自動(dòng)控制原理 課件 1.5自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例

1.5自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例

溫度是工業(yè)控制中比較常見(jiàn)的被控量，在冶金、化工、電力工程、造紙、機(jī)械制造和食品加工等諸多生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)各類(lèi)加熱爐的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。圖1-5-1為某工廠(chǎng)加熱爐溫度控制系統(tǒng)示意圖。該加熱爐采用電加熱方式運(yùn)行，電阻絲所產(chǎn)生的熱量與調(diào)壓器電壓的平方成正比，調(diào)壓器電壓的高低由調(diào)壓器滑動(dòng)觸點(diǎn)的位置決定，該觸點(diǎn)由直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。1.5.1加熱爐溫度控制系統(tǒng)加熱爐的實(shí)際溫度經(jīng)過(guò)熱電偶測(cè)量后與給定電壓進(jìn)行比較，由于擾動(dòng)（如電源電壓波動(dòng)或加熱物件增減等）影響，爐溫偏離了給定值，其偏差電壓經(jīng)電壓放大器、功率放大器放大后驅(qū)動(dòng)直流伺服電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)調(diào)壓器滑動(dòng)觸點(diǎn)的移動(dòng)，改變電阻絲的供電電壓，從而達(dá)到控溫的目的。圖1-5-1加熱爐溫度控制系統(tǒng)示意圖

系統(tǒng)中加熱爐是被控對(duì)象，爐溫是被控量，期望的爐溫由給定電位器設(shè)定的電壓表征。整個(gè)控制過(guò)程可用圖1-5-2所示的方框圖表示。圖1-5-2加熱爐溫度控制原理方框圖1.5.2導(dǎo)彈發(fā)射架方位控制系統(tǒng)

導(dǎo)彈發(fā)射架方位控制系統(tǒng)如圖1-5-3所示，圖中電位器P1、P2并聯(lián)后接到同一電源E0的兩端，其滑臂分別與輸入軸和輸出軸相連接，組成方位角的給定元件和測(cè)量反饋元件。輸入軸由手輪操縱，輸出軸則由直流電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速后帶動(dòng)，電動(dòng)機(jī)采用電樞控制的方式工作。圖1-5-3導(dǎo)彈發(fā)射架方位控制系統(tǒng)示意圖

當(dāng)導(dǎo)彈發(fā)射架的方位角與輸入軸方位角一致時(shí)，系統(tǒng)處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)搖動(dòng)手輪使電位器P1的滑臂轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)輸入角θi

的瞬間，由于輸出軸

的轉(zhuǎn)角，于是出現(xiàn)一個(gè)誤差角

，該誤差角通過(guò)電位器P1、P2轉(zhuǎn)換成偏差電壓

，

經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，在驅(qū)動(dòng)導(dǎo)彈發(fā)射架轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，通過(guò)輸出軸帶動(dòng)電位器P2的滑臂轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，直至

時(shí)，偏差電壓

，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。只要

，偏差就會(huì)產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，使得發(fā)射架的方位角始終跟隨輸入角的變化而變化。

整個(gè)控制過(guò)程可用圖1-5-4所示的方框圖表示。圖1-5-4導(dǎo)彈發(fā)射架方位控制原理方框圖1.5.3神舟飛船與天宮一號(hào)交會(huì)對(duì)接控制系統(tǒng)

2011年11月3日1時(shí)36分6秒，神舟八號(hào)和天宮一號(hào)實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)空間交會(huì)對(duì)接，這標(biāo)志著中國(guó)成為繼美國(guó)、俄羅斯之后，世界上第三個(gè)掌握空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)的國(guó)家。該技術(shù)是實(shí)現(xiàn)空間站、航天飛機(jī)、太空平臺(tái)和空間運(yùn)輸系統(tǒng)的空間裝配、回收、補(bǔ)給、維修、航天員交換及營(yíng)救等在軌服務(wù)的先決條件。圖1-5-5神舟飛船與天宮一號(hào)交會(huì)對(duì)接

在神舟飛船與天宮一號(hào)的交會(huì)對(duì)接任務(wù)中，神舟飛船作為追蹤器，天宮一號(hào)作為目標(biāo)器，追蹤器和目標(biāo)器的位置和姿態(tài)信息通過(guò)敏感器測(cè)量后送到控制器（星載計(jì)算機(jī)）中，控制器根據(jù)敏感器輸入的測(cè)量值計(jì)算控制量并輸出至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力和力矩作用于追蹤器和目標(biāo)器，不斷修正兩者之間的偏差，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)接。對(duì)接過(guò)程可用圖1-5-6所示的方框圖表示。圖1-5-6神舟飛船與天宮一號(hào)交會(huì)對(duì)接原理方框圖空間交會(huì)對(duì)接是世界航天領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的最復(fù)雜、最難公關(guān)