自動化學科概論(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上工業(yè)化發(fā)展三階段：機械化，電氣化，自動化；從工業(yè)的角度，信息化發(fā)展也可分三階段：數(shù)字化，網(wǎng)絡化，先進自動化；自動化作為一種行為和一種狀態(tài)，它是通過自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)的?！跋到y(tǒng)”是由相互作用、相互聯(lián)系的若干個組成部分結(jié)合而成的具有特定功能的整體。自動控制系統(tǒng)則是指能夠?qū)崿F(xiàn)“自動化”任務的設備，它是人造系統(tǒng)，而且是工程技術領域的人造系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)通常由控制部分和控制對象組成。(1)被控對象 控制系統(tǒng)所要控制的設備或過程(2)給定環(huán)節(jié) 產(chǎn)生給定輸入信號的環(huán)節(jié)(3)測量環(huán)節(jié) 隨時將被控制量檢測出來的裝置(4)比較環(huán)節(jié) 其功能是將給定的輸入信號（被控制量的希望值）與測量環(huán)節(jié)得

2、到的被控制量實際值加以比較(5)控制環(huán)節(jié) 它的功能是根據(jù)偏差信號，決策如何去操作被控對象，實現(xiàn)被控量達到所希望的目標(6)執(zhí)行環(huán)節(jié) 按控制環(huán)節(jié)的控制決策，具體實施對控制對象的操作工程技術領域的被控對象不同的分類法（1）按被控對象的特性可分為線性和非線性 （2）按被控對象結(jié)構(gòu)參數(shù)可分為定常和時變（3）按系統(tǒng)傳輸信號的性質(zhì)可分為連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)（4）按系統(tǒng)期望輸出信號的變化規(guī)律還可分為恒值控制系統(tǒng)和隨動控制系統(tǒng)一個自動控制系統(tǒng)從原來的平衡狀態(tài)過渡到一個新的平衡狀態(tài)，兩個平衡狀態(tài)之間的過渡過程稱為動態(tài)，把處于平衡狀態(tài)時稱為靜態(tài)。 自動控制系統(tǒng)動態(tài)過程常見形式： 單調(diào)收斂過程 單調(diào)發(fā)散過程 衰減震蕩

3、過程 等幅震蕩過程 發(fā)散震蕩過程自動控制系統(tǒng)的基本性能 穩(wěn)定性 快速性 準確性 如何來滿足這三個特性？即改變系統(tǒng)的這三個特性？：比例積分，微分（有待詳細）比例系數(shù)（比例控制器）存在一個缺點：穩(wěn)態(tài)有靜差對自動控制系統(tǒng)的研究(包括分析、綜合)就是從動態(tài)、靜態(tài)兩方面圍繞上面三個特性進行的。1、 開環(huán)控制：擾動補償控制，也稱為“前饋控制”：2、 反饋控制（閉環(huán)控制）：控制要求：（1）調(diào)速分檔或平滑地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；（2）穩(wěn)速以一定的精度穩(wěn)定運行；（3）加減速加減速盡量快，效率提高，制動平穩(wěn)。擾動源Id,Ks,Ce,Kp,R, (檢測誤差)；反饋能有效抑制一切被負反饋環(huán)節(jié)所包圍的前向通道的擾動作用，但對給定的

4、作用惟命是從。復合控制系統(tǒng)中的補償控制（前饋控制）能及時地抵消可測擾動量對被控制量的不利影響，二反饋控制能保證系統(tǒng)的高精度。這是一種得到廣泛應用的控制形式。3、復合控制：上圖系統(tǒng)出現(xiàn)問題：起始電流過大解決：1、電樞串電阻起動；2、引入電流截止負反饋；3、加積分給定環(huán)節(jié)。開環(huán)控制和閉環(huán)控制是按信號的傳遞路徑來區(qū)分的兩種不同的控制形式。判斷一個系統(tǒng)開環(huán)還是閉環(huán)：看是否存在檢測環(huán)節(jié)，且是否將檢測環(huán)節(jié)反饋回去，若是，則為閉環(huán)。開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)的比較：（1）、閉環(huán)系統(tǒng)靜特性可以比開環(huán)系統(tǒng)機械特性硬得多；（2）、如果比較同一的開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)，則閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要??；（3）、S一定時，閉環(huán)系統(tǒng)可大大提

5、高D；（4）、要取得以上三種優(yōu)勢，閉環(huán)系統(tǒng)需K足夠大，即要設置放大器K=KpKsCe非線性特性： 飽和特性 死區(qū)特性 帶滯回的繼電特性非線性控制系統(tǒng)與線性系統(tǒng)相比的特點：線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性完全取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其參數(shù)，與系統(tǒng)的初始條件以及外加輸入無關。 對于非線性系統(tǒng)而言，發(fā)生并維持一定頻率和振幅的穩(wěn)定的周期運動完全是可能的，通常把這種運動稱為自激振蕩，并在信號發(fā)生器等場合得以有效應用。連續(xù)信號變換為離散信號的采樣過程 零階保持器的信號保持過程計算機控制的典型自動控制系統(tǒng)計算機硬件組成：(1)計算機主機 (2)輸入輸出設備 (3)人機接口設備 常用的可控制直流電源有以下三種：1、旋轉(zhuǎn)交流機組，2

6、、靜止式可控整流器，3、直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器。變頻器：變頻的同時，電壓亦等比例變化。電感亦稱為平波電抗器由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運行造成困難；晶閘管對過電流、過電壓、過高的dvdt與didt都十分敏感，若超過允許值會在很短的時間內(nèi)損壞器件；由諧波與無功功率引起電網(wǎng)電壓畸變殃及附近的用電設備，造成“電力公害”。PWM系統(tǒng)的優(yōu)點：主電路線路簡單，需用功率器件少；開關頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗及發(fā)熱都較?。坏退傩阅芎?，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬，可達1：10000左右；若與快速響應的電機配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應快，動態(tài)抗擾能力強；功率開關器件工作在開關

7、狀態(tài)，導通損耗小，當開關頻率適當時，開關損耗也不大，因而裝置效率較高；直流電源采用不控整流時，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。注：U-M系統(tǒng)主要用于大容量系統(tǒng)，PWM主要用于中小容量系統(tǒng)PWM的變換器的工作狀態(tài)PWM將恒定電流調(diào)制成頻率一定，寬度可變的脈沖電壓系列，從而可以改變平均電壓大小，以調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速?？从覉D：正向加速：在2與3之間就通電，精確地，是在2（2+3）2之間正向減速：在45導通S1,S2，在45關斷S1,S2。調(diào)正反向時需靠調(diào)A、B、C、D相得通電順序，以及1、2、3、4注意：先給某相（如A相）長時間通電，再順序通電橋式可逆PWM變換器H形VT1 M VT4:釋放電功率（正向加速）

8、Uab=+UsVD2 M VD3:電動機釋放電源吸收VT3 M VT2：電源釋放功率VD4 M VD1：電源吸收H橋：如何用單片機來實現(xiàn)對S1S4的控制？功率器件：主電路中所有晶體管，晶閘管等晶閘管電動機系統(tǒng)（討論問題）（1） 觸發(fā)脈沖相位控制（2） 電流脈沖及其波形的連續(xù)與斷續(xù)（3） 抑制電流脈動的措施（4） 晶閘管電動機系統(tǒng)的機械特性（5） 晶閘管的觸發(fā)和整流裝置放大系統(tǒng)的計算逆變顛覆（ ）（1） 功率管開通時刻不穩(wěn)定，觸發(fā)不穩(wěn)定（2） 通電狀態(tài)不穩(wěn)定，管的開通不穩(wěn)定（3） 電網(wǎng)電壓波動為避免逆變顛覆，應設置最大移向角限制，通過設置控制電壓幅值來控制觸發(fā)角磁懸浮列車（1） 通入電，控制方向，速度（2） 碳刷易磨損，需更換（3） 將電機平鋪，得到縱向磁場而不是旋轉(zhuǎn)的（4） 高壓供電（幾萬伏）直流直流電機與直流交流電機的優(yōu)點，缺點，區(qū)別： 直流電機展開有電刷，調(diào)速方便變頻調(diào)速 直流無刷電