自动控制系统分类

1-3自动控制系统的分类

本课程的主要内容是研究按偏差控制的系统。为了更好的了解自动控制系统的特点，介绍一下自动控制系统的分类。分类方法很多，这里主要介绍其中比较重要的几种：

一、按描述系统的微分方程分类

在数学上通常可以用微分方程来描述控制系统的动态特性。按描述系统运动的微分方程可将系统分成两类：

1．线性自动控制系统描述系统运动的微分方程是线性微分方程。如方程的系数为常数，则称为定常线性自动控制系统；相反，如系数不是常数而是时间t的函数，则称为变系数线性自动控制系统。线性系统的特点是可以应用叠加原理，因此数学上较容易处理。

2．非线性自动控制系统描述系统的微分方程是非线性微分方程。非线性系统一般不能应用叠加原理，因此数学上处理比较困难，至今尚没有通用的处理方法。

严格地说，在实践中，理想的线性系统是不存在的，但是如果对于所研究的问题，非线性的影响不很严重时，则可近似地看成线性系统。同样，实际上理想的定常系统也是不存在的，但如果系数变化比较缓慢，也可以近似地看成线性定常系统。

二、按系统中传递信号的性质分类

1．连续系统系统中传递的信号都是时间的连续函数，则称为连续系统。

2．采样系统系统中至少有一处，传递的信号是时间的离散信号，则称为采样系统，或离散系统。

三、按控制信号r(t)的变化规律分类

r t为恒值的系统称为镇定系统(图1-2所示系统就是一例)。

1．镇定系统()

r t为事先给定的时间函数的系统称为程序控制系统(图1-11所示系统就是2．程序控制系统()

一例)。

r t为事先未知的时间函数的系统称为随动系统，或跟踪系统，如图1-7所示的3．随动系统()

位置随动系统及函数记录仪系统。

第三节自动控制系统的分类

控制系统的分类方法:

按控制方式分：开环控制，闭环控制，复合控制等；

按系统性能分：线性系统和非线性系统、连续系统和离散系统、定常系统和时变系统。

线性连续控制系统

计算机控制系统的分类

作者: cips发表日期: 2006-02-08 15:43 复制链接

计算机控制系统的分类有三种方法：以自动控制行式分类，以参于控制方式分类或以调节规律分类。

一、以自动控制行式分类

以自动控制方式可以分成如下几类：

（一) 计算机开环控制(Computer Open Loop Control)系统

若计算机开环控制系统的输出对生产过程能行使控制,但控制结果---生产过程的状态没有影响计算机控制的系统,计算机\控制器\生产过程等环节没有构成闭合环路,则称之为计算机开环控制系统.从图上看出生产过程的状态没有反馈给计算机,而是由操作人员监视生产过程的状态,决定控制方案,并告诉控制计算机使其行使控制作用.

(二) 计算机闭环控制

计算机对生产对象或过程进行控制时,生产过程状态能直接影响计算机控制的系统,称之为计算机闭环控制系统.控制计算机在操作人员监视下,自动接受生产过程状态检测结果,计算并确定控制方案,直接指挥

控制部件(器)的动作,行使控制生产过程作用.

在这样的系统中,控制部件按控制机发来的控制信息对运行设备进行控制,另一方面运行设备的运行状态作为输出,由检测部件测出后,作为输入反馈给控制计算机;从而使控制计算机\控制部件\生产过程\检测部件构成一个闭环回路.我们将这种控制形式称之为控制计算机闭环控制.

计算机闭环控制系统,利用数学模型设置生产过程最佳值与检测结果反馈值之间的偏差,控制达到生产过程运行在最佳状态.

(三) 在线控制

只要计算机对受控对象或受控生产过程,能够行使直接控制,不需要人工干预的都称之为控制计算机在线控制或称联机控制系统.

(四) 离线控制

控制计算机没有直接参于控制对象或受控生产过程.它只完成受控对象或受控过程的状态检测,并对检测的数据进行处理;而后制定出控制方案,输出控制指示,操作人员参考控制指示,人工手动操作使控制部件对受控对象或受控过程进行控制.这种控制形式称之为计算机离线控制系统.

(五) 实时控制系统

控制计算机实时控制系统是指受控制的对象或受控过程,每当请求处理或请求控制时,控制机能及时处理并进行控制的系统,常用在生产过程是间断进行的场合.如炼钢,每炼一炉钢是一个过程;又如轧钢过程,每轧出一块钢算一个过程,每个过程都重复进行.只有进入过程才要求计算机进行控制.在计算机一旦进行控制时,就要求计算机对来自生产过程的信息在规定的时间内作出反应或控制.这种系统常使用完善的中断系统和中断处理程序来实现.综上所述,一个在线系统并不一定是实时系统.但是一个实时系统必是一个在线系统.

二、以参于控制方式来分类

按控制机参于控制方式来分类，可分成如下几种：

（一）直接数字控制系统

由控制计算机取代常规的模拟调节仪表而直接对生产过程进行控制,由于计算机发出的信号为数字量，故得名DDC控制。实际上受控的生产过程的控制部件,接受的控制信号可以通过控制机的过程输入/输出通道中的数/模(D/A)转换器将计算机输出的数字控制量中转换成模拟量;输入的模拟量也要经控制机的过程输入/输出通道的模/数(A/D)转换器转换成数字量进入计算机.

DDC控制系统中常使用小型计算机或微型机的分时系统来实现多个点的控制功能.实际上是属于用控制机离散采样,实现离散多点控制.这种DDC计算机控制系统已成为当前计算机控制系统中主要控制形式之一.

DDC控制的优点是灵活性大,集中可靠性高和价格便宜.能用数字运算形式对若干个回路,甚至数十个回路的生产过程,进行比例--- 积分---微分(PID)控制,使工业受控对象的状态保持在给定值上,偏差小且稳定.而且只要改变控制算法和应用程序便可实现较复杂的控制.如前馈控制和最佳控制等.一般情况下, DDC级控制常作为更复杂的高级控制的执行级.

(二) 计算机监督控制系统

计算机监督控制系统是针对某一种生产过程,依据生产过程的各种状态,按生产过程的数学模型计算出生产设备应运行的最佳给定值,并将最佳值自动地或人工对DDC执行级的计算机或对模拟调节仪表进行调正或设定控制的目标值.由DDC或调节仪表对生产过程各个点(运行设备)行使控制.

SCC系统的特点是能保证受控的生产过程始终处于最佳状态情况下运行,因而获得最大效益.直接影响S CC效果优劣的首先是它的数学模型,为此要经常在运行过程中改进数学模型,并相应修改控制算法和应