自動控制系統的分類
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1、按控制方式分
開環控制,閉環控制,反饋控制,復合控制
2、按組件類型
機械系統——恒張力系統,電氣系統,機電系統——全自動攝像機,光學和機械組合
液壓系統——伺服液壓缸,汽車發動機,大型模擬仿真器,氣動系統,生物系統
按系統功能
溫度控制系統,壓力控制系統,位置控制系統
3、按系統性能
線性和非線性系統?連續系統和離散系統穩定的系統和時變系統
根據輸入信號的變化規律
恒值控制系統,伺服系統,程序控制系統
為了充分反映系統的特性,通常將上述分類方法結合起來。
線性連續控制系統
如果系統可以用微分方程描述,則表示為輸入和輸出的微分方程,并且微分方程的系數是常數。相反,如果微分方程的系數隨時間變化,則稱為時變系統。
線性常數系統可根據輸入量的變化分為恒定值控制系統,后續系統和程序控制系統。
1、恒定值控制系統
參考量是常數值,并且所需量也等于常數值。
溫度控制系統——調節培養箱的溫度(當新生兒早產兒放入培養箱并進行溫度測試時),控制量應與調整后的參考量一致。
壓力控制系統,液位控制系統等
2、跟隨系統
這種系統的參考量是先前未知的功能,其隨時間任意變化,要求受控量以盡可能小的誤差跟隨參考量的變化。在后續系統中,干擾的影響是次要的。系統分析和設計的重點是研究控制量的快速性和準確性。功能記錄器和防空自動跟蹤系統是典型后續系統的示例。在從動系統中,如果受控量是機械位置(角位置)或其導數,則這種系統稱為伺服系統。
3、程序控制系統
這種控制系統的參考量是根據預定定律改變時間的函數,需要快速和精確地再現受控量。一個例子是用于加工的數字程序控制機床。程序控制系統和伺服系統之間的參考量是時間的函數。不同之處在于程序控制系統是已知的時間函數,跟隨系統是未知的任意時間函數,而恒定值控制系統可以視為程序控制系統的特例。
4、線性固定系統
隨著計算機的發展,越來越多的系統正在由數字計算機控制。
連續信號由開關→(可以轉換成)離散系統采樣,離散系統由差分方程描述。工業計算機控制系統是典型的離散系統。
非線性控制系統——只要組件的輸入和輸出特性是非線性的,這種系統就稱為非線性控制系統。
嚴格來說,實際物理系統包含不同程度的非線性組件。由飽和特性,死區,間隙和摩擦產生。非線性→線性(在一定范圍內線性化)。反饋控制系統反饋控制系統是將輸出與參考輸入進行比較并嘗試維持兩者之間的定義關系的系統。它使用輸入的輸出偏差來控制它。應當注意,反饋控制系統不限于工程類別,并且存在各種非工程類別的反饋控制系統,例如經濟學和生物學。例如,在某種意義上,人體類似于具有許多控制變量的化學裝置。在這種運輸和化學反應網絡的過程控制中,涉及許多控制回路。事實上,人體是一個極其復雜的反饋控制系統。
從動系統跟隨系統是一種反饋控制系統,其輸出是機械位移,速度或加速度。因此,術語伺服系統與位置(或速度或加速度)控制系統同義。在現代工業中,跟隨系統被廣泛使用。例如,使用程序指令的機床的全自動操作可以使用伺服系統來完成。
自動調節系統自動調節系統是一個反饋控制系統,其中參考輸入或所需輸出保持恒定或緩慢隨時間變化,這種系統的基本任務是將實際輸出保持在所需的,不存在干擾。
過程控制系統:當自動調節系統的輸出為溫度,壓力,流量,液位或pH(氫離子濃度)時,稱為過程控制系統。與爐子的溫度控制一樣,爐子溫度根據稱為程序控制的預定程序來控制。程序控制是經常使用的過程控制系統。例如,預先建立的程序可以是:爐溫首先在一定時間間隔內升高到給定溫度,然后在另一個間隔內下降到另一個給定溫度。在這種類型的程序控制中,根據預定規則改變給定量??刂破髟诮o定的變化量之后保持爐溫緊密。應該注意的是,大多數程序控制系統包括跟隨系統作為系統的組成部分。
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