自动控制原理:第1章——核心应用与基本方式
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自动控制原理:Ch1 引言.pdf 本章节探讨了自动控制在现代生活和工业中的核心地位,强调了其广泛的应用范围,包括但不限于工业装配生产线、航天器、导弹制导系统、机器人、无人飞行器,以及社会系统、经济系统、生态系统和生物系统等。这些领域的自动化控制对于提高效率、精确度和安全性至关重要。 章节开始首先定义了自动控制的任务,其目标是在无需人工直接干预的情况下,通过控制装置调控被控对象的行为,确保被控量(如温度、速度或位置)能够稳定地达到预设的给定值。例如,炉温控制系统中,通过控制煤气、空气和阀门等变量,使得实际温度接近并维持在希望温度。 接着,章节介绍了自动控制的两种基本方式:闭环控制和开环控制。闭环控制的特点是存在反馈环节,系统会持续监测被控量并与给定值进行比较,然后根据两者之间的偏差(即误差)来调整执行动作,以实现系统的动态稳定。这种控制方式常见于如汽车驾驶控制系统,其中驾驶员的意图通过方向盘传递给车辆,而实际行驶路线与期望路线之间的偏差会被实时检测并纠正。 开环控制则相对简单,它不依赖于被控量的反馈信息,一旦设定好控制策略,就按既定路径执行,适用于干扰因素较少且对精度要求不高的场景。例如,电炉控制系统中,根据设定的输出功率(𝑈𝑇)与设定值(𝑈𝑅),通过阀门和煤气的调节,实现炉温的控制。 测量元件、比较元件和执行元件构成了自动控制系统的三大基本组件,它们协同工作,确保控制过程的顺利进行。测量元件负责获取被控量或干扰信号,比较元件用于比较被控量与给定值,而执行元件则根据比较结果采取相应的操作,如阀门的开启或关闭,电机的转动等。 总结来说,第1章《引言》为后续章节深入讲解自动控制理论打下了基础,阐述了自动控制在现代各个领域的重要性,以及其基本的工作原理和组成部分,为理解复杂系统如何通过自动化实现精确控制提供了框架。
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