检测技术与控制工程-1.2 控制技术的概述

例子：生产线上的机械手 特点：重复性运动 又称：程序控制
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随机的变化规律
例子：雷达控制系统
特点：事先无法知道，即事先不知道被测对象的方向位 置，俯仰角及方位角的变化规律。在控制过程中，使被 控制量按照实时给出的规律变化。 又称：随机控制
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保持恒定
例子：恒温箱温度控制。 特点：使被控制量保持某一定值。 又称：“恒值控制”或“调节”。
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自动控制发展简史
(1)中国古代自动化方面的成就：
• 公元前14世纪至前11世纪，中国、埃及和巴比伦 出现自动计时漏壶；
• 公元132年，张衡研制出自动测量地震的候风地动 仪；
• 公元235年，马钧研制出用齿轮传动自动指示方向 的指南车，类似按扰动补偿的自控系统；
• 公元1135年，宋代王普记述“莲华漏”上使用浮 子—阀门式机构自动调节漏壶的水位；
控制的概念
控制
控制
使某个（某些）量按一定的规律变化。
被控制量
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自动控制已成为现代社会活动中不可缺少的重要组成部分！ 自动化技术几乎渗透到国民经济的各个领域及社会生活的各
个方面。 在某种程度上说，自动化是现代化的同义词。
自动控制是当代发展最迅速、应用最广泛、最引人注目的高 科技，是推动新的技术革命和新的产业革命的关键技术。
• 公元1637年，明代的《天工开物》一书中记载有 程序控制思想的提花织机结构图。
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（2）世界上公认的第一个自动控制系统
1769年瓦特发明蒸汽机
6பைடு நூலகம்
控制问题举例
温度控制系统
7
8 8
机械手的控制问题
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3 2 1
4 5 6
机械手有6个被控制量按照预定的规律变化。
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导弹的控制问题
目标

导弹
导弹与目标的相对距离 是被控制量，最终必须趋向
于零。
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工件分选控制的问题
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退火炉的温度控制
为了防止在退火过程中工件产生内应力，退火炉内的温度应该按照 图示曲线的规律变化。
温度
0 退火炉的温度变化曲线
时间
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从上述例子可见，“控制”就是使“被控制量”按照一 定的规律变化。
规律包括3种情况： 事先预定的规律
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检测 与 控制 之间的关联：
比较元件
放大器 参考 -
输入
偏差信号
执行 元件
测量元件
干扰 被控 对象
被控 制量
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自动化是以机械取代人力的一种技术革命。 它始于工业革命时代，是人类不断追求的目标。
毛泽东
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自动控制的应用深入到生产、生活的各个领域：
日常生活：电视机、冰箱、空调、电梯、汽车… 工业：炉温控制、电网电压和频率控制… 工程：数控机床、材料合成、核反应堆… 军事： 火炮群、导弹、特种炸弹、垂直起降飞机… 科技：航天飞机、卫星运行与姿态控制、机器人… ……
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自动控制的概念
自动控制
无人直接参与的情况下，由一套设备来完 成控制作用。
自动控制的元件和设备构成自动控制系统。
优点： 可以快速准确地进行控制，比人工控制效果更好；
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使人们从繁重的、大量的重复性劳动中解放 出来； 在恶劣的环境或人们无法到达的环境中实现 自动控制； 可以长时间不疲劳的工作，提高了工作效率。