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    自動控制基本原理與系統組成

    fuzhika 2018-10-11 854人圍觀 ,發現0個評論 自動控制系統自動控制
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    自動控制基本原理與系統組成

    1閉環控制/調節系統的組成

    一般的自動控制系統由被控對象、檢測儀表或裝置、調節器/控制器和執行器幾個基本分組成。檢測儀表對被控對象的被控參數進行測量,調節器根據給定值與測量值的偏差并按一定的調節規律發岀調節命令,控制執行器對被控對象的被控參數進行控制,使被控參數滿足要求。這類控制系統就是閉環控制系統,也稱為調節系統,如圖2.7所示。

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    圖2.7閉環控制系統原理框圖

    常用的控制系統根據其組成結構的不同可分為:單回路系統、多回路系統、比值系統、復合系統等。

    1.單回路控制/調節系統

    單回路系統一般指在一個控制對象上用一個調節器來控制一個被控參數,調節器只接受個測量信號,其輸出也只控制一個執行機構。系統如圖2.8所示。

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    圖2.8單回路控制系統框圖

    現代樓宇控制中,單回路控制/調節系統能夠滿足絕大部分的控制要求,因此,它在樓宇控制中的用量很大。單回路系統結構簡單、明了,投資小,只要系統設計合理、選擇合適的調節器和適當的調節規律,就能使系統滿足控制要求。

    2.多回路控制/調節系統

    如果被控制對象的動態特性較為復雜,慣性比較大,釆用單冋路控制往往不能滿足要求。對這類控制對象,可尋找某一慣性較小、能及時反映干擾影響的中間變量或參數作為輔助控制變量,通過輔助回路對輔助變量的及時控制,共同完成對主要被控參數的調節與控制,這就組成了多回路系統。如圖2.9所示。

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    圖2.9多回路控制系統原理框圖

    鋪助變量的選擇,要求它與主要被調參數關系密切,在擾動出現時,其變化比主要被調參數的變化更快,而且容易檢測、轉換。圖2.10是多回路控制系統的另一種形式,它由主、副兩個控制回路構成,主、副兩個控制回路的調節器相串聯,所以又稱串聯多回路調節系統,簡稱串級調節系統被控參數通過反饋構成主回路,而對主控量變化起主要影響的輔助變量反饋后構成副回路,主副回路相串聯。副回路的給定值為一變量,它是主控變量經主調節器調節后的輸岀量。因而,副回路是一個隨主回路變動而能自動調節的隨動系統。副回路被加在主控回路中,將隨機的、頻繁的、髙強度的干擾及時消除,而緩慢變化的擾動則由主控回路去控制。因此,在選擇串聯多回路控制系統控制方案時,副回路主要考慮對頻繁出現的主要干擾進行控制,以減少主要干擾對被控制變量的影響,提高系統的抗干擾能力,副回路應有較快的反應速度。另外,對副回路的選擇應考慮合理性與經濟性,合理性和經濟性應表現在輔助變量對主變量影響的重要性——輔助變量應能快速、準確地跟隨主調節器的輸出而變化。

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    圖2.10串級調節系統原理框圖

    3.比值控制/調節系統

    在某些系統中,會遇到兩種或多種物料流量,或者兩種或多種控制參數保持嚴格的比例關系。一旦比例失調,就會影響系統的正常運行,浪費原料,消耗能源,甚至造成環境污染,引發事故。凡是這種實現兩種或多種物料流量,或者兩種或多種控制參數保持嚴格比例關系的自動控制系統稱為比值控制系統。在比值控制系統中,有一個被控變量(我們稱為A變量或主變量)處于主導地位,另外個(或幾個)被控變量(我們稱為B變量或輔變量)與主變量保持一定比例。比值控制系統的組成如圖2.11所示。

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    圖2.11比值控制系統框圖

    在比值控制系統中,輔變量是隨主變量按一定比例變化的,因此,輔回路實際上是一種隨動控制系統。當主變量不要求控制時,可采用單閉環比值控制系統。單閉環比值控制系統組成如圖2.12所示比值控制系統中的比值系數K由比例系數K決定,對于確定的比例系數K值,當檢測儀表不同時,控制系統中的比值系數K值可能不同,這一點必須注意。

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    圖2.12單回路比值控制系統框圖

    4.復合控制/調節系統

    上述幾個控制系統均是利用反饋原理組成的閉環控制系統,系統把干擾引起被調變量的變化與相應給定值比較后調節控制,完全是“事后”調節。而在復合控制系統中,前饋通道直接對特定的干擾信號進行檢測,并按照一定的控制規律,通過前饋控制通道(補償器)對控制對象進行控制。由于前饋控制是按干擾進行控制,有可能把干擾對被調參數的影響完全消除而不岀現偏差。但一個前饋控制通道只能對一個特定干擾源進行控制,而對其他的干擾無能為力。而對所有可能的干擾進行前饋控制不可行,也不經濟。所以在復合控制系統中,對主要千擾進行前饋控制,通過反饋回路對其他可能的干擾進行調節控制,以保證被調參數的控制指標。復合控制系統組成如圖2.13所示。

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    圖2.13復合控制系統框圖


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