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控制器的基本概念

2014-05-10 16:29      点击:



   自动控制系统主要由控制器、传感器和实行机构三大部分组成,其方框图如图1-1所示。


自动控制系统基本组成

    控制器的作用是实现所需要的控制规律。控制器可以是传统的控制系统校正网络,也可以是复杂的计算机控制系统。

    实行机构的作用是改变被控对象的状态。实行机构可以是各种各样的功率输出设备,如电动机、液压AK动系统等,也可以是针对被控对象采取的一系列措施,如通过综合控制多个物理量,来使被控对象按预定规律运行。

    传感器的作用是测量被控对象的状态,并将其转换成容易处理的物理量。有了传感器就能够了解被控对象的实际状态,并将此状态与指令进行比较,比较的结果由控制器来处理,再用来控制实行机构的动作,这样就能很好地保证自动控制系统运行后,被控对象的状态能够达到指令的要求。


    指令就是指人们想要自动控制系统完成的任务,对于不同的控制系统,指令的形式也有所不同。可以是一个电信号、一个手柄位置、一段计算机程序、一组数据,也可以是上述几种形式的组合。但是,不管怎样,最后都需要转换成反映被控对象状态的物理量。


    对于温箱的温度控制系统来说,传感器就是温度测量装置,用来测量温箱内的温度,并将测量得到的温度值转换成相应的电信号。实行机构是温控装置,用来控制温箱内的温度。控制器则按照预定的规律来控制温控装置的工作。对于这一系统来说,指令就是想要达到的温箱内的温度值,而被控对象的状态,也是温箱内的温度值。具体的系统组成框图如图1-2所示:

温控箱温控系统组成

    当温箱内的温度为25℃、指令温度为80℃时,系统的具体工作情况是:测温装置测得温箱内的温度并将其与指令温度相比,实际温度小,因此,控制器接通温控装置的加热器,使温箱内的温度逐渐升高到指令温度,然后,控制器断开加热器,温箱内的温度不再升高。此后,当温箱内的温度低于80℃时,控制器又会控制加热器工作,使温箱内的温度维持在设定的温度。

    对于无人驾驶汽车而言,控制器是一个计算机驾驶控制系统,它是一个智能控制系统,并存储有数字地图、交通法规等基本数据。实行机构包括油门控制装置、方向控制装置、制动控制装里等,而传感器则包括图像传感器(探测车辆四周的路面情况)、导航系统(侧量汽车的方向、速度、位置、加速度等信息)、发动机状态传感器(测量发动机转速、温度、油量等数据)等,其自动控制系统框图如图1-3所示。

    当给自动控制系统输人从甲地到乙地的行驶指令后,导航系统测量出汽车当前的位置、速度等信息,并根据电子地图规划出行驶路线,图像传感器测量路面情况,由计算机驾驶控制系统(控制器)发出相应的控制指令,控制实行机构操纵汽车的油门、方向,在行驶过程中,发动机状态传感器始终检测汽车发动机的工作状态,为控制器提供控制依据。在整个行驶过程中,图像传感器还需要实时检测路面情况,将图像传输给驾驶控制系统,以便象A驶员一样进行加减速、变换车道、超车、制动等操作。


   从广义的角度看,控制器件是指自动控制系统中使用的器件。但是,在习惯上,控制器由自动控制理论和电子技术方面的课程所先容的控制器件,是指自动控制系统中使用的传感器和实行机构。


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