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第一节 什么是控制及初识控制系统的基本组成(2课时)

第一节 什么是控制及初识控制系统的基本组成(2课时)
第一节 什么是控制及初识控制系统的基本组成(2课时)

构成:构成:车体、红外传感器、控制电路等

控制技术的广泛应用,可以提高我们的综合国力;可以提高产品质量,降低生产成本;增

控制系统组成及作用

第四章控制系统 4.1 控制系统的组成及其作用 控制系统的组成(5部分) (1)数字控制装置 作用:程序译码执行;状态信号输入采集处理,产生输出控制信号和状态显示信息 (2)输入装置 作用:接受现场状态信息和操作命令,(专为可识别的信息格式)(3)输出装置(输出设备) 作用:接受来自数字控制装置的控制命令,转化并执行相应命令信息, 产生调解、改变系统工作状态的操作和动作 (4)输入输出接口 作用:连接数字控制装置和输入输出设备的信息桥梁,完成I/O信号的电平转换,隔离,信号方式转换,滤波,锁存和缓冲等功能(5)功率放大电路 作用:将输出接口的输出控制信号进行功率放大,以足够的功率驱动输出执行设备(输出装置),完成系统的运行

控制系统的组成实例1: 控制系统的组成实例2:

作业: 1.简述机电一体化控制系统的构成 2.简述机电一体化控制系统各功能部件的作用 第四章控制系统 4.2 控制系统的设计要求 控制系统的设计要求包括10个部分: (1)功能实用性:指功能,性能,精度,应用范围及特点等技术指标概况 (2)系统可靠性:指系统在给定条件,预定时间内能够正常工作的概率(评价:无故障工作时间和故障的排出时间(含永久性和偶发性故障)) (3)运行稳定性:系统的输入量变化或受到外界干扰时,输出量被迫离开原来的稳定值过渡到另一个新的稳定状态的过程中,输出量发生超出规定限度或 发生非收敛性变化的概率(包括超调,振荡,滞后,静态误差等)(4)操作宜人性:人机工程概念内容,有助于提高效率,速度,质量和可靠性(5)人机安全性:监测,自动保护,报警,显示,急停,极限保护等 (6)环境保护水平:不产生环境污染 (7)技术经济性:包括机电一体化设备制造的性价比和运行的性价比 (8)结构工艺性:设计应满足加工,装配,检测,包装,安装,维护的最佳工艺性(9)造型艺术性:系统外形,比率,形体结构,色彩符合工业设计要求和时代美感(10)成果规范性:设计遵从相关法规,符合相关技术标准和技术规范 附: ※对工业控制计算机系统的基本要求

自动控制系统组成

自动控制系统的组成及功能实现 自动控制系统作为目前工业领域控制的核心,已经为大家所熟悉。自动控制系统是指在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。自动控制系统是实现自动化的主要手段,其组建了整个系统的大脑及神经网络。自动控制系统的组成一般包括控制器,被控对象,执行机构和变送器四个环节组成。 一、自动控制系统的分类 自动控制系统按控制原理主要分为开环控制系统和闭环控制系统。 (一)开环控制系统 在开环控制系统中,系统输出只受输入的控制,控制精度和抑制干扰的特性都比较差。开环控制系统中,基于按时序进行逻辑控制的称为顺序控制系统;由顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成。主要应用于机械、化工、物料装卸运输等过程的控制以及机械手和生产自动线。 (二)闭环控制系统 闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的,利用输出量同期望值的偏差对系统进行控制,可获得比较好的控制性能。闭环控制系统又称反馈控制系统。 自动控制系统按给定信号分类,可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。(三)恒值控制系统 给定值不变,要求系统输出量以一定的精度接近给定希望值的系统。如生产过程中的温度、压力、流量、液位高度、电动机转速等自动控制系统属于恒值系统。 (四)随动控制系统 给定值按未知时间函数变化,要求输出跟随给定值的变化。如跟随卫星的雷达天线系统。(五)程序控制系统 给定值按一定时间函数变化。如程控机床。 在我们的工业领域中,因控制的工艺流程复杂、生产数多、对产品质量控制严格,所以一般控制系统均为闭环控制系统。 二、控制系统各部分的功能 (一)控制器 目前控制系统的控制器主要包括PLC、DCS、FCS等主控制系统。在底层应用最多的就是PLC控制系统,一般大中型控制系统中要求分散控制、集中管理的场合就会采用DCS 控制系统,FCS系统主要应用在大型系统中,它也是21世纪最具发展潜力的现场总线控制系

一、控制系统的组成

4.2控制系统的组成和描述习题 一、判断题 (1)控制器肯定是控制系统中最先动作的构件。()(2)执行器是能直接对被控对象起控制作用的装置。()(3)被控对象是连动过程中最后动作的构件。()(4)存在比较器的控制系统一定是闭环控制系统。()二、判断下列关于楼道灯声控开关电路的说法是否正确。(1)它是一个闭环控制系统。() (2)它能自动纠正控制误差。() (3)灯是被控对象。() (4)控制量是控制灯的亮灭。() 二、选择题 1.下列控制系统中,属于开环控制系统的是() A 电冰箱的温度控制 B 计算机的CPU上的风扇的转速控制 C 现代化农业温室的温度控制 D 家用缝纫机的缝纫速度控制 2 .下面控制系统中,属于闭环控制的有() A 电风扇机械定时开关控制系统 B 电子门铃控制系统 C 电磁炉温度自动控制系统 D 自行车制动系统 3.下列控制现象属于自动控制的是()

A 电风扇 B 洗衣机 C 红绿灯定时转换 D 电子词典 4.下列属于闭环控制系统的是() A 楼道里的防盗报警控制系统 B 火灾自动报警系统 C 公园音乐喷泉自动控制系统 D 电冰箱的温度控制系统 5.下列各项中,属于开环控制系统的是() A 家用电风扇的转速调节系统 B 电冰箱温度控制系统 C 汽车自动档位控制系统 D 抽水马桶水位的控制系统 6.“皮影戏”是我国的传统的民间艺术,演员只要在屏幕和灯光之间抖动如栓在“小兔”身上的细线,屏幕上就能出现生动活泼的小兔形象,这是一种控制现象,其控制对象是() A 细线 B “小兔” C 屏幕 D 灯光 7.普通高压锅使用过程中,当锅内压力达到一定值时,压力阀会浮起并放气,使锅内压力维持在预定值水平。该压力控制系统是( ) ①人工系统②自然系统③人工(手动)控制④自动控制 A ①③ B ①④ C ②③ D ②④ 8.闭环控制系统由下列各个环节组成() ①控制器②执行器③被控对象④检测装置 A ①②③ B ①③④

自动控制系统的组成

1.1 自动控制系统的组成 自动控制系统是在人工控制的基础上产生和发展起来的。为对自动控制有一个更加清晰的了解,下面对人工操作与自动控制作一个对比与分析。 图1-1所示是一个液体贮槽,在生产中常 用来作为一般的中间容器或成品罐。从前一个 工序出来的物料连续不断地流入槽中,而槽中 的液体又送至下一工序进行加工或包装。当流 入量Q i(或流出量Q0) 波动,严重时会溢出或抽空。解决这个问题的 最简单办法,是以贮槽液位为操作指标,以改 变出口阀门开度为控制手段,如图1-1所示。 当液位上升时,将出口阀门开度开大,液位上 则关小出口阀门,液位下降越多,阀门关得越 小。为了使液位上升和下降都有足够的余地,选择玻璃管液位计指示值中间的某一点为正常工作时的液位高度,通过改变出口阀门开度而使液位保持在这一高度上,这样就不会出贮槽中液位过高而溢出槽外,或使贮槽内液位抽空而发生事故的现象。归纳起来,操作人员所进行的工作有以下三个方面。 ①检测用眼睛观察玻璃管液位计(测量元件)中液位的高低。 ②运算、命令大脑根据眼睛所看到的液位高度,与要求的液位值进行比较,得出偏差的大小和正负,然后根据操作经验,经思考、决策后发出命令。 ③执行根据大脑发出的命令,通过手去改变阀门开度,以改变出口流量Q0,从而使液位保持在所需要高度上。 眼、脑、手三个器官,分别担负了检测、运算/决策和执行三个任务,来完成测量偏差、操纵阀门以纠正偏差的全过程。 若采用一套自动控制装置来取代上述人工操作,就称为液位自动控制。自动 下面结合图1-2的例子介绍几个常 用术语。 ①被控对象需要实现控制的 简称对象,如图1-2中的液体贮槽。 ②被控变量对象内要求保

几种运动控制系统的比较

运动控制的实现方法 1、以模拟电路硬接线方式建立的运动控制系统 早起的运动控制系统一般采用运算放大器等分离器件以硬接线的方式构成,这种系统的优点: (1)通过对输入信号的实时处理,可实现系统的高速控制。 (2)由于采用硬接线方式可以实现无限的采样频率,因此,控制器的精度较高并且具有较大的带宽。 然而,与数字化系统相比,模拟系统的缺陷也是很明显的: (1)老化与环境温度的变化对构成系统的元器件的参数影响很大。 (2)构成系统所需的元器件较多,从而增加了系统的复杂性,也使得系统最终的可靠性降低。 (3)由于系统设计采用的是硬接线的方式,当系统设计完成之后,升级或者功能修改几乎是不可能的事情。 (4)受最终系统规模的限制,很难实现运算量大、精度高、性能更加先进的复杂控制算法。 模糊控制系统的上述缺陷使它很难用于一些功能要求比较高的场合。然而,作为控制系统最早期的一种实现方式,它仍然在一些早期的系统中发挥作用; 另外,对于一些功能简单的电动机控制系统,仍然可以采用分立元件构成。 2、以微处理器为核心的运动控制系统 微处理器主要是指以MCS-51、MCS-96等为代表的8位或16位单片机。采用微处理器取代模拟电路作为电动机的控制器,所构成的系统具有以下的优点:(1)使电路更加简单。模拟电路为了实现逻辑控制需要很多的元器件,从而使电路变得复杂。采用微处理器以后,大多数控制逻辑可以采用软 件实现。 (2)可以实现复杂的控制算法。微处理器具有较强的逻辑功能,运算速度快、精度高、具有大容量的存储器,因此有能力实现较复杂的控制算 法。 (3)灵活性和适应性强。微处理器的控制方式主要是由软件实现,如果需要修改控制规律,一般不需要修改系统德硬件电路,只需要对系统的

自动控制系统主要有哪些环节组成

自动控制系统主要有哪些环节组 成 1?自动控制系统主要有哪些环节组成?各环节的作用是什么? a测量变送器:测量被控变量,并将其转化为标准,统一的输出信号。b 控制器:接收变送器送来的信号,与希望保持的给定值相比较得出偏差,并按某种运算规律算出结果,然后将此结果用标准,统一的信号发送出去。 c执行器:自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度。 d被控对象:控制装备所控制的生产设备。 2?被控变量:需要控制器工艺参数的设备或装置; 被控变量:工艺上希望保持稳定的变量; 操作变量:克服其他干扰对被控变量的影响,实现控制作用的变量。 给定值:工艺上希望保持的被控变量的数值; 干扰变量:造成被控变量波动的变量。 3?自动控制系统按信号的传递路径分:闭环控制系统,开环~ (控制系统的输出端与输入端不存在反馈回路,输出量对系统的控制作用不 发生影响的系统),复合~ 4?按给定值的不同分:定值控制系统,随动控制系统(随机变化),程序控制系统(给定值按预先设定好的规律变化) 5.自动控制系统的基本要求: 稳定性:保证控制系统正常工作的必要条件

快速性:反应系统在控制过程中的性能 准确性:衡量系统稳态精度的指标,反映了动态过程后期的性能。 提高动态过程的快速性,可能会引起系统的剧烈振荡;改善系统的平稳性,控制进程又可能很迟缓,甚至使系统稳态精度变差。 6.控制系统的静态:被控变量不随时间而变化的平衡状态。 7?自动系统的控过渡过程及其形式 控制系统在动态过程中,被控变量从一个稳态到达另一个稳态随时间 变化的过程称为~ 形式:非周期衰减过程,衰减振荡过程, 等幅振荡过程,发散振荡过程 8.衰减振荡过渡过程的性能指标 衰减比:表振荡过程中的衰减程度,衡量过渡过程稳定性的动态指标。(以新稳态值为标准计算) 最大偏差:被控变量偏离给定值的最大值 余差:系统的最终稳态误差,终了时,被控变量达到的新稳态值与设定值之差。 调节时间:从过渡过程开始到结束所需的时间 振荡周期:曲线从第一个波峰到同一方向第二个波峰之间的时间 9.对象的数学模型:用数学的方法来描述对象输入量与输出量之间的关系,这种对象特性的数学描述叫~ 动态数学模型:表示输出变量与输入变量之间随时间而变化的动态关系的数字描述 10.描述对象特性的参数 放大系数K :数值上等于对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。意义:若有一定的输入变化量Q i通过对象就被放大了K倍变为输出变量h。K越大,输入变量有一定变化时,对输出量的影响越大。描述了静态性质 时间常数T:当对象受到阶跃输入作用后,被控变量达到新的稳态值的63.2%所需的时间,就是T,意义:被控变量受到阶跃作用后,被控变量如果保持初始速度变化,达到新的稳态值所需的时间。 T越大,表对象受干扰后,被控变量变化的越慢,到达新的稳态值所需

运动控制系统课后答案

习题解答(供参考) 习题二 2.2 系统的调速范围是1000~100min r ,要求静差率s=2%,那么系统允许的静差转速降是多少? 解:10000.02(100.98) 2.04(1)n n s n rpm D s ?==??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 某一调速系统,在额定负载下,最高转速特性为0max 1500min n r =,最低转速特性为 0min 150min n r =,带额定负载时的速度降落 15min N n r ?=,且在不同转速下额定速降 不变, 统允许的静差率是多少? 解:1)调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下) max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511 D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?==

2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ,I N =378A ,n N =1430r/min ,Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时,求系统的调速范围。如果s=30%时,则系统的调速范围又为多少?? 解:()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。已知直流电动机,主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V ?min/r,求: (1)当电流连续时,在额定负载下的转速降落N n ?为多少? (2)开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少? (3)若要满足D=20,s ≤5%的要求,额定负载下的转速降落N n ?又为多少? 解:(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ?=?=?=

自动控制系统的基本组成与分类

自动控制系统的基本组成与分类 自动控制系统的基本组成 如前所述,自动控制系统(即反馈控制系统)由被控对象和控制装置两大部分组成, 根 据其功能,后者又是由具有不同职能的基本元部件组成的。图1.12是一个典型的自 动控制 系统的基本组成示意图,图中组成系统的各基本环节及其功能如下。 1.被控对象 如前所述,被控对象是指对其莱个特定物理量进行控制的设备或过程 出即为系统的输出员,即被控量,通常以c(r)(或y(f))表示。 2.阁量元件 测量元件用于对输出量进行测量,并将其反馈至输入端。如果输出量与输入量的物 理 单位不同,有时还要进行相应的量纲转换*例如,温度测量装置(热电偶)用于团量湿度并 转换为电压(见固1.2),测速发电机用于测量电动机轴转速井转换为电压(见田1.9)。 3.给定元件 根据控制日的,给定元件将给定量转换为与期望输出相对应的系统治入量(通常以 r(‘)表示),作为系统的控制依据。例如,图1.9中,给定电压M2的电位器即为给 定元件。 4.比较元件 比较元件对输入量与测量元件测得的输出量进行比较,并产生偏差信号

中的电压比较电路。通常,比较元件输出的偏差信号以‘(2)表示。 5.放大元件 放大元件是特比较元件结出的(檄弱的)偏差信号进行放大(必要时还要进行物理量的转换)。例如,图1.9中的ATMEL代理放大器和晶闸管整流装置等。 6.执行元件 执行元件的功能是,根据放大元件放大后的偏差信号,推动执行元件去控制被控对 象,使其被控量按照设定的要求变化。通常,电动机、液压马达等都可作为执行元件。7.校正元件 校正元件又称补偿元件,用于改善系统的性能,通常以串联或反馈的方式连接在系 统中。 在图1.12中,作用信号从输入端沿箭头方向到达输出端的传输通路称为前向通路;系 统治出量经测旦元件反馈到输入端的传输通路称为主反馈通路;前向通路和主反馈通 路构 成的回路称为主反馈回路,简称主回路。除此之外,还有局部反馈通路以及局部反馈 回路 等*将只包含一个主反馈通路的系统称为单回路系统,将包含两个或两个以上反馈通路的 系统称为多回路系统。 1.4.2 自动控制系统的分类 如前所述,自动控制系统的组成千差万别,所完成的控制任务也不尽相同,但可以 按 不同的分类方法,将其分为各种不同的类别。例如,按控制方式可分为开环控制系统、闭 环控制系统和复合控制系TI代理统;按元件类型可分为机械系统、电气系统、机电系统、液压系

自动控制原理

《自动控制原理》综合复习资料 、简答题 1常见的建立数学模型的方法有哪几种?各有什么特点? 2、 自动控制原理中,对线性控制系统进行分析的方法有哪些? 3、 给出梅逊公式,及其中各参数意义。 4、 举例说明什么是闭环系统?它具有什么特点? 5、 系统的性能指标有哪些? 6、 幅值裕度,相位裕度各是如何定义的? 7、 画出自动控制系统基本组成方框结构图? &减小稳态误差的措施主要有? 9、 闭环控制系统由哪几个基本单元组成? 10、 增加开环零、极点对根轨迹有什么影响? 二、计算题 1已知系统输入为U i ,输出为U o ,求出传递函数 G(s) U °(s)/U i (s)。 o ------- ------------------- ------ o R L U i c 丄 U o 2、试简化下图所示系统方框图求其传递函数: 3、已知某二阶系统的单位阶跃响应为 ct 1 0.2e 60t 1.2e 10t , (2)确定系统阻尼比 、无阻尼振荡频率 试求:(1)系统传递函数 c -s R s (5 分)

7、已知系统的结构图如所示: 当K f 0、K a 10时,试确定系统的阻尼比 、固有频率 n 和单位斜坡输 入时系统的稳态误差; 8、已知系统如下图所示,求系统的单位阶跃响应,并判断系统的稳定性。 9、RC 无源网络电路图如下图所示,试列写该系统的微分方程,并求传递函数Uc(s)/Uc(s) 4、设某系统的特征方程式为 s 6 2s 5 8s 4 12s 3 20 s 2 16s 16 判断闭环系统的稳定性,若不稳定求其不稳定特征根个数。 (利用劳斯判据) 5、RC 无源网络电路图如下图所示 ,试列写该系统的微分方程 ,并求传递函数Uc(s)/Ui(s) O U i o R i o U c 6、试简化下图所示系统方框图求其传递函数 : X r

汽车电子控制系统由那些部分组成

汽车电子控制系统主要由传感器,控制单元和执行器三部分组成。根据控制功能不同,汽车电子控制系统可为动力性,经济与排放性,安全性,舒适性,操纵性,通过性和信息控制系统七种类型。根据汽车总体结构,汽车电子控制系统可分为发动机电子控制系统,底盘电子控制系统,车身电子控制系统和综合控制系统四大类。(1)汽车发动机电子控制系统。它主要包括;电子控制发动机燃油喷射系统( EFI ), 空燃比反馈控制系统 ( AFC), 怠速控制 系统( ISC), 断油控制系统,燃油蒸汽回收控制系统,排气再循环控制系统,加速踏板控制系统(EAP ,微机控制点火系统(MCI), 发动机爆震控制系统(EDC,进气控制系统,增压控制系统和汽车巡航控制系统(CCS) 第二代车载故障诊断系统(0BD-11)等。 ( 2)汽车底盘电子控制系统。它主要包括; 电子控制自动变速系统(ECT,防抱死控制系统(ABS,电子控制制动力分配系统(EBD,电子控制制动辅助系统(EBA,动态稳定控制系统(DSC,驱动防滑控制系统(ASR,电子控制动力转向系统(EPS ,电子控制悬架系统(ECS ,轮胎气压控制系

统(TPQ, 等。 ( 3)汽车车身电子控制系统。它主要包括; 辅助防护安全气nan系统(SRS ,安全带张紧控制系统(STTS,车辆保安系统(VESS, 中央门锁控制系统(CLCS,前照灯控制与清洗系统(HAW,刮水器与清洗器控制系统 (WWCS座椅调节系统(SAMS。( 4)汽车综合控制系统。它主要包括;维修周期显示系统(LSID),液面与磨损监控系统 ( FWM)S 车载计算机( OBC)车载电话 ( CPH),交通控制与通信系统(TCIS),信息显示系统(IDS),控制器区域网络系统(CAN,自动空调系统(ACS,雷达车距控制系统,倒车防撞报警系统(PWS,等。

运动控制系统_课后习题答案

运动控制系统 课后习题答案 2.2 系统的调速围是1000~100min r ,要求静差率s=2%,那么系统允许的静差转速降是多少? 解:10000.02(100.98) 2.04(1) n n s n rpm D s ?==??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 2.3 某一调速系统,在额定负载下,最高转速特性为0max 1500min n r =,最低转速特性为 0min 150min n r =,带额定负载时的速度降落15min N n r ?=,且在不同转速下额定速降 不变, 试问系统能够达到的调速围有多大?系统允许的静差率是多少? 解:1)调速围 max min D n n =(均指额定负载情况下) max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?== 2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ,I N =378A ,n N =1430r/min ,Ra=0.023Ω。相控整流器阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时,求系统的调速围。如果s=30%时,则系统的调速围又为多少?? 解:()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 2.5 某龙门刨床工作台采用 V-M 调速系统。已知直流电动机

电子控制系统的组成和工作过程

电子控制系统的组成和工作过程 一、教学分析 1.教材分析 本课是第一章第二节“电子控制系统的组成和工作过程”。从对比分析两种路灯控制系统的基本组成入手,再通过搭接一个路灯自动控制的电子模型,来学习电子控制系统的基本组成和工作过程,从而为学生学习后面各章提供了一把钥匙。 2.学情分析 学生在通用技术必修2的学习中,已学过关于控制系统的一些概念,例如输入、控制、输出,以及功能模拟方法的含义,但对电子控制系统内部电子元件,例如发光二极管、光敏电阻、三极管等的工作原理不太了解,教师可用通俗的语言补充解释其作用,以利于学生的学习。 二、教学目标 1.知识与技能目标 (1)知道电子控制系统的基本组成。 (2)能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。 2.过程与方法目标 (1)通过对两种路灯控制系统方框图的对照,知道电子控制系统的基本组成。 (2)通过搭接一个路灯自动控制的电子模型,加深对电子控制系统组成的理解。 3.情感态度和价值观目标 (1)激发学生动手尝试的兴趣和热爱技术的情感。 (2)提高学生比较及分析电子控制系统的能力。 三、教学重难点 1.重点 (1)电子控制系统的基本组成。 (2)能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。 2.难点 电子控制系统内部常见电子元件的工作原理。 四、教学策略 本节课程以多媒体技术为辅助教学手段,通过观察、基本知识讲授、小组探究、分析表达、技术试验、能力展示等教学方法和策略,在教师指导下,通过学生自主探究建构知识和技能。 五、教学准备 通用技术专用教室、多媒体、课件、路灯自动控制模型。 六、课时安排 共1课时 七、教学过程 (一)新课导入 教师展示:路灯自动控制模型 板书:第一章电子控制系统概述 第二节电子控制系统的组成和工作过程

运动控制系统

什么是运动控制系统?(名词解释) 运动控制系统的分类(填空) 运动控制系统的基本结构,方框图及图中主要本部分的功能(简答) 运动控制系统的发展趋势(填空) 第一章 什么是G—M系统?(名词解释) G—M系统的机械特性——可逆的 什么事V—M系统?(名词解释) V—M系统的机械特性——电流连续时的 调速范围、静差率、转速(计算题)()主要是书上的例题1—1、1—2 比较开环机械特性与闭环机械特性的关系 闭环系统静特性与开荒系统机械特性的关系(简答题) 静特性的结构图(计算题) 设计动态PI调节器的步骤(简答) 单闭环调速系统的动态结构图 (注:计算题最主要的是参考老师自己做的课件的例题2.4(二章的128张开始)还有课后练习的1—2、1—6、1—7、1—9、1—12 第二章 双闭环调速系统的由来 双闭环直流调速系统的结构图 ASR、ACR的过程 双臂环调速系统的稳态结构图及方程式 双闭环的抗绕性能、两个调节器的作用(简答题) 工程设计方法和步骤 动态指标(跟随性和抗干扰性) 跟随性的相关指标(稳定值5%—10%左右) 第三章 课本表1—3的最后三个 可逆系统中环流的作用(填空) 环流结构中电抗器的作用 第四章 PWM的工作原理 P96面的下面的几个英文缩写 课后习题4—1、4—2、4—3 第五章 数字控制调速的主要特点及其结构 图5—6及其工作原理 数字滤波有几种 什么是中值滤波

什么是低频滤波 增量式旋转编码器的三种方法 绝对式旋转编码器检测转角,增量式编码器检测转速 什么是变频器 01刘鑫宇 19:13:29 什么是运动控制系统?(名词解释) 运动控制系统的分类(填空) 运动控制系统的基本结构,方框图及图中主要本部分的功能(简答) 运动控制系统的发展趋势(填空) 第一章 什么是G—M系统?(名词解释) G—M系统的机械特性——可逆的 什么事V—M系统?(名词解释) V—M系统的机械特性——电流连续时的 调速范围、静差率、转速(计算题)()主要是书上的例题1—1、1—2 比较开环机械特性与闭环机械特性的关系 闭环系统静特性与开荒系统机械特性的关系(简答题) 静特性的结构图(计算题) 设计动态PI调节器的步骤(简答) 单闭环调速系统的动态结构图 (注:计算题最主要的是参考老师自己做的课件的例题2.4(二章的128张开始)还有课后练习的1—2、1—6、1—7、1—9、1—12 第二章 双闭环调速系统的由来 双闭环直流调速系统的结构图 ASR、ACR的过程 双臂环调速系统的稳态结构图及方程式 双闭环的抗绕性能、两个调节器的作用(简答题) 工程设计方法和步骤 动态指标(跟随性和抗干扰性) 跟随性的相关指标(稳定值5%—10%左右) 第三章 课本表1—3的最后三个 可逆系统中环流的作用(填空) 环流结构中电抗器的作用 第四章 PWM的工作原理 P96面的下面的几个英文缩写 课后习题4—1、4—2、4—3

自动控制系统主要有哪些环节组成

1.自动控制系统主要有哪些环节组成?各环节的作用是什么? a测量变送器:测量被控变量,并将其转化为标准,统一的输出信号。b控制器:接收变送器送来的信号,和希望保持的给定值相比较得出偏差,并按某种运算规律算出结果,然后将此结果用标准,统一的信号发送出去。 c执行器:自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度。 d被控对象:控制装备所控制的生产设备。 2.被控变量:需要控制器工艺参数的设备或装置; 被控变量:工艺上希望保持稳定的变量; 操作变量:克服其他干扰对被控变量的影响,实现控制作用的变量。给定值:工艺上希望保持的被控变量的数值; 干扰变量:造成被控变量波动的变量。 3.自动控制系统按信号的传递路径分:闭环控制系统,开环~(控制系统的输出端和输入端不存在反馈回路,输出量对系统的控制作用不发生影响的系统),复合~ 4.按给定值的不同分:定值控制系统,随动控制系统(随机变化),程序控制系统(给定值按预先设定好的规律变化) 5.自动控制系统的基本要求: 稳定性:保证控制系统正常工作的必要条件 快速性:反应系统在控制过程中的性能 准确性:衡量系统稳态精度的指标,反映了动态过程后期的性能。提高动态过程的快速性,可能会引起系统的剧烈振荡;改善系统的平稳性,控制进程又可能很迟缓,甚至使系统稳态精度变差。 6.控制系统的静态:被控变量不随时间而变化的平衡状态。 7.自动系统的控过渡过程及其形式 控制系统在动态过程中,被控变量从一个稳态到达另一个稳态随时间变化的过程称为~ 形式:非周期衰减过程,衰减振荡过程, 等幅振荡过程,发散振荡过程 8.衰减振荡过渡过程的性能指标

衰减比:表振荡过程中的衰减程度,衡量过渡过程稳定性的动态指标。(以新稳态值为标准计算) 最大偏差:被控变量偏离给定值的最大值 余差:系统的最终稳态误差,终了时,被控变量达到的新稳态值和设定值之差。 调节时间:从过渡过程开始到结束所需的时间 振荡周期:曲线从第一个波峰到同一方向第二个波峰之间的时间 9.对象的数学模型:用数学的方法来描述对象输入量和输出量之间的关系,这种对象特性的数学描述叫~ 动态数学模型:表示输出变量和输入变量之间随时间而变化的动态关系的数字描述 10.描述对象特性的参数 放大系数K:数值上等于对象重新稳定后的输出变化量和输入变化量之比。意义:若有一定的输入变化量Q1通过对象就被放大了K倍变为输出变量h。K越大,输入变量有一定变化时,对输出量的影响越大。描述了静态性质 时间常数T:当对象受到阶跃输入作用后,被控变量达到新的稳态值的63.2%所需的时间,就是T,意义:被控变量受到阶跃作用后,被控变量如果保持初始速度变化,达到新的稳态值所需的时间。 T越大,表对象受干扰后,被控变量变化的越慢,到达新的稳态值所需的时间越长。动态特性 滞后时间:对象在受到输入作用后,被控变量不能立即而迅速的变化,要经过一段纯滞后时间以后,才开始等量地反应原无滞后时的输出量的变化~ 动态特性 11.测量范围:指仪表按规定的精度进行测量的被测量值得范围。 绝对误差=X-X0=测量-标准 引用误差=(绝对误差/量程)*100% 最大引用误差=(最大绝对误差/量程)*100%=+-A% 允许误差(允许最大引用误差) 灵敏度S:表示仪表对被测变量变化的灵敏程度=输出的变化量/输入

运动控制系统心得

电力拖动自动控制系统 -运动控制系统 系名:物电系 班级:电气工程及其自动化(1)班:昊哲 学号:201214240136

电力拖动自动控制系统 -运动控制系统 大三第二学期我接触到了一门很重要的专业课《电力拖动自动控制系统》,通过对这门课的学习使我对运动控制系统有了更深刻的理解。现代运动控制已成为电机学,电力电子技术,微电子技术,计算机控制技术,控制理论,信号检测与处理技术等多门学科相互交叉的综合性学科。文中简单介绍了运动控制及其相关学科的关系,随着其他相关学科的不断发展,运动控制系统也在不断发展,不断提高系统的安全性,可靠性。文中最后简述了其发展历程及其未来发展的展望。 电力拖动实现了电能与机械能之间的能量转换,而电力拖动自动控制系统—运动控制系统的任务是通过控制电动机电压、电流、频率等输入量,来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量,使各种工作机械按人们期望的要求运行,以满足生产工艺及其他应用的需要。工业生产和科学的发展,对运动控制系统提出新的更为复杂的要求,同时也为研制和生产各类新型控制系统提供可能。 运动控制系统分为两大部分的学习,第一部分为直流调速系统,第二部分为交流调速系统,其中第一部分为整本书重要掌握的容。 第一部分分为转速反馈控制的直流调速系统,转速、电流反馈的直流调速系统,可逆控制和弱磁控制的直流调速系统。第一部分中主要介绍直流调速系统,调节直流电动机的转速有三种方法:改变电枢

回路电阻,减弱磁通调速法,调节电枢电压调速法。 变压调速是是直流调速系统的主要方法,系统的硬件结构至少包含了两部分:能够调节直流电动机电枢电压的直流电源和产生被调节转速的直流电动机。随着电力电子技术的发展,可控直流电源主要有两大类,一类是相控整流器,它把交流电源直接转换成可控直流电源;另一类是直流脉宽变换器,它先把交流电整流成不可控的直流电,然后用PWM方式调节输出直流电压。本章说明了两类直流电源的特性和数学模型。当用可控直流电源和直流电动机组成一个直流调速系统时,它们所表现车来的性能指标和人们的期望值必然存在一个不小的差距,并做出了分析。开环控制系统无法满足人们期望的性能指标,本章就闭环控制的直流调速系统展开分析和讨论。论述哦了转速单闭环直流调速系统的控制规律,分析了系统的静差率,介绍了PI调节器和P调节器的控制作用。转速单闭环直流调速系统能够提高调速系统的稳态性能,但动态性能仍不理想,转速,电流双闭环直流调速系统是静动态性能良好,应用最广的直流调速系统;还介绍了转速,电流双闭环系统的组成及其静特性,数学模型,并对双闭环直流调速系统的动态特性进行了详细分析。本章对直流调速系统的数字实现进行了讨论,论述了与调速系统紧密关联的数字测速方法和数字PI调节器的实现方法,并用MATLAB仿真软件对转速,电流双闭环调速系统进行了仿真。 第二部分主要介绍交流调速系统。交流调速系统有异步电动机和同步电动机两大类。异步电动机调速系统分为3类:转差功率消耗型

电子控制系统的组成和工作过程

.-电子控制系统的组成和工作过程

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电子控制系统的组成和工作过程 一、教学分析 1.教材分析 本课是第一章第二节“电子控制系统的组成和工作过程”。从对比分析两种路灯控制系统的基本组成入手,再通过搭接一个路灯自动控制的电子模型,来学习电子控制系统的基本组成和工作过程,从而为学生学习后面各章提供了一把钥匙。 2.学情分析 学生在通用技术必修2的学习中,已学过关于控制系统的一些概念,例如输入、控制、输出,以及功能模拟方法的含义,但对电子控制系统内部电子元件,例如发光二极管、光敏电阻、三极管等的工作原理不太了解,教师可用通俗的语言补充解释其作用,以利于学生的学习。 二、教学目标 1.知识与技能目标 (1)知道电子控制系统的基本组成。 (2)能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。 2.过程与方法目标 (1)通过对两种路灯控制系统方框图的对照,知道电子控制系统的基本组成。 (2)通过搭接一个路灯自动控制的电子模型,加深对电子控制系统组成的理解。 3.情感态度和价值观目标 (1)激发学生动手尝试的兴趣和热爱技术的情感。 (2)提高学生比较及分析电子控制系统的能力。 三、教学重难点 1.重点 (1)电子控制系统的基本组成。 (2)能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。 2.难点 电子控制系统内部常见电子元件的工作原理。 四、教学策略 本节课程以多媒体技术为辅助教学手段,通过观察、基本知识讲授、小组探究、分析表达、技术试验、能力展示等教学方法和策略,在教师指导下,通过学生自主探究建构知识和技能。 五、教学准备 通用技术专用教室、多媒体、课件、路灯自动控制模型。 六、课时安排 共1课时 七、教学过程 (一)新课导入 教师展示:路灯自动控制模型 板书:第一章电子控制系统概述 第二节电子控制系统的组成和工作过程

电力传动控制系统——运动控制系统

电力传动控制系统——运动控制系统 (习题解答) 第1章电力传动控制系统的基本结构与组成 (1) 第2章电力传动系统的模型 (13) 第3章直流传动控制系统 (18) 第4章交流传动控制系统 (30) 第5章电力传动控制系统的分析与设计* (38)

第1章电力传动控制系统的基本结构与组成 1. 根据电力传动控制系统的基本结构,简述电力传动控制系统的基本原理和共性问题。 答:电力传动是以电动机作为原动机拖动生产机械运动的一种传动方式,由于电力传输和变换的便利,使电力传动成为现代生产机械的主要动力装置。电力传动控制系统的基本结构如图1-1所示,一般由电源、变流器、电动机、控制器、传感器和生产机械(负载)组成。 图1-1 电力传动控制系统的基本结构 电力传动控制系统的基本工作原理是,根据输入的控制指令(比如:速度或位置指令),与传感器采集的系统检测信号(速度、位置、电流和电压等),经过一定的处理给出相应的反馈控制信号,控制器按一定的控制算法或策略输出相应的控制信号,控制变流器改变输入到电动机的电源电压、频率等,使电动机改变转速或位置,再由电动机驱动生产机械按照相应的控制要求运动,故又称为运动控制系统。 虽然电力传动控制系统种类繁多,但根据图1-1所示的系统基本结构,可以归纳出研发或应用电力传动控制系统所需解决的共性问题: 1)电动机的选择。电力传动系统能否经济可靠地运行,正确选择驱动生产机械运动的电动机至关重要。应根据生产工艺和设备对驱动的要求,选择合适的电动机的种类及额定参数、绝缘等级等,然后通过分析电动机的发热和冷却、工作制、过载能力等进行电动机容量的校验。 2)变流技术研究。电动机的控制是通过改变其供电电源来实现的,如直流电动机的正反转控制需要改变其电枢电压或励磁电压的方向,而调速需要改变电枢电压或励磁电流的大小;交流电动机的调速需要改变其电源的电压和频率等,因此,变流技术是实现电力传动系统的核心技术之一。 3)系统的状态检测方法。状态检测是构成系统反馈的关键,根据反馈控制原理,需要实时检测电力传动控制系统的各种状态,如电压、电流、频率、相位、磁链、转矩、转速或位置等。因此,研究系统状态检测和观测方法是提高其控制

运动控制系统的主要组成部分有哪些

运动控制系统的主要组成部分有哪些? 按照伺服机构的能源供给方式来划分,运动控制系统可以分为电动控制系统、气动控制系统和液压控制系统三种。其中,液压伺服机构和气动伺服机构适用于要求防爆且输出力矩较大,控制精度要求较低的场合。近年来,随着大功率力矩电机的出现,电动伺服机构的应用范围得到了进一步的拓展。 按照被控制量的性质来划分,运动控制系统可以分为位置控制系统、速度控制系统、加速度控制系统、同步控制系统、力矩控制系统等类型。 位置控制是将负载从某一确定的空间位置按照一定的轨迹移动到另一空间的位置,例如数控机床、搬运机械手和工业机器人。 速度控制和加速度控制是使负载按照某一确定的速度曲线进行运动,例如电梯通过速度和加速度调节实现平稳升降和平层。很多速度控制系统的控制目标也包括位置,例如电梯控制系统,因此,速度控制在很多情况下是与位置控制等相互配合来工作的。 力矩控制系统是通过转矩的反馈来使输出转矩保持恒定或按某一规律变化,应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中,例如饶线装置或拉光纤设备,转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。 典型的运动控制系统如下图所示。 根据伺服机构和机械装置运行情况是否反馈至控制器,运动控制系统又可以分为开环运动控制、半闭环运动控制和全闭环运动控制。 开环运动控制的一个典型案例是步进电动机控制的工作台移动,如下图所示。在开环运动控制系统中,执行机构(步进电动机)的运动目标指令和执行过程是确定的,但实际执行结果与指令之间是否存在偏差无法确定。 开环运动控制系统结构图 半闭环运动控制的一个典型案例是伺服电动机控制的工作台移动,如下图所示。在半闭环运动控制系统中,执行机构(伺服电动机)的在执行运动目标指令

简述列车控制系统的组成和各部分的主要功能

一、简述列车控制系统的组成和各部分的主要功能 1、ATC系统的组成 列车运行控制系统(automatic train control ,简称ATC)是根据列车在铁路线路上运行的客观条件和实际情况,对列车运行速度及制动方式等状态进行监督、控制和调整的技术装备。简称列控系统。也叫列车自动控制系统。 ATC系统的组成:列车自动防护系统(Automatic Train Protection,简称ATP)、列车自动运行系统(Automatic Train Operation,简称ATO)、列车自动监控系统(Automatic Train Supervision,简称ATS)。 2、各部分的主要功能 2.1、ATP系统 2.1.1系统的基本概念 ATP即列车运行超速防护或列车速度监督系统。主要功能:对列车运行进行超速防护,对与安全有关的设备实行监控,实现列车位置检测,保证列车之间的安全间隔,保证列车在安全速度下运行,完成信号显示、故障报警、降级提示、列车参数和线路参数的输入、与ATS、ATO及车辆系统接口并进入信息交换。 ATP是ATC的基本环节,属于故障——安全系统,必须符合故障——安全的原则。 2.1.2、ATP功能

(1)ATP轨旁功能 负责列车安全间隔和生成报文,完成对列车安全运行授权许可的发布和报文的准备,这些报文包括安全、非安全和信号信息等。 (2)ATP传输功能 负责发出报文信号,包括报文和ATP车载设备所需的其他数据。 (3)ATP车载功能 负责列车安全运行、自行驾驶,并提供信号系统和司机间的接口。 2.2、ATO系统 2.2.1、ATO系统基本概念 ATO即列车自动驾驶它代替司机操作列车驱动、制动设备,自动实现列车的启动、加速、匀速惰行、制动等驾驶功能。可使列车经常处于最佳运行状态,高质量地自动驾驶,提高列车运行效率,避免不必要的、过于剧烈的加速和减速。 2.2.2、ATO的功能 基本控制功能:自动驾驶、自动折返、自动开车门;服务功能:确定列车位置、计算允许速度、提供运行模式、PTI支持功能 (1)自动驾驶 ①自动调整列车运行速度 ②停车点的目标制动 ③从车站自动发车

运动控制系统

一、运动控制系统的定义与分类 定义:以机械运动的驱动设备--电动机为被控对象,以控制器为核心,以电力电子功率变换装置为执行机构,在自动控制理论指导下组成的电力传动自动控制系统。 分类: (1)按被控物理量分:以转速为被控量的系统叫调速系统,以角位移或直线位移为被控量的系统叫随动系统(或伺服系统)。 (2)按驱动电动机的类型分:用直流电动机带动生产机械的为直流传动系统,用交流电动机带动生产机械的为交流传动系统。 (3)按控制器的类型分:用模拟电路构成控制器的系统为模拟控制系统,用数字电路构成控制器的系统为数字控制系统。 二、直流调速方法 答:(1)调节电枢供电电压U; (2)减弱励磁磁通 ; (3)改变电枢回路电阻R。 三、常用的可控直流电源 答:(1)旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组,以获得可调的直流电压。 (2)静止式可控整流器——用静止式的可控整流器,以获得可调的直流电压。 (3)直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电,利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制,以产生可变的平均电压 四、三种调速方法的性能与比较 答:对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说,以调节电枢供电电压的方式为最好。 改变电阻只能有级调速; 减弱磁通虽然能够平滑调速,但调速范围不大,往往只是配合调压方案,在基速(即电机额定转速)以上作小范围的弱磁升速。 五、V-M系统的特点 答:晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高,而且在技术性能上也显示出较大的优越性。 在控制作用的快速性上,变流机组是秒级,而晶闸管整流器是毫秒级, 这将大大提高系统的动态性能

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