自动控制装置

1. 自动控制系统的工作原理是什么

原理：对生产中某些关键性参数进行自动控制，使它们在受到外界干扰(扰动) 的影响而偏离正常状态时,能够被自动地调节而回到工艺所要求的数值范围内。自动控制系统分为开环和闭环，具体为：

闭环自动控制系统原理：闭环控制也就是（负）反馈控制，原理与人和动物的目的性行为相似，系统组成包括传感器（相当于感官），控制装置（相当于脑和神经），执行机构（相当于手腿和肌肉）。传感器检测被控对象的状态信息（输出量）,并将其转变成物理（电）信号传给控制装置。控制装置比较被控对象当前状态（输出量）对希望状态（给定量）的偏差，产生一个控制信号，通过执行机构驱动被控对象运动，使其运动状态接近希望状态。

开环自动控制系统原理：按照事先确定好的程序，依次发出信号去控制对象。按信号产生的条件，开环控制有时限控制，次序控制，条件控制。20世纪80年代以来，用微电子技术生产的可编程序控制器在工业控制（电梯，多工步机床，自来水厂）中得到广泛应用。当然，一些复杂系统或过程常常综合运用多种控制类型和多类控制程序。

(1)自动控制装置扩展阅读：

自动控制系统应用：在工业方面，对于冶金、化工、机械制造等生产过程中遇到的各种物理量，包括温度、流量、压力、厚度、张力、速度、位置、频率、相位等，都有相应的控制系统。在此基础上通过采用数字计算机还建立起了控制性能更好和自动化程度更高的数字控制系统，以及具有控制与管理双重功能的过程控制系统。在农业方面的应用包括水位自动控制系统、农业机械的自动操作系统等。

在军事技术方面，自动控制的应用实例有各种类型的伺服系统、火力控制系统、制导与控制系统等。在航天、航空和航海方面，除了各种形式的控制系统外，应用的领域还包括导航系统、遥控系统和各种仿真器。

此外，在办公室自动化、图书管理 、交通 管 理乃至日常家务方面，自动控制技术也都有着实际的应用。随着控制理论和控制技术的发展，自动控制系统的应用领域还在不断扩大，几乎涉及生物、医学、生态、经济、社会等所有领域。

参考资料来源：

网络-自动控制技术

网络-自动控制系统

2. 自动控制系统主要由哪几部分组成各组成部分有什么功能

自动控制系统主要由：控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。

控制器：可按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。

被控对象：一般指被控制的设备或过程为对象，如反应器、精馏设备的控制，或传热过程、燃烧过程的控制等。从定量分析和设计角度，控制对象只是被控设备或过程中影响对象输入、输出参数的部分因素，并不是设备的全部。

执行机构：使用液体、气体、电力或其它能源并通过电机、气缸或其它装置将其转化成驱动作用。

变送器：作用是检测工艺参数并将测量值以特定的信号形式传送出去，以便进行显示、调节。在自动检测和调节系统中的作用是将各种工艺参数如温度、压力、流量、液位、成分等物理量变换成统一标准信号，再传送到调节器和指示记录仪中，进行调节、指示和记录。

(2)自动控制装置扩展阅读

系统分类

一、按控制原理的不同，自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。

1、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。

2、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。

二、按给定信号分类，自动控制系统可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。

1、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。

2、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。

3、程序控制系统

给定值按一定时间函数变化。如程控机床。

3. 自动控制主要装置

自动控制（automatic control）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、回设备或生产过程的某个工作状态答或参数自动地按照预定的规律运行。自动控制是相对人工控制概念而言的。

自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支[1] 。基础的结论是由诺伯特·维纳，鲁道夫·卡尔曼提出的。

4. 一个自动控制系统有哪几部分组成

自动控制系统主要由：控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。

控制器：可按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。

被控对象：一般指被控制的设备或过程为对象，如反应器、精馏设备的控制，或传热过程、燃烧过程的控制等。从定量分析和设计角度，控制对象只是被控设备或过程中影响对象输入、输出参数的部分因素，并不是设备的全部。

执行机构：使用液体、气体、电力或其它能源并通过电机、气缸或其它装置将其转化成驱动作用。

变送器：作用是检测工艺参数并将测量值以特定的信号形式传送出去，以便进行显示、调节。在自动检测和调节系统中的作用是将各种工艺参数如温度、压力、流量、液位、成分等物理量变换成统一标准信号，再传送到调节器和指示记录仪中，进行调节、指示和记录。

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自动控制系统的三大发展方向

1、现场总线控制系统

现场总线控制系统（FCS）是连接现场智能设备和自动化控制设备的双向串行、数字式、多节点通信网络。它也被称为现场底层设备控制网络。

目前，以现场总线为基础的FCS发展很快，但FCS发展还有很多工作要做，如统一标准、仪表智能化等。可以确定的是，结合DCS、工业以太网、先进控制等新技术的FCS将具有强大的生命力。

2、工业PC控制系统

由于PC机的开放性，具有丰富的硬件资源、软件资源和人力资源，并且具有成本低的特点，基于PC（包括嵌入式PC）的工业控制系统，正以每年20%以上的速率增长，基于PC的工业控制技术成为本世纪初的主流技术之一。

3、智能管控一体化系统集成

随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革，开始向网络化方向发展。对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求，催生了当前在商业领域风靡的以太网与控制网络的结合。

这股工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等多种当今流行技术融合进来，从而拓展了工业控制领域的发展空间，带来新的发展机遇。

5. 什么是自动控制

自动控制（复automatic control）是指在没制有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。自动控制是相对人工控制概念而言的。

自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。自动控制是工程科学的一个分支。

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在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），

使机器，设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。

自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，

主要用于工业控制，二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪，火炮定位系统，雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。

6. 自动控制技术是什么

1. 自动控制技术，是20世纪发展最快、影响最大的技术之一，也是21世纪最重要的高技术之一。今天，技术、生产、军事、管理、生活等各个领域，都离不开自动控制技术。就定义而言，自动控制技术是控制论的技术实现应用，是通过具有一定控制功能的自动控制系统，来完成某种控制任务，保证某个过程按照预想进行，或者实现某个预设的目标。

2. 折叠原理分析,从控制的方式看，自动控制系统有闭环和开环两种。

3. 折叠闭环控制,闭环控制也就是(负)反馈控制，原理与人和动物的目的性行为相似，系统组成包括传感器(相当于感官)，控制装置(相当于脑和神经)，执行机构(相当于手腿和肌肉)。传感器检测被控对象的状态信息(输出量),并将其转变成物理(电)信号传给控制装置。控制装置比较被控对象当前状态(输出量)对希望状态(给定量)的偏差，产生一个控制信号，通过执行机构驱动被控对象运动，使其运动状态接近希望状态。在实际中，闭环(反馈)控制的方法多种多样，应用于不同领域和各个方面，当前广泛应用并快速发展的有:最优控制，自适应控制，专家控制(即以专家知识库为基础建立控制规则和程序)，模糊控制，容错控制，智能控制等。

4. 折叠开环控制,开环控制也叫程序控制，这是按照事先确定好的程序，依次发出信号去控制对象。按信号产生的条件，开环控制有时限控制，次序控制，条件控制。20世纪80年代以来，用微电子技术生产的可编程序控制器在工业控制(电梯，多工步机床，自来水厂)中得到广泛应用。当然，一些复杂系统或过程常常综合运用多种控制类型和多类控制程序。

5. 折叠技术运用，随着电子计算机技术和其他高技术的发展，自动控制技术的水平越来越高，应用越来越广泛，作用越来越重要。尤其是在生产过程的自动化、工厂自动化、机器人技术、综合管理工程、航天工程、军事技术等领域，自动控制技术起到了关键作用。

7. 求水位自动控制装置的原理图

水位自动控制装置（液位自动控制）的原理图如下：

工作过程：

假定由于某一因素使得疏水生成量突然增大，那么系统原有的平衡被破坏，加热器内水位上升，相应地信号筒内水位也上升，使得槽孔处汽体的通流面积减小，调节管路内汽相流量减小，液相流量增大，导致调节阀喉部汽相通流面积减小，疏水有效通流面积增大，从而疏水排出量不断增大，最后在新的水位高度上建立平衡，反之亦然。控制系统的调节过程可分为减压、抽吸、控制3个不同环节。

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1、减压环节：

疏水从加热器排出经疏水管路进人调节阀，在收缩段内加速，压力降低到喉部混合点压力的过程，称为减压环节。减压环节的计算任务是根据控制环节的疏水流量分配，确定出喉部混合点的压力。在其它条件不变的情况下，减小节流阀开度，能降低混合点处的压力。

2、抽吸环节：

根据信号筒感受到的加热器内水位讯号，调节汽体和一部分疏水按一定比例混合，经调节管路到达调节阀喉部混合点的过程，称为抽吸环节。抽吸环节是根据减压环节获得的压力降，求出调节管路内的汽液两相流量。

3、控制环节：

两股流体在调节阀喉部相互作用后混合，压力迅速降低，而后在扩张段内充分回流，压力有所升高的过程，称为控制环节。控制环节是确定疏水流量在调节阀前疏水管路及调节管路内的分配比例，以满足系统管路内的压力平衡。

由于两股流体的相互作用发生在调节阀喉部处很短的距离内，且汽液两相间存在着极其复杂的传热传质过程，液体内蒸时由于相间热阻的存在，汽液两相间达到热平衡需要一定的时间。汽化速率的大小与闪蒸时液体的过热度、传热系数、传热面积及流型都有关系，在计算时必须做一些简化处理。

8. 自动控制系统的分类和组成是什么

1分类

自动控制系统按其控制对象的不同分为两大类。一类具有运动性质，需由电动机拖动来实现，称为运动控制系统（或称传动控制系统），而将运动控制系统的工作过程称为运动控制；另一类的控制对象是如温度、压力、流量、物料、成分、液位和酸碱度等工业生产过程中的量，比如精馏塔中化工产品的生产控制、锅炉中的蒸汽温度的控制等，控制这类对象的自动控制系统称为过程控制系统，而将过程控制系统的工作过程称为过程控制。一般，过程控制中常常伴有物体的流动和能量的流动，控制好物量流和能量流的大小，可以达到过程控制目标的要求。运动控制的执行元件是电动机，过程控制的执行元件是调节阀。无论是运动控制还是过程控制，它们均适用于相同的自动控制理论。

但是，由于被控对象不相同的特点，两类控制系统在响应特性上也呈现出不同的特征。例如，运动控制系统的调节时间短、响应速度快；而过程控制系统中常常含有大惯性环节、大延时环节等，调节时间长，响应速度慢。在应用控制理论解决具体控制问题时，会存在一定的差异。在这两大类控制系统中，根据控制对象的具体要求、输入信号的特征、信号传输过程是否连续、参数是否时变、系统中是否含有非线性元件等，还可将控制系统作进一步的分类。

2组成

为了描述自动控制系统的组成，常将系统中完成不同功能的部分用所谓的“环节”一词来描述。一般的控制系统包括的环节如图4-14所示。

1）给定环节

给定输入量通过给定环节作用于系统。例如，有的控制系统用给定电位器将电压信号作用于控制系统，为了减小给定电位器在开关闭合瞬间将一个恒值的电压信号突然作用于控制系统而对控制系统造成较大的冲击，有时给定环节还利用积分器逐渐增加作用信号。

图4-14自动控制系统组成框图

2）比较环节

比较环节完成将给定量与反馈量相比较的功能。完成给定量减反馈量运算的，须将反馈量与给定量接成相反的极性，使反馈量的作用削弱给定量，称为负反馈比较。反之，若完成给定量加反馈量运算的，反馈量的极性须与给定量的极性相同，即反馈量的作用增大了给定量，则是正反馈比较。在多闭环控制系统中，为了得到好的响应性能，有时将某个内环接成正反馈，而外环则都接成负反馈。

3）放大环节

闭环控制系统是靠给定量与反馈量的差值信号实现对输出量控制的。由于差值信号很小（无差系统为0），直接加在控制设备上不足以使系统工作，须经放大环节将信号放大。

4）执行环节

执行环节又称执行机构，由它的动作使被控量得到控制，是控制系统的末端环节。运动控制系统中的执行元件常常是各类电动机，由电动机的旋转或直线运动来拖动负载，过程控制系统中的执行元件一般是调节阀，自动调节阀门的开度能够控制管道中流体的流量或压力，实现对被控对象的控制。

5）控制环节

控制环节有时又称校正环节或控制器、调节器等，是人为设置的环节。设置该环节的目的是为了取得好的控制效果。好的控制效果是指输出量跟随输入量变化得更快、更稳、更精确。

6）被控对象

被控对象也称控制对象，是指受系统控制的物理量。被控对象常被选为输出量。例如，速度控制系统的被控对象应选为电动机的运行速度，温度控制系统的控制对象应选为被控制的温度。

7）反馈环节

反馈环节将检测到的被控量反馈传输到输入端，与给定量进行比较以实现闭环控制。有的系统将被测量直接接入比较环节，称为单位反馈。

8）扰动环节

自动控制系统在运行过程中，不可避免会受到环境、设备自身等各种因素的影响、扰动。

9. 控制,自动控制,自动控制系统三个概念的区别和联系

控制就是通过一定的技术手段实现特定的目的或达到一定的效果。可内以是手动或自动。

自动控制：容是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。自动控制是相对人工控制概念而言的。
自动控制系统：是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。自动控制系统主要由：控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。

10. 什么是自动控制技术

自动控制技术是20世纪发展最快、影响最大的技术之一，也是21世纪最重要的高技术之一。
自动控制技术是控制论的技术实现应用，是通过具有一定控制功能的自动控制系统，来完成某种控制任务，保证某个过程按照预想进行，或者实现某个预设的目标。
自动控制技术：
1、原理分析：
从控制的方式看，自动控制系统有闭环和开环两种。
2、闭环控制：

闭环控制也就是（负）反馈控制，原理与人和动物的目的性行为相似，系统组成包括传感器（相当于感官），控制装置（相当于脑和神经），执行机构（相当于手腿和肌肉）。传感器检测被控对象的状态信息（输出量）,并将其转变成物理（电）信号传给控制装置。控制装置比较被控对象当前状态（输出量）对希望状态（给定量）的偏差，产生一个控制信号，通过执行机构驱动被控对象运动，使其运动状态接近希望状态。在实际中，闭环（反馈）控制的方法多种多样，应用于不同领域和各个方面，当前广泛应用并快速发展的有：最优控制，自适应控制，专家控制（即以专家知识库为基础建立控制规则和程序），模糊控制，容错控制，智能控制等。

3、开环控制：

开环控制也叫程序控制，这是按照事先确定好的程序，依次发出信号去控制对象。按信号产生的条件，开环控制有时限控制，次序控制，条件控制。20世纪80年代以来，用微电子技术生产的可编程序控制器在工业控制（电梯，多工步机床，自来水厂）中得到广泛应用。当然，一些复杂系统或过程常常综合运用多种控制类型和多类控制程序。

4、技术运用：
随着电子计算机技术和其他高技术的发展，自动控制技术的水平越来越高，应用越来越广泛，作用越来越重要。尤其是在生产过程的自动化、工厂自动化、机器人技术、综合管理工程、航天工程、军事技术等领域，自动控制技术起到了关键作用。