自動控制原理 課件 1.5自動控制系統(tǒng)實例

1.5自動控制系統(tǒng)實例

溫度是工業(yè)控制中比較常見的被控量，在冶金、化工、電力工程、造紙、機(jī)械制造和食品加工等諸多生產(chǎn)過程中，需要對各類加熱爐的溫度進(jìn)行檢測和控制。圖1-5-1為某工廠加熱爐溫度控制系統(tǒng)示意圖。該加熱爐采用電加熱方式運(yùn)行，電阻絲所產(chǎn)生的熱量與調(diào)壓器電壓的平方成正比，調(diào)壓器電壓的高低由調(diào)壓器滑動觸點(diǎn)的位置決定，該觸點(diǎn)由直流伺服電動機(jī)驅(qū)動。1.5.1加熱爐溫度控制系統(tǒng)加熱爐的實際溫度經(jīng)過熱電偶測量后與給定電壓進(jìn)行比較，由于擾動（如電源電壓波動或加熱物件增減等）影響，爐溫偏離了給定值，其偏差電壓經(jīng)電壓放大器、功率放大器放大后驅(qū)動直流伺服電動機(jī)，電動機(jī)經(jīng)減速器帶動調(diào)壓器滑動觸點(diǎn)的移動，改變電阻絲的供電電壓，從而達(dá)到控溫的目的。圖1-5-1加熱爐溫度控制系統(tǒng)示意圖

系統(tǒng)中加熱爐是被控對象，爐溫是被控量，期望的爐溫由給定電位器設(shè)定的電壓表征。整個控制過程可用圖1-5-2所示的方框圖表示。圖1-5-2加熱爐溫度控制原理方框圖1.5.2導(dǎo)彈發(fā)射架方位控制系統(tǒng)

導(dǎo)彈發(fā)射架方位控制系統(tǒng)如圖1-5-3所示，圖中電位器P1、P2并聯(lián)后接到同一電源E0的兩端，其滑臂分別與輸入軸和輸出軸相連接，組成方位角的給定元件和測量反饋元件。輸入軸由手輪操縱，輸出軸則由直流電動機(jī)經(jīng)減速后帶動，電動機(jī)采用電樞控制的方式工作。圖1-5-3導(dǎo)彈發(fā)射架方位控制系統(tǒng)示意圖

當(dāng)導(dǎo)彈發(fā)射架的方位角與輸入軸方位角一致時，系統(tǒng)處于相對靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)搖動手輪使電位器P1的滑臂轉(zhuǎn)過一個輸入角θi

的瞬間，由于輸出軸

的轉(zhuǎn)角，于是出現(xiàn)一個誤差角

，該誤差角通過電位器P1、P2轉(zhuǎn)換成偏差電壓

，

經(jīng)放大后驅(qū)動電動機(jī)轉(zhuǎn)動，在驅(qū)動導(dǎo)彈發(fā)射架轉(zhuǎn)動的同時，通過輸出軸帶動電位器P2的滑臂轉(zhuǎn)過一定的角度，直至

時，偏差電壓

，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動。只要

，偏差就會產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，使得發(fā)射架的方位角始終跟隨輸入角的變化而變化。

整個控制過程可用圖1-5-4所示的方框圖表示。圖1-5-4導(dǎo)彈發(fā)射架方位控制原理方框圖1.5.3神舟飛船與天宮一號交會對接控制系統(tǒng)

2011年11月3日1時36分6秒，神舟八號和天宮一號實現(xiàn)了精準(zhǔn)空間交會對接，這標(biāo)志著中國成為繼美國、俄羅斯之后，世界上第三個掌握空間交會對接技術(shù)的國家。該技術(shù)是實現(xiàn)空間站、航天飛機(jī)、太空平臺和空間運(yùn)輸系統(tǒng)的空間裝配、回收、補(bǔ)給、維修、航天員交換及營救等在軌服務(wù)的先決條件。圖1-5-5神舟飛船與天宮一號交會對接

在神舟飛船與天宮一號的交會對接任務(wù)中，神舟飛船作為追蹤器，天宮一號作為目標(biāo)器，追蹤器和目標(biāo)器的位置和姿態(tài)信息通過敏感器測量后送到控制器（星載計算機(jī)）中，控制器根據(jù)敏感器輸入的測量值計算控制量并輸出至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力和力矩作用于追蹤器和目標(biāo)器，不斷修正兩者之間的偏差，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)對接。對接過程可用圖1-5-6所示的方框圖表示。圖1-5-6神舟飛船與天宮一號交會對接原理方框圖空間交會對接是世界航天領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的最復(fù)雜、最難公關(guān)