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自动控制
来源:深圳市赛亿科技开发有限公司作者:日期:2015-04-18 10:52:45点击:3511次
自动控制(automatic control)是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置,使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。自动控制是相对人工控制概念而言的。

1简介

自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响,以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看,它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。基础的结论是由诺伯特·维纳,鲁道夫·卡尔曼提出的。

2举例

室内温度的调节 室内温度的调节是一个简明易懂的例子。目的是把室内温度保持在一个定值θ,尽管开窗等因素使得室内热量散发出室外(干扰d)。为了达到这个目的,加热必须被适当的影响。通过阀门的调节,温度就会保持恒定。除此之外,在人们有感觉之前,暖器热水的温度也会受外界温度的干扰。其余的例子还有三油桶系统。
自动化控制装置自动化控制装置
 

4基本原理

在现代科学技术的众多领域中,自动控制技术起着越来越重要的作用。自动控制是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置(称控制装置或控制器),使机器,设备或生产过程(统称被控对象)的某个工作状态或参数(即被控制量)自动地按照预定的规律运行。
自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展
配电自动化配电自动化
初期,是以反馈理论为基础的自动调节原理,主要用于工业控制,二战期间为了
设计和制造飞机及船用自动驾驶仪,火炮定位系统,雷达跟踪系统以及其
他基于反馈原理的军用设备,进一步促进并完善了自动控制理论的发展。
到战后,以形成完整的自动控制理论体系,这就是以传递函数为基础的经典控制理论,它主要研究单输入-单输出,线形定常数系统的分析和设计题。

5产生价值

自动化技术的深入发展,促进了单元技术的不断综合,以CIMS为代表的未来工厂自动化技术,正不断显示出其巨大的效益,以美国科学院根据对美国在CIMS方面较领先的五大公司的长期调查分析,认为采用先进自动化技术,如CIMS,可以获得以下效益:
a.产品质量提高 200-500%
自动控制自动控制
b.生产率提高 40-70%
c.设备利用率提高 200-300%
d.生产周期缩短 30-60%
e.在制品减少 30-60%
f.工程设计费用减少 15-30%
g.人力费用减少 5-20%
h.提高工程师的工作能力 300-3500%
由此可见,自动化技术的应用,其效益明显提高。

6应用研究

自动控制的发展,从开始阶段的发生到形成一个控制理论,讲整个这个进程。自动控制就是指这样的反馈控制系统,这是有一个控制器跟一个控制对象组成的,把这个控制对象的输出信号把它取回来,测量回来以后跟所要求的信号进行比较。根据这误差告诉控制器,这就是机器内部的工作了。让控制器完成这个控制作用,使得这个偏差消除或者说使得控制对象的输出跟踪我所需要的要求的信号。控制对象的输出量一般来说都是一个物理量,比如说我控制一个机器的转速,就是需要把速度测量出来,才能进行控制。

7发展历程

从一开始出现的时候,大家假如接触到这门学科的话,可能都知道是瓦特的离心调速器。这是离心调速器的几种方案的示意图,什么叫离心调速器呢?就是有两个飞球,一转起来
以后,因为离心力,飞球就往外胀。飞球胀开以后,这个下面的套筒就往上升,这个套筒在移动,就带动执行机构动作,这是最早的瓦特的离心调速器。

8调速器

实际上这个离心调速器不是瓦特发明的,一般我们叫瓦特的离心调速器,它实际上不是瓦特的发明。这是什么呢?就是在那个时期,大家看到风力磨坊就是相当于离心调速器的那个飞球,实际上在那个时候,已经有这样的调速器。瓦特是改良了蒸汽机,用了这样的一个调速器,但是现在很多人都愿意把这个离心调速器,挂在瓦特的名下。所以一般的书上,大家看到的是瓦特的离心调速器,你要看正式的书,假如材料写的确切的话,只说1788年前后,不确切说哪一天的年代,因为不是他发明的。就是说一项科学技术的发展,并不是一个人,就是说瓦特又能发明蒸汽机又能发明调节系统,好像什么都是他发明的,实际上他也利用了前人的很多知识的积累。这是1788年,随后大概有一百年左右的历史,工业里边自动控制系统就是个离心调速器,当时主要就是个蒸汽机,蒸汽机离心调速器,没有别的类型,后来进到二十世纪,就是出现了飞机。大家可能知道的,斯佩雷(Sperry)发明了陀螺,他想办法把陀螺做成一个自动驾驶仪。