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第(Di)一章 自动控制的基本概念
主要内容:
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(Zhi)与自动控制(Zhi)
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一个简单的水箱液面,因生产和生活需要,希望液面高度h维持恒定。当水的流入量与流出量平衡时,水箱的液面高度维持在预定的高度上。
水箱
流出
流入
h
当水的流出量增大或流入量减小,平衡则被破坏,液面的高度不能自然地维持恒定。
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这种出水量与进水量的不平衡现(Xian)象必然要经常发生的。这使得这种“水位恒定的要求”变得难以实现了。
所谓控制就是强制性地改变某些物理量(进水量),而使另外某些特定的物理量(如被控量液面高度h)维持在某种特定的标准上。人工控制的例子。
水箱
(控制对象)
流出
流入
h
这种人为地强制性地改变进水量,而使液面(被控量)高度维持恒定的过程,即是人工控制过程。
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自动控制就是在没有人直接参与的情况下(Xia),利用控制器使被控对象(或过程)的某些物理量(或状态)自动地按预先给定的规律去运行。
水箱
流出
流入
h
控制器
浮子
当出水与进水的平衡被破坏时,水箱水位下降(或上升),出现偏差。这偏差由浮子检测出来,自动控制器在偏差的作用下,控制阀门开大(或关小),对偏差进行修正,从而保持液面高度不变。
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自动控制的实现,实际上是由自动控制装置来代(Dai)替人的基本功能,从而实现自动控制的。画出以上人工控制与自动控制的功能方框图进行对照。
水箱
流出
流入
h
水箱
流出
流入
h
控制器
浮子
眼睛浮子
大脑自动控制器
肌肉、手执行元件
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比较两图可以看出,自动控制实现人工控制的功能(Neng),存在必不可少的三种代替人的职能(Neng)的基本元件:
气动
阀门
希望液位
实际液位
浮子
控制器
水箱
肌肉和阀门
希望液位
实际液位
大脑
水箱
眼睛
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执行
元件
参考输入
输出
测量变送元件
控制器
对象
扰动输入
测量元件与变送器(代替眼睛);
自动控制器(代替大脑);
执行元件(代替肌(Ji)肉、手)。
这些基本元件与被控对象相连接,一起构成一个自动控制系统。下图是典型控制系统方框图。
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案(An)例
自动调温空调
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调节风门
希望温度
实际温度
温度传感器
控制器
空调
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