控制系统的方块图

控制系统的方块图
控制系统的方块图

控制系统的方块图

为了能清楚地说明控制系统各元件间的作用关系或信号传递关系,可用方块团来描述系统。所谓方块图,就是用若干方块表示系统中的每一个元件,按系统中各信号作用的顺序,用信号线(带有箭头的直线)将方块连接起来的图形。图中,系统的物理量(即信号),如电流、电压、温度、压力、位移、速度等,标注在信号线上。每个方块的输入,即为输入至该元件的作用量;方块的输出,则为该元件受到输入作用后的响应。使用方块图不仅有助于分析控制系统的工作原理,也便于建立控制系统的数学模型。例如,根据图自动恒温控制系统的工作原理,可以绘制其方块图如图所示。图中,符号“O”表示比较元件或比较器(也可用符号“@”表示),它将温度测量装置测量出的实际温度与给定温度进行比较,比较结果即为误差信号。其中,“一”号或“十”号表示信号极性,即信号在此进行减法或加法运算。图1中比较元件的输出即为实际温度与给定温度的差值,它既是系统的偏差(或误差)信号,也是温度控制器的输入员。cjmc%ddz

1.3 自动控制系统的基本控制方式自动控制系统的组成千差万别,所完成的控制任务也不尽相同,但基本的控制方式是开环控制是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程开环控制方式组成的系统称为开环控制系统,其方块图如图1.5所示。

图1.6

所示为直流电动机开环调速系统原理团。电位器输出电压Mr经触发装置和晶间管整流器构成的晶闸管整流装置转换并放大为宽度可调的直流电压M2,作为直流电动机的电相电压,电动机带动负载以转速M旋转。改变yr,即改变x8,从而改变了转速n。

图1.6中,输入量为给定电压ol,被控对象为负载,输出量为直流电动机转速n。显见,电动机转速M由电位器控制,不同的电位器位置即给定电压9f,就有相应的电动机转速M与之对应*而转速n对电位器的控制作用(给定电压yr)没有影响。但是,当晶闸管整流装置的特性发生变化或负载力矩发生变化时(相当于系统受到扰动),即使电位器位置不变,即电压Mf不变,电动机的转速M也将变化。根据以上分析,可绘制图1.6所示宜流电动机开环调速系统方块图如图1.7所示。

开环控制系统具有如下特点: (1)作用信号由输入量到输出量单方向传递,输出量对控制作用没有影响; (2)没有测量元件,系统必须精确地校准,对于输出可能出现的偏差没有修正能力,故控制精度NXP代理商较低; (3)出现干扰时有可能不能完成既定的工作; (4)系统不存在稳定性问题。由于开环控制系统结构简单、调整方便、成本较低,因此被广泛应用在精度要求不高或扰动影响较小的场合。常见的开环控制系统实例有:自动售货机、洗衣机、产品自动生产线、数控车床等。闭环控制是指控制装置与被控对象之间既有倾向作用又有反向联系的控制过程,也称为反

馈控制。由这种控制方式组成的系统称为闭环控制系统。其方块图如图1.8所示。

将图1.8与因1.5比较可知,闭环控制系统在开环控制系统的基础上增加了测量元件,它将输出量检测出来,经过物理量的转换,再回送至输入端,与给定值(即输入量)进行比较,其差值即为偏差(或误差)信号,它是控制装置的输入量。显见,系统中的作用信号按闭环传递时,系统的输出量对控制作用有直接影响,即系统有负反馈。反馈是指取出输出量回送到输入端,并与输人量比较产生偏差〔或误差)的过程。回送到输入端的信号称为反馈信号。若反馈信号与输入信号极性相反,即两者相减,使产生的偏差越来越小,则此反馈称为负反馈(见图1.8);反之,则称为正反馈。

在图1.6所示直流ATMEL代理电动机开环调速系统中,增加直流测速发电机和放大器,就构成直流电动机闭环调速系统,如图1.9所示。团中,直流测速发电机测量出电动机转速n,并转换成与n成正比的反馈电压Mt,再与给定电压Hr比较,产生偏差信号f=AM=Mr—Ml。AM分别经过放大器放大以及晶闸管整流装置整流后,得到控制电压MI,它施加于电动机电抠两端,使电动机按预定转速带动负载转动。图1.10所示为直流电动机闭环调速系统的方块图。

假设图1。9所示系统在与给定电压Mf相对应的转速M状态下运行。一旦系统受到扰动作用,如负载力矩增大或减小,而引起转速n下降或增加,即偏离给定值时,系

统会自动地产生一个调整过程,使转速恢复到给定值。例如,当负载力矩减小导致转

速M增加时,上述调整过程如下:

由上可知,闭环控制系统具有如下特点:

(1)通过测量元件(即反馈AT89C2051元件)对输出量进行检测,即输出量对控制

作用有直接影响;

(2)应用负反馈减小输出量的实际值与给定值之问的偏差,以使系统的输出量趋于给定值;

(3)当出现扰动时,可减弱其对系统的影响;

(4)系统存在稳定性向题。闭环控制也称为反馈控制,且周于偏差控制。因此,反馈控制就是指采用负TI代理反馈并利用偏差进行控制的过程。而反馈控制的原理为:按负反馈组成闭环系统,利用偏差减小或消除偏差。自动控制理论主要研究闭环控制系统,因此,它所涉及的自动控制系统通常都是指闭环控制系统,亦即反馈控制系统。

复合控制

将开环控制与闭环控制相结合的控制方式称为复合控制。这种控制方式是在闭环控制

的基础上,再附加一个按输入补偿或按扰动补偿的开环控制,该控制一般由按输入补

偿的补偿元件(即校正元件ATMEL代理商)或按扰动补偿的补偿元件组成。由复合控制方式构成的系统称为复合控制系统,如图1.11(a)和(b)所示。

控制系统的方块图

控制系统的方块图 为了能清楚地说明控制系统各元件间的作用关系或信号传递关系,可用方块团来描述系统。所谓方块图,就是用若干方块表示系统中的每一个元件,按系统中各信号作用的顺序,用信号线(带有箭头的直线)将方块连接起来的图形。图中,系统的物理量(即信号),如电流、电压、温度、压力、位移、速度等,标注在信号线上。每个方块的输入,即为输入至该元件的作用量;方块的输出,则为该元件受到输入作用后的响应。使用方块图不仅有助于分析控制系统的工作原理,也便于建立控制系统的数学模型。例如,根据图自动恒温控制系统的工作原理,可以绘制其方块图如图所示。图中,符号“O”表示比较元件或比较器(也可用符号“@”表示),它将温度测量装置测量出的实际温度与给定温度进行比较,比较结果即为误差信号。其中,“一”号或“十”号表示信号极性,即信号在此进行减法或加法运算。图1中比较元件的输出即为实际温度与给定温度的差值,它既是系统的偏差(或误差)信号,也是温度控制器的输入员。cjmc%ddz 1.3 自动控制系统的基本控制方式自动控制系统的组成千差万别,所完成的控制任务也不尽相同,但基本的控制方式是开环控制是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程开环控制方式组成的系统称为开环控制系统,其方块图如图1.5所示。 图1.6

所示为直流电动机开环调速系统原理团。电位器输出电压Mr经触发装置和晶间管整流器构成的晶闸管整流装置转换并放大为宽度可调的直流电压M2,作为直流电动机的电相电压,电动机带动负载以转速M旋转。改变yr,即改变x8,从而改变了转速n。 图1.6中,输入量为给定电压ol,被控对象为负载,输出量为直流电动机转速n。显见,电动机转速M由电位器控制,不同的电位器位置即给定电压9f,就有相应的电动机转速M与之对应*而转速n对电位器的控制作用(给定电压yr)没有影响。但是,当晶闸管整流装置的特性发生变化或负载力矩发生变化时(相当于系统受到扰动),即使电位器位置不变,即电压Mf不变,电动机的转速M也将变化。根据以上分析,可绘制图1.6所示宜流电动机开环调速系统方块图如图1.7所示。 开环控制系统具有如下特点: (1)作用信号由输入量到输出量单方向传递,输出量对控制作用没有影响; (2)没有测量元件,系统必须精确地校准,对于输出可能出现的偏差没有修正能力,故控制精度NXP代理商较低; (3)出现干扰时有可能不能完成既定的工作; (4)系统不存在稳定性问题。由于开环控制系统结构简单、调整方便、成本较低,因此被广泛应用在精度要求不高或扰动影响较小的场合。常见的开环控制系统实例有:自动售货机、洗衣机、产品自动生产线、数控车床等。闭环控制是指控制装置与被控对象之间既有倾向作用又有反向联系的控制过程,也称为反

自动控制系统的组成

1.1 自动控制系统的组成 自动控制系统是在人工控制的基础上产生和发展起来的。为对自动控制有一个更加清晰的了解,下面对人工操作与自动控制作一个对比与分析。 图1-1所示是一个液体贮槽,在生产中常 用来作为一般的中间容器或成品罐。从前一个 工序出来的物料连续不断地流入槽中,而槽中 的液体又送至下一工序进行加工或包装。当流 入量Q i(或流出量Q0) 波动,严重时会溢出或抽空。解决这个问题的 最简单办法,是以贮槽液位为操作指标,以改 变出口阀门开度为控制手段,如图1-1所示。 当液位上升时,将出口阀门开度开大,液位上 则关小出口阀门,液位下降越多,阀门关得越 小。为了使液位上升和下降都有足够的余地,选择玻璃管液位计指示值中间的某一点为正常工作时的液位高度,通过改变出口阀门开度而使液位保持在这一高度上,这样就不会出贮槽中液位过高而溢出槽外,或使贮槽内液位抽空而发生事故的现象。归纳起来,操作人员所进行的工作有以下三个方面。 ①检测用眼睛观察玻璃管液位计(测量元件)中液位的高低。 ②运算、命令大脑根据眼睛所看到的液位高度,与要求的液位值进行比较,得出偏差的大小和正负,然后根据操作经验,经思考、决策后发出命令。 ③执行根据大脑发出的命令,通过手去改变阀门开度,以改变出口流量Q0,从而使液位保持在所需要高度上。 眼、脑、手三个器官,分别担负了检测、运算/决策和执行三个任务,来完成测量偏差、操纵阀门以纠正偏差的全过程。 若采用一套自动控制装置来取代上述人工操作,就称为液位自动控制。自动 下面结合图1-2的例子介绍几个常 用术语。 ①被控对象需要实现控制的 简称对象,如图1-2中的液体贮槽。 ②被控变量对象内要求保

开环控制系统与闭环控制系统方框图几例

开环控制系统与闭环控制系统方框图几例(仅供参考) 1.普通机械式电饭煲简单的工作过程如下:接通电源,拨动杠杆按钮,给出做饭指令,磁钢吸合,拉住与之相连的杠杆,杠杆拨动微动开关,微动开关在杠杆的按压下接通加热回路,磁钢铝壳帽与锅底接触,开始加热。当饭熟时(不再有水的沸腾),锅底温度升高,磁钢温度达到150℃时失去磁性,在弹簧力作用下,杠杆下移,微动开关恢复常态,结束加热状态。此时电源仍是接通状态,由于双金属片温控器的作用,电饭煲进入保温状态(70度以下),这就是电饭煲接通电源后即使不按键也能得到温水的原因。但不按下杠杆按键则煮不熟饭。 由上面的工作过程可知,普通电饭煲虽然简单,但其控制过程还是比较复杂的。其工作流程为:给出“做饭”指令——进入加热状态——判断是否达到150度,没有达到,继续加热,如果达到,则进入保温状态。从这个流程知道,电饭煲的控制,从总体上说,仍是一个开环控制。因为,输入一个“做饭”指令,输出的就是“做饭”状态。如果输入的是“温水”指令,则输出的状态就是“温水”状态。即输入量和输出量是一一对应的。但是,其局部环节还有反馈。其参考方块图如下: 3.宾馆、酒店的“自动叫醒服务系统”是一个开环控制系统。 参考框图如下: 4.家用缝纫机的缝纫速度控制系统

缝纫机“转速控制系统”的控制对象应该是“缝纫机”不应该是“机针”。对缝纫机来说,还有其它控制系统,如“针距控制系统”、“倒车控制系统”等,这些系统的控制对象都是缝纫机。参考框图如下: 注:有些学生会认为这个控制系统是一个闭环控制系统,理由是人可以不断调整缝纫的转速。其实这种理解是错误的。它不是闭环的原因是:第一,它输入的转速不是恒定的,没法与输出转速进行比较。第二,“人”作为操作者,对控制系统施加控制指令的行为,不能视为“人作为某个环节参与了控制系统”。 5.走道路灯的声光控制系统 声光自动控制白炽灯开关的基本工作原理如下:白天或夜晚光线较亮时,光控部分将开关自动关断,声控部分不起作用。当光线较暗时,光控部分将开关自动打开,负载电路的通断受控于声控部分。电路是否接通,取决于声音信号强度。当声强达到一定程度时,电路自动接通,点亮白炽灯,并开始延时,延时时间到,开关自动关断,等待下一次声音信号触发。这样,通过对环境声光信号的检测与处理,完成电路通断的自动开关控制。其声控部分的参考框图如下: 6.交通路口红绿灯自动控制(根据车流量大小改变红绿灯时间)系统 目前所用的交通路口的红绿灯控制系统一般都是按给定的时序来控制的,因此应该是开环控制系统,而不是闭环。对车流量因素的考虑,是在调查统计的基础上在设计给定时序时体现的。其参考框图如下: 当然有一点在注意,红绿灯的时间并不能完全靠车流量的多少来控制。对单个交叉口而言,当交通需求较小时,信号周期则应短一些,但一般不能少15秒,以免某一方向的绿灯时间小于15秒使车辆来不及通过路口影响交通安全;当交通需求较大时,信号周期则应长一些,但一般不能超过120秒,否则某一方向的红灯时间将超过60秒,驾驶员心理上不能忍受。当交通需求很小时,一般按最

自动控制理论系统框图.docx

1、图 1 是一个液位控制系统原理图。自动控制器通过比较实际液位与希望液位来调整气动 阀门的开度,对误差进行修正,从而达到保持液位不变的目的。 (1)画出系统的控制方框图(方框内可用文字说明),并指出什么是输入量,什么是输出量。 (2)试画出相应的人工操纵液位控制系统方块图。 气动阀门 注入 H 控制器 (比较、放大) 浮子 Q2 流出图1 解: (1)系统控制方框图如图 1 所示。 控制器注入 希望液位实际液位 放大元件气动阀门水箱 浮子 图1 如图所示,输入量:希望液位;输出量:实际液位。 (2)相应的人工操纵液位控制系统方块图如图 2 所示。

希望液位脑实际液位 肌肉、手阀门水箱 眼睛 图2 2、图 2是恒温箱的温度自动控制系统。 要求:( 1)指出系统的被控对象、被控量以及各部件的作用,画出系统的方框图; (2)当恒温箱的温度变化时,试述系统的调节过程; (3)指出系统属于哪种类型? 减速器 电机 调压器 图 2温度控制系统 解:( 1)被控对象:恒温箱;被控量:温度; 电阻丝:加热;热电偶:测温;电位器:比较; 电压放大、功率放大:误差信号放大; 电机、减速器、调压器:执行部件。

(2)设给定温度T0, 当 T>T0时, e<0, 电机反转,调压器给出电压下降,恒温箱温度T下降 ;反之,当 T0, 电机正转,调压器给出电压上升,恒温箱温度T上升。 (3)系统属于恒值控制系统。 3、图 3 是仓库大门自动控制系统原理图。 (1)说明系统自动控制大门开闭的工作原理; (2)画出系统方框图。 u 放大器 伺服绞 电动机盘 开门 开关 门 关门开关 图 3仓库大门自动控制系统原理图 、解:(1)工作原理:当合上开门开关时,电位器桥式测量电路产生一个偏差电压信号。此 偏差电压经放大后,驱动伺服电动机带动绞盘转动,使大门向上提起。与此同时,与大门连在一起的电位器电刷上移,使桥式测量电路重新达到平衡,电动机停止转动,开门开关自动断开。反之,当合上关门开关时,伺服电动机反向转动,带动绞盘转动使大门关闭,从而实现远距离自动控制大门开启的要求。

常见开环控制系统方框图

常见开环控制系统方框图 开环控制系统:控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响。 开环控制系统特征:系统的输出量仅受输入量控制,输入,量到输出量之间的信号是单向传递。 开环控制系统的方框图: 输入量——控制系统的给定量; 输出量——控制系统所要控制的量; 控制器——对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件; 执行器——直接对被控对象进行控制的装置或元件; 被控对象——控制系统所要控制的装置或生产过程。 控制量——执行器的输出信号,一般是影响被控量变化的因素;(输出量≠控制量,输出量=被控量) 1.自动门的控制系统 自动门工作过程: (1)当有人到达门前某一距离时,传感器感知,并发出“有人”的信号 (2)控制器接到传感器传来的信号后,经变换放大后传给电动机(这里的电动机叫做执行器,也称为驱动器); (3 )电动机根据传来的开门信号转动,门被打开(这里的门叫做被控制对象,也称为控制对 输入量 控制器 执行器 被控对象 输出量 (被控量) 控制量

象,简称对象) (4)控制器保持开门信号延迟后,自动发出关门信号,电动机反转,门重新关闭。自动门控制系统的方框图: 2.水泵抽水控制系统: 3.家用窗帘自动控制系统 人体 热辐射信号控制 电路 电机自动门 门的开 或关 转动 输入量 控制器执行器被控对象 输出量 控制量 输入量(接通电源) 控制器 (控制电路) 执行器 (水泵) 被控对象 (水管) 输出量 (水管排出水) 水流量

4.楼道自动声控灯装置 5.游泳池定时注水控制系统 6.十字路口的红绿灯定时控制系统 (输入量) 天亮或暗的光信号 控制器 (控制电路) 执行器 (电动机) 被控对象 (窗帘) 输出量 (窗帘开或闭) 控制量(转动) 输入量 (有无声光信号) 控制器 (控制电路) 执行器 (触点延迟开关) 被控对象 (楼道灯) 输出量 (灯亮或灭)控制量(电流) 输入量 (设定注水的时间) 控制器 (定时器) 执行器 (进水门阀) 被控对象 (游泳池) 输出量 (游泳池的水位) 控制量(水流量)

开环控制系统与闭环控制系统的区别及相关

开环控制系统与闭环控制系统的区别及相关的实例 开环控制系统:不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统 举例:打开灯的开关——按下开关后的一瞬间,控制活动已经结束,灯是否亮起以对按开关的这个活动没有影响; 闭环控制系统:可以将控制的结果反馈回来与希望值比较,并根据它们的误差调整控制作用的系统 举例:调节水龙头——首先在头脑中对水流有一个期望的流量,水龙头打开后由眼睛观察现有的流量大小与期望值进行比较,并不断的用手进行调节形成一个反馈闭环控制;骑自行车——同理不断的修正行进的方向与速度形成闭环控制 开环闭环的区别:1、有无反馈;2、是否对当前控制起作用。开环控制一般是在瞬间就完成的控制活动,闭环控制一定会持续一定的时间,可以借此判断。 手动控制系统:必须在人的直接干预下才能完成控制任务的系统 自动控制系统:不需要有人干预就可按照期望规律或预定程序运行的控制系统 判断:骑自行车——人工闭环系统,导弹——自动闭环系统,人打开灯——人工开环系统,自动门、自动路灯——自动开环系统 开环控制系统方框图19例 开环控制系统的方框图: 1、水泵抽水控制系统 2、家用窗帘自动控制系统 3、宾馆自动门控制系统 控制量 控制量 控制量

4、楼道自动声控灯装置 5、游泳池定时注水控制系统 6、十字路口的红绿灯定时控制系统 8、自动升旗控制系统 9、宾馆火灾自动报警系统 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量

10、宾馆自动叫醒服务系统 11、活动猴控制系统 13、家用缝纫机缝纫速度控制系统 14、普通电风扇控制系统 15、普通全自动洗衣机控制系统 16、手电筒控制装置 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量 控制量

经典的闭环控制系统方框图12例

经典的闭环控制系统方框图12例 闭环电子控制系统:由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统,又称反馈控制系统。 基于反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理,就是根据系统输出变化的信息来进行控制,即通过比较系统行为(输出)与期望行为之间的偏差,并消除偏差以获得预期的系统性能。 闭环电子控制系统必须符合两个条件: (一)它的核心是电子技术; (二)有反馈。反方把人划入控制系统,这个控制系统的核心就不单单是电子技术,故不能称为闭环电子控制系统。但因为存在反馈,可称为闭环控制系统。 同开环控制系统相比,闭环控制具有一系列优点。在反馈控制系统中,不管出于什么原因(外部扰动或系统内部变化),只要被控制量偏离规定值,就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此,它具有抑制干扰的能力,对元件特性变化不敏感,并能改善系统的响应特性。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性,而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。为提高控制精度,在扰动变量可以测量时,也常同时采用按扰动的控制(即前馈控制)作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。 闭环控制系统框图 给定量

一、家用压力锅工作原理 二、投篮 三、供水水箱的水位自动控制系统 给定量 被控量 给定量

四、加热炉的温度自动控制系统 五、抽水马桶的自动控制系统 六、花房温度控制系统 被控量 给定量 被控量 给定量 被控量 给定量

七、夏天房间温度控制系统 八、家用电饭锅保温控制系统 九、家用电冰箱温度控制系统 给定量 被控量 房内实给定量 被控量 控制量 给定量 被控量 控制量

十、宾馆使用多台热水器串联电辅助加热自动控制系统 十一、粮库温、湿度自动控制系统 十二、自动保温电热水壶控制系统 被控量 给定量 被控量 冰箱实 给定量 被控量 粮库内 给定量(设定控制量

自动控制原理_第一章课后习题解答

第一章 1.1 图1.18是液位自动控制系统原理示意图。在任意情况下,希望液面高度试说明系 统工作原理并画出系统方块图。 解:系统的控制任务是保持液面高度不变。水箱是被控对象,水箱液位是被控变量。电位器 用来设置期望液位高度c* (通常点位器的上下位移来实现)。 当电位器电刷位于中点位置时,电动机不动,控制阀门有一定的开度,使水箱的流入水 量与流出水量相等,从而使液面保持在希望高度c*上。一旦流出水量发生变化(相当于扰动),例如当流出水量减小时,液面升高,浮子位置也相应升高,通过杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移,从而给电动机提供一定的控制电压,驱动电动机通过减速器减小阀门开度,使进入水箱的液体流量减少。这时,水箱液位下降?浮子位置相应下降,直到电位器电刷回到中点位置为止,系统重新处于平衡状态,液位恢复给定高度。反之,当流出水量在平衡状态基础上增大时,水箱液位下降,系统会自动增大阀门开度,加大流入水量,使液位升到给定 高度c*。 系统方框图如图解1.4.1所示。 图S 1-4.1液位自动控制垂统方框图 c维持不变 ,

1.2恒温箱的温度自动控制系统如图 1.19所示。 (1) 画出系统的方框图; (2) 简述保持恒温箱温度恒定的工作原理 ; (3) 指出该控制系统的被控对象和被控变量分别是什么。 图1.19恒温箱的温度自动控制系统 解:恒温箱采用电加热的方式运行, 电阻丝产生的热量与调压器电压平方成正比, 电压增 高,炉温就上升。调压器电压由其滑动触点位置所控制, 滑臂则由伺服电动机驱动?炉子的 实际温度用热电偶测量, 输出电压作为反馈电压与给定电压进行比较, 得出的偏差电压经放 大器放大后,驱动电动机经减速器调节调压器的电压。 在正常情况下,炉温等于期望温度 T ,热电偶的输出电压等于给定电压。 此时偏差为零, 电动机不动,调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上。 这时,炉子散失的热量正好等于 从电阻丝获取的热量,形成稳定的热平衡状态,温度保持恒定。 当炉温由于某种原因突然下降 (例如炉门打开造成热量流失 )时,热电偶输出电压下降, 与给定电压比较后出现正偏差, 经放大器放大后,驱动电动机使调压器电压升高, 炉温回升, 直至温度值等于期望值为止。当炉温受扰动后高于希望温度时, 调节的过程正好相反。最终 达到稳定时,系统温度可以保持在要求的温度值上。 系统中,加热炉是被控对象,炉温是被控变量,给定量是给定电位器设定的电压 (表征 炉温的希望值)。给定电位计是给定元件,放大器完成放大元件的功能,电动机、减速器和 调压器组 成执行机构,热电偶是测量元件。 系统方框如图解1.4.5所示。 1.3 解:当负载(与接收自整角机 TR 的转子固联)的角位置 亠与发送机Tx 转子的输入角位置 6 一致时,系统处于相对豫止状态,自整角机输出电压 (即偏差电压)为0,放大器输出为 0, 电动机不动,系统保持在平衡状态。当 R 改变时,亠与二i 失谐,自整角接收机输出与失谐 给定电压 图解1.4.5恒温箱温度控制系统框图

常见开环控制系统方框图

常见开环控制系统方框图:控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影 响。开环控制系统系统的输出量仅受输入量控制,输入,量到输出量之间的信号是单向传开环控制系统特征:递。开环控制系统的方框图:控制量输入量 输出量控制器执行 器被控对象(给定量)(被控量) 输入量——控制系统的给定量;输出量——控制系统所要控制的量;控制器——对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件;执行器——直接对被控对象进行控制的装置或元件;被控对象——控制系统所要控制的装置或生产过程。输出量=(输出量≠控制量,控制量——执行器的输出信号,一般是影响被控量变化的因素;被控量) 1.自动门的控制系统 自动门工作过程:)当有人到达门前某一距离时,传感器感知,并发出“有人”的信号(1(这里的电动机叫做执行器,经变换放大后传给电动机(2)控制器接到传感器传来的信号后,;也称为驱动器))电动机根据传来的开门信号转动,门被打开(这里的门叫做被控制对象,也称为控制对3(象,简称对象))控制器保持开门信号延迟后,自动发出关门信号,电动机反转,门重新关闭。(4 自动门控制系统的方框图: 控制量 转动控制人体门的开电机自动门电路热辐射信号或关 输出量被控对象输入量执行器控制器 2.水泵抽水控制系统: 水流量 控制器执行器输入量输出量被控对象 (控制电路)(水泵)(接通电源)(水管排出水)(水管) 3.家用窗帘自动控制系统

4.楼道自动声控灯装置 6.十字路口的红绿灯定时控制系统 7.公园音乐喷泉自动控制系统

8.自动升旗控制系统 9.宾馆火灾自动报警系统 10.宾馆自动叫醒服务系统 公共汽车车门开关控制系统11.

自动控制理论系统框图

1、图1是一个液位控制系统原理图。自动控制器通过比较实际液位与希望液位来调整气动阀门的开度,对误差进行修正,从而达到保持液位不变的目的。 (1)画出系统的控制方框图(方框内可用文字说明),并指出什么是输入量,什么是输出量。 (2)试画出相应的人工操纵液位控制系统方块图。 解: (1)系统控制方框图如图1所示。 如图所示,输入量:希望液位;输出量:实际液位。 (2)相应的人工操纵液位控制系统方块图如图2所示。

希望液位实际液位 肌肉、手阀门水箱 眼睛 图2 脑 2、图2是恒温箱的温度自动控制系统。 要求:(1)指出系统的被控对象、被控量以及各部件的作用,画出系统的方框图; (2)当恒温箱的温度变化时,试述系统的调节过程; (3)指出系统属于哪种类型 图2 温度控制系统解:(1)被控对象:恒温箱;被控量:温度; 电阻丝:加热;热电偶:测温;电位器:比较;电压放大、功率放大:误差信号放大; 电机、减速器、调压器:执行部件。电机 减速器 调压器

(2)设给定温度T0,当T>T0时,e<0,电机反转,调压器给出电压下降,恒温箱温度T 下降;反之,当T0,电机正转,调压器给出电压上升,恒温箱温度T 上升。 (3)系统属于恒值控制系统。 3、 图3是仓库大门自动控制系统原理图。 (1) 说明系统自动控制大门开闭的工作原理; (2) 画出系统方框图。 图3放大器 伺服电动机 绞盘 关门开关 开门开关 门 u 仓库大门自动控制系统原理图 、解:(1)工作原理:当合上开门开关时,电位器桥式测量电路产生一个偏差电压信号。此偏差电压经放大后,驱动伺服电动机带动绞盘转动,使大门向上提起。与此同时,与大门连在一起的电位器电刷上移,使桥式测量电路重新达到平衡,电动机停止转动,开门开关自动断开。反之,当合上关门开关时,伺服电动机反向转动,带动绞盘转动使大门关闭,从而实现远距离自动控制大门开启的要求。 (2)仓库大门自动控制系统原理方框图:

开环控制系统的工作过程和方式[一]

4.2 .1 《开环控制系统的工作过程与方式》教学设计 【整体设计说明】 (一)本节在单元中的地位 本课教学内容为苏教版《技术与设计2》第四单元“控制与设计”的第二节“控制系统的工作过程与方式”的第1课时。从总体上看,“控制与设计”这个单元按照控制的手段——控制系统——控制系统的设计这样的思路来组织教材内容。上节课让学生对控制手段和控制应用有所了解,下节课要让学生进一步学习闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程,因此,本课教学非常关键,是承上启下的核心内容。 (二)学生学情分析 学生对“控制”一词并不陌生,经常提到控制温度、控制时间、控制音量、控制亮度、控制电流等。在生活、学习中,学生对控制形成了或多或少的感性认识,这些认识仅限于表面现象,对控制系统的组成和工作过程并没有进行过深入思考和研究。但学生毕竟也经常进行控制操作,对控制有一些体会,在物理等学科中学习了电子、传感器基础知识,具有观察和使用简单控制系统的生活体验,这些知识和经验在教学中为学生寻找教材以外的案例提供了条件,为学生配合教师教学提供了可能。 (三)本节整体教学思路 开环控制系统的基本组成与工作过程对后面的闭环控制和控制方案的设计至关重要,所以这节的教学一定要落实到位,使学生真正吃透和理解。要达到这样的效果,教师必须引导学生对典型实例详细分析,使学生对实例中的控制过程和原理有一个清晰的认识,然后再引导学生从中抽取出控制系统的基本组成:传感器、控制器、执行器、被控对象,各个组成部分的功能和作用学生自然也明白了。 对于控制系统的基本组成的作用,学生一般不难理解,但对于它们的工作原理,学生可能会存在许多问题,也极有可能在课堂教学中提出这些疑问。对于疑问的学生,教师要给予表扬和鼓励,这是学生技术素养提高的一个具体表现,培养学生的质疑的教学的一个重要方面。教师要不失时机地进行正确引导,同时在备课过程中应注意相关内容的学习和准备。 在“技术与设计1”中曾提出“技术是综合知识的结晶”。笔者认为在本节内容的教学中可以予以回溯,因为作为控制系统的基本组成涉及的学科比较多,单就传感器来讲,就可能涉及光、声音、射线、压力、温度、化学成分等,回扣这一内容一是可以加深学生对“技术需要综合知识”的进一步理解,二是可以激发学生学习其他学科知识的积极性,强化通用技术课程和其他领域课程的联系。 本节课教学应当避免“纸上谈兵”。教师可以利用学校现有的实验器材、教学设施资源,或通过自制或改制教具,尽量创造条件,利用实物展开教学。比如:声控自动门、游泳池注水系统等。利用这些必能起到事半功倍的效果。

自动控制原理作业答案

红色为重点(2016年考题) 第一章 1-2 仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理,并画出系统方框图。 解当合上开门开关时,电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压,偏差电压经放大器放大后,驱动伺服电动机带动绞盘转动,将大门向上提起。与此同时,和大门连在一起的电刷也向上移动,直到桥式测量电路达到平衡,电动机停止转动,大门达到开启位置。反之,当合上关门开关时,电动机反转带动绞盘使大门关闭,从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如下图所示。 1-4 题1-4图为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热,从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方块图,并说明为了保持热水温度为期望值,系统是如何工作的?系统的被控对象和控制装置各是什么? 解工作原理:温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温,并在温度控制器中与给定温度相比较,若低于给定温度,其偏差值使蒸汽阀门开大,进入热交换器的蒸汽量加大,热水温度升高,直至偏差为零。如果由于某种原因,冷水流量加大,则流量值由流量计测得,通过温度控制器,开大阀门,使蒸汽量增加,提前进行控制,实现按冷水流量进行顺馈补偿,保证热交换器出口的水温不发生大的波动。 其中,热交换器是被控对象,实际热水温度为被控量,给定量(希望温度)在控制器中设定;冷水流量是干扰量。 系统方块图如下图所示。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。 1-5图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理,指出被控对象、被控量及各部件的作用,画出系统方框图。 解加热炉采用电加热方式运行,加热器所产生的热量与调压器电压Uc的平方成正比,Uc增高,炉温就上升,Uc 的高低由调压器滑动触点的位置所控制,该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量,输出电压Uf。Uf作为系统的反馈电压与给定电压Ur进行比较,得出偏差电压Ue,经电压放大器、功率放大器放大成au后,作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下,炉温等于某个期望值T°C,热电偶的输出电压Uf正好等于给定电压Ur。此时,Ue=Ur-Uf=0,故U1=Ua=0,可逆电动机不转动,调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上,使Uc保持一定的数值。这时,炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量,形成稳定的热平衡状态,温度保持恒定。 当炉膛温度T°C由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失),则出现以下的控制过程,控制的结果是使炉膛温度回升,直至T°C的实际值等于期望值为止。

控制系统的工作过程及方式

控制系统的工作过程与方式 一、教学目标 1.通过案例分析,归纳控制系统的基本特征; 2.了解开环控制和闭环控制的特点; 3.分析典型案例,熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程 4.学会用框图来归纳控制系统实例的基本特征,逐步形成理解和分析简单开环和闭环控制系统的一般方法 二、教学内容分析 本节是“控制与设计”第二节的内容,其内容包括“控制系统”、“开环控制系统与闭环控制系统的组成及其工作过程”是学生在学习控制在我们的生活和生产中的应用后,进一步学习有关控制系统的组成、工作方式以及两种重要的控制系统:开环控制和闭环控制,并熟悉它们工作原理和作用。 生活中不乏简单控制系统的应用,人们对此往往象看待日出日落一类自然景色般的习以为常。本部分内容的学习,正是要引导学生,从技术的角度、用控制的思维看周围的存在,分析其道理,理解其基本的组成和工作过程。 本课教学内容,从学生生活经验出发,从实例分析入手,归纳出对控制系统的一般认识,以及根据控制系统方式分类的开环控制系统和闭环控制系统两类,并侧重对开环控制系统的工作过程、方框图、重要参数进行分析。本课要解决的重点是:开环控制系统的工作过程分析,用方框图描述开环控制系统的工作过程。 三、学习者分析 学生在前面的学习中已经学习和分析了控制在生活生产中的应用,获得了有关控制及其应用的初步感性认识和体验,但是对控制的基本工作方式和工作机理还缺乏了解,他们对进一步了解控制系统的知识是有探究的欲望的。结合前面的应用案例分析,进一步分析案例中控制是如何工作的,以及有怎样的工作方式,是学生学习的最近发展区。 四、教学策略: 1. 教法: 本章的教学结合具体的教学内容和目标我们采用“案例情景—机理分析—总结归纳-认识提升”的模式展开。在教学中把知识点的教与学置于具体的案例情景当中,通过丰富而贴近生活的案例使学生从生活体验到理性分析的思维升华过程。同时关注学生能否用不同的语言表达、交流自己的体验和想法。通过富有吸引力的现实生活中的问题,使学生回想和体会控制系统的工作过程,激发学生的好奇心和主动学习的欲望。让学生本着“回想—分析—联想—猜想”的思维过程,对教学内容进行步步展开,使学生亲历自主探索和思维升华的过程。 2. 学法: 鼓励学生自主探究和合作交流,引导学生自主观察、总结,在与他人的交流中丰富自己的思维方式,获得不同的体验和不同的发展。注意引导学生体会控制系统的工作过程和方式,特别是引导学生会学用系统框图来抽象概括控制系统、帮助分析和理解控制系统的组成及其工作过程的方法 五、教学资源准备 多媒体设备、相关图片资料、技术试验工具、材料等

自动控制理论系统框图

(1)画出系统的控制方框图(方框内可用文字说明),并指出什么是输入量,什么是输出量。 (2)试画出相应的人工操纵液位控制系统方块图。 解: (1)系统控制方框图如图1所示。 如图所示,输入量:希望液位;输出量:实际液位。 (2)相应的人工操纵液位控制系统方块图如图2所示。

希望液位 实际液位 肌肉、手 阀 门 水 箱 眼 睛 图2 脑 2、图2是恒温箱的温度自动控制系统。 要求:(1)指出系统的被控对象、被控量以及各部件的作用,画出系统的方框图; (2)当恒温箱的温度变化时,试述系统的调节过程; (3)指出系统属于哪种类型? 图2 温度控制系统 解:(1)被控对象:恒温箱;被控量:温度; 电阻丝:加热;热电偶:测温;电位器:比较; 电压放大、功率放大:误差信号放大; 电机、减速器、调压器:执行部件。 (2)设给定温度T0,当T>T0时,e<0,电机反转,调压器给出电压下降,恒温箱温度T 下降;反之,当T0,电机正转,调压器给出电压上升,恒温箱温度T 上升。 (3)系统属于恒值控制系统。 电机 减速器 调压器

3、 图3是仓库大门自动控制系统原理图。 (1) 说明系统自动控制大门开闭的工作原理; (2) 画出系统方框图。 图 3仓库大门自动控制系统原理图 、解:(1)工作原理:当合上开门开关时,电位器桥式测量电路产生一个偏差电压信号。此偏差电压经放大后,驱动伺服电动机带动绞盘转动,使大门向上提起。与此同时,与大门连在一起的电位器电刷上移,使桥式测量电路重新达到平衡,电动机停止转动,开门开关自动断开。反之,当合上关门开关时,伺服电动机反向转动,带动绞盘转动使大门关闭,从而实现远距离自动控制大门开启的要求。 (2)仓库大门自动控制系统原理方框图:

风机控制系统结构原理

风机控制系统结构

一、风力发电机组控制系统的概述 风力发电机组是实现由风能到机械能和由机械能到电能两个能量转换过程的装置,风轮系统实现了从风能到机械能的能量转换,发电机和控制系统则实现了从机械能到电能的能量转换过程,在考虑风力发电机组控制系统的控制目标时,应结合它们的运行方式重点实现以下控制目标: 1. 控制系统保持风力发电机组安全可靠运行,同时高质量地将不断变化的风能转化为频率、电压恒定的交流电送入电网。 2. 控制系统采用计算机控制技术实现对风力发电机组的运行参数、状态监控显示及故障处理,完成机组的最佳运行状态管理和控制。 3. 利用计算机智能控制实现机组的功率优化控制,定桨距恒速机组主要进行软切入、软切出及功率因数补偿控制,对变桨距风力发电机组主要进行最佳尖速比和额定风速以上的恒功率控制。 4. 大于开机风速并且转速达到并网转速的条件下,风力发电机组能软切入自动并网,保证电流冲击小于额定电流。对于恒速恒频的风机,当风速在4-7 m/s之间,切入小发电机组(小于300KW)并网运行,当风速在7-30 m/s之间,切人大发电机组(大于500KW)并网运行。 主要完成下列自动控制功能: 1)大风情况下,当风速达到停机风速时,风力发电机组应叶尖限速、脱网、抱液压机械闸停机,而且在脱网同时,风力发电机组偏航90°。停机后待风速降低到大风开机风速时,风力发电机组又可自动并入电网运行。 2)为了避免小风时发生频繁开、停机现象,在并网后10min内不能按风速自动停机。同样,在小风自动脱网停机后,5min内不能软切并网。 3)当风速小于停机风速时,为了避免风力发电机组长期逆功率运行,造成电网损耗,应自动脱网,使风力发电机组处于自由转动的待风状态。 4)当风速大于开机风速,要求风力发电机组的偏航机构始终能自动跟风,跟风精度范围 ±15°。 5)风力发电机组的液压机械闸在并网运行、开机和待风状态下,应该松开机械闸,其余状态下(大风停机、断电和故障等)均应抱闸。 6)风力发电机组的叶尖闸除非在脱网瞬间、超速和断电时释放,起平稳刹车作用。其余时间(运行期间、正常和故障停机期间)均处于归位状态。 7)在大风停机和超速停机的情况下,风力发电机组除了应该脱网、抱闸和甩叶尖闸停机外,

控制系统的组成及框图

2 控制系统的组成及框图 以上所列举的控制系统都属于简单控制系统,与其他任何的控制系统相同,这些控制系统均由下列基本单元组成。 ○1被控对象(也称被控过程)是指被控制的生产设备或装置。针对以上三例,分别是液罐、蒸汽加热器、气罐系统。 ○2测量变送器用于测量被控变量,并按一定的规律将其转换为标准信号输出。依据电器标准的不同,常用的标准信号包括:0—10mA DC信号(DDZ 二型仪表)、4—20mA DC信号(DDZ 三型仪表)、0.02—0.10MPa气动信号等。 ○3执行器常用的是控制阀。它接受来自控制器的命令信号u,用于自动改变控制阀的开度。如例1中,控制器通过改变出水阀门的开度以调节水量Q。,最终达到克服外部扰动对被控变量h的影响。 ○4控制器(也称调节器)它将被控变量的测量值与设定值进行比较,得出偏差信号e(t),并按一定的规律给出控制信号u(t),对于工业中常用的各类控制器,其输入输出信号大都为标准的电流信号,如DDZ三型仪表的4—20mA DC信号。 通常,用文字叙述的方法来描述控制系统的组成和工作原理较为复杂,而在过程控制实践中常常采用直观的方框图来表示。如图1.1.5为液体储罐液位控制对应的方框图,一般的单回路控制系统的方框图可用如图1.1.6所示的方框图来表示方框图中每一条线代表系统中的一个信号,线上的箭头表示信号传递的方向;每个方块代表系统中的一个环节,它表示了其输入对其输出的影响。方框图可以把一个控制系统变量间的关系完整的表达出来。 3 过程控制的术语 ○1被控变量(Controlled Variable,CV)也称受控变量或过程变量(Process Variable,PV)。他是指被控对象需要维持在其理想值的工艺变量,如上述各例中的夜罐液位、换热器工艺介质出口温度、罐内压力。在过程控制中常用的被控变量包括:温度、压力/差压、液位/料位、流量、成分含量等实际物理量。有时,也可以用过程变量的检测电信号来表示被控变量,该测量信号称为过程变量的测量值(Measurement)。 ○2设定值(Setpoint,SP),也称给定值(Setpoint Value,SV)。它是指被控变量要求大大的期望值。作为控制器的参考输入信号,设定值在实际应用中通常用起对应的电量或相对百分比来表示,以便于与被控变量的测量值进行比较。 ○3操作变量也称操纵变量(Manipulated Variable,MV)。通常是由执行器控制的某一工艺介质流量。操纵变量对被控变量的影响要求直接、灵敏、快速。以图1.1.3所示的蒸汽加热器温度控制系统为例,其操作变量为蒸汽流量,它对被控变量(流体出口温度)的影响方向为“正作用”,即:蒸汽量的增加,在其他条件不变的情况下均使流体出口温度增加;此外,由于蒸汽冷凝所放出的大量潜热,使操作变量对被控变量的作用非常灵敏。值得一提的是,很多文献对“操作变量”与“工作变量”不加区分。在过程控制领域,“控制变量”通常指控制器色输出电信号,即执行器的输入信号;而“操作变量”往往指某一执行器可控制、对被控变量有直接影响的物理量,最常见的是一些工艺介质流量。 ○4扰动变量(Disturbance Variable,DVs)也称干扰变量或简称扰动,是指任何导致被控变量偏离其设定值的输入变量,对于图1.1.3所示的蒸汽加热器温度控制系统,其扰动变量包括:蒸汽的阀前压力、工艺介质的进料流量、进料温度与组成等;同样,对于图1.1.4所示的储罐压力控制系统,其扰动变量包括:控制阀前压力、出口压力、出口阀开度等。对于控制系统而言,扰动主要来源于扰动变量的动态变化。 1.1.3自动控制系统的分类 自动控制系统有多种分类方法,可以按被控变量来分类,如温度、压力、流量、液位等控制系统。也可以按控制器具有的控制规律来分类,如比例、比例积分、比例微分、比例积

自动控制理论系统框图

1、图1就是一个液位控制系统原理图。自动控制器通过比较实际液位与希望液位来调整气动阀门的开度,对误差进行修正,从而达到保持液位不变的目的。 (1)画出系统的控制方框图(方框内可用文字说明),并指出什么就是输入量,什么就是输出量。 (2)试画出相应的人工操纵液位控制系统方块图。 解: (1)系统控制方框图如图1所示。 如图所示,输入量:希望液位;输出量:实际液位。 (2)相应的人工操纵液位控制系统方块图如图2所示。 2、图2就是恒温箱的温度自动控制系统。

要求:(1)指出系统的被控对象、被控量以及各部件的作用,画出系统的方框图; (2)当恒温箱的温度变化时,试述系统的调节过程; (3)指出系统属于哪种类型? 图2 温度控制系统 解:(1)被控对象:恒温箱;被控量:温度; 电阻丝:加热;热电偶:测温;电位器:比较; 电压放大、功率放大:误差信号放大; 电机、减速器、调压器:执行部件。 (2)设给定温度T0,当T>T0时,e<0,电机反转,调压器给出电压下降,恒温箱温度T下降;反之,当T0,电机正转,调压器给出电压上升,恒温箱温度T上升。 (3)系统属于恒值控制系统。 3、图3就是仓库大门自动控制系统原理图。 电机 减速器 调压器

(1) 说明系统自动控制大门开闭的工作原理; (2) 画出系统方框图。 图 3仓库大门自动控制系统原理图 、解:(1)工作原理:当合上开门开关时,电位器桥式测量电路产生一个偏差电压信号。此偏差电压经放大后,驱动伺服电动机带动绞盘转动,使大门向上提起。与此同时,与大门连在一起的电位器电刷上移,使桥式测量电路重新达到平衡,电动机停止转动,开门开关自动断开。反之,当合上关门开关时,伺服电动机反向转动,带动绞盘转动使大门关闭,从而实现远距离自动控制大门开启的要求。 (2)仓库大门自动控制系统原理方框图 :

常见开环控制系统方框图知识讲解

常见开环控制系统方 框图

常见开环控制系统方框图 开环控制系统:控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响。 开环控制系统特征:系统的输出量仅受输入量控制,输入,量到输出量之间的信号是单向传递。 开环控制系统的方框图: 输入量——控制系统的给定量; 输出量——控制系统所要控制的量; 控制器——对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件; 执行器——直接对被控对象进行控制的装置或元件; 被控对象——控制系统所要控制的装置或生产过程。 控制量——执行器的输出信号,一般是影响被控量变化的因素;(输出量≠控制量,输出量=被控量) 1.自动门的控制系统 自动门工作过程: (1)当有人到达门前某一距离时,传感器感知,并发出“有人”的信号 (2)控制器接到传感器传来的信号后,经变换放大后传给电动机(这里的电动机叫做执行器,也称为驱动器); (3)电动机根据传来的开门信号转动,门被打开(这里的门叫做被控制对象,也称为控制对象,简称对象) (4)控制器保持开门信号延迟后,自动发出关门信号,电动机反转,门重新关闭。 自动门控制系统的方框图: 人体 热辐射信号 控制 电路电机自动门 门的开 或关 转动 输入量执行器被控对象 输出量 控制量 输入量 (给定 控制器执行器被控对象 输出量 (被控 控制量

2.水泵抽水控制系统: 3.家用窗帘自动控制系统 4.楼道自动声控灯装置 输入量 (接通电 控制器 (控制电 路) 执行器被控对象输出量 水流量 (输入量)控制器执行器被控对象输出量 控制量(转

5. 6.十字路口的红绿灯定时控制系统 7.公园音乐喷泉自动控制系统 输入量 控制器执行器被控对象输出量 控制量(电 输入量 控制器执行器被控对象输出量 控制量(水流 输入量 控制器执行器被控对象输出量 控制量(水流

控制系统的结构图

控制系统的结构图 当建立了系统传递函数的概念之后,就可以将其与方块图结合起来,进一步描述系统的动态性能与数学结构,从而产生了控制系统的结构图。 一、结构图的概念 控制系统的结构图是由具有一定函数关系的若干方框组成,按照系统中各环节之间的 联系,将各方框连接起来,并标明信号传递方向的一种图形。在结构图中,方框的一端为 相应环节的输入信号,另一端为输出信号,信号传递方向用箭头表示,方框中的函数关系 即为相应环节的传递函数。 结构图能简单明了地表达系统的组成、各环节的功能和信号的流向,它既是一种描述系统各元部件之间信号传递15uF 16V A关系的图形,也是系统数学模型结构的图解表示,更是求取复 杂系统传递函数的有效工具。 二、结构图的组成 控制系统的结构图一般由四种基本单元组成 1.伯号线 通常也称为结构图的四要素 信号线是带有箭头的直线。其中,箭头表示信号的流向,信号的时间函数或象函数(即 拉氏变换)标记在直线夯,如图2.21(a)所示。故,信号线标志系统的变量。 2.引出点 引出点又称为分支点或测量点,它把信号分两路或多路输出,表示信号引出或测量的 位置,如图2.21〔b)所示。同一位置引出的信号大小和性质完全一样。 3.比较点

比较点又称为综合点或相加点,是对两个或两个以上的信号进行加减(比较)的运算。 “十”表示相加,“一”表示相减,“十”号可省略不写,如图2.21(c)所示。注意:进行相加减 的量,必须具有相同的物理量纲。 4.方框 方框表示元件TAJA156M016RNJ或环节输入量与输出量之间的函数关系 函数,如图2.21(d)所示。且有 方框中写上元件或环节的传递 2.4.3 结构图的绘制 绘制结构图的一般步骤如下: (1)分别列写组成系统各元件的拉氏变换方程,在有些情况下,可先列写微分方程,再在零韧始条件下钽电容进行拉氏变换; (2)用构成结构图的基本要素表征每个方程,即画出相应的结构单元; (3)按照各元件的信号流向,将各结构单元首尾相连,并闭合图形.即可得到系统的结构图。cjmc%ddz

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