控制器——系統的大腦
自動控制系統中控制器在整個系統中起着重要的作用,扮演着系統管理和組
織核心的角色。系統性能的優劣很大程度上取決於控制器的好壞。我們可以通過
比較人工控制系統和自動控制系統的工作原理來認清控制器的作用。
首先我們介紹人工控制系統,圖1是恆溫箱的人工控制系統的結構圖。要求
恆溫箱中的溫度保持恆定。爲了測量恆溫箱中的溫度,安裝一個溫度計來指示恆
溫箱中的溫度,這個溫度就是系統的輸出量,或稱被控制量。操作者始終觀察溫
度計的溫度,當小於恆溫箱給定時,就增大加熱裝置的電流;相反當大於恆溫箱
給定時,就減小電流。這樣恆溫箱就能保持給定的溫度。人在這個系統中有以下
的作用:
1.觀察恆溫箱中溫度。
2.比較恆溫箱中溫度與給定溫度的差值。
3.調節加熱電流的大小。
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圖1人工控制系統結構圖
瞭解了人工控制系統的原理,我們只要用一些設備模仿和代替人的智能,就
可以把它變成自動控制系統。首先用熱電偶來代替溫度計來測量溫度的值,然後
用比較放大電路代替人對溫度的比較,用電機代替人手來轉動恆溫箱的電流調節
裝置。只要放大電路的極性和電機的轉動方向合理選擇,就可以完成自動控制恆
溫箱溫度的工作。自動控制系統的結構圖如圖2所示。
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圖3控制系統一般結構圖
從圖3中可以看出控制器實際上就是代替了人工控制系統中人的大腦的作用,它根據輸入
信號和反饋信號來確定控制信號。在控制系統的設計時,往往受控對象是不能夠被改變的,
要想系統滿足性能要求,關鍵是要看控制器設計的如何。一個好的控制器可以使系統很好地
工作,反之系統是不能滿足要求的。這和一個頭腦比較笨的人往往不如聰明人做工作好是一
樣的道理。控制器有各種形式,按照信號的性質分,可以分成模擬控制器和數字控制器兩種。
前者信號主要是模擬形式的;後者主要採用數字形式進行計算,輸入和輸出端有D/A和A/D轉
換器。控制器的結構有的複雜而有的比較簡單,上面恆溫箱控制中的比較放大電路就是比較
簡單的控制器。複雜系統的控制器往往很複雜,有的控制器甚至就是一臺計算機。
織核心的角色。系統性能的優劣很大程度上取決於控制器的好壞。我們可以通過
比較人工控制系統和自動控制系統的工作原理來認清控制器的作用。
首先我們介紹人工控制系統,圖1是恆溫箱的人工控制系統的結構圖。要求
恆溫箱中的溫度保持恆定。爲了測量恆溫箱中的溫度,安裝一個溫度計來指示恆
溫箱中的溫度,這個溫度就是系統的輸出量,或稱被控制量。操作者始終觀察溫
度計的溫度,當小於恆溫箱給定時,就增大加熱裝置的電流;相反當大於恆溫箱
給定時,就減小電流。這樣恆溫箱就能保持給定的溫度。人在這個系統中有以下
的作用:
1.觀察恆溫箱中溫度。
2.比較恆溫箱中溫度與給定溫度的差值。
3.調節加熱電流的大小。
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圖1人工控制系統結構圖
瞭解了人工控制系統的原理,我們只要用一些設備模仿和代替人的智能,就
可以把它變成自動控制系統。首先用熱電偶來代替溫度計來測量溫度的值,然後
用比較放大電路代替人對溫度的比較,用電機代替人手來轉動恆溫箱的電流調節
裝置。只要放大電路的極性和電機的轉動方向合理選擇,就可以完成自動控制恆
溫箱溫度的工作。自動控制系統的結構圖如圖2所示。
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圖3控制系統一般結構圖
從圖3中可以看出控制器實際上就是代替了人工控制系統中人的大腦的作用,它根據輸入
信號和反饋信號來確定控制信號。在控制系統的設計時,往往受控對象是不能夠被改變的,
要想系統滿足性能要求,關鍵是要看控制器設計的如何。一個好的控制器可以使系統很好地
工作,反之系統是不能滿足要求的。這和一個頭腦比較笨的人往往不如聰明人做工作好是一
樣的道理。控制器有各種形式,按照信號的性質分,可以分成模擬控制器和數字控制器兩種。
前者信號主要是模擬形式的;後者主要採用數字形式進行計算,輸入和輸出端有D/A和A/D轉
換器。控制器的結構有的複雜而有的比較簡單,上面恆溫箱控制中的比較放大電路就是比較
簡單的控制器。複雜系統的控制器往往很複雜,有的控制器甚至就是一臺計算機。
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