1-2自动控制系统举例

1-2自动控制系统举例
一、 位置随动系统
在飞行器的仪表中，为了将陀螺(或其它测量
元件)测得的姿态角的数据，传递到比较远的地方
(如驾驶室的仪表板上)，就要进行转角的远距离传
送，可以利用图1-7所示随动系统来实现上述要
求。

该系统的任务就是保持输出轴始终紧紧跟踪
输入轴变化，又由于输入轴位置是未知的时间函
数，所以该系统是一个位置随动系统。

系统的工作原理如下：利用两个电位器1R 和2R 分别把输入轴和输出轴的转角r θ和c θ变成相应的电压，然后把这两个电压反向串联(相减)即得与角度偏差r c εθθθ=-成比例的电压u ε，该电压经过放大器放大后加到电动机上，电动机的轴经减速器和输出轴相联，并且同时带动电位器2R 的电刷移动，如c r θθ≠，则0u ε≠，放大后的电压u
驱动电动机转动，转动方向最终应使c θ向
r θ接近，使εθ减小。

最后，两者取得一致，
c r θθ=，则0u ε=，电机停止转动，系统
进入平衡状态(假定元件没有死区)。

这样，
就保证了输出轴紧紧地跟随着输入轴的变
化。

二、 函数记录仪
函数记录仪是一种自动记录电压信号
的设备，其原理图如图1-8所示，其中记录笔与电位器m R 的电刷机械连接。

因此，由电位器0R 和m R 组成桥式线路的输出电压p u 与记录笔位移是成正比的。

当有输入信号r u 时，在放大器输出端得到偏差电压r p u u u ε=-，经放大器放大后驱动伺服电动机，并通过减速器及绳轮带动记录笔移动，使偏差电压减小至p r u u =时，电动机停止转动。

这时记录笔的位移L 就代表了输入信号的大小。

若输入信号随时间连续变化，则记录笔便跟随并描绘出信号随时间变化的曲线。

函数记录仪控制系统方框图如图1-9所示。

函数记录仪系统的任务是控制记录笔正确记录输入的电压信号。

而输入信号的变化规律可以是时间的未知函数，因此，这种控制系统也是一个随动系统。

三、速度控制系统
图1-10表示出蒸汽机上瓦特调速器的基本原理。

进入蒸汽缸中的蒸汽量，可根据蒸汽机的希望转速与
实际转速的差值自动地进行调整。

它的工作原理是：
根据希望的转速，设置输入量(控制量)。

如果实际转速
降低到希望的转速值以下，则调速器的离心力下降，
从而使控制阀上升，进入蒸汽机的蒸汽量增加，于是
蒸汽机转速随之增加，直至上升到希望的转速值时为
止。

反之，若蒸汽机的转速增加到超过希望的转速值，
调速器的离心力便会增加，造成控制阀向下移动。

这
样就减少了进入蒸汽机的蒸汽量，蒸汽机的转速也就
随之下降，直到下降至希望的转速时为止。

四、数控机床系统
数控机床系统方框图如图1-11所示，根据对工件P的加工要求，事先编制出控制程序，作为系统的输入量送入计算机。

与工具架连接在一起的传感器，将刀具的位置信息变换为电压信号，再经过模－数转换器变为数字信号，并作为反馈信号送入计算机。

计算机将输入信号与反馈信号比较，得到偏差信号，随后经数－模转换器将数字信号转变为模拟电压信号，经功率放大后驱动电动机，带动刀具按期望的规律运动。

系统中的计算机还要完成指定的数学运算等，使系统有更高的工作质量。

图中的测速电机反馈支路是用来改善系统性能的。

五、 复合控制系统
图1-12为火炮自动控制系统原理方框图。

它是在闭环控制回路的基础上，附加一个输入信号的顺向通路，顺向通路由对输入信号的补偿装置组成，因此，它是一个按输入信号补偿的复合控制系统。

火炮对空射击时，要求炮身方位角c θ与指挥仪给定的方位角r θ一致。

为了保证炮身能准确跟随高速飞行的目标，提高跟踪精度，所以，从指挥仪引出方位角的速度信号r θ，通过补偿装置形成开环控制信号，由于方位角速度信号总是超前于方位角信号，所以只要补偿装置选择合适，就能使炮身按照指挥仪的方位角信号以及所要求的角速度准确地跟踪目标。