自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成

1、11自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成自動(dòng)控制系統(tǒng)是在人工控制的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的。為對(duì)自動(dòng)控制有一 個(gè)更加清晰的了解，下面對(duì)人工操作與自動(dòng)控制作一個(gè)對(duì)比與分析圖1-1所示是一個(gè)液體貯槽，在生產(chǎn)中常 用來(lái)作為一般的中間容器或成品罐。從前一個(gè) 工序出來(lái)的物料連續(xù)不斷地流入槽中，而槽中 的液體又送至下一工序進(jìn)行加工或包裝。當(dāng)流 入量Qi（或流出量Qo）波動(dòng)時(shí)會(huì)引起槽內(nèi)液位的 波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)溢出或抽空。解決這個(gè)問(wèn)題的 最簡(jiǎn)單辦法，是以貯槽液位為操作指標(biāo)，以改 變出口閥門開度為控制手段，如圖1-1所示。 當(dāng)液位上升時(shí)，將出口閥門開度開大，液位上 升越多，閥門開得越大；反之，當(dāng)液位下降時(shí)， 則關(guān)小出口閥門，液位下降

2、越多，閥門關(guān)得越 小。為了使液位上升和下降都有足夠的余地， 選擇玻璃管液位計(jì)指示值中間的某 一點(diǎn)為正常工作時(shí)的液位高度，通過(guò)改變出口閥門開度而使液位保持在這一高度 上,這樣就不會(huì)出貯槽中液位過(guò)高而溢出槽外， 或使貯槽內(nèi)液位抽空而發(fā)生事故 的現(xiàn)象。歸納起來(lái)，操作人員所進(jìn)行的工作有以下三個(gè)方面。 檢測(cè)用眼睛觀察玻璃管液位計(jì)（測(cè)量元件）中液位的高低。 運(yùn)算、命令大腦根據(jù)眼睛所看到的液位高度，與要求的液位值進(jìn)行比較，得出偏差的大小和正負(fù)，然后根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)思考、決策后發(fā)出命令。 執(zhí)行 根據(jù)大腦發(fā)出的命令，通過(guò)手去改變閥門開度，以改變出口流 量Q，從而使液位保持在所需要高度上。眼、腦、手三個(gè)器官，分別

3、擔(dān)負(fù)了檢測(cè)、運(yùn)算/決策和執(zhí)行三個(gè)任務(wù)，來(lái)完 成測(cè)量偏差、操縱閥門以糾正偏差的全過(guò)程。若采用一套自動(dòng)控制裝置來(lái)取代上述人工操作， 就稱為液位自動(dòng)控制。自動(dòng)化裝置和液體貯槽一起，構(gòu)成了如圖1-2所示的自動(dòng)控制系統(tǒng)圖1-2液位自動(dòng)控制下面結(jié)合圖1-2的例子介紹幾個(gè)常 用術(shù)語(yǔ)。 被控對(duì)象需要實(shí)現(xiàn)控制的設(shè)備、機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程稱為被控對(duì)象，簡(jiǎn)稱對(duì)象，如圖1-2中的液體貯槽。 被控變量對(duì)象內(nèi)要求保 持一定數(shù)值（或按某一規(guī)律變化）的 物理量稱為被控變量，如圖1-2中的 液位。被控變量即為對(duì)象的輸出變量。 控制變量（操縱變量）受執(zhí)行器控制，用以使被控變量保持一定數(shù)值的物料或能量稱為控制變量或操縱變 量，如圖1-2

4、所示的出料流量。 干擾（擾動(dòng)）除控制變量以外，作用于對(duì)象并引起被控變量變化的一切因素稱為干擾，如圖1-2中的流入貯槽的液體流量。 設(shè)（給）定值工藝規(guī)定被控變量所要保持的數(shù)值，如圖1-2中的液位高度。偏差偏差本應(yīng)是設(shè)定值與控制變量的實(shí)際值之差，但能獲取的信息是被控變量的測(cè)量值而非實(shí)際值，因此，在控制系統(tǒng)中通常把設(shè)定值與測(cè)量值之 差定義為偏差。圖1-2所示的液位自動(dòng)控制系統(tǒng)可用圖1-3的方塊圖來(lái)表示。每個(gè)方塊表示 組成系統(tǒng)的一個(gè)環(huán)節(jié)，兩個(gè)方塊之間用一條帶箭頭的線條表示其相互間的信號(hào)聯(lián) 系，箭頭表示進(jìn)入還是離開這個(gè)方塊，線上的字母表示相互間的作用信號(hào)。:比較機(jī)構(gòu)丨被控變量設(shè)定值廠、偏差液位4執(zhí)行器n被控對(duì)象（液位）.r(t)+1eA控制器（控制閥）（液位貯槽）z(t)y（t）測(cè)量值液位測(cè)量、變送裝置圖1-3自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖由圖1-3可見，圖1-2所示的液位自動(dòng)控制系統(tǒng)由比較機(jī)構(gòu)、 控制器、執(zhí)行 器、被控對(duì)象及測(cè)量/變送環(huán)節(jié)四部分組成。事實(shí)上，圖1-3所示的結(jié)構(gòu)也就是 一個(gè)典型的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的基本組成?？刂葡到y(tǒng)各部分的功能如下。 檢測(cè)與變送環(huán)節(jié)它測(cè)量被控變量z（t），并將被控變量轉(zhuǎn)換為特定的信號(hào)y（t）。 比較機(jī)構(gòu)及控制器它接受來(lái)自于變送器的信號(hào)，與設(shè)定值進(jìn)行比較得出偏差e（t）=r（t）-y（t），并根據(jù)一定的規(guī)律