研学目标:
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1、了解控制系统的输入量、控制器、执行器、控制量、被控对象、被控量(输出量)、反馈环节等概念。
2、会画控制系统框图
3、会分析一个控制系统案例中的输入量、控制器、执行器、控制量、被控对象、被控量(输出量)分别是什么。
一、通过小组学习,掌握以下内容:
控制系统中,什么是输入量、控制器、执行器、控制量、被控对象、被控量(输出量)、反馈环节。并掌握开环控制系统、闭环控制系统的方框图。
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案例:一个游泳池定时进水控制系统:
输入量(给定量)——即控制系统的给定量(也叫期望值),如游泳池进水的设定时间;
控制器——控制命令的发出者,即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件,如控制电路;
执行器——直接对被控对象进行控制的装置或元件,如继电器;
被控对象——控制系统中所要求的装置或生产过程,即对被控量进行调整时所操作的对象,如电磁进水阀门;
控制量——执行器的输出信号,即能对被控对象产生作用,从而使被控量发生变化的量,如电流。
被控量(输出量)——控制系统所要控制的量(即控制目的),也就是控制系统的输出信号,如流过阀门的水量。
二、闭环控制系统的各部分结构的基本概念的归纳总结
(1) 给定量:控制者给定的基准值, 又叫希望值。
(2) 比较量:由被控量送来的样品,用来和给定量作比较,比较量和给定量一定是同一量纲。
(3) 比较器:将给定量与比较量进行比较,得到差值,并转换成另一种量(可能是另一种量纲)送到控制器。
(4) 控制器:将比较器输出的量进行放大处理,然后将控制的控制量(或指令)送到执行器, 控制器输出的还不是强信号。
(5) 执行器:把控制器输出的控制量(或指令)转换成物理量,该量可以是力,电流,电压,功等不同量纲的物理量,用来直接控制推动被控对象。
(6) 被控对象:控制者实施控制的物体,被控制时一定会改变它的状态,如改变它的方向,角度,速度,高度,温度,等等 ; 被控对象的另一个特征是 : 它的输出量的积累迭加, 并直接造成, 导至被控量的改变。
(7) 输出量:由被控对象输出, 它的输出积累迭加, 并直接造成, 导致被控量的改变。
该量可能与被控量同一个量纲,例如自行车闭环控制系统中,被控的自行车的车头角度与道路的方向量纲相同。被控对象的输出量也可能与被控量不是同一个量纲,例如自来水塔闭环控制系统中,被控对象的输出量是水的流量(立方米秒),而被控量是水塔中水位的高度(米)。
(8) 被控量:控制者最终的控制目标量,它与给定量是同一个量纲。
(9) 反馈环节:它包括检测器 ( 包括转换器 ) 和传输器(回路),它将被控量的样品检测, 转换后,输送到比较器。
例1:一个恒定水位水箱闭环控制系统的方框图
例2:一个恒温加热炉闭环控制系统的方框图
三、习题:
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