統穩定運行最基本的必要條件

8、是負反饋。3. 測量變送環節一般具有正作用特性，被控對象和執行器的特性由實際的工藝條件決定，可以通過控制器的正、反作用來滿足系統負反饋的要求。自動控制系統*應用領域自動控制系統已被廣泛應用于人類社會的各個領域。在工業方面，對于冶金、化工、機械制造等生產過程中遇到的各種物理量，包括溫度、流量、壓力、厚度、張力、速度、位置、頻率、相位等，都有相應的控制系統。在此基礎上通過采用數字計算機還建立起了控制性能更好和自動化程度更高的數字控制系統，以及具有控制與管理雙重功能的過程控制系統。在農業方面的應用包括水位自動控制系統、農業機械的自動操作系統等。在軍事技術方面，自動控制的應用實例有各種類型的伺服系統、

9、火力控制系統、制導與控制系統等。在航天、航空和航海方面，除了各種形式的控制系統外，應用的領域還包括導航系統、遙控系統和各種仿真器。此外，在辦公室自動化、圖書管理 、交通 管 理乃至日常家務方面，自動控制技術也都有著實際的應用。隨著控制理論和控制技術的發展，自動控制系統的應用領域還在不斷擴大，幾乎涉及生物、醫學、生態、經濟、社會等所有領域。自動控制系統*控制系統的過渡過程1. 系統由一個平衡狀態過渡到另一個平衡狀態的過程。2.系統在過渡過程中，被控變量是隨時間變化的。被控變量隨時間的變化規律首先取決于作用于系統的干擾形式。3.在生產中，出現的干擾是沒有固定形式的，且多半屬于隨機性質。在分析和設計

10、控制系統時，為了安全和方便，常選擇一些定型的干擾形式，其中常用的是階躍干擾。自動控制系統*過渡過程的品質指標控制系統的過渡過程是衡量品質的依據。多數情況下，希望得到衰減振蕩過程，在此取這種過程形式討論控制系統的品質指標?？刂浦笜酥饕袃深?一類是時間域的單項指標,另一類是時間域的綜合指標。1.時間域的各種單項指標假定自動控制系統在階躍輸入作用下，被控變量的變化曲線如下圖所示，這是屬于衰減振蕩的過渡過程2.五種重要品質指標之一( 1 )最大偏差或超調量最大偏差是指在過渡過程中，被控變量偏離給定值的最大數值。在衰減振蕩過程中，最大偏差就是第一個波的峰值。特別是對于一些有約束條件的系統，如化學反應器的化合物爆炸極限、觸媒燒結溫度極限等，都會對最大偏差的允許值有所限制。超調量也可以用來表征被控變量偏離給定值的程度。(2)衰減比衰減比是衰減程度的指標，它是前后相鄰兩個峰值的比。習慣表示為 n:1，一般 n 取為410之間為宜。( 3 ) 余差當過渡過程終了時，被控變量所達到的新的穩態值與給定值之間的偏差叫做余差，或者說余差就是過渡過程終了時的殘余偏差。有余差的控制過程稱為有差調節，相應的系統稱為有差系統。反之就為無差調節和無差系統。(4) 過渡時間從干擾作用發生的時刻起，直到系統重新建立新的平衡時止，過渡過程所經歷的時間叫過渡時間。一般在穩態值的上下規定一個小范