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第三章自动控制系统的类型和组成3.1恒（定）值自动调节系统图3.1炉温自动控制系统ur+-△u给定环节放大器+-uf电炉ur+-Mn220V调压器图3.1所示为一工件加热用电炉炉温自动控制系统。由给定环节给出的电压ur代表所要保持的炉温，它与表示实际炉温的测温热电偶的电压uf相比较，形成误差电压△u=ur-uf。△u经过放大器放大后带动电动机M向一定方向转动，并使调压器提高或降低加热电压，以使uf达到ur并使△u=0。这时，电动机不再转动，自动调节系统达到新的平衡点。这里，电动机有一个正确的旋转方向问题。当uruf，即△u0，此时表示炉温低于所要求保持的恒值，则电动机的旋转方向应该使调压器的滑动触点向上以增加加热电压。反之△u0，则滑动触点应向下移动以减少加热电压。这里可以看到，系统的作用是闭合的，即形成闭环系统，也即说明有反馈回路。恒值自动调节系统(AutomaticRegulatingSystem)的功能就是要克服各种对被调节量的扰动而保持被调节量为恒值。恒值控制→系统输出稳定在给定值上3.2程序自动控制系统当自动控制系统的给定信号（相当于上节中的ur）是已知的时间函数时，称这类系统为程序控制系统(ProgrammedControlSystem)。图3.2表示一个仿模铣床的原理示意图。这是一个闭环控制系统。但是制做一个精确的立体木模是一个精细、费工的工作。图3.2仿模铣床原理示意图支架°°误差电动机刀架控制器差动轮触指模型工件镜刀电动机放大器程序自动控制系统的功能，就是要按照预定的程序来控制被控制量。即自动控制系统给定环节给出的给定作用为一个预定的程序。程序控制→系统输出跟踪已知变化3.3随动系统（伺服系统）在反馈控制系统中，若给定环节给出的输入信号是预先未知的随时间变化的函数，这种自动控制系统称为随动系统(Servo-echanism)。随动控制→系统输出跟踪未知变化3.4自动控制系统的组成根据上节的各类系统的示意图，并参照图2.5，则自动控制系统由下列几部分组成，如图3.3所示。输出图3.3自动控制系统的各环节功能给定环节被控对象反馈环节控制器放大环节执行环节给定输入误差+-反馈信号扰动⑴给定环节：产生给定的输入信号；⑵反馈环节：对系统输出（被控制量）进行测量，将它转换成反馈信号；⑶比较环节：将给定的输入信号和反馈信号加以比较，产生误差(Error)信号；⑷控制器（调节器）：根据误差信号，按一定规律，产生相应的控制信号，控制器是自动控制系统实现控制的核心部分；⑸执行环节（执行机构）：将控制信号进行功率放大，并能使被控对象的被控量变化；⑹被控对象：控制系统所要控制的设备或生产过程，它的输出就是被控量；⑺扰动：除输入信号外能使被控量偏离输入信号所要求的值或规律的控制系统内、外的物理量。3.5自动化仪表⑴传感器(Transducer)⑵变送器(Transducer)⑶控制器(Controller)⑷放大器(Amplifier)⑸执行机构(Actuator)3.6控制器控制和计算机控制图3.3上的各个信号：输入信号、误差、控制器输出和输出量等都是模拟信号，即随时间连续变动的信号。在一些现代的控制系统中常用微型计算机来代替控制器，这对于实现复杂的控制性能很有必要，如最优控制、自适应控制等等。这时计算机控制系统(ComputerControlSystem)的框图如图3.4所示。图3.4计算机控制系统框图连续输出输入给定值连续偏差离散偏差数字偏差数字控制器离散控制量连续控制量模/数转换器计算机中央处理器数/模转换器保持器被控对象图3.5模拟信号采样示意图采样样本模拟信号3.7自动控制和远距离控制图3.6遥测系统框图来自被测对象传感单元数据采编单元存储记录重放单元变换单元发送单元接收单元有线无线解码单元记录单元显示单元数据处理单元发送端接收端图3.7遥测遥控系统框图遥控指令发生器指令编码器调制器发射机解调器执行机构反馈环节译码器被控对象信道接收机思考题1.自动控制系统有哪几个基本环节？2.恒值自动调节系统的功能是什么？3.随动系统的特点是什么？4.计算机控制的特点是什么？