自動控制系統(tǒng)的分類和組成是什么？

1　分類

自動控制系統(tǒng)按其控制對象的不同分為兩大類。一類具有運動性質(zhì)，需由電動機拖動來實現(xiàn)，稱為運動控制系統(tǒng)（或稱傳動控制系統(tǒng)），而將運動控制系統(tǒng)的工作過程稱為運動控制；另一類的控制對象是如溫度、壓力、流量、物料、成分、液位和酸堿度等工業(yè)生產(chǎn)過程中的量，比如精餾塔中化工產(chǎn)品的生產(chǎn)控制、鍋爐中的蒸汽溫度的控制等，控制這類對象的自動控制系統(tǒng)稱為過程控制系統(tǒng)，而將過程控制系統(tǒng)的工作過程稱為過程控制。一般，過程控制中常常伴有物體的流動和能量的流動，控制好物量流和能量流的大小，可以達到過程控制目標的要求。運動控制的執(zhí)行元件是電動機，過程控制的執(zhí)行元件是調(diào)節(jié)閥。無論是運動控制還是過程控制，它們均適用于相同的自動控制理論。

但是，由于被控對象不相同的特點，兩類控制系統(tǒng)在響應(yīng)特性上也呈現(xiàn)出不同的特征。例如，運動控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間短、響應(yīng)速度快；而過程控制系統(tǒng)中常常含有大慣性環(huán)節(jié)、大延時環(huán)節(jié)等，調(diào)節(jié)時間長，響應(yīng)速度慢。在應(yīng)用控制理論解決具體控制問題時，會存在一定的差異。在這兩大類控制系統(tǒng)中，根據(jù)控制對象的具體要求、輸入信號的特征、信號傳輸過程是否連續(xù)、參數(shù)是否時變、系統(tǒng)中是否含有非線性元件等，還可將控制系統(tǒng)作進一步的分類。

2　組成

為了描述自動控制系統(tǒng)的組成，常將系統(tǒng)中完成不同功能的部分用所謂的“環(huán)節(jié)”一詞來描述。一般的控制系統(tǒng)包括的環(huán)節(jié)如圖4-14所示。

1）給定環(huán)節(jié)

給定輸入量通過給定環(huán)節(jié)作用于系統(tǒng)。例如，有的控制系統(tǒng)用給定電位器將電壓信號作用于控制系統(tǒng)，為了減小給定電位器在開關(guān)閉合瞬間將一個恒值的電壓信號突然作用于控制系統(tǒng)而對控制系統(tǒng)造成較大的沖擊，有時給定環(huán)節(jié)還利用積分器逐漸增加作用信號。

圖4-14　自動控制系統(tǒng)組成框圖

2）比較環(huán)節(jié)

比較環(huán)節(jié)完成將給定量與反饋量相比較的功能。完成給定量減反饋量運算的，須將反饋量與給定量接成相反的極性，使反饋量的作用削弱給定量，稱為負反饋比較。反之，若完成給定量加反饋量運算的，反饋量的極性須與給定量的極性相同，即反饋量的作用增大了給定量，則是正反饋比較。在多閉環(huán)控制系統(tǒng)中，為了得到好的響應(yīng)性能，有時將某個內(nèi)環(huán)接成正反饋，而外環(huán)則都接成負反饋。

3）放大環(huán)節(jié)

閉環(huán)控制系統(tǒng)是靠給定量與反饋量的差值信號實現(xiàn)對輸出量控制的。由于差值信號很?。o差系統(tǒng)為0），直接加在控制設(shè)備上不足以使系統(tǒng)工作，須經(jīng)放大環(huán)節(jié)將信號放大。

4）執(zhí)行環(huán)節(jié)

執(zhí)行環(huán)節(jié)又稱執(zhí)行機構(gòu)，由它的動作使被控量得到控制，是控制系統(tǒng)的末端環(huán)節(jié)。運動控制系統(tǒng)中的執(zhí)行元件常常是各類電動機，由電動機的旋轉(zhuǎn)或直線運動來拖動負載，過程控制系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般是調(diào)節(jié)閥，自動調(diào)節(jié)閥門的開度能夠控制管道中流體的流量或壓力，實現(xiàn)對被控對象的控制。

5）控制環(huán)節(jié)

控制環(huán)節(jié)有時又稱校正環(huán)節(jié)或控制器、調(diào)節(jié)器等，是人為設(shè)置的環(huán)節(jié)。設(shè)置該環(huán)節(jié)的目的是為了取得好的控制效果。好的控制效果是指輸出量跟隨輸入量變化得更快、更穩(wěn)、更精確。

6）被控對象

被控對象也稱控制對象，是指受系統(tǒng)控制的物理量。被控對象常被選為輸出量。例如，速度控制系統(tǒng)的被控對象應(yīng)選為電動機的運行速度，溫度控制系統(tǒng)的控制對象應(yīng)選為被控制的溫度。

7）反饋環(huán)節(jié)

反饋環(huán)節(jié)將檢測到的被控量反饋傳輸?shù)捷斎攵?，與給定量進行比較以實現(xiàn)閉環(huán)控制。有的系統(tǒng)將被測量直接接入比較環(huán)節(jié)，稱為單位反饋。

8）擾動環(huán)節(jié)

自動控制系統(tǒng)在運行過程中，不可避免會受到環(huán)境、設(shè)備自身等各種因素的影響、擾動。